武廣鐵路客運(yùn)專線 CRTSI型雙塊式無砟軌道施工關(guān)鍵技術(shù)

李方東

(中鐵十四局集團(tuán)第二工程有限公司武廣項(xiàng)目部,湖南衡陽 421900)

1 工程概述

中鐵十四局二公司武廣項(xiàng)目部承擔(dān)施工的武廣客運(yùn)專線 Ш標(biāo)二單元,起止里程為D K 1 695+161.00～D K 1 713+536.18,全長 18.375 k m/雙線(其中隧道2.302 k m/雙線、路基 6.030 k m/雙線、橋梁 10.043 k m/雙線)。負(fù)責(zé)線路位于湖南湘潭、衡陽市境內(nèi)。

2 雙塊式無砟軌道施工工藝流程

施工工藝流程詳見圖1。

3 施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 CPⅢ網(wǎng)測量技術(shù)

CPⅢ基樁控制網(wǎng)是在基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)(CPI)、線路控制網(wǎng)(CPⅡ)基礎(chǔ)上采用導(dǎo)線測量、自由設(shè)站法施測的,是為鋪設(shè)無砟軌道和運(yùn)營維護(hù)提供控制基準(zhǔn)的控制網(wǎng)。

3.1.1 CPⅢ控制網(wǎng)的建立

CPⅢ控制點(diǎn)距離布置一般為 60 m左右,且不應(yīng)大于 80 m,成對布設(shè)于橋梁、隧道、路基兩側(cè),成對布設(shè)在線路兩側(cè)的兩個(gè)基標(biāo)點(diǎn)里程差不超過 1 m。為防止接頭處過多,CPⅢ控制網(wǎng)最短不得小于 2 k m,最好要達(dá)到 4 k m以上。

圖1 施工工藝流程

對路基地段,CPⅢ樁點(diǎn)布設(shè)在接觸網(wǎng)基礎(chǔ)旁的輔助支柱上,立柱采用直徑 20 cmPVC圓柱,內(nèi)澆注鋼筋混凝土,高度 1.3 m,且在 1.2 m處,應(yīng)事先將 PVC管提前鉆直徑 20 mm小孔,以便澆注混凝土?xí)r埋設(shè)基點(diǎn)錨固螺栓。橋梁地段,CPⅢ樁點(diǎn)設(shè)置在橋梁固定支座位置的防撞墻上,低于防撞墻頂面 10 cm處。隧道地段,設(shè)置于隧道兩側(cè)電纜槽外側(cè)的混凝土墻上,埋設(shè)高度控制在內(nèi)襯上,位距電纜槽邊墻表面 30～50 cm,見圖2。

圖2 隧道地段的 CPⅢ點(diǎn)布設(shè)

CPⅢ控制點(diǎn)布設(shè)高度應(yīng)與軌道面高度保持一致的高度間距,一般高出設(shè)計(jì)軌面至少 35 cm。在輔助支柱、防撞墻、隧道內(nèi)襯壁上鉆孔錨固螺栓,在外漏螺栓上安裝專用測量連接螺栓,在專用的連接螺栓上安裝棱鏡,即可進(jìn)行平面控制測量。在高程測量時(shí),利用專用的測量連接螺栓的頂面作為立尺點(diǎn)。

CPⅢ點(diǎn)號按公里數(shù)遞增進(jìn)行編號,其編號反映里程數(shù)。為便于測設(shè)與無砟軌道測量施工配套并便于輸入操作的方法,即所有位于線路左側(cè)的點(diǎn),使用 01,03,05…等單號,位于線路右側(cè)的點(diǎn),使用 02,04,…等雙號,如 1700304,1700表示 D K 1700+…,3表示 CPⅢ,04表示 CPⅢ點(diǎn)序號,在有長短鏈地段應(yīng)注意編號不能重復(fù)。

3.1.2 CPⅢ控制網(wǎng)平面測量

1)儀器精度要求。采用帶目標(biāo)自動(dòng)搜索及照準(zhǔn)(A T R)功能的全站儀,每臺(tái)儀器配 12個(gè)棱鏡。現(xiàn)場使用兩臺(tái) Leica TC A2003,其角度測量精確度:±0.5″;距離測量精確度:±1 mm+p p m。

2)CPⅢ控制點(diǎn)測量方法及與上一級控制網(wǎng)的關(guān)系。自由測站的測量,從每個(gè)自由測站,將以 2×3對CPⅢ點(diǎn)為測量目標(biāo),每次測量應(yīng)保證每個(gè)點(diǎn)被重復(fù)測量 3次,并進(jìn)行不少于兩個(gè)測回觀測。

