鐵路隧道雙塊式無砟軌道整體道床施工技術

陳建國

0 引言

根據客運專線高速鐵路對軌道結構的要求,我國引進德國的Rheda2000型無砟軌道,并通過消化、吸收和再創新,自主研發了無砟軌道技術,其中雙線鐵路隧道雙塊式無砟軌道就是一種。整體道床作為無砟軌道結構最重要的組成部分,它的施工質量將直接影響無砟軌道結構的性能。通過對溫福客運專線飛鸞隧道雙塊式無砟軌道施工,從工藝控制、資源配置等方面對客運專線隧道施工技術進行了調研與開發,取得了良好的經濟效益。

1 工程概況

飛鸞隧道為雙線電氣化鐵路隧道,設計時速為200km/h,開通速度250km/h,全長6702 m。隧道內縱斷面設計為人字坡,平面設計在隧道進口端有一半徑為5800 m的曲線(曲線長度2447.84 m)。列車運行采用雙塊式無砟軌道結構,正線鋪設60 kg/m無螺栓孔新鋼軌,按一次鋪設跨區間無縫線路設計。過渡段的輔助軌采用60 kg/m、長25 m鋼軌。軌道正線采用WJ-7型扣件,扣件節點間距600mm～650mm,過渡段均采用彈條Ⅱ型扣件,輔助軌扣件采用扣板式扣件(研線0304)。正線采用雙塊式軌枕,雙塊式軌枕在工廠內統一集中預制。道床板C40、軌枕塊C60采用鐵道第四勘察設計單位設計的CRTSⅠ型雙塊式軌枕,無擋肩結構。

2 工藝原理及操作要點

2.1 工藝原理

雙線鐵路隧道雙塊式無砟軌道施工按上下行線采用分區、分幅平行流水作業。軌排集中組裝,專用龍門吊吊裝、平板車運輸至作業面后進行測量定位,由專用龍門吊配合人工粗調,軌檢小車配合高精度螺桿調節器實現精確定位后單向連續澆筑道床板混凝土。

2.2 工藝流程

施工工藝流程圖見圖1。

2.3 操作要點

2.3.1 施工準備

現場分六個區——堆放軌枕和軌排組裝區、鋼筋加工區、軌排鋪設和粗調工作區、軌排精調固定區、混凝土澆筑區、檢查整理和養護區進行組織與布置,各區之間縱向拉開距離,形成良好的物流組織。

1)基底處理。按照鐵路客運專線質量檢查及驗收標準規定的項目,全面進行底板檢查驗收,確保滿足鋪設整體道床的要求。檢查確認項目是:測量檢查底板表面高程,底板表面平整度及坡度。2)線路基標。a.以全線重新測量設定的CPⅢ控制網為基準,在此基礎上設定控制基標和加密基標測量,形成精度高的線路基標,確保軌排鋪設和調整達到設計要求。b.控制基標每60 m設一個,平曲線 ZH點、HY點、QZ點、Y H點、HZ點和豎曲線起始點、變坡點增設控制基標。c.加密基標直線段每12.5 m設一個,曲線段每6.25 m設一個。3)混凝土配合比設計。施工之前由試驗室完成C40鋼筋混凝土配合比設計工作,選擇合格的原材料,混凝土的坍落度應符合泵送100 m～200 m的距離要求。4)洞外工藝性試驗。a.對檢測項目或重要工序開展工藝驗證,達到熟悉設備,摸索和完善工藝,驗證設計和施工組織方案。b.在試驗中進行:鋼筋安裝及絕緣檢測;軌排架立、粗調;豎向、橫向精調螺桿的安裝;模板的安裝;軌排精調;軌道絕緣測試;混凝土澆筑、搗固、二次振搗、收光及養護;混凝土坍落度檢查;測量的粗調、精調精度檢測分析;混凝土澆筑過程的測量觀測和檢測;混凝土澆筑完成后的測量觀測和檢測。c.根據工藝性試驗段施工,認真總結、分析并形成成果,指導洞內整體道床施工。

