張吉懷高速鐵路雙塊式無砟軌道施工技術研究

黃輝

（中鐵十八局集團第三工程有限公司 河北涿州 072750）

1 工程概況

修建合同段位于湖南省湘西州古丈縣，正線長17.261 km（其中短鏈1.911 km）含車站一座。與相鄰合同段存在（有砟軌道、無砟軌道）過渡段，無砟道床段合計單線34.44 km，正線和與正線相鄰的到發線雙塊式無砟軌道結構自上而下由鋼軌、扣件、雙塊式軌枕、道床板、底座等部分組成，其中隧道為整體道床，橋梁、路基設置底座。

張吉懷鐵路為雙線高速鐵路，設計時速350 km/h，電力牽引類動車組，線間距5.0 m，最下曲線半徑7000 m，困難條件下曲線半徑5500 m，坡度最大20‰，困難條件下坡度30‰，到發線有效長度650 m。

本合同段地質構造屬中國東部新華夏系構造第三隆起帶中段，褶皺斷裂極為發育,山巒重迭，山勢高峻，溝深谷窄，施工運輸線路多為山地道路，原材料進場十分不便。如何保障無砟軌道施工質量與進度，無砟軌道施工控制尤為重要。

2 無砟軌道施工技術

2.1 總體施工計劃及安排

根據無砟軌道施工任務要求、現場施工便道及路線情況，結合本單位人員、物流組織、機械及檢測設備利用率實際情況，設置兩個作業面，每個作業面施工功效為單線120 m/d，計劃工期144 d。主要機械設備見表1。

表1 主要機械設備安排

2.2 施工準備

為保障施工任務順利完成，提前做好準備工作，準備工作包括施工用電準備、施工用水準備、施工便道準備、測量準備、施工培訓及技術交底等。測量準備工作更是重中之重，根據精測人員的測量數據，組織項目測量人員進行復核，提交復核報告。對比兩者數據在允許誤差范圍內滿足設計精度要求后，根據CPIII成果對線路進行全面復核，復核成果進行線路擬合，無砟軌道根據擬合后數據進行施工。布置方式如圖1所示。

圖1 精測網布置圖

2.3 施工工藝

無砟軌道主要施工工法有工具軌法和軌排框架法。工具軌法的施工設備較多且分散，工序復雜、功效低，精度無法保證，軌排框架法的施工設備集成化程度較高，流水線施工，通過制定標準，過程控制能達到“提高一級精度控制”的目標[1]，本合同段無砟軌道施工經過工法優選采用軌排框架法。

2.2.1 軌排框架法施工流程

底座板施工（拉毛或鑿毛）→清理作業面→測量放線→底層鋼筋布設→組裝軌排（軌排粗調）→安裝模板、上層鋼筋→綜合接地焊接→軌排精調→扣件及軌枕防護、混凝土澆筑（收面）→覆蓋保濕養護→軌排拆卸、配件清理→道床板成品保護。

2.2.2 軌排框架法施工要點

（1）對隧道仰拱填充面或橋梁梁面進行拉毛或鑿毛處理，保證作業面清潔，無油污、積水。

（2）清除無砟軌道作業面的所有雜物，提前制作道床鋼筋堆碼整齊，檢查軌排幾何尺寸及軌距是否符合設計要求，設備是否運轉正常。

（3）根據軌排長度利用CPIII點精準放出立模邊線，并測量出高程，供粗調使用。

（4）底層鋼筋布設，根據測量放線定位鋼筋擺放位置，鋼筋采用絕緣卡連接。絕緣卡綁扎后嚴禁設備、材料、人員走行或放置在鋼筋上。

（5）組裝軌排，采用分枕平臺布枕，使用專用吊具通過龍門吊吊運軌枕到平臺上，利用分枕平臺的卡具進行精準定位，使軌枕間距誤差在+5 mm～-5 mm以內。分枕完成后，安裝扣件再吊運組裝軌排。分枕平臺比過去的人工散枕工作效率更高，定位更準確。

軌排粗調，采用尺量方式控制軌排位置，軌排準確就位后安裝支撐螺桿和橫向支撐，利用扳手調節螺桿和支撐，軌排粗調控制誤差在-5 mm至0 mm，中線控制在5 mm。粗調完成檢查支撐螺桿和橫向支撐，保證軌排的穩定性，確保軌排不輕易發生變形及位移。

（6）安裝模板，每塊模板縱向長2.2 m，高260 mm，模板底部用砂漿調整，彈線拼裝模板，檢查模板線型無錯臺，使用水平尺調整垂直度，利用雙面膠封住模板縫隙，確保澆筑混凝土時不漏漿。

（7）安裝上層鋼筋、綜合接地，先擺放完縱向鋼筋，再從一端開始擺放橫向鋼筋，縱向與橫向鋼筋交叉處用絕緣卡綁扎。縱向鋼筋搭接長度大于等于800 mm，接地鋼筋為三根縱向鋼筋和一根橫向鋼筋焊接在一起，綜合接地端子“L”型焊接，端子接頭與模板緊貼便于后期安裝不銹鋼綜合接地鋼纜。

