CRTSⅡ板式無砟軌道結(jié)構(gòu)軌道板精鋪技術(shù)

關(guān)秋楓，于建國

（中交四航局第二工程有限公司，廣東 廣州 510300）

我國高速鐵路的軌道技術(shù)主要是無砟軌道結(jié)構(gòu)和有砟軌道結(jié)構(gòu)，現(xiàn)階段基本以無砟軌道結(jié)構(gòu)為主，無砟軌道結(jié)構(gòu)有CRTSⅠ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)、CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)、雷達(dá)2000型軌枕埋入式無砟軌道結(jié)構(gòu)和旭普林軌枕埋入式無砟軌道結(jié)構(gòu)，其中CRTSⅡ型板式無砟軌道普遍應(yīng)用在京津城際鐵路、京滬高速鐵路和滬杭高速鐵路上。CRTSⅡ型板式無砟軌道采用了連續(xù)底座混凝土結(jié)構(gòu)和軌道板縱聯(lián)方式，現(xiàn)場施工作業(yè)簡單方便、可靠性好。

1 概述

CRTSⅡ型無砟軌道結(jié)構(gòu)由兩布一膜滑動層/高強(qiáng)擠塑板、連續(xù)混凝土底座板、水泥乳化瀝青砂漿調(diào)整層、軌道板和鋼軌五部分組成。自下而上分為：“土工布+塑料膜+土工布”滑動層（簡稱兩布一膜），20 cm厚（直線段）混凝土底座板，3 cm厚CA砂漿墊層，20 cm厚混凝土軌道板。梁縫處1.5 m范圍內(nèi)為消除梁端轉(zhuǎn)角對底座板的內(nèi)力，加裝5 cm厚高強(qiáng)擠塑板。CRTSⅡ型板式無砟軌道現(xiàn)場鋪設(shè)技術(shù)包括：兩布一膜滑動層/高強(qiáng)擠塑板鋪設(shè)、底座混凝土/混凝土支承層施工、底座板張拉、軌道板粗鋪、軌道板精調(diào)、水泥乳化瀝青砂漿灌注、軌道板張拉、剪切連接、鋼軌鋪設(shè)及精調(diào)等工藝，橋梁上還包括側(cè)向擋塊施工，路基上包括線間堆碴和混凝土封層施工，路橋過渡段增設(shè)了永久端刺施工。

CRTSⅡ型軌道板標(biāo)準(zhǔn)長6.45 m，寬2.55 m，厚0.2 m，板縫5 cm，板間用張拉鎖縱向連接。軌道板鋪設(shè)于橋面后經(jīng)精調(diào)和灌漿，再進(jìn)行縱向張拉連接成為整體。由于底座板屬于連續(xù)結(jié)構(gòu)，在橋梁兩端路基上設(shè)置摩擦板及端刺（橋上設(shè)臨時(shí)端刺），以限制底座板中的應(yīng)力及溫度變形，兩端刺間底座板縱向跨梁縫連續(xù)，在橋梁固定支座上方通過梁體設(shè)置的預(yù)埋螺紋鋼筋和抗剪齒槽與梁體固結(jié)，形成底座板縱向傳力結(jié)構(gòu)。底座板兩側(cè)設(shè)置側(cè)向擋塊，限制底座板橫、豎向位移和翹曲。底座板與梁面之間設(shè)兩布一膜滑動層（剪力齒槽部分除外），形成底座板與梁面可相對滑動的狀態(tài)。水泥乳化瀝青砂漿是填充于底座板/支承層與軌道板之間的結(jié)構(gòu)層，主要起充填、支撐、承力和傳力作用，并可為軌道提供一定的彈韌性，是軌道結(jié)構(gòu)中的重要結(jié)構(gòu)層。

軌道板縱向連接完成后，在每片箱梁的梁縫區(qū)域、梁與臺背、端刺與路基過渡段、樁板結(jié)構(gòu)與路基過渡段及道岔前后處，軌道板與混凝土底座板/支承層之間要進(jìn)行剪切連接，錨固連接數(shù)量及錨固深度根據(jù)設(shè)計(jì)情況確定，主要作用是將軌道板與底座板連接成為一個(gè)整體，以適應(yīng)端部結(jié)構(gòu)變形。CRTSⅡ型無砟軌道結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 CRTSⅡ型無砟軌道結(jié)構(gòu)圖

