白云山隧道無砟軌道施工技術

孟祥義

(中鐵十八局集團有限公司,天津 300222)

1 概述

無砟軌道是以整體混凝土結構代替?zhèn)鹘y(tǒng)有砟軌道的軌枕和散粒體碎石道床的軌道結構,具有穩(wěn)定性、剛度均勻性、耐久性、維修工作量顯著減少等特點。無砟軌道結構是高速鐵路的一個發(fā)展方向,在我國高速鐵路和客運專線上將具有廣闊的應用前景。

無砟軌道類型大致分類為軌枕埋入式和板式軌道兩類,如圖1所示。

圖1 無砟軌道結構

2 工程概況

白云山隧道全長6827 m,起迄里程為DK40+550～DK47+377。進口1 253 m為車站隧道,由四線雙連拱、三線大跨及燕尾式組成,其余地段為單線隧道。

白云山隧道Ⅱ線位于Ⅰ線右側,Ⅰ線與Ⅱ線之間利用橫通道相連接。

白云山隧道雙塊式無砟軌道施工,預制塊由建設單位招標廠家集中預制,我單位負責預制塊安裝、道床板混凝土澆筑施工等工作。

Ⅰ線：DK41+464.5～DK47+352段為無砟軌道,長5 887.5 m(共計942塊道床板)。

Ⅱ線：ⅡDK41+464.5～ⅡDK47+355段為無砟軌道,長5 901.66 m(共計944塊道床板)。

3 施工組織

3.1 施工隊伍安排及任務劃分

根據(jù)白云山隧道的實際情況,分進口和出口兩個工區(qū)。無砟道床作業(yè)組織如表1所示。

表1 無砟道床作業(yè)組織

3.2 施工設備選型與配備

主要施工設備配置如表2所示。

表2 主要施工設備配置

4 進度指標分析

道床板每段長6.25 m(含伸縮縫),每個軌道排架施工一塊道床板,為減少施工干擾,每個工作面分兩個作業(yè)區(qū),每一工作循環(huán)施工81.25 m。道床作業(yè)循環(huán)施工時間安排：從“軌排安放及粗調”到“道床板混凝土澆筑”,每一循環(huán)時間分配如表3所示。

表3 每一循環(huán)時間分配

基底鑿毛、清理,底層鋼筋綁扎、抹面及養(yǎng)護,軌排架拆卸和道床板整理為平行作業(yè),不占用循環(huán)時間。

根據(jù)上表分析,每次施工長度為81.25 m,所用時間為1 d,故進度指標為：81.25 m/d(每個工作面)。

5 施工方案

組合軌道排架法可簡述為：工廠精確加工軌道組合排架,使用軌道排架作為工具軌集中組裝軌排,專用吊具吊裝鋪設,粗調測量系統(tǒng)進行軌道排架粗調,專業(yè)軌道檢測小車控制軌道的精確調整,泵送混凝土入模,專業(yè)軌道檢測小車全程檢查控制。

6 施工工藝和方法

6.1 施工工藝流程

無砟軌道施工工藝流程如圖2所示。

6.2 施工準備

圖2 無砟軌道施工工藝流程

在無砟軌道施工前,做好施工準備相當重要,主要包括：控制測量、預埋件檢查、線下工程沉降評估、CPⅡ和CPⅢ網(wǎng)復測及線路擬合、無砟軌道施工設備準備、施工培訓與技術交底、鋼筋保護層同級混凝土預制塊等工作。

6.3 底板處理

在無砟軌道施工前,對底板進行鑿毛處理,清理干凈。

在進行道床板施工前,按照鐵路客運專線質量檢查及驗收標準規(guī)定的項目,全面進行檢查驗收,確保滿足鋪設無砟軌道的要求。

6.4 鋼筋和軌枕存放和運輸

(1)鋼筋

進場鋼筋在庫篷存放、檢驗,經(jīng)現(xiàn)場試驗合格后進行加工；鋼筋運進隧道內(nèi),根據(jù)使用數(shù)量,分段間隔放置在隧道底部的兩側。

