武广客运专线双块式无砟道床施工技术研究及应用

发布时间：2009-04-14 16:20:33

关键字：	双块式无砟道床；施工
摘　要：	以武广客运专线CRTSⅠ型双块式无砟道床先行试验段施工为背景，介绍CRTSⅠ型双块式无砟道床总体施工方案、施工工艺、施工过程中解决的关键技术及质量控制的关键，对武广客运专线全线双块式无砟道床施工具有借鉴和指导意义。

1 工程概况

1.1 先行试验段工程背景及概况

为了加快武广客运专线无砟轨道的实施，促进各参建单位掌握无砟轨道引进施工设备的使用、熟悉无砟轨道施工的工艺工法及施工组织，促进无砟轨道引进技术的吸收、消化与利用，根据铁道部与睿铁公司签订的技术转让合同，武广客运专线公司决定开展无砟轨道先行试验段施工。根据全线土建施工进展情况，经武广客运专线公司研究决定在XXTJII标和XXTJIII标各开设3km无砟道床先行试验段，模拟路基、桥梁、隧道、路桥过渡段、路隧过渡段等不同工况情况下的双块式无砟道床施工。在两个试验段实施过程中睿铁公司德方专家在现场进行了为期一个多月的技术指导，同时此两段也作为培训段为武广客运专线全线参建单位提供了培训平台。试验段实施期间，武广公司组织全线参建单位上百人的培训队伍在现场进行了为期一个多月的理论和实做培训。

1.2 CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构

CRTSⅠ型双块式无砟轨道由钢轨、Vossloh 300-1U型扣件、双块式轨枕、混凝土道床板等组成。路基地段混凝土道床板连续浇筑，构筑于混凝土支承层之上;桥梁地段混凝土道床板按5400～7150mm长度设置，相邻道床板板缝100mm，构筑于中间层、凸台和桥梁保护层之上;隧道内混凝土道床板直接在仰拱回填层上连续浇筑。路基和隧道内道床结构设计与德国相近，桥上取消了混凝土底座，代之的是将桥梁保护层加厚，施工工艺与德方有很大区别。

2 总体施工方案

根据双块式无砟道床施工工艺特点及工期要求，线路分为Ⅰ线、Ⅱ线。混凝土道床板施工前，路基地段支承层、桥梁地段保护层及凸台、隧道地段仰拱回填层应施工完成，并达到一定强度。混凝土道床板施工作业面按7个工段进行流水作业，即：①铺设底层钢筋或土工布;②布枕、组装轨排;③粗调轨排，绑扎钢筋，接地焊接;④安装模板;⑤精调轨排;⑥浇筑混凝土，混凝土养生;⑦拆轨拆模，按流水作业完成无砟道床施工。

Ⅰ线一个施工区混凝土道床板施工完成后，转移至Ⅱ线进行Ⅱ线混凝土道床板的施工。Ⅱ线混凝土道床板施工工序与Ⅰ线相同，但此时混凝土罐车的运输通道已受阻，为解决此运输通道，采用轨道运输，后方供料方式进行施工。Ⅰ线一个施工区施工完成后，工具轨暂不拆除，作为Ⅱ线无碴道床施工材料的运输通道，采用轨道运输列车运输混凝土至浇筑面,工具轨及模板的倒运同样采用轨道运输列车及跨线龙门吊进行。Ⅱ线混凝土供应亦可尝试采用泵送或线间运料方式。

3 双块式无砟道床施工工艺

3.1 复测CPⅠ、CPⅡ控制点、测设CPⅢ控制网

在无砟轨道施工控制网CPⅢ建立时，首先先进行CP1、CPⅡ和高程控制网的复测，对于点位的位置不能满足CPⅢ控制网测量要求的CPⅡ控制点和二等水准点按插网或插点的方法进行同精度加密。

CPIII平面控制测量采用后方交会方法施测。每个自由测站以2×3对CPIII点为测量目标，每次测量应保证每个点被测量3次。高程控制测量每一测段应至少与3个二等水准点进行联测，形成检核。

