橋梁上博格板式無碴軌道板粗鋪工法

劉秀元，宋榮方

(1．中鐵十七局 物資有限公司，太原030006;2．中州大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院，鄭州450044)

京津城際軌道交通工程是我國第一條時(shí)速350公里的高速鐵路，采用了世界上最先進(jìn)的德國博格板式無碴軌道系統(tǒng)。博格板式無碴軌道板(以下簡稱軌道板)是一塊長6．45米、寬2．55米、高20厘米(不包括承軌臺(tái)、扣件螺栓高度)、重約8．78噸的混凝土承軌臺(tái)，相當(dāng)于連成一體的10塊枕木，板之間縫寬5cm。軌道板全部鋪設(shè)完成后，鋼軌就被直接固定在軌道板上。與普通有碴軌道相比，線路的平順性、穩(wěn)定性、安全性都大大提高，從而滿足列車高速行駛的需要，同時(shí)還能明顯降低列車行駛產(chǎn)生的噪音。［1－2］博格板是博格板式無碴軌道系統(tǒng)的核心部件，鋪設(shè)精度要求很高，粗鋪達(dá)到±10mm，精調(diào)后達(dá)到±0．3mm。軌道板位置固定，每塊都有編號(hào)并對應(yīng)相應(yīng)里程位置，所以軌道板的鋪設(shè)是無碴軌道施工最關(guān)鍵工序之一。［3］軌道板的鋪設(shè)分為粗鋪和精調(diào)，本文主要介紹橋梁上軌道板的粗鋪工法。

1．博格板式無碴軌道的組成及工法特點(diǎn)

橋梁上博格板式無碴軌道主要由以下幾部分組成:兩布一膜滑動(dòng)層、底座板、水泥乳化瀝青砂漿層、軌道板、以及軌道等組成，如圖1所示。軌道板和底座板為跨過梁縫的連續(xù)結(jié)構(gòu)，橋梁與底座板間設(shè)置滑動(dòng)層，以減小橋梁溫度伸縮對無碴軌道的影響。在橋梁固定支座上方，底座板與梁體固結(jié)，將縱向力傳遞至橋梁基礎(chǔ)。在梁縫兩側(cè)一定范圍的梁面鋪設(shè)50mm厚的硬泡沫塑料板，減小由梁端轉(zhuǎn)角對無碴軌道結(jié)構(gòu)的影響。

高速鐵路要求軌道結(jié)構(gòu)具有高平順性、高可靠性、高穩(wěn)定性，以及高耐久性，從而對無碴軌道板的施工提出了更高的要求，要求軌道板的鋪設(shè)具有較高的精度。本文所介紹的博格板粗鋪工法具有以下特點(diǎn):

(1)效率高，工序組織合理，節(jié)省大量工期。

(2)操作流程簡單，可操作性強(qiáng)，采用大噸位吊車(50t以上)，配合移動(dòng)懸臂門式起重機(jī)，簡化施工步驟。

(3)使用范圍廣，適用于任何形式的高速鐵路橋上無碴軌道板鋪設(shè)，包括簡支梁橋、連續(xù)梁橋、各類剛構(gòu)橋和拱橋;

(4)鋪設(shè)精度高，完全能達(dá)到要求的10mm精度。

2．基本原理

根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的軌道板編號(hào)和里程，從軌道板生產(chǎn)地運(yùn)輸至設(shè)計(jì)位置的橋梁墩臺(tái)下面，按存放要求堆放。測量人員測放出每塊板的軌道板鋪設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)(即GRP點(diǎn))和定位錐點(diǎn)，技術(shù)人員根據(jù)點(diǎn)位彈劃出軌道板邊線和板縫中線，安裝測釘和定位錐錨桿，再測量定位錐點(diǎn)數(shù)據(jù)。在橋面上支設(shè)一臺(tái)50t以上的大噸位吊車，用吊車把軌道板從橋下吊至橋面上，放置在軌道板位置附近，放置后吊車前進(jìn)，然后用移動(dòng)式懸臂門式起重機(jī)把軌道板精確就位。