2 測量控制及評估

2.1 控制網(wǎng)的基本要求

由于傳統(tǒng)的鐵路運(yùn)行速度普遍在200 km/h以下，對軌道的平順性、穩(wěn)定性要求相對較寬松，在勘測、施工及運(yùn)營維護(hù)階段采用的測量方法及手段也較簡單。但隨著我國超過250 km/h高速鐵路的大規(guī)模建設(shè)，高平順性、穩(wěn)定性的CRTSⅡ型板式無砟軌道被廣泛應(yīng)用，對所使用的CPⅠ、CPⅡ及CPⅢ測量控制網(wǎng)的布設(shè)及測量方法和手段也提出了更高的要求（見表1和表2）。

表1 各級平面控制網(wǎng)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)要求

表2 水準(zhǔn)觀測主要技術(shù)要求及觀測方法（數(shù)字水準(zhǔn)儀）

為了保證列車在運(yùn)營期間的高平順性、穩(wěn)定性和舒適性，無砟軌道的施工對基礎(chǔ)工程的工后沉降提出了嚴(yán)格的要求。在橋梁和隧道區(qū)間，應(yīng)在主體工程完工后進(jìn)行不少于3個(gè)月的沉降觀測，路基地段應(yīng)在主體工程完工后進(jìn)行不少于6個(gè)月的沉降觀測。沉降觀測的頻率均應(yīng)不低于每周1次，觀測的精度按照二等水準(zhǔn)測量的要求進(jìn)行施測。

值得注意的是，CRTSⅡ型板式無砟軌道的軌道板精調(diào)采用了獨(dú)特的軌道基準(zhǔn)網(wǎng)GRP，其布設(shè)于6.5 m間隔的CRTSⅡ型板的板縫之間，并且GRP采用左右線分開布設(shè)和測量的方法。

2.2 測量人員和測量儀器

鑒于無砟軌道要求較高，測量和計(jì)算的過程較復(fù)雜，因此，所有測量任務(wù)都應(yīng)由經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)精湛的工程師和技術(shù)員來完成，以確保測量的成果達(dá)到規(guī)定的精度要求。同時(shí)對測量儀器也提出了相應(yīng)的要求。

1） CPⅠ、CPⅡ應(yīng)采用雙頻GPS進(jìn)行測量。

2） CPⅢ及GRP應(yīng)采用具有自動跟蹤及照準(zhǔn)功能的全站儀，測角精度≤1″，測距精度≤1 mm+10-6mm。

3） 高程測量應(yīng)采用數(shù)字水準(zhǔn)儀及相應(yīng)的銦瓦尺，水準(zhǔn)儀的等級不低于DS1。CPⅢ及GRP測量時(shí)還要準(zhǔn)備相應(yīng)的高程桿及強(qiáng)力尺墊。

測量數(shù)據(jù)應(yīng)采用鑒定合格的商業(yè)軟件進(jìn)行處理。

2.3 測量成果的評估

鑒于高速鐵路施工時(shí)對測量要求較高，高速鐵路建設(shè)單位都聘請第三方對測量成果進(jìn)行審核評估，只有經(jīng)過評估合格的數(shù)據(jù)才能用于施工。

在基礎(chǔ)施工期間，CPⅠ及CPⅡ應(yīng)每半年進(jìn)行1次復(fù)測并由第三方進(jìn)行評估。

在無砟軌道施工前，應(yīng)對沉降觀測的成果進(jìn)行評估，只有評估通過后才能進(jìn)行CPⅢ的測量和評估，并開始進(jìn)行無砟軌道的施工。

3 軌道板粗鋪

底座板及后澆帶混凝土強(qiáng)度＞15 MPa，且混凝土澆注時(shí)間＞2 d，可粗放軌道板。粗鋪順序：先鋪設(shè)臨時(shí)端刺區(qū)，后常規(guī)區(qū)。