3.2 梁面、隧底及路基面状态检查

在施工无砟轨道整体道床之前，应由建设、设计、咨询、施工和监理等单位组成的验评小组对所施工地段的路、桥等结构物的沉降变形观测资料进行分析评估，并提出分析评估报告。所施工地段的路、桥等结构物工后沉降变形符合设计要求后方可进行无砟轨道施工。线下单位向无砟道床施工单位提交土建竣工测量资料、桩橛和与轨道有关的变更设计、线下工程验收等资料，无砟道床施工单位在接收线下资料复核完成后，应在监理单位组织下对所施工区段路、桥、隧的标高、中线、宽度、平整度、凸台位置、凸台高度等进行复测，做好原始记录。

3.3 路基地段混凝土支承层施工

当路基支承层采用滑膜摊铺机施工时，施工前根据CPⅢ控制网测设混凝土支承层两侧的引导线，然后摊铺机就位，并采用导线法校准摊铺机四角点高程和侧模行进方向，检查机械操作性能无误后方可进行作业。施工时混合料采用自卸车运输，挖掘机布料，滑膜摊铺机摊铺，支承层300mm厚的混凝土一次摊铺完成，一股道完成后再进行另一股道施工。

当采用C15混凝土时，施工前通过CPⅢ控制网测设出两侧模板边线。模板安装完成后，在模板内侧做好支承层高程控制标记。施工过程中要保证每个区域都要捣固到位，后方人员及时进行表面修整，除了支承层两侧各35厘米区域内表面光滑外，其余表面均要粗糙。

3.4 桥梁地段保护层、凸台施工

保护层施工时，提前按照设计要求在桥面防水层上放线定位出纵横向钢筋的位置，钢筋绑扎完成后在钢筋网下安装混凝土垫块。抗剪凸台钢筋绑扎前应先将凸台中心位置点放样到防水层上，然后按照设计要求绑扎好凸台钢筋。保护层混凝土应连续均匀浇灌，在桥梁伸缩缝处不得设置后浇带，否则容易引起质量隐患。混凝土保护层抹面时，所有表面均需压光处理，特别是道床板范围内，不得象路基或隧道地段一样拉毛，因为其上要铺设土工布，如果毛面，将不利于道床板与保护层之间的相对滑动，这一点一定要在施工中加以足够重视。

3.5 轨枕、工具轨、钢筋、模板等施工材料运输和卸车

轨枕、工具轨和钢筋、模板等施工材料采用卡车或自制的轨道平板车经过二次倒运后运输到施工现场，在现场可采用跨双线轮胎式可变跨龙门吊将双块式轨枕、工具轨及钢筋沿线路方向纵向散布，双块式轨枕每五根一组，四层一垛纵向沿线路方向分布堆放，每垛轨枕间距约6.5m，用方木支垫，再紧靠轨枕边散布工具轨、钢筋和模板。路基地段所有材料沿线路中心散布，桥梁和隧道地段施工材料存放在线路两侧。

3.6 铺设纵向底层钢筋

按设计规定间距铺设道床板底层钢筋。布置钢筋时应注意钢筋在纵向搭接时搭接量的要求，每根钢筋搭接量应不小于700mm，两根相对钢筋搭接距离应不小于1000mm，钢筋搭接处需用绝缘卡连接。

3.7 铺设桥梁地段中间层、安装凸台四周弹性垫板

桥梁地段中间层采用4mm的聚丙烯土工布，土工布宽3200mm，长度根据梁长确定。铺设方法决定了最后的铺设质量，特别是凸台处土工布需按现场工况裁剪，难度很大，稍不留神，就会控制不好，通过与德方专家现场进行了多种方法尝试，最后决定采用如下方法：首先将整卷土工布搬运至所要铺设的桥台或梁跨中心放置下来，根据台长或梁长进行切割，切割时把土工布一端对齐台尾或梁端，每边预留50mm富裕量，保证土工布铺上后满足要求;根据凸台位置，用4m检尺靠近凸台的下底边缘，顺检尺在土工布上做出标记，做完所有凸台标注线后，开始在土工布上切割，切割时应考虑弹性垫板预留尺寸，待切割完成后，放置于设计轨道位置。土工布铺设完成后应表面平整，无折皱、无弯曲等现象。

