城际铁路无砟轨道工具轨法与轨排框架法施工对比分析

贺文波

摘要：无砟轨道是高速铁路行车舒适性、安全性和稳定性的重要保障，具有速度快、行车舒适、运营维护工作量小等优點。为更好的学习和应用无砟轨道施工技术，需要进一步对无砟轨道施工进行分析。结合莞惠城际铁路无砟轨道施m情况，根据双块式无砟轨道施工的精度和施工效率及前期投入，分别对工具轨法和轨排框架法进行对比研究。

关键词：无砟轨道 工具轨法 轨排法 施工对比分析

一、工程概况

目前，随着科学技术的日新月异和飞速发展，无砟道床在高速铁路客运专线、城际轨道中得到广泛应用。

穗莞深城际铁路从广深线新塘接轨，终点为深圳机场站。全线共设15个车站，平均站间距5.44km。轨道结构形式全部为I型双块式无砟轨道。双块式无砟主要施工方法有轨排框架法和工具轨法。

二、轨排框架法施工工艺

（一）轨排框架法施工的主要施工设备

轨排框架法施工的主要设备有：移动龙门吊、起道机、组装平台、轨排吊具、轨排框架、定制钢模板等。选择的设备精度和功能要满足过程控制精度要求。

1.组装平台：用于摆布轨枕和组装轨排。

2.轨排吊具：用于吊装轨排的定制吊具，能保证轨排几何结构不变形及使轨排灵活就位。轨枕装卸的专用吊具要有避免轨枕变形的功能，一次可吊起5根轨枕。

3.轨排框架的组成主要有：工具轨（60Kg/m新钢轨）、横纵向托梁、双块式轨枕定位标、中心线标、螺杆支撑和轨向锁定器、鱼尾板、调整夹板、楔形夹板等。螺杆支撑作用是轨排框架的水平、高低的调整；轨向锁定器用于进行轨排框架的横向调整和固定。莞惠8标采用的是7.05米标准轨节和一部分异型轨节，异形轨排主要用于现浇连续梁的调节使用。

4.移动龙门吊：行走机构四驱并带有制动技术实现快速行走及刹车、可以准确定位和安装轨排架。

（二）工艺流程

无砟轨道轨排框架法施工工艺流程图。

（三）施工现场准备

底座施工完成后，清理一切影响无砟轨道施工的杂物，施工材料进场充足，码放整齐。施工机具设备正常运转、检查合格。

（四）隔离层及凹槽内弹性垫板安装

桥梁底座混凝土强度达到设计75%后，铺设土工布，土工布铺设不允许搭接，只可以对接。凹槽弹性垫板安装密贴无鼓包。

（五）组装和运输

每个工作面设2个移动组装平台和多个轨枕存放场，将轨枕吊装至分枕平台，严格按照设计尺寸分枕、安装扣件。利用走行龙门吊将轨排移动至分枕平台并准确定位。利用扣件将轨枕和轨排扣紧形成可以用来铺设的成品轨排。

（六）安装底层钢筋

根据测量放线中点，在底座板顶面采用钢卷尺定位底层钢筋位置，油性笔标记；按错位方法布置混凝土垫块；摆放纵、横向钢筋。安装绝缘卡并固定牢靠。

（七）轨排框架就位

采用龙门吊将组装平台上合格的成品轨排移动到设计位置，按照测量的轨道中心点位和边墙测设标高控制，龙门吊慢速移动，轨排摆放至道床底座板时，偏差控制在高程-15～5mm、中线±8mm。

（八）粗调

扳手调节轨排框架的螺杆支撑进行粗调工作；粗调完成后，相邻两组轨排间用鱼尾板连接。粗调时先调整中线后调整高程，循环进行直至满组要求。粗调完成后，轨道偏差控制在中线±3mm，高程-3～0mm。

（九）安装上层钢筋及电阻测试

1.轨排框架粗调完成后，安装道床板架立钢筋、上层纵横向、及接地钢筋。

2.按照设计位置焊接接地端子。

3.钢筋绝缘测试。首先目测绝缘卡安装是否到位，有无脱落现象；检查每处钢筋的搭接长度和绝缘卡固定情况，满足要求后使用兆欧表测量每两根钢筋的绝缘电阻值，相互绝缘的钢筋之间电阻值必须大于2MΩ。

