浅谈山区高速铁路CRTS-I型双块式无砟轨道施工技术

冉 鹏， 胡 勇， 邓 忠 诚

(中国水利水电第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

浅谈山区高速铁路CRTS-I型双块式无砟轨道施工技术

冉 鹏， 胡 勇， 邓 忠 诚

(中国水利水电第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

依托沪昆高铁某标段无砟轨道施工，通过技术研究分析，对如何较好地控制轨道平顺性及精调程度，降低扣件更换率，提高道床混凝土施工质量及电阻的绝缘控制质量提出了具体要求及解决办法；同时，结合工装选择、物流组织等措施，有效地降低了施工成本，为后续类似工程建设提供了参考。

CRTS-I型；双块式；无砟轨道；施工技术

1 工程概述

沪昆客专贵州段为中国境内第一条山岭重丘区高速铁路，工程十分艰巨、工程地质条件复杂、技术难点众多，贵州境内正线全长559.473双线公里，设计时速为350 km/h，为目前最高时速高速铁路。沪昆客专贵州段某标段全长35 km，其中路基区间35段，桥梁32座，涵洞27座，隧道9座。

CRTS-I型双块式无砟轨道单延米70 km，均处于贵州山岭重丘区位置，且施工工期仅为1.5个月，工期紧，精度要求高，对现场施工组织及质量控制提出了较高的要求。

2 施工技术控制难点

(1)轨道精调要求极高。轨距误差不得大于1 mm，高程不得大于2 mm，中线偏差不得大于2 mm，轨道变化率不得大于1/1 500，其远远超过混凝土施工规范的误差要求。鉴于精调本身受外界因素影响较大，因此，如何保证在不同环境条件、不同施工条件下轨道精调数据的精确性以及轨道的平顺性是无砟轨道控制的难点。

(2)混凝土质量控制难度大。CRTS-Ⅰ双块式无砟轨道道床板宽280 cm，高26 cm，在隧道和路基地段均为连续浇筑，且间距65 cm预埋混凝土轨枕。道床板混凝土属薄层混凝土，混凝土施工质量受温度、环境及配合比影响较大，且因线路所处地区地质条件复杂，路桥隧涵交错布置，在各结构物不均匀沉降影响下如何保证道床板混凝土不开裂、不变形等是该地区无砟轨道施工的控制重点。

(3)山区物流组织难度大。因该工程地处山岭重丘区，桥隧比高达72%，高山沟壑较多，故良好的物流组织是关系到无砟轨道能否顺利施工及成本可控的关键。

(4)工装选型对施工影响大。目前国内CRTS-I型双块式无砟轨道施工主要采用机组法、轨排框架法、人工轨排法、人工工具轨法等，但不同的施工工法精调控制难度、扣件更换率及人员设备投入情况不一致，存在较大差异，因此，选择一种较为合理的施工工法，对加快无砟轨道施工进度、降低施工成本、提高质量控制尤为重要。

3 技术研究的总体思路

项目部围绕沪昆客专贵州段山岭重丘区CRTS-Ⅰ双块式无砟轨道“精调平顺性控制、混凝土浇筑质量控制、物流组织、工装选型、施工效率、变形裂缝控制”开展了技术攻关，其总体思路如下：

第一步。针对无砟轨道施工，先行准备线外试验段，在线外试验段对CRTS-Ⅰ双块式无砟轨道精调作业、混凝土作业、施工效率等进行初步摸底。

第二步。在隧道内进行线上无砟轨道先导段施工。在施工环境影响较小、外界温度较为恒定的隧道内施工，进一步对精调作业、混凝土作业、物流组织、施工效率、工装选型等做详细的分析与研究，初步确定施工方案及工艺。

第三步。全面开展无砟轨道施工，在桥、路、隧等不同线路条件、不同外界条件下，大量施做，总结不同条件下的无砟轨道施工方案及施工工艺，确定精调作业、混凝土作业、物流组织、施工效率、工装选型、变形裂缝控制等各方面需要注意的事项，形成具有针对性的技术报告并最终归纳总结成具有指导性的山岭重丘区CRTS-Ⅰ双块式无砟轨道施工工艺。

4 所采用的研究方法

为保证山岭重丘区CRTS-Ⅰ双块式无砟轨道施工质量，经反复试验、加强了对混凝土性能和施工工艺的理论研究，最终确定了C40混凝土坍落度140 mm和坍落度160 mm的配合比设计；为解决轨道精调平顺性控制问题，加强了对小型工器的研究，固定轨排；为了更好地进行物流组织规划，对全线施工进行了彻底排查，研究、制定了多种方案，最终形成了物流组织平面布置图；通过无砟轨道的全面施工，从而得到了不同施工条件对应的工装。

整个技术研究过程从方案设计到工艺控制、从配合比设计到现场控制、从精调数据采集到轨排精度控制，主要采用了统计分析、理论联系实际的研究方法，采取理论研究、咨询考察、查阅资料、CAD辅助设计等方式对山岭重丘区CRTS-Ⅰ双块式无砟轨道施工技术进行了系统设计与分析，注重研究成果的实用性、可靠性和先进性，从工装加工、厂内组装试验及现场实施控制三个层面开展了相关技术攻关工作。