軌道板粗鋪的機(jī)具設(shè)備主要有軌道板吊裝專用移動(dòng)懸臂門式起重機(jī)，50t吊車，平板運(yùn)輸汽車3臺(tái)，吊索吊帶，發(fā)電機(jī)，電鉆，空壓機(jī)，錨固專用膠槍，撬棍，照明設(shè)備，以及測量儀器一套。

3．軌道板的粗鋪施工

3．1 施工工藝流程

橋梁上軌道板粗鋪施工工藝流程見圖2。編號(hào)并對應(yīng)相應(yīng)里程。汽運(yùn)時(shí)需要對車輛進(jìn)行改造加寬，并裝配特殊的固定支架，以適應(yīng)軌道板2．55×6．45×0．2m的尺寸要求，每車裝載6塊54噸，以18×18×20cm的方木支墊，三點(diǎn)支撐。軌道板存放有嚴(yán)格的要求:一般3塊存放一垛，放在對應(yīng)里程的橋梁翼板垂直下方邊緣外側(cè)30cm，以便于板的垂直提升。存板位置要進(jìn)行基礎(chǔ)處理，處理方案:以建筑廢棄物換填50cm深，振動(dòng)壓路機(jī)碾壓，頂面高出路面20cm，以能承載40t為宜。為防止軌道板變形，軌道板存放時(shí)要三點(diǎn)支撐。注意軌道板分左右線和上下行方向，存放時(shí)必須左右線分開，方向與鋪設(shè)方向相同。局部存放有困難的地段，如水中、跨公路鐵路處、建筑物構(gòu)筑物處等，可以把軌道板集中存放在就近橋梁下面，或者隨到隨鋪。

3．2．2．測定 GRP 點(diǎn)和定位錐點(diǎn)

通過設(shè)標(biāo)網(wǎng)精確測定GRP點(diǎn)和定位錐點(diǎn)，在點(diǎn)上畫十字線，并把此處軌道板的編號(hào)標(biāo)在底座板上。圓錐體定位點(diǎn)和GRP點(diǎn)位于軌道板端頭半圓形凹槽處，距線路中線兩側(cè)各10cm處，如圖3所示。定位錐點(diǎn)用于軌道板粗放，在該點(diǎn)位安裝定位錐，用于軌道板定位，定位錐的軸線與安裝點(diǎn)重合。

3．2．3．畫板邊線和板縫中線

定位錐點(diǎn)和GRP點(diǎn)連線即為軌道板板縫中線，從兩點(diǎn)沿板縫中線各自向外引出117．5cm劃點(diǎn)，即為軌道板邊線點(diǎn)，將縱向兩相鄰點(diǎn)連線彈墨線就是該軌道板邊線。軌道板粗鋪時(shí)與邊線相對應(yīng)即鋪設(shè)到位，可為后續(xù)軌道板精調(diào)提供便利，提高精調(diào)速度。

3．2 施工方法

3．2．1．軌道板物流作業(yè)

軌道板由生產(chǎn)廠家制作完成后，由專門的物流作業(yè)隊(duì)運(yùn)輸至需要鋪設(shè)的地點(diǎn)，每塊板都有獨(dú)自的

3．2．4．安裝測釘和定位錐

在測定的GRP點(diǎn)上用電鉆垂直鉆下直徑10mm、深7cm的孔，用氣筒和圓鋼絲刷把孔內(nèi)灰塵清理干凈，在孔內(nèi)注入2/3孔深的喜力德工程錨固膠，把測釘插入孔內(nèi)拔插幾下將膠攪拌均勻，釘帽底面緊貼底座板放置，靜置2小時(shí)。再在定位錐點(diǎn)上垂直于底座板面鉆下直徑20mm、深15～20cm的孔，用同樣的方法錨固帶有螺紋的錨桿，靜置2小時(shí)待強(qiáng)度達(dá)到要求后，在錨桿上裝上定位錐并用翼形螺帽固定，如圖4所示。定位錐是用硬塑料做成的圓錐體，高約120mm，最大直徑125mm，中心有一孔，直徑為20mm。圓錐體為軌道板安裝的輔助工具，可使安裝精度達(dá)10mm，可減少精調(diào)工作量。軌道板安裝后利用夾具將圓錐體從圓筒形窄縫中取出，可重復(fù)使用。

