CRTSⅡ型軌道板場建設(shè)方案

■ 戴宇 劉秀國 高新茂

1 軌道板場設(shè)置規(guī)劃

京滬高速鐵路正線長1 310.8 km（雙線），按除特定地段外全部鋪設(shè)CRTSⅡ型軌道板計算，總計約需生產(chǎn)CRTSⅡ型軌道板40萬塊。京滬高鐵總指揮部決定全線設(shè)置16個CRTSⅡ型軌道板場（簡稱軌道板場），其中：利用為京津城際高速鐵路生產(chǎn)CRTSⅡ型軌道板的房山、平谷軌道板場，再新建14個。根據(jù)京滬高速鐵路軌道板場設(shè)置方案，二標(biāo)段中國中鐵一局集團有限公司（簡稱中鐵一局）施工段內(nèi)設(shè)置1個軌道板場，里程范圍DK335＋096—DK412+062，計劃需要23 875塊（雙線）。

中鐵一局施工段內(nèi)現(xiàn)有4個梁場，結(jié)合梁場線路位置及實際已征地情況，齊河軌道板場宜設(shè)置在齊河制梁場處（線路中心里程DK378+000），與7號梁場相連、與線路方向平行排列。

2 軌道板場初步設(shè)置方案

為了減小總體規(guī)模，采取軌道板場與梁場結(jié)合建設(shè)的方案（方案一），兩者共用以下場地及設(shè)施（見圖1）：（1）混凝土攪拌站及原材料存放場地；（2）試驗室；（3）鍋爐房；（4）料庫；（5）進出場道路；（6）供水設(shè)施；（7）辦公及生活區(qū)等。此方案使軌道板場占地面積減少至約4.8 hm2（約72畝），若完全獨立設(shè)置，則需用地約8 hm2（約120畝）。

方案一要點：軌道板場與梁場共用雙120 m3/h混凝土攪拌站，生產(chǎn)線只設(shè)2條，每條生產(chǎn)線設(shè)36塊模板。半成品板的數(shù)量按15個月的生產(chǎn)期、每月按25個工作日計算，共生產(chǎn)27 000塊，比計劃需要量多。

3 軌道板場方案優(yōu)化設(shè)計

齊河板場于2008年10月編制《軌道板廠施工組織設(shè)計》，提出初步方案（方案一）。該方案因任務(wù)量、設(shè)備配置狀況均不清楚，因此需結(jié)合10月24日軌道板專題會議內(nèi)容進行優(yōu)化。

優(yōu)化后的《CRTSⅡ型軌道板場建設(shè)方案》（方案二）主要明確了混凝土攪拌站的設(shè)立及其規(guī)格、生產(chǎn)線數(shù)量及模塊數(shù)量、存板區(qū)場地及設(shè)備的綜合利用。方案二平面布置見圖2。

3.1 設(shè)立攪拌站的必要性

3.1.1 費用比較

（1）建立新站總投資。生產(chǎn)線1次混凝土澆筑時間約2 h，要求攪拌站主機出料容積3 m3，對應(yīng)的攪拌站規(guī)格（生產(chǎn)能力）為150 m3/h和180 m3/h。借鑒現(xiàn)有經(jīng)驗，選用150型攪拌站，粉罐按5個100～150 t配置?？偼顿Y約270萬元，分項如下：

土建費用（含場地建設(shè)與人工費）：50萬元。

設(shè)備投資。設(shè)備價值按目前市面平均偏高價格取值（見表1）。

不建立新站時需要投入的設(shè)備費用。利用梁場現(xiàn)有2臺120 m3/h的混凝土攪拌站供料，可以采用2種方案將混凝土轉(zhuǎn)移至生產(chǎn)車間：一是利用1臺混凝土輸送泵（60 m3/h）直接從攪拌站出料口泵送混凝土至指定斗車；二是采用3臺容積6～8 m3的混凝土輸送罐車倒運。

設(shè)備來源有調(diào)撥、購置、租賃等方式，直接費用見表2 。

（2）購置混凝土罐車及運輸費。購置罐車一次性投資：3×45＝135萬元（國產(chǎn)車）。內(nèi)部調(diào)撥或自購時設(shè)備折舊費（含基本折舊、大修折舊，按1.5年計算）：3×9×1.5＝40.5萬元?；炷吝\輸費用(含燃油、維修、人工，按1.5年計算)：3×33萬元＝99萬元。

