客運(yùn)專線鐵Ⅱ型軌道板鋪設(shè)精度控制

曾穩(wěn)根

(中鐵十一局集團(tuán)第三工程有限公司，湖北 十堰 442012)

目前大量建設(shè)的客運(yùn)專線鐵路多數(shù)采用的是CRTSII型板式無砟軌道系統(tǒng)，為了確保無砟軌道鐵路的高平順和高舒適性，對(duì)軌道幾何狀態(tài)的靜態(tài)平順度提出了很高的精度要求，而由于軌條尺寸的不變性和扣件規(guī)格的有限性，使得軌道板的鋪設(shè)精度成為了最后一道關(guān)鍵工序。軌道板的鋪設(shè)精度不僅關(guān)系到軌道精調(diào)的工作量，也關(guān)系到軌道扣件更換和增加的數(shù)量，還關(guān)系到給運(yùn)營后的軌道預(yù)留調(diào)整量的問題。對(duì)于施工而言，軌道板鋪設(shè)的精度不合格就意味著要將軌道板揭掉重鋪，而這一揭一鋪的經(jīng)濟(jì)損失每塊板要達(dá)到萬元左右。據(jù)筆者了解，目前還沒有一套標(biāo)準(zhǔn)化的操作工藝和措施來確保軌道板精確鋪設(shè)問題，各施工單位都在自己摸索，仍存在著由于鋪設(shè)精度偏差超限，揭板重鋪率較高的現(xiàn)象。結(jié)合在京石客運(yùn)專線CRTSⅡ型軌道板鋪設(shè)施工中的工程實(shí)踐，就影響軌道板鋪設(shè)精度的因素和如何控制軌道板鋪設(shè)精度做一些分析和探討。

1 Ⅱ型軌道板鋪設(shè)精度要求

Ⅱ型軌道板鋪設(shè)精度，分成軌道板灌注CA砂漿前的鋪設(shè)定位精調(diào)精度(簡稱精調(diào)精度)和灌注CA砂漿后的復(fù)測精度(簡稱鋪設(shè)精度)。根據(jù)《高速鐵路CRTSII型板式無砟軌道施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》(鐵建設(shè)［2009］218號(hào)文)和相關(guān)文件的要求，軌道板鋪設(shè)精調(diào)精度偏差允許值為:高程±0.5mm;中線0.5mm;相鄰軌道板接縫處承軌臺(tái)頂面相對(duì)高差和平面位置相對(duì)偏差允許值0.3mm。軌道板灌漿完成以后，對(duì)軌道板用CPIII復(fù)測，軌道板的平面和高程的絕對(duì)位置允許偏差均為±2mm，相鄰軌道板間縱向搭接(相對(duì)高差)和橫向搭接(相對(duì)平面位置)允許偏差為0.6mm;且不允許連續(xù)3塊以上的軌道板出現(xiàn)同向搭接偏差。

事實(shí)上，灌漿后的軌道板的鋪設(shè)精度是衡量無砟軌道鋪設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵，是減少軌道精調(diào)工作、降低成本的關(guān)鍵;而灌漿前的精調(diào)精度是鋪設(shè)精度的一項(xiàng)保障措施，但不能確保鋪設(shè)精度的合格，因?yàn)榫{(diào)后的各施工環(huán)節(jié)還有許多因素影響著軌道板鋪設(shè)的最終精度。

2 Ⅱ型軌道板鋪設(shè)工藝流程

在底座板(或支撐層)驗(yàn)收合格后，Ⅱ型軌道板的鋪設(shè)工藝為:軌道板安置點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)(GRP點(diǎn))的測設(shè)→軌道板的粗鋪→安裝軌道板精調(diào)調(diào)整器(精調(diào)爪)→軌道板精調(diào)→安裝扣壓裝置和軌道板的封邊→灌注CA砂漿→清理灌漿口和安裝S鋼筋→拆除扣壓裝置與封邊并養(yǎng)護(hù)→拆除軌道板精調(diào)調(diào)整器→用CPIII檢測軌道板的鋪設(shè)精度［1］。