為保證每次測量時(shí)同一個(gè)點(diǎn)使用同一個(gè)棱鏡,對測量需要的 12個(gè)棱鏡進(jìn)行 1～12編號,并對每一個(gè)CPⅢ點(diǎn)使用的棱鏡號和連接器進(jìn)行記錄。

在自由站上測量 CPⅢ同時(shí),將靠近線路的 CPI點(diǎn)及全部 CPⅡ點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測,納入網(wǎng)中,C PⅠ/CPⅡ點(diǎn)至少在兩個(gè)自由站上進(jìn)行聯(lián)測,有可能時(shí)應(yīng)聯(lián)測 3次,聯(lián)測長度控制在 150 m之內(nèi)。當(dāng)受觀測條件限制,只能有一個(gè)自由站點(diǎn)和 CPI/CPⅡ通視時(shí),設(shè)置輔助點(diǎn),如圖4。

3)測量中點(diǎn)位橫向允許偏差不大于 ±5 mm。

4)平面測量根據(jù)測量需要分段測量,其測量范圍內(nèi)的 CPI及 CPⅡ點(diǎn)應(yīng)聯(lián)測。

圖3 輔助點(diǎn)設(shè)置示意

5)CPⅢ控制點(diǎn)的定位精度要求(表1)。

表1 CPⅢ控制點(diǎn)的定位精度表 mm

3.1.3 CPⅢ控制網(wǎng)平面數(shù)據(jù)處理

CPⅢ網(wǎng)的平面數(shù)據(jù)采用專業(yè)軟件進(jìn)行處理,處理結(jié)果不能滿足所要求的精度指標(biāo)時(shí),進(jìn)行返工測量。

3.1.4 CPⅢ控制網(wǎng)高程測量方法

CPⅢ控制點(diǎn)水準(zhǔn)測量按精密水準(zhǔn)測量的要求施測,并進(jìn)行嚴(yán)密平差,平差計(jì)算按有關(guān)精密水準(zhǔn)測量的規(guī)定執(zhí)行。每一測段至少與 3個(gè)二等水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測,形成檢核,聯(lián)測時(shí)以軌道兩側(cè)的 CPⅢ水準(zhǔn)點(diǎn)為主線貫通水準(zhǔn)測量。

3.1.5 CPⅢ控制網(wǎng)的平差

1)自平軟件:CPⅢ網(wǎng)的平面和高程數(shù)據(jù)處理采用中鐵二院與西南交大聯(lián)合研制的 CPⅢ測量專用軟件進(jìn)行處理。即 CPⅢ數(shù)據(jù)采集軟件和 CPⅢ數(shù)據(jù)平差計(jì)算軟件,這兩種軟件是專為我國無砟軌道客運(yùn)專線鐵路施工中 CPⅢ控制網(wǎng)測量數(shù)據(jù)采集、平差而設(shè)計(jì)的觀測自動(dòng)化軟件。配合使用可實(shí)現(xiàn) CPⅢ控制網(wǎng)外、內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集和處理的一體化和自動(dòng)化。

2)第三方評估:自平合格后,數(shù)據(jù)上報(bào)鐵道第四勘察設(shè)計(jì)院,鐵四院用自研軟件進(jìn)行重新平差計(jì)算,對成果進(jìn)行對比,如差值超過允許范圍,需進(jìn)行重新測量。

3.2 軌排組裝和粗調(diào)技術(shù)

3.2.1 軌排組裝

1)散枕及鋪設(shè)鋼軌之前,對路基、隧道地段道床板的縱向鋼筋直接預(yù)留擺放,橋梁為提高鋼筋綁扎速度,先進(jìn)行道床板底層鋼筋綁扎。

2)路基、隧道地段用散枕機(jī)直接散布軌枕,橋梁地段為防止軌枕桁架變形,在凸臺(tái)兩側(cè)各墊 15 cm厚的方木,軌枕散布在方木之上。

3)鋪工具軌前認(rèn)真檢查工具軌及軌枕有無變形、污染,軌底面和承軌墊板頂面是否保證清潔。擰緊扣件螺栓時(shí),應(yīng)保證扣件彈條與軌距擋塊密貼,并用 0.5 mm塞尺檢查擰緊彈條和工具軌之間的縫隙。

3.2.2 機(jī)械粗調(diào)

粗調(diào)機(jī)是針對武廣客運(yùn)專線開發(fā)的一種集軌道幾何形狀測量與軌道自動(dòng)調(diào)整為一體的高效施工設(shè)備,用于雙塊式無砟軌道板的粗調(diào)作業(yè),可顯著提高生產(chǎn)效率,是由牽引動(dòng)力單元和 4個(gè)調(diào)整單位組成的。