（十）模板安装

在轨道粗调完成后、安装横向板缝模板，再安装侧向模板，调整好模板后通过撑拉杆与膨胀螺栓固定牢靠。

（十一）精调

采用全自动全站仪、专业轨道精调检测小车，全站仪根据4对CPIII点精确设站，精调小车测量模轨排框架的三对支撑点位置，根据实时测量的轨道偏差，现场根据测量结果调整螺杆支撑直至合格。精调后轨排框架误差控制在中线±0.5mm，水平0.5mm，高程-0.5～0mm。

混凝土浇注及养护，轨排及模板拆除转运到下一个循环阶段施工。

三、工具轨法施工工艺

（一）工具轨法的主要施工设备

工具轨、托盘、螺杆调节器、起道机、轨距撑杆，轨向拉杆、工具轨夹板、纵横向模板等。选择的设备精度和功能要满足过程控制精度要求。

工具轨钢轨采用60kg/m，螺杆调节器要足够的高度满足轨道的超高设置，轨向撑拉杆结构长度必须满足加固要求。

（二）工具轨法施工流程

施工准备→底座板施工→施工作业面清理→轨枕钢筋运输→施作隔离层→底层钢筋安装→安装工具轨、组装轨排、安装螺杆调节器→轨排粗调→上层钢筋绑扎、模板安装→轨道精调→道床板混凝土浇筑→混凝土养生→拆卸螺杆调节器和模板→轨道几何尺寸复测→拆除工具轨→封堵螺栓孔。

工具轨法施工从施工准备到底层钢筋绑扎完成，与轨排法施工一样。

（三）轨枕布设

采用人工将轨枕从存放位置抬放到混凝土底座上画有标记线的位置，用橡皮锤或撬棍调整轨枕的方向和位置，控制轨枕间距和纵向累计误差，调整到位。

（四）安装工具轨、组装轨排、安装螺杆调节器

1.铺设工具轨。铺放钢轨前，要检查确保轨枕承轨槽无垃圾、残片并对承轨槽进行清理，并依次在承轨槽上安放铁垫板下弹性垫板→安放铁垫板→安放轨下垫板→安放轨距挡板→安放弹跳→安放轨枕两侧螺栓，顺时针旋转螺栓进行固定。安装12.5m工具轨，扣件安装到位，两根相邻工具轨的轨缝宜控制在8mm。

2.组装轨排。①将工具轨安放在两个轨距挡板之间，使用方尺调整轨枕，使轨枕与工具轨垂直，检查轨枕间距是否满足设计要求，如轨枕变形，需进行更换。

②将弹条摆放和安装到位，采用液压螺丝机拧紧螺栓，当拧紧力矩达到160Nm时即到达安装位置。安装完毕后并用扭矩扳手检查螺栓扭矩。

3.安装螺杆调节器托盘。轨排组装完毕后，将螺杆调节器托盘安装在钢轨底部，在钢轨接头处需安装一对螺杆调节器，曲线地段每隔2根轨枕、直线段每隔3根轨枕安装一对螺杆调节器。螺杆调节器的托盘应安装在钢轨中间位置，能保证向两侧调整。

（五）安装调节器螺杆、轨道粗调

安装螺杆调节器托盘，每隔3根轨枕安装一对。均匀布置3对手摇式千斤顶，将轨排一次顶起，利用方尺，轨距尺，垂球和小钢尺进行轨排粗调。一般先中线后高程，经过2-3遍调整后，保证轨排粗调的几何位置偏差控制在5mm以内。完成粗调后，安装螺杆调节器，拧紧全部螺杆使之均匀受力后拆除手摇式千斤顶。

（六）上层钢筋绑扎、接地焊接到混凝土浇筑养护与轨排法同样施工工序。

（七）封堵螺杆孔、整修混凝土

调节螺杆拆除完毕后，应将螺杆孔清理干净，不得有积水，采用高强度无收缩砂浆进行封堵。

四、施工工法的比选

（一）施工工藝对比

轨排框架法的施工设备集成化程度较高，流水线施工，通过制定标准，过程控制能达到“提高一级精度控制”的目标。使用轨排框架，集成化程度高，在轨排组装区一次性完成轨排轨距和枕距的固定调整；轨排框架能有效保证轨距、中线、水平稳定；轨排安装、运输机械化程度高，施工程序便于掌握、各工序衔接紧凑，安全性好，便于现场施控制和质量管理。

工具轨法施工。使用的工装设备较为分散，在每一次新循环施工作业时均需将螺杆调节器与工具轨及轨距撑拉杆进行再组合形成临时轨排结构，轨轨排的几何形位尺寸要重新检查调整，作业复杂，工序繁琐，导致效率低下，并且由于反复组装导致整体刚度偏弱，影响精度。