待保护层土工布铺设完成后，开始铺设凸台上表面土工布及凸台四周弹性垫板。利用切割下来的土工布，放置于凸台顶部，须保证凸台顶部全部被土工布覆盖。凸台四周弹性垫板顶面必须与凸台顶面平齐。

3.8 布枕、组装轨排，安装钢轨调整器托轨板

轨枕铺设时应根据图纸要求，卡控第1根轨枕的正确位置，然后利用龙门吊上的散枕装置铺设双块式轨枕。在铺设50余米轨枕后，利用跨线龙门吊安装12.5m工具轨，采用双向同步电动扭力扳手紧固扣件。一般路基和隧道地段，采用的是skl15弹条，其扭力需达到250N·m，而桥上采用的是sklB15小阻力弹条，其扭力需达到150N·m，现场检查除抽查扣件扭力外，还应检查弹条中部下颚与塑料轨距挡板是否密贴。工具轨钢轨接头不应落在轨枕上，最少应保证轨头断面和轨下塑料垫板平齐。轨排组装完成后，在每隔3根(曲线地段2根，工具轨接头处各放置一对)轨枕之间的钢轨上安装一组钢轨调整器托轨板。调节器安装位置应在两轨枕中间，在遇到道床板钢筋时，将钢筋或调整器进行微量调整，保证调整器处于受力位置。

3.9 粗调轨排，绑扎钢筋网、接地焊接

使用全站仪和轨排粗调机对轨排进行初步调整，实现轨排方向和标高处于正确位置，然后拧紧螺杆调整器，将轨道固定。为确定轨排位置，必须给出钢轨调整器处轨道横断面的里程。使用水准仪测量轨面高程，起落竖直调整装置，使轨顶标高满足设计值，允许偏差为 0~-10 mm。逐点调整轨道至设计中线位置，容许偏差为±5mm，并用全站仪精确测量复核。这里需要说明的是轨排粗调后的高程只允许比设计低，不能高，因为钢轨调整器降低轨排的调整动作难度很大，且不利于轨排稳定。

轨排粗调完成后，即可安装道床板上层纵向Φ20钢筋，并按设计进行绝缘和综合接地处理。综合接地设置完成后，经监理、站后四电进行最终确认，并测试电阻，道床板绝缘电阻实测值≥2MΩ。

3.10 安装纵横向模板

钢筋网绝缘性能检测合格后，清除钢筋网内的杂物，根据提前弹好的模板边线安装道床模板，并加固，加固装置不得依托轨排进行固定。

3.11 精调轨排

精调轨排前需对前面已施工工序进行检查验收。由下往上依次检查基层表面杂物、钢筋绑扎、钢筋焊接、接地端子设置、保护层厚度、模板尺寸、轨枕间距、扣件扭矩、销钉布置、施工缝布置等，各项尺寸及位置在监理旁站下经现场检查确认满足设计要求后，方可进行精调作业。

这是关键的一道工序，它对轨道的几何尺寸最终位置能否达到设计及验标的要求起着决定性作用。最终线形调整应在混凝土浇筑之前大约1.5～2小时开始进行。调整长度比当班计划浇筑段长度保持50m以上距离。精调使用钢轨调整器和GRP1000测量系统配合进行。根据测量显示数据，通过转动钢轨调整器竖向螺杆，垂直调整轨道高程，通过转动钢轨调整器水平螺杆，实现水平调整。在曲线地段，调整时将会产生水平位置和高程冲突，因此需在垂直及水平双方向同时进行调整。

3.12 浇筑道床板混凝土

在进行无砟轨道道床板混凝土浇筑之前，先要做好混凝土罐车通道的线路调查，保证道路畅通，满足道床混凝土连续浇筑。浇筑道床板混凝土时采用混凝土浇筑机施工，人工进行抹面修整。混凝土罐车运输至现场，应先做混凝土的塌落度、含气量等性能指标试验，试验数据满足施工要求后方可进行混凝土浇筑。混凝土始终应该从起始端浇筑口浇筑，振捣密实后移至下一个浇筑口，并及时进行混凝土的修整。当在路基和隧道地段混凝土不能连续浇注超过24小时时，要严格按照施工图要求设置施工缝。