1)粗調(diào)機(jī)的作業(yè)程序和操作技術(shù)要點(diǎn)

①線路曲線要素及 CPⅢ控制網(wǎng)點(diǎn)坐標(biāo)的輸入。粗調(diào)作業(yè)前,首先在粗調(diào)機(jī)控制管理系統(tǒng)軟件中選擇線路曲線要素的輸入程序,按照程序的引導(dǎo)分別輸入要調(diào)整線路的平面曲線要素、豎曲線要素、外業(yè)斷鏈等信息。在全站儀中,輸入 CPⅢ控制網(wǎng)點(diǎn)的三維坐標(biāo),輸入的數(shù)據(jù)應(yīng)經(jīng)過復(fù)核并確認(rèn)正確無誤。

②測量小車的標(biāo)定。包括超高傳感器的標(biāo)定、軌距傳感器的標(biāo)定和測量小車觀測目標(biāo)歸算改正數(shù)的標(biāo)定。測量小車必須在粗調(diào)機(jī)每次組裝完成后進(jìn)行以上的標(biāo)定工作,之后才能進(jìn)行粗調(diào)作業(yè),并在粗調(diào)作業(yè)過程中每天檢查已調(diào)整過的軌排的超高、軌距、中心位置是否正確,如果發(fā)現(xiàn)偏差較大,重新標(biāo)定。

③全站儀的校準(zhǔn)。TCRP 1201全站儀軸系誤差校準(zhǔn)的主要項(xiàng)目:雙軸補(bǔ)償器縱、橫向指標(biāo)差(l,t)、垂直度盤指標(biāo)差(I)、水平視準(zhǔn)差(C)、水平軸傾斜誤差(i)、自動(dòng)目標(biāo)識別與照準(zhǔn)的準(zhǔn)直差(ATR),并在首次使用前、每次精密測量前、長途運(yùn)輸后、長期工作后、溫度變化大于 20℃、計(jì)量單位檢定時(shí)等情況下應(yīng)依照儀器中相應(yīng)的操作程序,對全站儀的軸系誤差修正值進(jìn)行重新校準(zhǔn)。

④粗調(diào)機(jī)作業(yè)時(shí)的操作要點(diǎn):遙控器、定位、調(diào)整、移位。

2)注意事項(xiàng)

①全站儀應(yīng)架設(shè)在不受施工干擾、通視條件良好的位置。

②螺桿調(diào)節(jié)器安裝注意安裝位置和對應(yīng)螺栓孔角度的選擇,一要保證軌排在后期鋼筋幫扎、混凝土澆注時(shí)不被擾動(dòng),二要保證螺桿與路基支撐層面、橋梁保護(hù)層面垂直。

③經(jīng)粗調(diào)后軌排軌頂高程滿足設(shè)計(jì)值,允許偏差為 -5～0 mm。軌道至設(shè)計(jì)中線位置,允許偏差為±5 mm。粗調(diào)機(jī)將軌排調(diào)整到位后,螺桿調(diào)節(jié)器的螺栓擰緊扭矩 5 N·m,避免扭力過大引起軌排位置變化。

④工具軌的運(yùn)輸與堆放,應(yīng)保證工具軌的順直整齊,避免工具軌的局部變形造成調(diào)整困難,特別是兩端頭在安裝工具軌時(shí)應(yīng)觀察其是否直順。

3.3 精調(diào)技術(shù)和軌排加固技術(shù)

3.3.1 精調(diào)技術(shù)

軌排精調(diào)是軌道板混凝土澆筑前的最后一道工序,也是軌道板線性及高程控制的最關(guān)鍵的技術(shù)工作。

1)軌枕編號。為便于每根軌枕對應(yīng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的收集和歸檔,精調(diào)工作進(jìn)行前首先對軌枕進(jìn)行編號。號碼由三位阿拉伯?dāng)?shù)字構(gòu)成,每隔 5根軌枕以 5的倍數(shù)從 0編到 300,即 000,005,010……300;以此作為一個(gè)精調(diào)數(shù)據(jù)單元,同法重復(fù) 000～300進(jìn)行下一單元編號,編號采用紅色油漆噴于軌枕線路右側(cè)軌枕上。

2)確定全站儀坐標(biāo)。全站儀采用自由設(shè)站法定位,通過觀測附近 8個(gè) CPⅢ點(diǎn)上的棱鏡,自動(dòng)平差、計(jì)算確定位置。改變測站位置,必須至少交叉觀測后方利用過的 4個(gè)控制點(diǎn)。