圖4 定位錐示意圖

錨桿亦為重復(fù)利用部件，為方便下次旋出，在每次錨固前，植入部分要均勻地涂抹一薄層黃油。同時(shí)，軌道板墊層灌注CA砂漿時(shí)錨桿還要作為壓緊裝置的螺桿使用，軌道板墊層灌漿后拆除壓緊裝置的同時(shí)拆除錨桿。為此，要求孔要絕對垂直于底座板頂面，保證每個(gè)孔內(nèi)錨桿能承受30KN的抗拔力，且要伸出底座板表面至少35cm。

3．2．5．復(fù)測 GRP 點(diǎn)數(shù)據(jù)

同一點(diǎn)測定3次，數(shù)據(jù)通過后方可鋪板。

3．2．6．吊板

軌道板在吊裝前，應(yīng)仔細(xì)核對編號(hào)，并對軌道板進(jìn)行驗(yàn)收，檢查軌道板表面邊緣是否有損壞，如混凝土剝落，深度不得超出5mm，面積不得大于50cm2;軌道板底面邊緣是否有損壞，如有混凝土剝落，不得侵入板邊緣15mm，長度不得大于100mm;軌道板、承軌臺(tái)是否有裂紋。不合格的軌道板嚴(yán)禁吊裝使用。在橋面上行走一臺(tái)50t或更大噸位吊車，吊車安放在兩底座板之間。每塊軌道板重約8．75t、長6．45m，50t的吊車三節(jié)臂全伸出成45℃，完全可以從橋下把軌道板吊起放置在橋面上，并且每3塊一垛放在底座板相應(yīng)位置，最下面一塊板要放置在該板鋪設(shè)的位置，以減少門式起重機(jī)倒運(yùn)次數(shù)。吊板必須使用專用吊索和吊帶，不得用鋼絲繩或其他繩索代替，在吊帶和軌道板棱角接觸處需要墊廢舊輪胎墊或厚布?jí)|等，防止軌道板把吊帶割斷，吊板示意圖見圖5。

3．2．7．鋪板

軌道板吊至橋面上后即可鋪設(shè)就位，門式起重機(jī)為軌道板專用吊裝設(shè)備，可以沿橋梁縱向行走，軌道板也可以橫向、上下移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)軌道板在三維空間的平移，而且裝板、松板很方便。軌道板鋪設(shè)前，在板的四個(gè)角處及中間兩側(cè)粘上300×50×35mm的硬泡沫塑料板，用硅膠固定，便于安裝精調(diào)爪及在墊層灌注CA砂漿時(shí)作密封使用，以防砂漿溢出。同時(shí)，鋪板前在板縫線上放置2根5cm寬木條，木條中心對應(yīng)板縫中心線，分別放置在板縫線和板邊線交點(diǎn)處，作為控制板縫寬度用;在板邊線上設(shè)置6根2．8cm厚30cm長的木條作為軌道板的臨時(shí)支承點(diǎn)，分別放置在軌道板兩端和中間的板邊線上，外伸3～5cm以便精調(diào)后取出;軌道板精調(diào)時(shí)被調(diào)腳抬起，再撤出墊木并運(yùn)到下一個(gè)鋪設(shè)地點(diǎn)循環(huán)使用。

圖5 汽車起重機(jī)吊板作業(yè)

用門式起重機(jī)把軌道板吊起，縱向移動(dòng)至該板位置，下落，板邊垂直投影必須和彈出的板邊線墨線重合，軌道板端面上的兩個(gè)圓柱形凹槽卡在定位錐上，板縫上的木條剛好與兩塊板端接觸，該板就粗鋪成功，否則吊起重復(fù)以上步驟，如圖6所示。

圖6 移動(dòng)式懸臂門式起重機(jī)鋪板作業(yè)

3．2．8．取出定位錐和板縫木條轉(zhuǎn)入下道工序，進(jìn)入精調(diào)階段。

3．3 施工注意事項(xiàng)