（8）軌道精調，采用軌道精調小車配合全站儀指導工人對軌排進行高程和中線調整，軌道精調每個循環必須搭接上個循環的8到10根軌枕，保證與上一循環的精調數據順接。精調控制誤差高程-2 mm～2 mm，中線2 mm。軌道精調時必須保證軌排鋼軌的清潔，嚴禁施工人員在鋼軌上行走。精調完成如因特殊情況不能進行下一道工序超過4 h或環境溫度變化超過15℃，必須重新檢查軌道狀態，確保軌道數據正常。

（9）扣件及軌枕防護、混凝土澆筑，為防止混凝土污染軌排和軌枕，避免后期清理工作量增加，澆筑過程中采用土工布或篷布遮蓋軌排鋼軌及軌枕，軌枕兩頭采用高鐵專用軌枕防護帽。扣件及軌枕防護做好后，采用罐車運輸混凝土至現場，檢測混凝土坍落度，坍落度滿足要求后開始澆筑，施工時混凝土應從軌枕一側底部漫流至另一側，這樣可以更好的排出軌枕底部空氣，混凝土振搗采用插入式振搗棒，其規格分兩種ZN30型和ZN50型，ZN30型振搗棒用于有遮擋難以振搗的位置，ZN50型振搗棒用于振搗道床及軌枕中部區域，振搗必須快插慢拔，振搗時間一般控制在20 s至40 s之間，有效的排出混凝土中的氣泡，保證混凝土密實，振搗時不要碰觸鋼筋及模板邊，避免鋼筋、模板變位及絕緣卡脫落。鋼軌及軌枕保護如圖2所示。

圖2 鋼軌及軌枕保護示意圖

（10）道床混凝土收面，混凝土振搗密實后用標高控制尺找出橫坡度，利用軌道頂面控制道床頂面高程，分四次收面，第一次收面即用標高尺和木模抹平混凝土，第二次抹面在抹平后30 min開始，采用鋼模，對有凹凸的地方進行找平。第三次收面在第二次抹面1 h后開始，第三次收面尤為重要，需要精細操作，仔細檢查，保證軌枕四周及鋼軌底部容易忽視的地方收面到位。第四次收面在第三次收面后3 h左右，采用鋼模壓實，使混凝土成光面。

（11）道床混凝土養護，采用“一桶、一布、一袋、一管、一膜、一牌”方式養護，即收面完成后噴灑霧狀水，覆蓋土工布再在上面覆蓋土工布，在薄膜下安裝滴水管，滴水管連接水桶，定時補水。最后在養護區段放置養護表示牌，養護時間必須在14 d以上。

（12）軌排拆卸、配件清理，混凝土達到2.5 MPa后，進行側模拆除，嚴禁拆模時模板碰撞道床，避免造成道床缺棱掉角。

（13）道床板成品保護，已施工完成的道床板應設置醒目的標示標牌，防止人員機械對成品道床的損壞。

3 施工關鍵工序控制措施

3.1 軌排框架施工精度控制措施

（1）軌排進場時經過了嚴格的進場驗收，但這并不能保證軌排使用過程中不發生變形。為保證軌排達到施工標準要求，曲線地段每使用5個循環，直線地段每使用10個循環對軌排幾何狀態進行檢測及修正。軌排框架檢驗項目須滿足表2要求。

表2 軌排框架檢驗項目

（2）在組裝軌排時，施工人員往往會忽視軌排的日常清理工作，軌排在循環使用過程中必然會被混凝土、灰塵顆粒等污染，施工上個循環結束后，務必清理軌排鋼軌表面及底部雜物，如不清理干凈，會造成數據偏差大，影響施工質量。

3.2 混凝土質量控制措施

（1）混凝土硬化過程用的干燥收縮時混凝土開裂主因之一[2]，為防止混凝土因收縮產生裂紋，道床混凝土采用“低坍落度，低膠凝材料，高含氣量，低水灰比”的混凝土配合比，現場混凝土坍落度控制在140 mm到160 mm以內。另外混凝土中摻加工程纖維、減縮劑、膨脹劑也可達到減少收縮率的目的。摻加材料減少混凝土收縮需要試驗驗證摻加量，并且會增加成本。控制好混凝土原材質量，拌和時間，入模溫度，含氣量，坍落度等因素是降本增效的最有效方法。

（2）CRTSI型雙塊式無砟軌道結構有點突出，但同時缺點也很顯著，即現澆道床混凝土的抗裂性差，表面易開裂，軌枕塊四周“八字”型連通普遍，橫向貫通裂紋也多[3]。針對此類問題澆筑混凝土之前先清理干凈軌枕，濕潤軌枕與底部基礎面增加新老混凝土結合性能，道床適當增加伸縮縫，軌枕四周增加防裂網片可以有效防止裂紋的產生。

4 結語

張吉懷高速鐵路古丈縣境內CRTSI型雙塊式無砟軌道施工采用了上述的施工方法和施工控制措施，施工進度不但按期完成，施工質量也得到了保障。軌排框架法對完成工期緊，質量要求高的工程項目很大優勢，但也有依賴大量人工操作工裝劣勢，未來加強機械化，減少人為操作造成的精度誤差是時代發展的趨勢。同類施工可參考本文所述施工，期待研究出更為優秀的施工方法，為國家高速鐵路發展增磚添瓦。