3)測量軌道數(shù)據(jù)。精調(diào)小車停于螺桿調(diào)節(jié)器對應(yīng)位置后,全站儀測量軌道精測小車頂端棱鏡,小車自動(dòng)測量軌距、超高。

4)反饋信息。接收觀測數(shù)據(jù),通過配套軟件計(jì)算軌道平面位置、水平、超高、軌距等,將誤差值迅速反饋到精測小車的電腦顯示屏幕上,指導(dǎo)軌道調(diào)整。

5)調(diào)整中線。采用雙頭調(diào)節(jié)扳手,調(diào)整軌道中線。

6)調(diào)整軌道高程。用普通六角螺帽扳手,旋轉(zhuǎn)豎向螺桿,調(diào)整軌道水平、超高。

7)精調(diào)好軌道后,應(yīng)盡快澆筑混凝土。如果軌道放置時(shí)間超過 24 h或環(huán)境溫度變化超過 15℃,或受到外部條件影響,必須重新檢查或調(diào)整。

8)精調(diào)后軌道幾何形位允許偏差應(yīng)符合下列規(guī)定:

①軌頂高程以一股鋼軌為準(zhǔn),與設(shè)計(jì)高程允許偏差:±2 mm;緊靠站臺(tái)為:0～2 mm。

②軌道中線以一股鋼軌為準(zhǔn),與設(shè)計(jì)中線允許偏差為 2 mm;線間距允許偏差為 0～5 mm。車站線間距應(yīng)與站臺(tái)偏差協(xié)調(diào)調(diào)整;

③無砟軌道各檢查項(xiàng)目的允許偏差及檢驗(yàn)方法見表2。

表2 無砟軌道各檢查項(xiàng)目的允許偏差及檢驗(yàn)方法

3.3.2 軌排加固技術(shù)

前期施工完畢的道床板因缺乏同類工程施工經(jīng)驗(yàn),對精調(diào)后的軌排未進(jìn)行固定而造成在后期的復(fù)測中發(fā)現(xiàn)軌道中線偏差,合格率較低,為避免同類現(xiàn)象再次發(fā)生,對軌排采取如下措施進(jìn)行加固。

1)橋梁段軌排在調(diào)整完畢后利用梁體防撞墻用雙向拉桿固定軌排。路基和隧道段在支承層上打入深5 cm的 φ 16孔,在孔內(nèi)植入 φ 16鋼筋頭外露 5 cm,軌排精調(diào)完畢后將軌枕桁架筋與預(yù)埋筋焊接一起固定,防止軌排因擾動(dòng)而橫向移位。

2)鋼軌端部打眼用魚尾板連接加固,使軌排變成為整體,防止軌頭錯(cuò)臺(tái),保證軌道線形平順。

3)軌排支撐螺桿底部采用 4 cm×4 cm的鋼墊片,增大螺桿接觸面的摩擦力,防止軌排滑移。

4)保證軌距,采用軌距撐桿加固。軌距調(diào)整撐桿在外委托加工廠進(jìn)行定做,撐桿材料進(jìn)行了強(qiáng)化,滿足剛度要求。通過對工具軌底的內(nèi)頂或外拉,把軌距控制在允許的范圍之內(nèi)。

3.4 混凝土澆筑施工技術(shù)

混凝土澆筑施工是無砟軌道施工的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),施工細(xì)節(jié)控制是無砟軌道道床板精度的保證。

1)在混凝土澆筑過程中避免混凝土對軌排的沖擊和偏壓,合理調(diào)整混凝土澆筑順序,減小混凝土流動(dòng)和側(cè)壓。

2)混凝土澆筑時(shí),盡量降低料斗位置,減小混凝土沖擊力。

3)混凝土澆筑時(shí)合理調(diào)整料斗位置,避開軌距撐桿和支撐螺桿,避免混凝土沖擊軌距撐桿、支撐螺桿而引起軌距和軌道中線變化。

4 結(jié)束語

中鐵十四局二公司武廣項(xiàng)目部管段內(nèi)的無砟軌道于 2007年 6月 24日開始首段混凝土的澆筑作業(yè),至2008年 12月 10日全部完工,雙線共計(jì) 36.75 k m。在施工過程中,項(xiàng)目部根據(jù)完成道床板的復(fù)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并加以改進(jìn)和完善,高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量地完成了全管段的無砟軌道的施工任務(wù)。武廣公司對我單位全線第一家完成無砟軌道工程給予了肯定和表揚(yáng)。

[1]何華武.無砟軌道技術(shù)[M].北京:中國鐵道出版社,2005.

[2]王志堅(jiān),趙新宇.京津城際鐵路無砟軌道建設(shè)管理[J].鐵道建筑,2008(增):1-4.