表1 設(shè)備投資費用 萬元

（3）租賃費用。生產(chǎn)周期（2009年6月—2010年10月）按15個月計算。混凝土輸送泵2.0×15＝30萬元（取最低租金計算、不含電費）；混凝土輸送車3×2.2×15＝99萬元（取最低租金計算、不含燃油費）。

通過上述分項計算、比較可以看出：利用現(xiàn)有2套120 m3/h生產(chǎn)能力的攪拌站，可減少一次性投資，使用混凝土輸送泵時可節(jié)約100萬元左右，而使用混凝土輸送車時不能節(jié)約總的使用成本。其中，用于混凝土攪拌站的投入隨著國家刺激經(jīng)濟計劃的推進，鐵路建設(shè)項目在未來3年顯著增加，混凝土攪拌站的設(shè)備價值能夠得到充分利用。

3.1.2 技術(shù)條件要求

（1）混凝土泵送條件。軌道板屬于早強型混凝土，坍落度小。采用混凝土輸送泵泵送混凝土（≤100 m）時，混凝土坍落度損失2～3 cm，要求不使用泵送方式；而混凝土泵本身對輸送混凝土坍落度的要求較高，坍落度越小輸送效果越差，直至不能輸送。

（2）軌道板技術(shù)指標(biāo)要求：蒸汽養(yǎng)護16 h，混凝土強度達到48 MPa。

為保證軌道板質(zhì)量，從攪拌到灌注的時間越短坍落度損失越小。若采用混凝土輸送車從現(xiàn)有攪拌站運輸，中間增加一次卸料過程，倒運時間延長，不利于提高板的強度。

（3）制梁技術(shù)條件規(guī)定：單孔梁的混凝土灌注時間不易超過6 h。1臺120型攪拌站按照高性能混凝土的生產(chǎn)要求作業(yè)，在時間上不能滿足要求。3.1.3 攪拌站共用對制板與制梁的影響

根據(jù)目前排定的進度：制梁最快到2009年9月底全部完成，而制板試生產(chǎn)從2009年6月即開始試生產(chǎn)，兩者交叉工期約4個月。

（1）梁場與軌道板場共用雙120型攪拌站，由于膠凝材料廠家不同，攪拌站不能混用，即制梁、制板各采用1套120型攪拌站。這樣，不僅不能滿足梁對澆筑時間上的要求，還因為不能相互備用，攪拌站沒有足夠的維修、保養(yǎng)時間，使設(shè)備故障概率增加，影響制梁與制板的正常生產(chǎn)。

（2）在CRTSⅡ型軌道板制板時間控制上，混凝土澆筑時間一般控制在2 h左右，因120型攪拌站比150型或180型攪拌站的生產(chǎn)率低，若攪拌站出現(xiàn)故障，或與制梁環(huán)節(jié)構(gòu)成的影響使?jié)仓r間延長，8 h的工作循環(huán)被打破。相應(yīng)地，養(yǎng)護脫模時間（16 h）需要順延，所有工作循環(huán)將被打亂，降低了系統(tǒng)生產(chǎn)效率。

（3）目前我國采取“增加固定設(shè)施投資”、“擴大內(nèi)需”的經(jīng)濟政策，在2009年四季度會出現(xiàn)架梁、軌道板同時施工的局面，使軌道板的預(yù)制生產(chǎn)壓力增加，軌道板的預(yù)制受到影響。

3.2 模型板數(shù)量與生產(chǎn)線的確定

3.2.1 模型板數(shù)量、生產(chǎn)線與CRTSⅡ型軌道板的生產(chǎn)效率

（1）從國外博格板的生產(chǎn)到國內(nèi)現(xiàn)有房山、平谷CRTSⅡ型軌道板場的設(shè)備配置看：預(yù)制半成品板（毛坯板）為3條生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線含27套模塊和共用1臺最大生產(chǎn)能力100塊/d的磨床。從現(xiàn)有的經(jīng)驗看，這樣的配置基本完善和成熟。