3 影響軌道板鋪設(shè)精度因素的分析及控制措施

3.1 軌道板基準(zhǔn)點(diǎn)(GRP點(diǎn))的安裝與測設(shè)精度

GRP點(diǎn)是通過CPIII加密得到的，軌道板安置點(diǎn)和GRP點(diǎn)是對(duì)稱設(shè)置的。軌道板鋪設(shè)的精調(diào)定位是以GRP點(diǎn)為基準(zhǔn)進(jìn)行的;而軌道板灌漿后的鋪設(shè)精度是以CPIII為基準(zhǔn)進(jìn)行檢測的。GRP點(diǎn)在軌道板的鋪設(shè)中實(shí)際上起到的是一個(gè)中轉(zhuǎn)站的作用，一個(gè)GRP點(diǎn)的偏差可能影響到幾塊板的鋪板精度，產(chǎn)生偏差的因素可能是GRP點(diǎn)數(shù)據(jù)采集時(shí)產(chǎn)生的偏差(比如設(shè)站時(shí)測量距離偏大)，也可能是測釘埋設(shè)時(shí)平面位置偏差過大或埋設(shè)不牢固;還可能是測釘埋設(shè)的位置不對(duì)(比如曲線超高地段測釘應(yīng)沒埋在較軌道中線低的一側(cè)［2］)，這些都將直接影響軌道板鋪設(shè)后的精度?？刂拼胧?

(1)測設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)前要預(yù)先做好嚴(yán)密的方案，確定每次設(shè)站點(diǎn)的位置。

(2)測釘?shù)穆裨O(shè)位置要做好規(guī)劃，特別是緩和曲線段標(biāo)注出測釘埋設(shè)需要換邊的點(diǎn)。

(3)埋設(shè)測釘后要進(jìn)行檢查，確保牢固、垂正、位置正確。

(4)GRP點(diǎn)的數(shù)據(jù)要進(jìn)行多次采集，要依據(jù)CPIII進(jìn)行聯(lián)測，并觀測3個(gè)以上測回。避免將采集一次的數(shù)據(jù)或測回間存在偏差較大的數(shù)據(jù)作為最終成果。

3.2 軌道板的粗鋪

軌道板的粗鋪定位不準(zhǔn)，將增大精調(diào)時(shí)軌道板的移動(dòng)量，軌道板橫向移動(dòng)量偏大時(shí)會(huì)引起精調(diào)爪傾斜。傾斜的精調(diào)爪在后續(xù)的壓緊裝置加力時(shí)和CA砂漿灌注后可能引起軌道板平面橫向位置的移動(dòng)。

控制措施:軌道板粗鋪的定位有用定位錐定位和安裝邊線定位兩種方式，使用定位錐粗鋪的關(guān)鍵是控制好定位錐安裝位置的精度和牢固性。通過在底座板(支撐層)上彈出的軌道板四邊的安裝線定位，除彈線準(zhǔn)確外，關(guān)鍵控制軌道板放置時(shí)四邊要均與控制線的吻合?？衫枚ǔ吣緱l保證軌道板的縱向位置和窄接縫寬度均勻，橫向位置需要在放板過程中用木撬棍限位和調(diào)整。

