双块式无砟轨道施工技术.

双块式无砟轨道施工技术中铁一局西宝客运专线工程指挥部1.前言2.双块式无砟轨道技术发展3.CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工工艺4.结束语铁路轨道结构从总体上可分为两类：以碎石道床、轨枕为基础的有砟轨道；以混凝土或沥青混合料为基础的无砟轨道。实践表明，两种轨道结构均可保证高速列车的安全运营。但由于两类轨道结构在技术经济性方面的差异，各国均根据自己的国情、铁路的特点合理选用，以取得最佳的技术经济效益。1.前言（1）无砟轨道的特点轨道稳定性好，线路养护维修工作量显著减少，从而减小对列车运营的干扰，线路利用率高；轨道几何形位能持久保持，提高列车运行的安全性；平顺性及刚度均匀性好；耐久性好，服务期长；避免优质道砟的使用及环境破坏；避免高速运行时的道砟飞溅；自重轻，可减轻桥梁二期恒载；结构高度低，可减小隧道开挖断面。轨道必须建于坚实、稳定、不变形或有限变形的基础上，一旦下部基础残余变形超出扣件调整范围或导致轨道结构裂损，修复和整治困难；初期投资相对较大；振动、噪声相对较大。无砟轨道的特点（2）适于无砟轨道铺设的范围基础变形相对较小的桥梁、隧道区段；地质条件好、基础坚实、工后沉降易于有效控制的路基、道岔区段；优质道砟短缺、人工费用高的地区。（3）无砟轨道结构型式的分类CRTSⅠ型板式无砟轨道（中铁三局在秦沈铺设的日本板式轨道）CRTSⅡ型板式无砟轨道（中铁二局在京津城际铺设的博格板式轨道）CRTSⅢ型板式无砟轨道（中铁八局在遂渝线上铺设的一种板式轨道）CRTSⅠ型双块式无砟轨道（武广线上采用的雷达2000型块式无碴轨道）CRTSⅡ型双块式无砟轨道（郑西线上采用的旭普林型块式无碴轨道）2.双块式无砟轨道技术发展双块式无砟轨道分为CRTSⅠ型双块式无砟轨道和CRTSⅡ型双块式无砟轨道。Rheda型无砟轨道因1972年在德铁Rheda车站铺设而得名；轨道结构组成：钢轨、300型扣件、道床板（含预制混凝土轨枕或双块式轨枕）、槽形板（可选）等；德国弗莱德尔（Pfleiderer）公司1999年开发出无槽形板的Rheda2000系统；德国纽伦堡～英戈城的高速线上使用了Rheda2000系统。（1）CRTSⅠ型双块式无砟轨道（相当于Rheda2000双块式无砟轨道）－－德铁1972年Rheda车站铺设的无砟轨道（1）Rheda-2000型无砟轨道的设计特点用钢筋桁架组成的双块式轨枕取代了普通Rheda型中的预应力轨枕，减少了新、老混凝土的结合面，提高了结构的整体性；荷载取值：UIC71荷载分布图示HGT层的施工铺设Rheda-2000型的轨道排架（2）Rheda2000型无砟轨道施工方法和主要施工装备采用“自上至下”的施工方法，即：先组装调整好轨排的几何形位，然后现场灌筑道床混凝土。主要施工装备：－布枕机－轨排粗调机－螺杆/螺旋调整器－混凝土灌筑及振捣设备－专用测量系统－混凝土养生蓬布－布枕机－轨排粗调机－螺杆/螺旋调整器（精调设备）－混凝土灌筑及振捣设备（2）CRTSⅡ型双块式无砟轨道（相当于旭普林（Züblin）双块式无砟轨道）设计原理和方法与Rheda2000系统基本相同，最大的不同是施工方法。采用德国Zublin公司开发的专用成套施工设备，用固定架替代钢轨支撑架，将轨排振动压入预先浇筑的混凝土中。其施工机械化程度高，施工进度快。施工不需要工具轨，且受环境条件影响小。双块式轨枕与Rheda2000轨枕不同点：轨枕下方的钢筋桁架在混凝土内，不外露。－－主要施工装备滑模摊铺机混凝土巡回车ZAM-CS-02混凝土压实单元ZAM-CC-03轨枕安装单元ZAM-VU-01拆卸单元ZAM-DU-01轨枕装载单元ZAM-SU-02专用模板轨道支脚ZAM-F-750240横梁ZAM-T-280120固定架ZAM-R-325120尾车ZAM-MR-03（1）混凝土巡回车ZAM-CC-03功能：从混凝土搅拌车接受混凝土，将混凝土运送到灌筑位置。