（2）一條生產(chǎn)線從脫模吊板、模型清理、放置鋼筋網(wǎng)片、張拉、澆筑混凝土，到養(yǎng)護結(jié)束，時間約22 h，中間有約2 h的設(shè)備、裝置保養(yǎng)檢修，包括攪拌站的維修保養(yǎng)，然后進入下一個作業(yè)周期。當(dāng)1條生產(chǎn)線進行預(yù)制作業(yè)時，另外2條生產(chǎn)線正處于養(yǎng)護階段，且其中1條生產(chǎn)線接近于16 h的養(yǎng)護時間并準(zhǔn)備脫模、吊板。如此，3條生產(chǎn)線構(gòu)成8 h的作業(yè)循環(huán)，形成每天生產(chǎn)3×27塊半成品的穩(wěn)定流水作業(yè)。

（3）磨床設(shè)計能力最大為81～100塊，正常情況下可將當(dāng)天生產(chǎn)的半成品打磨為成品板，為提高磨床打磨效率，需要提供足夠的半成品板。

（4）磨床是CRTSⅡ型軌道板成品板生產(chǎn)的關(guān)鍵點，其生產(chǎn)效率取決于設(shè)備本身性能指標(biāo)、操作人員的熟練程度及最重要的因素——半成品板打磨余量。磨床屬于高技術(shù)含量的數(shù)控設(shè)備，每天正常工作22 h左右，維修保養(yǎng)顯得非常重要。因此，一方面保持充足的半成品板供打磨，另一方面，還需提高制板質(zhì)量，保持制板生產(chǎn)線流暢作業(yè)。

（5）半成品板一天的產(chǎn)量小于磨床生產(chǎn)量時，這就需要提前預(yù)制存放并擴大存放場地，增加征地費用。另外，每套模板內(nèi)的板塊數(shù)量可以增減。模塊過少使半成品板供不應(yīng)求，過多則使裝置結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、澆筑時間延長等，不利于正常循環(huán)，均降低了系統(tǒng)生產(chǎn)效率。

3.2.2 每套模型36塊，安裝2條生產(chǎn)線的可行性分析

（1）生產(chǎn)線設(shè)置為2條并增加組內(nèi)模塊數(shù)量，使清理模具、鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片、澆筑混凝土的時間延長，從而改變了8 h作業(yè)周期，24 h內(nèi)排不出16 h的養(yǎng)護時間。

（2）減少1條生產(chǎn)線，總的模板、張拉、振動裝置、控制單元等的數(shù)量減少，費用有所減少。但每條生產(chǎn)線增加9塊板，橫向張拉鋼筋長度增加22.5 m（9×2.5 m），為此，張拉油缸的行程必須增加，改型設(shè)計后的張拉裝置費用必然增加。

（3）若異地存放半成品板，不僅增加二次倒運費用，且倒運過程可能引起板的變形，從而增加磨削余量，降低磨床打磨效率。

（4）改變模型結(jié)構(gòu)后，對材料要求的變化暫時還不清楚，需要對業(yè)主特別說明。

3.3 軌道板存放場地及設(shè)備利用

根據(jù)軌道板要求的技術(shù)條件，約24 h半成品（毛坯板）出廠房進入存放區(qū)，每臺成品臺座最多可疊放12層。在混凝土齡期≥28 d以后進行打磨、檢測合格，進入成品存放區(qū)，每臺座可疊放9層。

需要存放的軌道板數(shù)量受許多因素影響，半成品板的存放數(shù)量與第一條生產(chǎn)線的進場時間、安裝調(diào)試及試生產(chǎn)精確調(diào)整時間有關(guān)，這一過程約需2.5個月。如果第一條生產(chǎn)線能夠順利投產(chǎn)，就可以為第二、第三條生產(chǎn)線提供很好的經(jīng)驗指導(dǎo)，并保證在2個月內(nèi)先后投產(chǎn)；這一階段累計可生產(chǎn)半成品板約4 000塊；成品板的存放主要考慮冬季施工影響、開始打磨與開始鋪板作業(yè)時間差（2個月）來計算，需要存放成品板的數(shù)量約4 500塊。

因此，需要設(shè)置半成品臺座334個、成品臺座500個。半成品與成品板的存板總量為8 500塊。

在方案一的場地布置平面圖中，使用2～3臺小跨度（25 m）懸臂龍門吊和2臺大跨度懸臂龍門吊（跨度40 m、懸臂7～12 m），半成品板存放區(qū)與成品板存放區(qū)被打磨車間分離為2個獨立場地。

