高速鐵路CRTSⅢ型軌道板平面度控制主要措施

曹繼偉 CAO Ji-wei

（高速鐵路建造技術國家工程研究中心，長沙 410075；中鐵九局集團有限公司，沈陽 110000）

0 引言

根據CRTSⅢ型板式無砟軌道板先張板結構設計和生產工藝特點，鐵科院采用計算模型分別對溫度梯度、混凝土收縮、預應力施偏心、軌道板材料分布不均等方面對軌道板制造平面度的影響進行了計算，在軌道板預制的實際施工生產過程中，如果不對平面翹曲加以施工控制，將會出現大面積的超差問題，導致軌道板的質量受到極大的影響，嚴重將會影響高鐵的運行安全。為有針對性的進行軌道板平面度控制，本文對影響流水機組法軌道板平面度的兩個重要措施和解決軌道板平面度超差問題做簡單的介紹。

1 解決方案

目前國內CRTSⅢ軌道板的預制施工工藝主要有臺座法和流水機組法兩種生產模式，流水機組法的工藝是在臺座法施工工藝基礎上發展來的，實現了多個工位的自動化生產作業，提升整個生產線的自動化與智能化程度。通過長期對軌道板臺座法的軌道板平面度控制措施和施工經驗總結，發現養護過程中噴淋補水與軌道板模具預設反拱的兩項控制措施方案可以解決軌道板平面度超差的問題，本文將軌道板臺座法的兩項控制措施，經過改進優化后繼續作為軌道板流水機組法平面度控制的重要方案來進行。保證了生產工藝更加緊湊，生產作業流轉更加流暢。

本文主要介紹在流水機組法施工過程中軌道板平面度控制在項目被廣泛應用的兩種措施方案：一是養護過程中噴淋補水，二是軌道板模具的預設反拱。

1.1 養護過程中噴淋補水

經過大量的試驗研究發現，CRTSⅢ型軌道板混凝土澆筑后多采用帶模蒸汽養護的單一養護方式，蒸汽養護過程中，混凝土中水分蒸發過快，濕潤不均，影響混凝土強度，放張后軌道板易產生翹曲現象，在對蒸汽養護期間進行噴淋補水，對抑制軌道板的翹曲有著積極影響。

1.1.1 蒸汽養護要求 蒸氣養護全過程可以分為靜停、升溫、恒溫、降溫四個階段，其溫度參數和時間參數由操作人員通過中央控制機進行設定，或在現場有授權操作人員設定，兩種模式都可以進行。在自動模式下，系統將按照設定模式自動控制完成蒸汽養護過程。具體階段的溫度和時間都有具體的要求，詳見圖1。

圖1 蒸氣溫度控制圖

蒸養線自動化養護噴淋系統的養護單元內設有多個蒸養溫度傳感器，多個溫度中最高溫度為蒸養控制點，這樣可以保證單元內任何一點的溫度不會超過設定溫度。如果單元內只有一個溫度傳感器，傳感器損壞后蒸養過程完全失控對軌道板質量造成嚴重影響。軟件中升溫期、恒溫期設有溫度上限，如果幾個測點中任何一個超過，PLC強制關閉電動閥，避免升溫過快對軌道板平面度造成影響。

1.1.2 軌道板自動化養護噴淋系統 軌道板自動化養護噴淋系統的應用，與臺座法的噴淋施工相比，具有很多優勢，更加具有技術可行、施工方便的可行性與經濟成本低的經濟性，并且此項措施方案在使用的過程中體現出了自動化養護噴淋系統自動化程度更高，控制效果更明顯。

軌道板流水機組法施工采用的蒸養線自動化養護噴淋系統，此系統使用的是更高的自動化機械設備和傳感器來現實各個環節溫度的自動調節，進而實現軌道板蒸汽養護噴淋的作業。在整個蒸汽養護車間里面和軌道板分別布置了多個溫度傳感器來進行溫度監控反饋，通過反饋的數據，數據通過廠內的有線局域網傳輸至軌道板廠的中央控制室溫度監控系統，系統接收到的數據，經過對數據的有效統計分析，系統自動作出判斷，根據判斷的結果，系統會直接作出輸出指令，進而控制閥門來實現噴淋的水溫和時間。

噴淋系統控制原理，考慮到節約空間，考慮為減小占地面積制作成對應水量的蓄水箱，置于單元頂部的鋼結構中部，整個控制可以簡單的由五部分構成，即自動上水部分、蓄水箱部分，蒸汽加熱部分，特管道循環系統、電腦控制部分。設備運行原理先由自動上水至蓄水箱，并蒸汽加熱后經蓄水箱流入管道循環系統，循環主管道經所有臺座的一側通過，并經管道泵流回蓄水箱，完成噴淋養護。噴淋養護工作原理見圖2。