5 技术研究的主要内容

5.1 轨道精调

无砟轨道精调施工主要分为洞内精调作业和露天精调作业两种情况。洞内精调作业为隧道无砟轨道精调施工；露天精调作业主要为桥梁无砟轨道精调施工和路基无砟轨道精调施工。洞内精调作业和露天精调作业区别较大，具体如下：

(1)洞内精调。

洞内精调作业环境较为良好，主要受洞内施工条件本身影响。精调作业过程中，要求隧道内人员清场，仅留精调施工人员(4～6人)；洒水降尘，保持隧道内视线通畅；清理隧道水沟、电缆槽上的杂物及工程材料，保证CPⅢ观测点外露、无遮挡；清理钢轨表面的灰尘及污染物，保证轨道几何状态测量仪良好运行。

(2)桥梁、路基露天作业精调。

露天精调作业除受施工本身条件的影响外，主要还受外界环境因素的影响。鉴于精调仪器受大风、暴雨、炎热等不利天气影响，除保证CPⅢ观测点外露无遮挡、钢轨表面无灰尘及污染物外，还应避开大风、暴雨、炎热等不利气候条件的影响，以保证精调数据的准确性。

不同条件下的精调作业除满足上述条件外，在精调过程中，还应根据外界温度变化、精调完成后的间隔时间、精调控制精度等三方面控制精调作业，即第一次精调完成后，如果温差大于15 ℃，必须重新精调；精调完成后时间超过12 h，必须重新精调；将精调作业精度尽量控制在0偏差，最大不得超过1 mm，从而保证无砟轨道浇筑完成后将精度控制在2 mm以内。

5.2 质量控制

混凝土浇筑质量主要分为隧道内混凝土质量控制及露天作业(桥梁及路基地段)混凝土质量控制。

(1)隧道内混凝土浇筑质量控制。

隧道内混凝土浇筑质量控制主要分为五个方面：即混凝土本身质量控制、混凝土浇筑振捣质量控制、混凝土抹面质量控制、无砟轨道扣件及螺杆调整期拆除时间控制及混凝土养护质量控制。

①混凝土本身质量控制除选定良好的配合比外，还应根据现场实际调整入仓坍落度、含气量等混凝土参数，以保证混凝土的和易性。项目部技术人员根据现场试验结果认为：直线地段，混凝土坍落度保持在160 mm左右较好；曲线地段，混凝土坍落度保持在140 mm左右较好；②混凝土振捣除严格根据规范要求“振捣棒快插慢拔，不再冒出气泡，不再显著下沉，出现平坦翻浆”外，还应对已振捣完毕的混凝土进行复振作业，复振一般在混凝土振捣完成10～15 min进行；③混凝土抹面主要分为刮平、粗平、精平、压光等4道工序，4道工序中刮平、粗平尤为重要。为此，根据无砟轨道特点，项目部特别制作了两种刮面尺，即横向、纵向刮面尺各一把。纵向刮面尺保证快速粗平，横向刮面尺保证持续粗平,后续精平及压光作业由于具有良好的基础面，故均能保证抹面质量；④无砟轨道混凝土初凝后应及时松开扣件及轨排螺杆调整器，松开时应保持“先扣件、后螺杆调整期，从一侧到另一侧依次对称松开”的原则，以保证混凝土收缩与预埋轨枕同步，不在轨枕周围及棱角处出现裂缝及“八”字型裂缝；⑤混凝土养护作业采用“先喷雾、再覆盖、后洒水”的养护方式， 即混凝土初凝后1 h开始进行喷雾养护，混凝土终凝后采用土工布覆盖，覆盖土工布后洒水养护，保持混凝土面湿润不少于7 d。

(2)桥梁及路基地段混凝土浇筑质量控制。

①路基地段因受沉降影响较大，在混凝土浇筑之前，应做好线下工程沉降评估，待第三方检测完成并出具沉降合格评估报告后方可浇筑道床板混凝土，浇筑混凝土之前，首先应凿毛基础面，凿毛深度需控制在7 mm左右且凿毛面积不应小于85%，以保证新老混凝土结合面不出现裂缝，同时在支承层表面每隔4.55 m切割伸缩假缝，并使其处于两轨枕中间以进一步缓冲基础沉降对道床板造成的影响；对于道床板施工过程中产生的施工缝，均在施工缝两侧植入两排、每排4根M27的销钉以及钢网板，用以保证施工缝结合良好。

②桥梁地段应结合底座板的施工情况，选择合理的模板加固措施，确保道床板与底座板结构尺寸完全一致；同时，应严格控制底座板标高，确保道床板混凝土厚度满足要求。

③桥梁及路基地段无砟轨道混凝土浇筑质量控制除满足隧道内施工相关要求外，还应根据天气预报避开暴雨、烈日、高温等恶劣天气影响，并应提前准备防雨篷布、遮阳篷布、风冷机等以保证意外条件下的混凝土浇筑质量。