軌道板粗鋪前，應(yīng)先根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的FFB布板文件在博格公司的PVP布板軟件中計(jì)算出每塊軌道板對應(yīng)的定位錐和GRP點(diǎn)的三維坐標(biāo)及點(diǎn)號，然后在已施工底座板的區(qū)域用全站儀將每塊板對應(yīng)的定位錐和GRP點(diǎn)位進(jìn)行放樣并按對應(yīng)的點(diǎn)號進(jìn)行標(biāo)識。受測量儀器及誤差傳播規(guī)律的影響，應(yīng)始終將GRP點(diǎn)設(shè)置于底座板的較低側(cè)（在直線段，受底座板排水坡的影響，GRP點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在線路外側(cè)靠防撞墻一側(cè)；在曲線地段，受曲線超高的影響，GRP點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在低側(cè)）。

3.1 軌道板粗鋪前準(zhǔn)備

1） 軌道板采用改裝后的平板車進(jìn)行運(yùn)輸，采用專用吊裝設(shè)備進(jìn)行吊裝，軌道板存放和運(yùn)輸支點(diǎn)按三點(diǎn)支撐設(shè)置。由于每塊板的位置是固定的，每塊軌道板都根據(jù)布板軟件數(shù)據(jù)通過高精度打磨機(jī)處理后出廠運(yùn)至施工現(xiàn)場，在粗鋪軌道板前要做好詳細(xì)的鋪板施工組織和物流運(yùn)輸工作。

2）在板縫之間安裝定位錐和GRP點(diǎn)，定位錐及GRP安裝先采用電鉆在已放樣的兩個(gè)點(diǎn)位處鉆孔，用鼓風(fēng)器將孔內(nèi)粉塵徹底清除，然后利用樹脂膠固定精軋螺紋鋼和特制的GRP標(biāo)識，以此固定定位錐和GRP點(diǎn)。定位錐錨桿為直徑φ15 mm的螺紋鋼筋，螺距為10 mm，長550 mm。

3）軌道板粗鋪前，通過已放樣的GRP點(diǎn)確定對應(yīng)編號軌道板的位置，并在底座板上用墨線標(biāo)示，同時(shí)標(biāo)注軌道板編號。

4） GRP的平面測量應(yīng)在軌道板粗鋪前完成，測量步驟如下：

①在線路軸線上架設(shè)儀器，并在儀器前后找6～8個(gè)CPⅢ點(diǎn)安置棱鏡；

②半測回測量上述6～8個(gè)CPⅢ點(diǎn)，但不必單一方向；

二要重視并做好項(xiàng)目工作，樹立“抓前期就是抓資金，抓項(xiàng)目就是抓大事”的理念，緊盯省、市資金投向，按照“論證一批、落實(shí)一批、儲備一批”的要求，加大水利項(xiàng)目前期工作力度，提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)質(zhì)量，不斷充實(shí)水利項(xiàng)目儲備；結(jié)合國家大中型灌區(qū)節(jié)水改造、大型排澇泵站更新改造、農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)、土地治理、高效節(jié)水等項(xiàng)目，扎實(shí)開展以大溝或灌區(qū)為單元的農(nóng)田水利小區(qū)工程建設(shè)，重點(diǎn)建設(shè)一批跨鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）的大溝、排灌站工程，進(jìn)一步調(diào)節(jié)水資源時(shí)空分布，并實(shí)行“溝、渠、路、林、田、橋、涵、閘、站、井”綜合治理，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田灌排自如。

③半測回測量連續(xù)的10～16個(gè)GRP點(diǎn)，必須單一方向（使用同一個(gè)精密基座和棱鏡，依次由遠(yuǎn)到近或由近到遠(yuǎn)測量）；

④半測回測量上述6～8個(gè)CPⅢ點(diǎn)；

⑤半測回測量上述10～16個(gè)GRP點(diǎn)；

⑥半測回測量上述6～8個(gè)CPⅢ點(diǎn)；

⑦半測回測量上述10～16個(gè)GRP點(diǎn)；

⑧半測回測量上述6～8個(gè)CPⅢ點(diǎn)。

上述過程即第一站的測量已經(jīng)完成（CPⅢ和GRP交替測量，CPⅢ共測量4個(gè)測回，GRP共測量3個(gè)測回）。

在完成第一站進(jìn)入第二站測量時(shí)，必須保證與上一站使用4個(gè)相同的CPⅢ點(diǎn)，重復(fù)觀測上一站的3～5個(gè)GRP點(diǎn)。