（二）投入成本对比

以莞惠8标单线13.79km无砟轨道施工为例，投入2套轨排框架和2套工具轨工装。

1.个工作面轨排法法投入设备。（1）轨排框架78榀，每榀框架长7.05米，配有部分异形轨排组合调节，每榀轨排框架单价约为2.3万元，约179.4万元，其中轨排架吊具4套约为2.6万元，组装平台4台价值约1.4万元（自己可以加工）。投资约13.4万元。（2）轨排法施工一个工作面平均施工120延米/天，需要105人配合施工。

2.个工作面工具轨法投入设备。（1）螺杆调节器520套价值为33.8万元（每套按650元计），工具轨1800米价值约54万元（按每吨5000元）总投资约87.8万元，轨向撑拉杆520套价值为7.54万元（每套安装145元）。轨距撑拉杆260套价值为2.73万元（每套按照105元）。总投资为98.1万元。（2）轨排法施工一个工作面平均施工120延米，天，需要125人配合施工。

由于两种工装设备均使用相同数量的轨距尺、起道机、运输工具、模板及龙门吊等设备工具，未列入本文进行对比。工具轨法比轨排法设备投入大约少92.7万元。

每1km无砟轨道施工，轨排法投入施工人员工资比工具轨法施工的人员工资少：1000/20*（125-105）*200=3.3万元。故以莞惠8标为例，全线13.79km，工人每天工资200元，轨排法施工节约工人工资为：13.79*2*3.3=91万元。

（三）外观质量对比

由于工装设备的局限性，轨排法施工的支撑系统分布在道床板外侧，对道床板外观无影响。工具轨法螺杆调节器。安装在工具轨上，支撑在道床板内。拆除后需要专人用砂浆修补，既影响外观质量，易出现色差，同时增加人工成本。

（四）施工后的精度对比

轨排法的工装重量大、刚度高，轨排框架两侧均可以利用撑拉杆的形式进行加固轨排，加固的刚性大、稳定性好，浇筑混凝土时扰动小，轨排的几何形位尺寸精度高。工具轨由于受到线路内侧模板的影响，道床板内侧加固将受到约束限制，仅外侧通过撑拉杆支撑在防护墙上，浇筑时易发生扰动，轨排扰动较大，精度偏低。根据混凝土浇筑后复测情况，轨排法的施工精度明显高于工具轨法。根据测量结果比较分析，轨排框架施工无砟轨道精度合格率达到95%，工具轨法精度合格率达到82%。轨排法施工精度优势明显。

（五）运营和维修情况对比

无砟轨道在长轨铺设完成后，投入运营前需要进一步长轨精调，工具轨法由于精度不高，后期更换扣件成本增加，施工时投入的人力、物力高于轨排法施工。由于两种施工精度合格率可知，工具轨施工的无砟轨轨道扣件更换率远大于轨排框架法，此处将增加较大成本。按照单线1Km计算，共计3076套轨枕扣件，工具轨法比轨排法多更换扣件为：3076*（95%-82%）=400套，每套更换扣件价格一般为40元，产生的材料费用为：400*40=16000元。产生机械及人工费用为6000元，每公里更换扣配件产生费用为2.2万。故莞惠8标更换13.79km扣件产生费用为：13.79*2.2*2=60.7万元，所产生的成本远大于前期多投入的费用。综述莞惠8标共计节约成本60余万元。

施工完成后，工装设备维修保管好。将转入下一个施工工地，再次投入的工装设备资金将大大降低。轨排法施工经济优势更为明显。

（六）适用范围对比

轨排框架法适应城际铁路及高速铁路CRTS I形双块式无砟轨道的施工，特别适合于高精度的无砟轨道铺设。同时由于每榀轨排长度一般小于工具轨长度，钢轨的曲线更容易控制线性和平顺度，无砟轨道轨排几何形位精度更高。所以轨排法施工工艺在小半径曲线地段适应更强。

五、结束语

随着我国高速铁路和城际轨道的快速发展，无砟轨道施工技术应用范围更广。通过两种施工工艺对比分析，轨排法施工无论在现场施工的组织管理、精度控制、施工效率及后期运营维修成本等方面优势明显，建议优先考虑轨排框架法施工。本文可为高速铁路和城际轨道无砟轨道施工工艺选择提供借鉴和参考。