(2)軌枕

雙塊式軌枕采用普通平板車運輸,汽車吊裝卸。

軌枕運輸?shù)焦さ?堆放場地為隧道洞口段場地,在隧道施工面設置軌排組裝場。

6.5 底層鋼筋安裝

(1)框架放線

采用全站儀,每6.25 m一個放樣中線點,中線點采用水泥鋼釘,邊框線可以石筆或粉筆畫出,用鋼卷尺量出底層鋼筋間距,用粉筆標記。

(2)布置橫向鋼筋

按照設計圖紙,鋼筋采用 φ16螺紋鋼,布置完畢后安裝16 mm×16 mm的絕緣卡,要求每一與縱向連接處都有絕緣卡。

(3)布置縱向鋼筋

按照設計圖紙進行縱向鋼筋的安裝,要求縱向鋼筋與絕緣卡連接,全部安裝完畢后,絕緣處上塑料扎絲。

底層鋼筋綁扎完畢后,按梅花形布置預制好的混凝土墊塊,每平方米不少于4塊。

6.6 軌排組裝和吊裝

使用6.25 m軌排架組裝軌排,軌排組裝場設置在隧道內(nèi),每一施工作業(yè)區(qū)設置1個移動軌排組裝平臺,組裝好的軌排,用龍門吊按照軌枕位置安裝軌排。

(1)軌排組裝平臺的制作

移動式軌排組裝平臺可通過平臺絲杠調平裝置精確調平,可以通過機械牽引或人力移動,平臺上設置兩排10根軌枕的定位座(誤差1 mm),一端頂部設置鋼軌對位鋼板擋頭。

(2)軌排的組裝

軌枕在軌排組裝平臺上完成組裝。

(3)軌排的運輸

根據(jù)該隧道為單線的特點,每一個施工面配屬兩臺單線龍門吊,雙塊式軌枕采用平板車運至施工作業(yè)面,在加工平板小車上進行安裝,然后采用龍門吊就位安裝。

6.7 軌排架的粗調

利用軌道排架的絲杠支腿(調整高程和水平)和軌向鎖定器(調整軌道中心)進行,使用軌道排架橫向、豎向調整機構完成軌排的粗調工作；調整原則以先中線后水平的順序循環(huán)進行。

6.8 上層鋼筋安裝

軌道粗調工序完成后,進行道床板上層縱橫向及接地鋼筋安裝。結構鋼筋之間采用絕緣卡子絕緣,并綁扎絕緣扎絲。接地鋼筋采用“L”形鋼筋焊接,單面焊接長度不得小于10 cm。

6.9 綜合接地

(1)接地鋼筋連接

接地鋼筋采用“L”形鋼筋焊接,單面焊接長度不得小于10 cm。每一6.25 m排架用三根縱向上層鋼筋與一根橫向鋼筋進行焊接。

(2)接地端子安裝

接地端子采用焊接方式固定在道床兩側接地鋼筋上,兩塊道床板上端子間距不得大于40 cm。接地端子露出道床板混凝土面5 mm左右。

道床板接地每100 m形成一個接地單元,接地單元中間部焊接一個絕緣端子與“貫通地線”單點“T”形可靠連接,接地單元的接地端子不連接。

(3)絕緣電阻測試

首先通過目測檢查,鋼筋沒有直接搭接接觸情況,絕緣卡安裝良好,沒有脫落現(xiàn)象；然后用手搖的ZC25B-4型兆歐表進一步檢查鋼筋間的絕緣情況,相互絕緣的鋼筋之間電阻必須達到2 MΩ,驗收合格后方可進行下道工序。