2.3.2 底層鋼筋網綁扎、鋪設

道床板底層鋼筋在洞口加工,基底處理結束后按6.25 m的縱向間距在洞內綁扎組裝。

2.3.3 軌排組裝、安裝頂層鋼筋

軌排組裝場設置在隧道內洞口段,使用12.5 m(直線段)或6.25 m(曲線段、直線段均可)軌排架、采用龍門吊配合組裝平臺進行現場軌排組裝。軌排組裝后,進行頂層鋼筋安裝。

2.3.4 軌排運輸及就位

組裝好的軌排,用龍門吊將其吊裝在平板車(不多于三層),加固后運到軌排鋪設現場,采用龍門吊按照設計位置依次擺放軌排就位。

2.3.5 軌排粗調

以全站儀、精密水準儀為主,根據在水溝側壁標注的高程和軌面彈線,采用儀器測量控制,使用龍門吊、軌排架配合人工進行粗調;以先中線后水平的順序反復調整,使粗調后的軌排位置誤差在±5mm范圍內。

2.3.6 線路精確調整

1)軌道精調作業按無砟軌道檢測小車的測量與操作指示進行,通過人工調節螺栓精調裝置實現軌道的精確定位。精調時,小車靜置于被調整軌道上,通過全站儀對小車棱鏡點的跟蹤測量,實時顯示對應點處的軌道位置、設計位置及其位置偏差的大小、調軌方向,直接指導現場的調軌作業。

2)最終線形調整須在混凝土澆筑之前大約1.5 h～2 h完成,調整長度必須保持比當班計劃澆筑段長度長10 m以上。

2.3.7 混凝土澆筑

1)采用隧道外集中拌合、運輸車運輸、輸送泵泵送入模程序。混凝土輸送管架設在隧道的中部,使用高頻插入式振搗器振搗密實,人工收面。2)在澆筑混凝土前,側模采用脫模劑涂刷均勻,并使用防護罩保護鋼軌及軌枕不被混凝土污染。3)混凝土澆筑按單向連續擠壓過軌方式進行。即混凝土始終保持從上循環末端向另一端逐榀連續進行,振搗器連續振搗使混凝土擠壓過軌排架底部,在第一個軌枕下混凝土未密實之前,不得將澆筑口移至下一個澆筑口,保證混凝土密實、均勻。澆筑過程中,振搗器插點布置應均勻,不得漏振,加強對軌枕底部及其周圍混凝土的振搗,嚴禁碰撞軌排架與支撐架。4)混凝土澆筑完2 h～4 h松開扣件和螺桿。在混凝土強度達到2.5MPa以上,且其表面及棱角不因拆模而受損時拆除側模。在未達到設計強度75%前,嚴禁在道床上行車和碰撞軌枕。

3 效益分析

1)現場投入少。a.使用液壓鋼軌升降機(即移動式固定梁)提升軌道排架、混凝土澆筑機等全套機械設備。需投入設備606萬元,人員120人;b.場外(隧道內洞口段)組裝軌排固定架方案。需投入設備 476萬元,人員160人;c.現場組裝軌排方案。需投入設備426萬元,人員210人。施工過程中采用第二種方案。比第一種方案減少設備投入130萬元,比第三種方案綜合投入減少76萬元。2)由于無砟軌道施工工序多且環環相扣,科學、合理的施工方案和現場組織管理,良好的資源組織,縮短了各工序循環作業時間,加快了施工進度,較業主鋪軌工期提前1個月完工,工程成本能得到較好的控制。

4 結語

雙塊式無砟軌道作為我國最新引進的國外軌道技術,在溫福鐵路處于開通時速250km/h的客運專線鐵路試驗段。根據設計資料進行了認真的調研和學習消化,在初步編制施工方案的基礎上首先進行了洞外試驗段施工研究,在總結出可行方案的情況下再開始組織實施。施工采用場外組裝軌排固定架施工雙線隧道無砟軌道,洞內外分區分幅進行組織,既保證了施工質量和進度,又節約了工程成本,形成了較好的社會、環境、技術、節能等效益。

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