3.13 拆除调整器，放松扣件，放散温度应力

混凝土凝固过程中，适当松开轨道扣件，这是非常重要的。否则，就会因为轨道温度力而产生的对轨枕的纵向力，将影响新浇混凝土的结构，破坏轨枕和道床板混凝土的粘结性。一般在松解螺杆调节器后约1～2小时就可以适当松开扣件，正确的时机应通过试验检测后与现场监理工程师共同确认。螺杆调节器的松解始终沿逆时针旋转，否则将会抬高轨道，破坏轨道几何形位，导致无法恢复。在取出调整装置之后，遗留孔必须使用高强度无收缩砂浆及时进行封堵。

3.14 混凝土养护

混凝土初凝前后应采取喷水雾保湿养护或养护剂养护措施，炎热季节，应进行覆盖，避免混凝土表面阳光直射，达到设计要求的强度后，方可承重。当新浇筑的混凝土强度未达到5MPa时，不得在其表面来往行人或进行其他施工作业。

3.15 拆除模板及工具轨，进入下一循环。

侧模应在混凝土强度达到2.5MPa以上，其表面及棱角不因拆模而受损时，方可拆除。道床混凝土强度达到5MPa后，即可拆除工具轨及钢轨调整器，利用道床板混凝土浇筑的间歇时间往前倒用。螺杆调节器的松解始终沿逆时针旋转，应缓慢施力，避免破坏钢轨调整器和道床。

4 研究解决的关键技术问题及施工经验

4.1 路基地段混凝土支承层切缝时间

路基段混凝土支承层是一个连续的整体，为防止产生的不规则裂缝引起上部道床板混凝土开裂，同时为了防止支承层施工中的无规则收缩裂缝，混凝土支承层浇筑完成后要选择适宜的切缝时间实施切缝。外方交流资料、国内无砟轨道施工指南以及设计文件中对混凝土支承层切缝时间均要求在混凝土支承层铺设后12h内完成。但通过现场实践，发现实际工况与规范和设计有很大出入。根据武广客运专线无砟轨道先行试验段支承层人工施工情况，在室外环境温度22℃、天气晴朗的情况下，早晨十点浇筑的混凝土，要到第二天早晨六点钟才能实施切缝，中间间隔时间近20个小时。太早切缝，支承层未形成一定强度，会导致支承层表面破坏，石子飞溅，切缝宽度大，且不规则;切缝太晚，则内部已经形成微裂纹，达不到切缝的目的，而且会导致支承层不规则收缩裂纹出现，最终将会向混凝土道床板传递，导致混凝土道床板出现不规则裂纹。通过武广客运专线工程实践总结，支承层切缝时间应根据施工工艺和现场环境温度及养护条件综合确定，一般以支承层混凝土终凝后或抗压强度达到2～3 MPa为实施的切缝时间，大概时间在混凝土浇筑后20～24h之间。

4.2 组装工具轨轨排

现场对已组装好的轨排质量进行检查，发现部分轨枕间距不合格、轨枕不方、轨枕有脱焊、桁架钢筋变形、承轨槽附近轨枕在调整轨缝时被钢轨撞坏、过渡段轨枕间距太小等问题。后重新调整轨枕间距和方正，对桁架钢筋脱焊的轨枕重新进行焊接，对桁架钢筋弯曲变形的进行调直，但耗费了大量劳动力，需要反复松拧扣件，特别是调整轨枕间距，方枕量特别大，耗时耗工。以后在组装轨排前，应认真检查轨枕，确保无缺棱吊角、脱焊及变形轨枕，对轨枕间距、轨枕方正等进行检查后方可拧紧扣件螺栓;在调整轨缝时注意对轨枕的防护，避免钢轨撞击轨枕;技术部门应拿出合理的过渡段端梁设置位置，以便于轨枕散布，尽量不要把调整轨枕间距放在过渡段进行。