6.10 模板安裝

(1)縱向側模板安裝

側模板采用[30槽鋼,按長短分為接頭模板和中間模板兩種,接頭模板和中間模板間用插銷聯(lián)結成組合體,水平支撐固定。由于整體道床與水溝電纜槽間間距只有23 cm,所以水平支撐采用方木直接支撐在水溝電纜槽上。模板表面在澆筑混凝土前應涂刷脫模劑。

(2)安放伸縮縫鋼板

伸縮縫設在前后兩塊道床板之間并貫通整個道床橫斷面,每隔6.25 m(10對無砟軌枕)設一伸縮縫,寬度為2 cm。施工時先采用鋼板預留伸縮縫,后期采用瀝青或瀝青砂漿嵌縫。

6.11 軌道排架精調

為了得到較為準確的測量數(shù)據(jù),使用軌道檢測小車進行測量時,需要按照“定點定位,順序進行,兩點一線”的原則進行。距離測站20～80 m長度范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)具有較高的準確度,搭接測量段和順接段長度宜在6.25～20 m之間(一般取10 m),具體長度根據(jù)測量距離和兩次測量數(shù)據(jù)比較確定；測量時,測站位置、數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)的分析判斷很重要,必須綜合考慮。

精調采用天拓天寶S6全站儀和相應的配套測量小車,以及萊卡2003配國產(chǎn)長沙悅誠生產(chǎn)的測量小車各一套。

6.12 混凝土澆筑

(1)澆筑方法

自動計量拌和站集中拌制混凝土,混凝土攪拌運輸車將混凝土運輸至施工現(xiàn)場,混凝土輸送泵直接將混凝土泵送入模,平板振搗器配合插入式振搗器振搗。

(2)施工技術要點

混凝土的品質必須在整個澆筑過程中保證始終恒定,每車運送的混凝土坍落度應該處于設計范圍之內(nèi)。

在混凝土澆筑前,使用防護罩保護鋼軌及軌枕不被混凝土污染。

混凝土保持從起始端一個軌枕的澆筑口灌注,直至軌枕面下1.0 cm,振搗密實后移至下一個軌枕澆筑口,使用振搗棒振動密實。表面使用木抹抹平順。

第一個軌枕下混凝土未密實之前,不要將澆筑口移至下一處。

灌注過程中加強對軌枕底部及其周圍混凝土的振搗。振搗時應避免搗固棒接觸軌排及支撐架,插點布置均勻,不得漏振。同時注意軌排幾何狀態(tài)的變化,保證軌排、模板、支撐架的穩(wěn)定牢固,并隨時監(jiān)測。

道床板混凝土灌注密實后,表面需要抹面平整,抹面應形成設計的橫向排水坡,在抹面的同時清理鋼軌、軌枕、扣件和支撐架等表面的灰漿。收光抹面分三次進行。

必須逐根檢測軌底與復合橡膠板是否密貼,防止因扣件組裝不嚴格導致軌道不平順。軌排經(jīng)過精調驗收合格后進行道床板混凝土的灌注。施工中應防止碰軌道排架。由測量人員、質檢專人負責,通過全站儀、水準儀和萬能道尺,隨時檢查鋼軌及軌枕的位置、軌距、水平,發(fā)現(xiàn)問題及時校正。

6.13 拆除軌排及模板

道床板混凝土強度達到5 MPa,可拆除軌道排架。道床混凝土未達設計強度70%前,嚴禁各種車輛在道床上通行,或碰撞支承塊。

先拆掉扣件螺栓,然后采用門吊拆除排架。拆除中注意保護成品混凝土。

在澆筑混凝土間隙,利用龍門吊將縱、橫向模板和鋼軌等材料從后方運至前方。

6.14 預留孔處理、養(yǎng)護及成品保護

(1)預留孔處理

在取出調整絲杠支腿裝置之后,絲杠支腿的空孔采用高標號的混凝土砂漿進行灌注,灌注要求飽滿密實,同時對混凝土整體外觀進行檢查整理。

(2)混凝土養(yǎng)護

初期養(yǎng)護采用噴霧器霧化方式；后期養(yǎng)護(拆除軌道排架后)采用土工布覆蓋噴水保濕方式；養(yǎng)護時間一般不少于7 d或10 d,具體時間可以根據(jù)溫度情況確定。