3.2 軌道板粗鋪定位

軌道板粗鋪后進(jìn)行高程測量，測量步驟如下：

①在兩個(gè)CPⅢ點(diǎn)中間架水準(zhǔn)儀；

②測量第一個(gè)CPⅢ點(diǎn)（如CPⅢ0001）；

③用中視法測量兩個(gè)CPⅢ點(diǎn)間的所有GRP點(diǎn)；

④測量第二個(gè)CPⅢ點(diǎn)（如CPⅢ0002）；

⑤搬站后測量第二個(gè)CPⅢ點(diǎn)（如CPⅢ0002）；

⑥用中視法測量兩個(gè)CPⅢ點(diǎn)間的所有GRP點(diǎn)（兩站之間重疊測量1個(gè)GRP點(diǎn)）；

⑦測量第三個(gè)CPⅢ點(diǎn)（如CPⅢ0003）。

按照上述方法進(jìn)行往測，每條水準(zhǔn)路線的長度不宜小于300 m（即CPⅢ0001到CPⅢ0003的距離）。往測完成后按同樣的方法從CPⅢ0003到CPⅢ0001進(jìn)行返測。同時(shí)，每兩條相鄰的水準(zhǔn)路線之間要重疊測量至少3個(gè)GRP點(diǎn)。

GRP測量完成后，在博格公司的PVP布板軟件中分別進(jìn)行平面和高程的數(shù)據(jù)處理，再經(jīng)PVP布板軟件導(dǎo)出滿足要求的GRP點(diǎn)的坐標(biāo)供軌道板精調(diào)。

4 軌道板精調(diào)施工

CRTSⅡ型軌道板精調(diào)的基礎(chǔ)是：每塊CRTSⅡ型軌道板上具有10對在工廠經(jīng)過精確打磨過的承軌槽；軌道板出廠前按布板軟件數(shù)據(jù)對每個(gè)承軌槽進(jìn)行打磨處理，打磨精度在0.1 mm以內(nèi)，調(diào)板時(shí)控制點(diǎn)為相對精度能夠達(dá)到平面0.2 mm、高程0.1 mm的基準(zhǔn)點(diǎn)。全站儀架設(shè)在基準(zhǔn)點(diǎn)上，通過測量安置在承軌槽上測量標(biāo)架的棱鏡，利用軌道板精調(diào)軟件計(jì)算實(shí)測值與理論值的偏差，進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，直到橫向和高程達(dá)到相對板內(nèi)誤差0.3 mm；板間誤差0.4 mm精度，完成軌道板的精調(diào)，如圖2所示。

圖2 CRTSⅡ型軌道板精調(diào)示意圖

精調(diào)前的準(zhǔn)備工作：

1）在PVP布板軟件中，通過設(shè)計(jì)院的FFB布板文件和軌道板廠提供的每塊軌道板的打磨數(shù)據(jù)文件（*.FFS）計(jì)算出每塊軌道板的承軌槽相應(yīng)的設(shè)計(jì)坐標(biāo)文件，并將該文件和平差合格的GRP點(diǎn)的實(shí)測坐標(biāo)導(dǎo)入到調(diào)板用的精調(diào)系統(tǒng)文件中。

2） 全站儀和定位棱鏡安放。全站儀和后視定向棱鏡放置于加工精密的專用三角架上，強(qiáng)制對中消除對中誤差，將定位棱鏡安放于前一塊鋪設(shè)好的軌道板端頭GRP點(diǎn)上，并整平；將全站儀置設(shè)于下一塊板端頭的GRP點(diǎn)上，并整平。