（2）混凝土压实单元ZAM-CS-02功能：用于刮平或找平道床板混凝土表面，用外部的振动器捣实混凝土（3）轨枕安装单元ZAM-VU-01功能：用于将轨枕以振动法贯入混凝土。该单元可以从轨枕装载单元抓取一个轨枕固定架和一个横梁送到安装位置。内装的升降器将横梁安置在支脚上。内装的振动架将带有5个双块轨枕的固定架以振动法贯入混凝土，安置在横梁上。（4）拆卸单元ZAM-DU-01功能：拆除固定架，并抓取横梁，将固定架及横梁送到装载单元，放在其尾部。（5）轨枕装载单元ZAM-SU-02功能：以吊车装载轨枕，从拆卸单元上接收固定架及横梁。（6）专用模板轨道功能：模板轨道为道床混凝土的施工模板,同时可作为临时轨道，供滑模摊铺机、轨道施工设备的走行。（7）支脚ZAM-F-750功能：支脚用于承载横梁及固定架。旭普林施工方法的基础建立在绝对可靠的支脚位置。（8）横梁ZAM-T-280120功能：横梁安置在2个相对的支脚上，用以承载固定架。横梁的支承面加工精度要求高。（9）固定架ZAM-R-325120功能：用于装配5对双块式轨枕。与轨枕相连的的支承板形状精确地配合轨底坡和轨距。（10）尾车ZAM-MR-03功能：回收支脚和模板轨道。Zublin型无砟轨道施工Zublin型无砟轨道施工支脚横梁固定架Zublin型无砟轨道施工（3）双块式无砟轨道技术发展方向双块式无砟轨道2000年国内首次在秦沈客运专线综合试验段的沙河桥上铺设铺设，又先后在渝怀、遂渝、合武、温福、福厦、武广、郑西、太中银等线进行了试验。综合各试验段和客运专线的试验研究数据，铁道部基本确定了今后高铁双块式无砟轨道施工技术以CRTSⅠ型双块式无砟轨道为主要发展方向。3.CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工工艺对于CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工工艺，主要分轨枕制造、底座板施工与道床板施工。路基上混凝土支承层及桥上混凝土底座均采用人工模筑法施工，采用分区分单元施工，先施工一线，再施工另一线，同时与混凝土道床板施工方向一致。混凝土道床板施工：可分为机组法施工、排架法施工、轨排框架法施工与人工轨排法施工等。（1）轨道构造Ⅰ型双块式无砟轨道自上而下由钢轨、扣件、双块式轨枕、道床板和支承层（路基地段）或中间层、凸台及底座板（桥梁地段）等部分组成。混凝土支承层材料的强度等级为C15，直接在级配碎石基床表层上浇筑，支承层顶面宽度为3400mm，厚300mm，两边50cm设置大于2％的排水坡。混凝土支承层上每隔5m左右设置一道横向伸缩假缝，假缝深度为100mm以上。混凝土道床板为C40钢筋混凝土结构，在路基、桥梁、隧道的宽度均为2800mm，在桥上有抗剪凸台。路基上在混凝土支承层上浇筑，桥上在混凝土底座上浇筑，隧道内直接在隧道仰拱回填层上浇筑。Ⅱ型双块式无砟轨道扣件系统（WJ-8B）示意图（2）轨枕制造轨枕生产采用机组流水法，蒸汽养护工艺和通道式养护围护结构一般采用4×1联轨枕钢模。轨枕用钢筋主要为钢筋桁架及箍筋，配置一套钢筋加工生产线，包括钢筋冷轧，数控弯箍，桁架自动焊接。以下从工艺流程、生产线的构成和主要工艺说明三个方面介绍轨枕生产。双块式轨枕制造工艺流程钢筋桁架加工安装配件钢筋桁架入模安装配件试件制作砼灌注、振动混凝土制备清渣、清边脱模养护安装扣件产品检测喷涂脱模剂钢模清理堆码成品存储发运钢模的检验试件养护试件强度≥45MPa试件R28≥60MPa桁架焊接成型工艺流程定位自动气动焊接桁架数控步进液压切断成品盘条气动式盘形放线压辊矫直旋转矫直自动存储缓冲器终端矫直链式压形输入料槽快速拉出自动码放成品完成轨枕生产线主要构成生产线分为七大系统：配料搅拌系统、布料振动系统、养护系统、脱模系统、模具返回系统、成品输送系统、电控系统。轨枕生产线主要构成1)、搅拌供料系统搅拌供料系统由混凝土搅拌站及供料小车组成；①混凝土搅拌站采用立式行星强制搅拌机，具有自动计量、自动检测原材料及混凝土含水率功能。