圖2 噴淋養護工作原理

通過隨機對軌道板進行了噴淋后的表面含水量與軌道板翹曲值的監測，數據如圖3。

圖3 含水量與翹曲值

1.2 軌道板模具的預設反拱

通過現場各種工況的對比發現，軌道板模具的預設反拱對軌道板的平面度起到積極作用，并且該優化后的方案具有的優點相當突出，成本小，效果好，機械化程度比臺座法更高。

1.2.1 模具安裝流程 模具預設反拱→清模→涂刷脫模劑→安裝預埋套管→吊裝鋼筋骨架→校正骨架→安裝接地端子、起吊套管→安裝連接器→預緊預應力鋼絲。根據模具安裝的流程可以發現，模具的預設反拱在整個模具安裝過程中是占首要的位置，對于整個軌道板平面度控制是起到非常積極作用。

1.2.2 模具施加反力與檢測 軌道板模具應采用具有足夠強度、剛度和穩定性的預應力組合式鋼膜或抗彎整體式鋼膜。為實現模具的反拱要求，模具設計時需要在P5600型模具的底部橫向加入8根反力桿，縱向加入5根反力桿。P4925、P4856型模具橫向加入7根反力桿，縱向加入5根反力桿。反力桿的設計，正好滿足了施加反力的要求，將模具底部反力桿施加反力，通過反力的預施加，實現模具底板反拱，軌道板模具反力桿實體圖如圖4。

圖4 軌道板模具反力桿實體圖

模具進場后，須經軌道板場技術人員進行驗收，對模具型式尺寸、承軌槽細部尺寸進行全面驗收，合格后方可使用。模具實行日常檢查和定期檢查，檢查結果記錄在模具檢查表中，日常檢查在每天作業前進行，內容包括：外觀、平面度。定期檢查每周進行一次，內容包括：長度、寬度、厚度和平面度。模具進場后，前一周，每天觀察平整度，待合格后方可每周進行一次。

模具進場前，由制造廠家進行多次反拱試驗，在反拱能達到要求時，記錄施加反力的力值，并將書據以書面形式告知。進場后模具需定期檢測，發現反拱不合格的需要施加反力，通過使用專用的反力施加裝備施加反力，反力施加時，由中間項兩端依次施加，先橫向再縱向，反力施加完成后測量反拱。

專用的反力施加裝備是將千斤頂夾持端與反力桿連接，連接操作十分簡單，便于在施工場地使用，使用起來方便快捷，達到要求后模具方可投入生產使用。千斤頂施加反力見圖5。

圖5 千斤頂施加反力

在軌道板生產前將模具預設0.5mm至0.8mm反拱，使中間高于兩端0.5mm至0.8mm。前1周每天對模具檢測一次，之后每周對模具檢測一次，如不在要求0.5mm至0.8mm反拱的范圍內應及時調整，保證模具預拱度。模具安裝過程中按要求操作，根據設計精確調整模具各個配件的位置，以滿足設計要求。

1.3 養護過程中噴淋補水與軌道板模具的預設反拱

在軌道板流水機組法施工項目的實際生產過程中，是將改進優化后的噴淋補水與模具的預設反拱兩種控制措施共同來實施的，已達到控制軌道板平面度的目的，通過對兩種措施方案共同實施的長期數據監測，發現軌道板平面度的合格率高達100%。對項目監測的數據匯總后得到的平均值如圖6。

圖6 軌道板平面度測量平均值

2 測量監測

為了保證軌道板質量，規范施工作業，項目要成立專門的測量小組和測量方案，對軌道板平面度的規范測量是很有必要的，能準確的反應出平面度的質量。

檢測方法：軌道板平面度檢測前要求軌道板存放在一個水平面上，存放方式為三點存放，支點位置為第二個和第三個承軌臺之間，盡量減小軌道板因此而產生的撓度。

檢驗頻次：對所生產的軌道板要進行100%平面度檢測。

測量時間：水養三天后對軌道板平面度進行檢測（可根據現場實際情況而定）。

軌道板平面度檢測編號方式可參考圖7所示。

圖7 軌道板平面度檢測編號圖

測量方法：架設儀器，→選取成品板檢測→沿著板邊緣向內量492.2mm用白板筆在兩側各畫兩點→用線繩拉一條直線→在承軌臺中央交點處確定為測點→設置左側沿著接地端子方向為第一個點→按程序提示依次在點上安放對應的銦鋼尺便可完成測量。測量完成后，對應填寫利用公式進行數據的轉換算。

注意事項：將水準儀架設在軌道板板頭或板尾的大致中心線延長線上，水準儀距軌道板邊緣的斜距和儀器高都應在1.7m左右。調整儀器氣泡，確定水準儀的氣泡在要求的范圍內。如果氣泡偏差超差，則需要通過水準儀的腳螺旋進行調整。

3 總結

經過長期的對流水機組法生產的軌道板進行平面度進行監測，發現此兩種方案的共同實施有著良好效果和經濟效益，軌道板平面度的合格率高達100%。并且兩種水流機組法優化后的措施方案比臺座法的方案其在生產過程中，設備自動化、機械化程度高，作業人員勞動強度低。與臺座法軌道板生產工藝相比，降低了產品制造成本，同時實現了信息化管理，數字化傳輸，降低了勞動強度，保證了操作安全。提高了軌道板工業化制造水平，進一步提升了項目的施工作業水平與能力，在此類項目的應用推廣具有積極的意義。