4.3 轨排粗调

在轨排粗调前，应对粗调机进行检校，轨排粗调机的前进方向应与施工方向一致，否则，粗调机整机过钢轨接头相对困难，特别是发电机单元，自身没有支撑，过已调轨排和未调轨排接头时，有个错台，很难实现。粗调机提起轨排粗调到位后，上紧钢轨调整器竖向螺杆，最好由固定的两个人进行，以保持螺杆底部与地面充分接触均匀受力。竖向螺杆拧好后，粗调机操作人员应严格按操作程序操作粗调机，放下轨排，不得误操作。同时，粗调应尽量到位，给精调工序留的调整量应做到最小，因为精调时如果调整量太大，将在钢轨调整器横向上产生内力，不利于轨排稳定。

4.4 轨距调整及控制

无砟轨道施工中，当轨排在平地组装时，轨距满足验标±1mm的允许偏差要求，但在轨排粗调，安装好钢轨调整器后，轨距均偏小1～2毫米。分析其原因主要是钢轨调整器托轨板受力后微量变形，改变了轨底坡，以及轨枕桁架在受力后向内微量变形弯曲造成的。根据现场施工经验，在混凝土浇注后结合环境温度，选择适当的时机来松解螺杆调节器，可有效的改变轨距在混凝土浇注前普遍偏小的问题。具体做法是在混凝土初凝前后，用一重2kg、直径约75mm的铁球轻轻放在混凝土表面，静置片刻，然后将铁球拿起，测量混凝土表面压痕，当压痕直径在30~33mm时，即可开始拧松竖向螺杆1/4圈。根据实际测量数据，在松完螺杆调节器后，轨距可在浇筑前的基础上放大0.5mm～0.7mm。此数据只能作为参考，具体操作需要现场不断摸索和总结，当然松螺杆调节器的时机同时还应考虑天气、混凝土浇筑工艺等因素进行确定，既不能太早，也不能过晚。在松调整器的过程中，还应用水准仪不断观测轨道高程的变化，这一点也很关键。国内混凝土施工，普遍靠手压感觉，但由于每个人按压的力不一样，故很难掌握规律，采用以上方法，很好的克服了人为因素，且方便易行。

4.5 混凝土养护

由于轨道线路混凝土整体道床施工区段狭长、分散，混凝土如果采用洒水养生，取水比较困难，且养护面狭长，不利于控制养护的质量。故建议正线尝试采用混凝土养护剂养护，以期达到确保养护质量，节约成本的目的。由于没有类似工程成熟的施工经验可循，在大面积使用前，可制作六组混凝土试块，洒水养生两组，喷洒养护剂两组，涂抹养护剂两组，分别进行28天强度试验，确定养护剂对混凝土强度的影响，以及其他不良反应。也可考虑洒水覆盖养护和喷洒养护剂养护结合进行，特别是炎热的夏季，效果会更理想。采用养护剂养护，在国内城铁无砟道床混凝土养护中已有使用实例。

5 结语

武广客运专线XXTJII标先行试验段于08年7月21日率先完工，并通过了由武广公司、咨询长沙分部、TJ2标监理站等组成的评估小组的现场评估。通过试验段工程的开展，推进了武广客运专线各项施工准备和培训工作，摸索出的无砟道床施工工艺、方法、质量控制及设备配备、物流组织等对武广客运专线全线双块式无砟轨道道床施工具有一定借鉴和指导意义。在后续施工中，仍需进一步优化施工工艺，研究更为合理的施工作业区划分，以期实现最优的质量和最高的施工效率;对线下工程变形评估、施工测量、轨排粗调、精调、混凝土浇筑等施工的重点和难点工序仍需加深研究;对道床结构与施工的匹配性进行研究，形成稳定化、标准化和程序化的无砟轨道施工技术，全面推进双块式无砟轨道道床国产化研究步伐。

参考文献

[1] 何华武.无碴轨道技术[M].北京:中国铁道出版社,2005

[2] TZ216-2007，客运专线无砟轨道铁路工程施工技术指南[S]

[3] 铁建设〔2007〕85号，客运专线无砟轨道铁路工程施工质量验收标准[S]

2009-3-2　　作者：中国中铁一局集团新运工程公司曹德志

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