(3)钢筋绝缘控制。

CRTS-I型双块式无砟轨道道床板钢筋因列车运行电路电磁感应要求，需对所有钢筋接头及交叉点进行绝缘处理，否则列车信号将无法进行有效的传输和接收，将产生重大的安全隐患。每单侧100 m道床板钢筋交叉点及接头数量约为15 000个，需对每个接头及交叉点进行绝缘处理，其检测时间较长且难度较大。笔者通过对检测手段进行探索分析，最终确定采用“链条区域检测法”进行筛选检测，从而提高了检测质量及效率，保证了其电阻满足要求。

5.3 施工组织

山岭重丘区受复杂地形条件影响，可能会造成某些段落无砟轨道施工段落较长，从而无法形成有效的运输通道等情况，最终增加工程成本、制约施工进度。因此，在山岭重丘区无砟轨道施工前，应全面熟悉、调查所有与正线有关的施工便道并形成相应的平面布置图，通过对便道路况、与拌和站的运输距离、无砟轨道施工方向、工装投入套数等各方面因素进行综合考虑方能定稿。该工程共计投入工装15套，接入正线便道12条，每段无砟轨道施工长度控制在双线1.5 km以内，从而保证了每段1个月的工期控制目标。

图1 隧道物流组织示意图

图2 路桥物流组织示意图

5.4 工装选择

该工程无砟轨道的施工使用了两种工装：一种为轨排框架工装，另一种为人工工具轨排工装。框架轨排及人工工具轨排施工工序基本相同，仅有的区别为：

(1)轨排框架工装。主要通过高程螺杆调整器和水平螺杆调整器进行精调作业，调整完成后，采用专用可调节撑杆固定轨排。由于施工时需要机械配合较多，工装占地较大，倒运较为不便，故施工进度相对缓慢，但其施工精度较高，人员配备一般少于人工工具轨排。

(2)人工工具轨。主要通过轨距撑杆、高程螺杆调整器、自制水平螺杆调整器进行精调作业，调整完成后，自行锁定。其机械配合较少、场地占用较小、工装倒运较为方便、施工进度较快，但施工控制精度受人为因素及轨排自身的缺陷影响较大，人员配备一般多于框架轨排。

轨排框架与人工工具轨具有的优缺点比较情况见表1。

5.5 成本控制

表1 轨排框架与人工工具轨优缺点对照表

山岭重丘区无砟轨道施工成本控制主要包括：

(1)通过精调控制后期扣件更换率降低成本损失。根据统计，我国范围内CRTS-Ⅰ双块式无砟轨道扣件更换率一般为30%左右，每块扣件成本约200元。沪昆客专贵州某标段无砟轨道总共需要扣件22万套，如果按30%计算，需要更换6.6万个，大约花费1 320万元，将会给项目造成巨额损失。通过采取有效的精调措施控制轨道的精确性及平顺性，将更换率控制在10% ～15%。

(2)通过对工装进行的对比选型，保证了工期进度目标，降低了成本损失。

(3)通过合理的物流组织安排，降低了材料运输成本，保证了工期目标。

(4)通过混凝土浇筑质量控制及后期成品保护，降低了成本损失。

(5)通过对路基防水层、道床板排水坡进行优化，改变了施工顺序，简化了施工工序，加快了施工进度，降低了成本损失。

5.6 变形控制

该标段无砟轨道施工处于山岭重丘区，地质条件复杂，路基地段及隧道地段沉降变形控制为工程的重中之重，在无砟轨道施工前，应严格监测线下工程沉降变形情况，探明地下地质情况，如有岩溶等不良地质问题，必须及时予以处理。控制线下工程沉降变形就是控制道床板的沉降变形，只有线下工程沉降评估完成后，方能进行无砟轨道施工。

6 结 语

稳定持久的轨道高平顺性控制是高速铁路无砟轨道施工管理的核心和技术关键，CRTS-I型双块式无砟轨道作为高速动车的载体，在其施工过程中，对质量控制标准提出了较高的要求，笔者通过技术研究分析，对如何较好地控制轨道平顺性及精调成果、降低扣件更换率、提高道床混凝土施工质量及电阻的绝缘控制等提出了相应的解决办法。随着我国铁路运输事业的发展，中国高速铁路施工技术已走出国门，高速铁路CRTS-I型双块式无砟轨道施工技术将随着中国高铁技术的出口，为世界高铁建设作出更大的贡献。

(责任编辑：李燕辉)

2017-02-06

U215。1；U215。7；U215。6

B

1001-2184(2017)02-0013-04

冉 鹏(1985-)，男，四川巴中人，项目总工程师，工程师，学士，从事铁路工程施工技术与管理工作；

胡 勇(1985-)，男，四川青白江人，项目总经济师，工程师，学士，从事铁路工程施工经营管理工作；

邓忠诚(1972-)，男，广东湛江人，工程师，从事铁路工程施工技术与管理工作.