在方案二的場地布置平面圖中，主廠房向南平移，拉通半成品板存放區(qū)與成品板存放區(qū)的軌道，使用3～4臺小跨度懸臂龍門吊和1臺大跨度懸臂龍門吊，半成品板區(qū)只在內(nèi)側(cè)安裝1臺龍門吊。剩余1臺龍門吊前期可不安裝，待半成品板3條線均投入生產(chǎn)后根據(jù)存板情況、成品板消耗情況等安裝在拉通的軌道上。拉通軌道軌距為25 m、打磨車間跨度為21 m，將打磨車間與主廠房分離并設(shè)置在拉通軌道中間，將3臺25 m跨龍門吊中的1臺提升高度增加，使之可跨越打磨車間，實現(xiàn)半成品板與成品板存放區(qū)間板的調(diào)配移動。在拉通的軌道內(nèi)側(cè)（主廠房側(cè)）預(yù)留場內(nèi)周轉(zhuǎn)平板車通道，當(dāng)需要在半成品板與成品板存放區(qū)間倒運的板塊較多時，利用場內(nèi)平板車倒運。

3.4 方案二主要優(yōu)勢

（1）大跨度龍門吊變小跨度后可節(jié)約部分費用，若在生產(chǎn)開始后認定可以取消，就能夠少投入1臺龍門吊。

（2）拉通板場外側(cè)軌道后，使存板區(qū)可以調(diào)劑使用。由于成品與半成品存放板的層數(shù)不同，在做臺座基礎(chǔ)處理時，應(yīng)予以適度考慮，如僅加強成品板區(qū)部分臺座的基礎(chǔ)處理。

（3）場地得到充分利用、布置規(guī)則，四周鋪設(shè)場區(qū)通道，物流暢通。

（4）設(shè)置獨立的混凝土攪拌站，使制梁、制板互不影響。梁場在完成制梁后可及時將雙120型攪拌站調(diào)往其他工地。

（5）采用成熟的3×27模塊生產(chǎn)線配置，以8 h循環(huán)為作業(yè)時間單元，可提高裝備生產(chǎn)效率，并提高系統(tǒng)生產(chǎn)率。

（6）打磨車間與主廠房分離后，減小了相互干擾，物流更加暢通，減少彼此的噪聲污染，污水回收處理易于管理等。

4 方案二需要進一步考慮與探討的問題

（1）集中采購設(shè)備的進場時間是決定軌道板場正式投產(chǎn)的前提。模板組進場安裝調(diào)試并試生產(chǎn)出第一組軌道板后，要依據(jù)半成品尺寸誤差調(diào)整模型板的幾何精度。模板進場時間與預(yù)期時間越接近，精調(diào)模板時間越充分，為磨床提供的任意一塊半成品板的打磨余量可控，系統(tǒng)生產(chǎn)率就可以提高。

（2）配置3條生產(chǎn)線需要的變壓器容量為1 000 k V·A。從現(xiàn)有設(shè)備資料看，該容量有減小空間，在設(shè)備制造廠家確定后，即各部電機功率確定后，有必要認真核定。

（3）場內(nèi)運輸平車可以選擇電動型或內(nèi)燃型，走行可選輪胎或輪軌。電動有軌方式效率較高、低噪聲、基本無排放，但需要鋪設(shè)軌道，一次性投入較多，對電瓶組的充電及維護要求較高，否則不能滿足頻繁、連續(xù)使用；內(nèi)燃機車輛使用方便，但也有短期使用成本高等弱點。需要從經(jīng)濟性和適用性2個方面綜合考慮。

（4）優(yōu)化方案是建立在只生產(chǎn)CRTSⅡ型軌道板條件下。施工段內(nèi)還有部分CRTSⅠ型軌道板生產(chǎn)任務(wù)。由于兩者生產(chǎn)工藝差異很大，建場時需要兼顧彼此間的設(shè)備利用、場地布局、材料調(diào)配等。

（5）在軌道板鋪裝開始后，打磨好的成品板可以利用施工現(xiàn)場順序碼放。從地面向橋面的起吊、移動等適于軌道板鋪裝設(shè)備需要進一步研究。

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

[2] 趙國堂. 高速鐵路無碴軌道結(jié)構(gòu)[M]. 北京：中國鐵道出版社，2005