3．3．1．定位錐放樣安裝要求準(zhǔn)確、牢固穩(wěn)定，避免軌道板縱橫向偏差較大，導(dǎo)致精調(diào)用的千斤頂無法對軌道板進(jìn)行精調(diào)。

3．3．2．軌道板鋪設(shè)前必須對底座板頂面標(biāo)高進(jìn)行復(fù)核，高程偏高時(shí)及時(shí)進(jìn)行降低處理，避免精調(diào)時(shí)無法調(diào)到設(shè)計(jì)高度而返工。

3．3．3．軌道板的鋪設(shè)部位、朝向等必須與相應(yīng)的軌道板布板圖相符，防止發(fā)生軌道板位置、方向鋪設(shè)錯(cuò)誤。

3．3．4．鋪設(shè)前必須認(rèn)真檢查龍門吊各個(gè)工作部件，尤其對鋼絲繩和吊抓進(jìn)行著重檢查，發(fā)現(xiàn)鋼絲繩有滑絲、斷絲，以及吊抓連接螺栓松動(dòng)的現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理。

3．3．5．軌道板起吊前，必須檢查吊抓與軌道板底部是否卡到位。起吊過程中必須觀察軌道板是否始終保持水平，出現(xiàn)傾斜時(shí)要及時(shí)糾偏，防止吊抓傾斜過大而導(dǎo)致軌道板滑落。軌道板安放時(shí)，施工人員應(yīng)用專用的撬桿安放軌道板，嚴(yán)禁直接用手扶著軌道板安放，防止傷人。

4．經(jīng)濟(jì)效益分析

博格板式無碴軌道技術(shù)是引自德國的世界上最先進(jìn)的無碴軌道技術(shù)之一，根據(jù)德方工程技術(shù)人員的指導(dǎo)方案，軌道板鋪設(shè)直接用懸臂門式起重機(jī)把生產(chǎn)地運(yùn)輸來的軌道板吊裝到橋上，然后安裝就位。這種方法需要的機(jī)械設(shè)備和人工都較少，施工組織方便，但效率極低。為了實(shí)現(xiàn)我國鐵路的跨越式發(fā)展，提高施工的經(jīng)濟(jì)效益，在施工工期十分緊張的情況下完成施工任務(wù)，就必須提高施工效率。為此在施工中改進(jìn)了德國工程師的施工組織方案，改用大噸位吊車起吊軌道板而用門式起重機(jī)鋪設(shè)就位的施工方法。實(shí)踐證明，采用該工法使軌道板鋪設(shè)的效率大大提高，工期為德國方案的1/5左右，節(jié)約了大量的機(jī)械臺(tái)班，雖然所需勞動(dòng)力為原來的4倍左右，但勞動(dòng)力費(fèi)用比機(jī)械臺(tái)班低得多，經(jīng)濟(jì)效益明顯。同時(shí)，德方依靠定位錐實(shí)現(xiàn)粗鋪定位，難度較大，在施工采用定位錐配合軌道板邊線來定位，提高了粗鋪的精度。

5．結(jié)束語

該工法在我國第一條時(shí)速350公里的京津城際軌道交通工程施工過程中，尤其是中鐵十七局承建的永定新河特大橋和楊村特大橋上得到了很好應(yīng)用，在其他標(biāo)段各施工單位也已得到廣泛應(yīng)用，施工效率明顯提高，滿足了粗鋪的精度要求，受到國內(nèi)外業(yè)內(nèi)人士的一致好評。

［1］李俊．橋梁板式無碴軌道施工技術(shù)［J］．鐵道工程學(xué)報(bào)，2003，27(9):44 －50．

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

［3］簡治城．CRTSⅢ型無砟軌道板檢測及精調(diào)［J］．中國鐵路，2011(4):38－40．

［4］鮑國，楊春艷．京津城際高速鐵路CRTSⅡ型板式無碴軌道底座板輔設(shè)技術(shù)［J］．中國高新技術(shù)企業(yè)，2009(5):50－51．