②供料小车用于完成搅拌站至布料机构的混凝土物料运输，SEW变频调速驱动，液压油缸开启料门；轨枕生产线主要构成2)、布料振动系统布料振动系统由布料机、双振动工位及输送辊道组成，主要功能是完成混凝土的布料、振动成型；布料机功能是自动向4x1钢模内浇筑混凝土物料并能布料行车上自动行走；振动台功用是完成混凝土物料的排气、密实及成型；输送辊道功用是将载有经振动成型轨枕的钢模运送到下一工位。轨枕生产线主要构成3)、养护系统养护系统由养护通道、牵引机构、液压顶推机构及养护小车组成；①养护通道内采用蒸汽养护，配有监测系统，能自动控制养护通道内温度和湿度；②液压顶推机构将载有钢模的小车送入养护通道，顶推力达26kN，每辆小车装载5层叠放钢模总重12.5吨，可一次最多推动满载小车15辆。③牵引机构将载有养护好轨枕的钢模小车逐一移出养护通道；轨枕生产线主要构成4)、脱模系统脱模系统由脱模小车、脱模机构、旋转机构及输送辊道组成。主要功能是：将养护达到强度要求的轨枕从钢模中脱出，将成品输送至安装扣件工位，将脱完轨枕的钢模送至钢模回送系统；本系统采用可编程控制及SEW变频驱动技术，以及液压同步驱动、气动等方式实现各自动作。轨枕生产线主要构成5)、模具返回系统钢模返回系统有15组输送辊道和横向运模小车组成，其中有两组输送辊道具有倾翻功能，主要用于完成钢模清理、喷涂脱模剂工序，在后几组输送辊道上进行钢筋及绝缘套管等安装，布局结构紧凑，设备利用率高。轨枕生产线主要构成6)、成品输送系统采用柔性非金属材料输送带运输轨枕，可避免了金属材料对成品轨枕表面的破坏；在此工位进行轨枕外观质量检测，将合格的轨枕完成扣件安装，码垛捆绑并运送至湿养场地。轨枕生产线主要构成7）、电控系统电控系统是整条轨枕生产线的核心部分。施工工艺要点①清模、喷脱模剂钢模脱模后，用辊道传送到清模、喷脱模剂台位，将模型内的混凝土残砟、粘皮等清理干净，对钢模型进行检验。对出现松动浮起或不合格的标志牌或编号牌不全、焊缝脱落的模型要吊出维修修理，符合规定要求的钢模型进入下道工序使用。钢模型喷涂脱模剂要均匀、适量，发现有过多积尘处用抹布清理干净。将模具内侧完全涂脱模剂.，用喷雾器在模具上喷涂脱模剂，喷嘴应对准模型上方，调整脱模剂成雾状而非线滴状被喷面必须保持干燥，目测模具是否完全被脱模剂喷射。施工工艺要点②安装套管模型喷涂脱模剂后，通过辊道进入预埋套管安装台位。安装套管到真空橡胶棒上，左右移动确保套管位置，保持套筒不受损坏,使其处于固定位置,有需要的情况下进行清洁,出现损坏时更换套筒。套筒支架必须保持绝对清洁，在安装前使用石墨喷雾对套筒支架进行处理。套筒安装完后，把弯起钢筋和钢筋网片不固定的放在轨槽里，符合要求后进入下一工序。施工工艺要点③钢筋桁架入模a.在模具壳体内每个承轨槽的部位放置带定距夹子的钢筋网片；b.安装桁架钢筋时，必须插入到模具的缩口内；施工工艺要点③钢筋桁架入模c.确保桁架钢筋放到了固定钩上；d.确保放置的桁架钢筋靠住楔子；施工工艺要点③钢筋桁架入模e.用张力装置固定桁架钢筋；桁架钢筋固定在模具上后安装挡浆夹，将它的平侧面朝向模具壳体的内部，弯曲侧面朝向模具的端部，安装好后应及时检查各配件是否齐全。施工工艺要点④混凝土浇筑、振捣模型内桁架钢筋、上部梁架、弯起钢筋和套管安装完毕后，混凝土浇筑前，确认钢筋及预埋件的位置和间距，模型通过辊道和横移小车移动到混凝土振动台位，然后振动台位上带有的气动升降辊道降下，模板落入混凝土振动台上，混凝土布料车移动至载有模型的振动台上，进行第一层的混凝土布料随后进行振动，再进行第二次混凝土布料，等布料大致满足要求时，开始振动约2分钟，停止振动后钢模气动升降辊道升起，然后辊道转动模型移动到下一台位。施工工艺要点⑤轨枕的养护采用蒸汽法养护时，可分为静停、升温、恒温、降温四个阶段，具体要求是：轨枕芯部温度：3小时30℃或4小时40℃,最大55℃，取决于水泥中SO3的含量。对于SO