3.3 精調(diào)爪的安放

每塊軌道板都需要在側(cè)邊固定的位置安裝6個(gè)精調(diào)爪，其中兩側(cè)的兩端各安裝一個(gè)可進(jìn)行高度和平面橫向調(diào)整的精調(diào)爪，板中兩側(cè)各安裝一個(gè)僅可進(jìn)行高度調(diào)整的精調(diào)爪［3］。精調(diào)爪安裝的質(zhì)量是影響軌道板最終的鋪設(shè)精度的一個(gè)因素。首先，若精調(diào)爪下混凝土面不平整或有浮漿和沙粒，以及軌道板定位塊表面有浮漿，精調(diào)后對(duì)扣壓裝置施力及CA砂漿灌漿中上人荷載的增加時(shí)，都可能引起軌道板的位移。其次，若精調(diào)爪安裝不垂正或精調(diào)爪與軌道板側(cè)邊貼的不緊密，對(duì)軌道板的支撐是傾斜的，那就會(huì)對(duì)軌道板產(chǎn)生一個(gè)橫向的力，而且豎向的作用力越大，這個(gè)橫向的分力越大。精調(diào)時(shí)豎向的力僅有軌道板的重力，精調(diào)完成后安裝扣壓裝置并施加扣壓力時(shí)，對(duì)每個(gè)扣壓件施加力并不一定相等也不同步，使得豎向荷載即增大了又不均勻，精調(diào)爪產(chǎn)生的橫向力的平衡被打破，引起軌道板的位移。在實(shí)踐中，對(duì)壓緊后的軌道板進(jìn)行復(fù)測時(shí)，發(fā)現(xiàn)有些板出現(xiàn)了位移。同樣，灌漿時(shí)板上人員的活動(dòng)也不均衡，也會(huì)引起軌道板的位移?？刂拼胧?

(1)對(duì)每一個(gè)精調(diào)爪進(jìn)行檢查，活動(dòng)部件和調(diào)整螺栓應(yīng)靈活、橫向調(diào)整螺栓應(yīng)位于中間位置。

(2)安裝精調(diào)爪前，清理干凈精調(diào)爪下和軌道板定位塊下的浮漿和砂粒使接觸面平整。

(3)精調(diào)爪要緊貼軌道板的側(cè)邊緣安裝，保證精調(diào)爪垂正。

(4)需要下挖底座板或支撐層混凝土才能安裝精調(diào)爪時(shí)，應(yīng)確保鑿除混凝土后的接觸面平整、密實(shí)、無浮渣。

3.4 軌道板精調(diào)

在調(diào)整軌道板平面位置時(shí)，要求兩側(cè)對(duì)稱螺栓同步調(diào)整，事實(shí)上很難做到完全同步，若調(diào)整不同步，會(huì)在兩個(gè)精調(diào)爪間產(chǎn)生一個(gè)橫向的內(nèi)力，這個(gè)力靠軌道板與精調(diào)爪之間、精調(diào)爪與底座板之間的摩擦力來平衡。灌漿后由于浮力的作用以及CA砂漿的膨脹，上述的摩擦力會(huì)因?yàn)檐壍腊鍖?duì)精調(diào)爪的正壓力的減少而減少，當(dāng)摩擦力不能平衡精調(diào)爪間的橫向力時(shí)，軌道板將橫移，造成平面位置的偏差。另外，精調(diào)爪與軌道板的側(cè)邊不密貼，橫向力更容易引起板的位移。高度調(diào)整時(shí)，如果不按先調(diào)兩端后調(diào)中間的合理程序調(diào)整精調(diào)爪，輕者引起軌道板內(nèi)應(yīng)力增大，嚴(yán)重者造成軌道板開裂，在CA砂漿膨脹力的作用下，板易引起翹曲或扭曲?？刂拼胧?

(1)軌道板平面位置的調(diào)整，扭動(dòng)兩側(cè)精調(diào)爪上橫向調(diào)節(jié)螺栓時(shí)應(yīng)先退后進(jìn)，即將一側(cè)的螺栓倒退后，另一側(cè)螺栓才能跟進(jìn)，避免產(chǎn)生橫向力。

(2)橫移調(diào)整達(dá)到精度要求后，先將兩側(cè)橫向調(diào)整的頂進(jìn)螺栓反向松一點(diǎn)，再進(jìn)行測量，若仍滿足精度要求，再輕輕擰緊，保證板穩(wěn)固即可。

(3)高度調(diào)整時(shí)，軌道板需要升高則先調(diào)整兩端精調(diào)爪，后調(diào)整中間精調(diào)爪;軌道板需要降低則應(yīng)先降中間后降兩端。