3） 標(biāo)架安放。放置在軌道板1、5、10號承軌臺（編號按照里程增大方向），以及前一塊已鋪設(shè)好并同其搭接的軌道板1號承軌臺上，每個(gè)標(biāo)架上對應(yīng)的承軌臺位置安放專用精密小棱鏡，共計(jì)8個(gè)。前一塊已鋪設(shè)好的軌道板上的最后一對支點(diǎn)1號數(shù)據(jù)同本板10號數(shù)據(jù)的進(jìn)行比較調(diào)整，以消除搭接誤差。

4）精調(diào)爪安裝。在板前、中、后部安裝6個(gè)精調(diào)爪，板前、后部4個(gè)精調(diào)爪應(yīng)具平面及高程調(diào)節(jié)能力，中部2個(gè)具高程調(diào)節(jié)能力。

精調(diào)的前提為軌道板的中部是懸空的，即中部調(diào)節(jié)件可以自由活動。

在完成上述準(zhǔn)備工作后，通過GRP點(diǎn)和Ⅳ標(biāo)架的兩個(gè)棱鏡對應(yīng)承軌槽的實(shí)際位置進(jìn)行定向，再通過用全站儀對Ⅰ和Ⅲ標(biāo)架上的4個(gè)棱鏡進(jìn)行觀測，將采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦た貦C(jī)內(nèi)，通過軌道板精調(diào)軟件自動計(jì)算實(shí)測與設(shè)計(jì)的偏差值，工控機(jī)顯示屏顯示出各支點(diǎn)的調(diào)整量，工人按此調(diào)整量先調(diào)整板前、后的水平和豎向位置；板前、后部調(diào)整好，再通過全站儀對Ⅱ標(biāo)架上的兩個(gè)棱鏡進(jìn)行測量，對其豎向進(jìn)行調(diào)整，消除軌道板中部的彎曲誤差。經(jīng)過反復(fù)調(diào)整，直到測量顯示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ標(biāo)架上各點(diǎn)的偏差值滿足與設(shè)計(jì)偏差值±0.3 mm，Ⅳ標(biāo)架上各點(diǎn)的偏差值滿足與設(shè)計(jì)偏差值±0.4 mm要求后即可對精調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，轉(zhuǎn)入下一軌道板的調(diào)整。

精調(diào)完成后的軌道板應(yīng)設(shè)專人看護(hù)，禁止人員踩踏。

5 軌道板底灌CA砂漿

精調(diào)完成后進(jìn)行軌道板封邊，安裝壓緊裝置（防止灌注CA砂漿時(shí)板上浮）。一般情況下，固定裝置安裝于軌道板的兩端中間，當(dāng)曲線位置超高達(dá)到45 mm及以上時(shí)軌道板兩側(cè)中間部位增加設(shè)置固定裝置。壓緊裝置由錨桿、L型鋼架及翼形螺母組成，錨桿錨固深度應(yīng)為100～150 mm，植筋膠（環(huán)氧樹脂基為基礎(chǔ)的）錨固，錨固完成的錨桿應(yīng)確保處于垂直狀態(tài)。壓緊裝置施工前，應(yīng)進(jìn)行錨桿抗拔試驗(yàn)。CA砂漿灌注并硬化后壓緊裝置拆除。

灌漿時(shí)使用百分表控制軌道板上浮量。控制所有軌道板上浮量在0.03～0.05 mm之間，上浮量小可以保證軌道板平移的可能性減小，從而控制軌道板平移量也在0.03～0.05 mm之間。

6 結(jié)語

通過選用高精度儀器、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕すに嚭蛧?yán)格控制誤差，實(shí)現(xiàn)了CRTSⅡ型高鐵軌道板良好的結(jié)構(gòu)連續(xù)性、平順性、穩(wěn)定性、耐久性和少維修性能等優(yōu)點(diǎn)，也大大減少了鋼軌精調(diào)的調(diào)整量，對高鐵運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性、旅客的舒適性起到了決定性作用。

[1] 鐵建設(shè)（2007）85號，客運(yùn)專線無碴軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2] 張鐵.高速鐵路客運(yùn)專線軌道工程施工技術(shù)[J].建筑，2010（14）：91-92.

[3]TB 10601—2009/J 962—2009，高速鐵路工程測量規(guī)范[S].