(3)成品保護

道床板澆筑完畢后,必須保證混凝土成品以及軌枕塊不被破壞,WJ-7A型扣件不被破壞和被盜。

7 物流方案

白云山隧道無砟軌道施工分進出口兩段施工,兩端均從中間分界線向進出口方向施工,縮短了獨頭施工的距離,便于物流組織。

7.1 Ⅰ線物流組織方案

由于有Ⅱ線通道存在,Ⅰ線物流組織相對靈活一些,施工中應充分利用Ⅱ線通道多方案多形式組織。橫通道的口部預留15 m左右水溝電纜槽不施工,無砟軌道施工將至時,再澆筑水溝電纜槽。

7.2 Ⅱ線無砟軌道物流組織方案

Ⅱ線無砟軌道施工,物流組織相對困難,由于Ⅰ線已施工完畢,不能再用作施工通道。

其余的物流組織都與前種情況一樣,只有混凝土運輸澆灌有差別。就目前的現(xiàn)狀看,只有一種施工工況。

能夠停進輸送車的橫通道,暫時施工靠近Ⅰ線的一半襯砌,靠近Ⅱ線的位置暫不施工(15 m左右的電纜槽也不施工),以便輸送車停放。待無砟軌道施工將至時再施工。

混凝土輸送泵安裝Ⅱ線正洞內(nèi),接輸送管至澆筑現(xiàn)場?；炷凛斔蛙囃瑯油Ｔ冖蚓€正洞內(nèi)供料,利用橫通道做為輸送車匯車之用,這樣可以加快混凝土的供應速度,同時減少輸送車倒車距離。

8 結束語

做好預埋件(特別是過軌預預埋件)的清理工作極其重要,道床板一旦施工成型,拆除、重新施工相當困難。

無砟軌道技術、質量控制點多,精度要求高,綜合性較強。因此,有一定施工經(jīng)驗和經(jīng)歷的專業(yè)化高素質技能隊伍是保證無砟軌道工程質量的一個重要前提,尤其是對于工期緊張的線路。

引入的CPⅢ施工基標精密控制網(wǎng)、高精度的絕對定位測量控制手段與以往的鐵路建設測量理念不同,要引起高度重視,尤其是測量儀器的選用、測量方法的掌握和數(shù)據(jù)結果的綜合評判等。

抓好施工過程控制,保證無砟軌道施工質量(關鍵是道床板混凝土質量及軌道的幾何尺寸)。

由于空間狹小,平行作業(yè)受限,各施工工序銜接組織極其重要。如果安排不合理,就會造成施工工序間脫節(jié)及勞力窩工現(xiàn)象。混凝土施工勞力較多,分配任務一定要明確,特別是搗固人員及收光抹面人員要固定。

混凝土運輸時間一般較長,不利于混凝土入模,所以對混凝土攪拌質量要求嚴格。

加工好的半成品鋼筋不宜過早放入洞內(nèi),因洞內(nèi)濕度相當大,鋼筋易生銹,銹水能將上下層鋼筋連通,對絕緣電阻測試不利。

每次軌排組裝前,要對扣件及軌排進行全面清潔,否則會影響施工精度及抹面效果。

收面抹光及后期清理工作時間緊,且工作量大,需要合理安排人員,確保收面及時。

單線施工場地窄小,物流組織相當困難,特別是Ⅱ線施工。所以,充分利用現(xiàn)有的橫通道極其重要。

充分理解線路擬合的含義,做好擬合資料的提供和復核,盡量減少擬合時間及重復工作,對無砟軌道盡早開工相當有利。

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