3.5 扣壓裝置的設(shè)置與安裝

為防止精調(diào)后的軌道板移動(dòng)，在軌道板周邊設(shè)置壓緊裝置。通常直線段軌道板兩側(cè)各設(shè)三個(gè)壓緊裝置，采用的是由植在混凝土上的錨拉桿和L型鋼架組成的裝置(如圖1);軌道板兩端每端一個(gè)，采用的是由錨拉桿和一字型鋼梁組成的裝置。施工中，在對(duì)壓緊后的軌道板進(jìn)行復(fù)測時(shí)，發(fā)現(xiàn)有些軌道板出現(xiàn)了明顯位移。分析認(rèn)為:壓緊裝置的扣壓位置、扣壓力的大小及扣壓力的方向都對(duì)軌道板的移位產(chǎn)生影響。首先，扣壓點(diǎn)不在精調(diào)爪的正上方(如圖2)，扣壓力和精調(diào)爪的支撐力間形成一個(gè)力矩，使軌道板產(chǎn)生豎向彎曲，幾個(gè)壓緊裝置的扣壓力不均衡，會(huì)使軌道板翹曲，從而造成高程上出現(xiàn)偏差超限;其次，若扣壓力方向不垂正(由于L型鋼架的尺寸和軌道板的高度不匹配引起的)(如圖3)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)水平分力，扣壓力越大水平分力越大，施加扣壓力時(shí)，軌道板在橫向位置上就可能產(chǎn)生移動(dòng);第三，作用在軌道板上的扣壓力的大小與錨桿上翼型螺母的緊固力大小及扣壓力臂和平衡力臂的比相關(guān)，由于L型鋼架尺寸是固定的，若混凝土上植入的錨拉桿距板邊的距離不同，將造成在錨拉桿上施加相同的力，而在軌道板扣壓點(diǎn)上產(chǎn)生的扣壓力不同，會(huì)引起軌道板不同的變形?？刂拼胧?

圖1 壓緊裝置示意

(1)錨拉桿的定位應(yīng)靠近精調(diào)爪中心線，且同一塊板上的各錨桿距板邊的距離應(yīng)相等，以保障扣壓點(diǎn)在精調(diào)爪的正上方，使得精調(diào)爪向上的支撐力和扣件的扣壓力的作用點(diǎn)在一條垂線上。

(2)針對(duì)L型鋼架的高度是固定的，不同的軌道板據(jù)底座板的高度是有變化的情況，可通過在支腿下或軌道板上加墊塊的方式，使L型剛架的橫梁盡量水平，達(dá)到扣壓力無水平分力的目的。

(3)同一塊軌道板中，控制好錨拉桿的植筋位置，確保錨拉桿距板邊的距離相同，使得加在錨拉桿上的緊固力可控。

(4)為使扣壓力平衡，在力臂相同的前提下，用力矩扳手對(duì)異型螺母施加同樣大小的扭矩，通常100 Nm左右即可。

3.6 封邊方式和封邊的操作

圖2 扣壓力與支撐力形成力偶

在灌注CA砂漿前，對(duì)軌道板的四周進(jìn)行的封閉稱為封邊，分為端部封邊和側(cè)邊封邊，封邊方式主要有砂漿封邊和角鋼封邊。砂漿封邊應(yīng)用較早，其優(yōu)點(diǎn)是操作方便、對(duì)軌道板的精調(diào)結(jié)果影響小，但材料不能重復(fù)利用，后期需要鑿除，施工成本較高，廢棄的砂漿也造成環(huán)境污染。角鋼封邊的主要優(yōu)點(diǎn)是安裝、拆卸方便，封邊角鋼還可周轉(zhuǎn)使用，經(jīng)濟(jì)效益較明顯，是目前現(xiàn)場廣泛采用的方式，但是角鋼安裝的方式或安裝過程操作不當(dāng)，會(huì)使精調(diào)好的軌道板位移。工程上出于綜合考慮，側(cè)邊多采用角鋼封邊，端部采用砂漿、土工布包裹砂或土工布包裹彈性材料(如泡沫板)等方式封邊?？刂拼胧?

(1)封邊角鋼應(yīng)順直，包裹彈性較好的封邊帶。對(duì)角鋼施加較小的水平力，就能使之與軌道板側(cè)邊密貼而不會(huì)漏漿，而這個(gè)水平力又不會(huì)使軌道板產(chǎn)生位移。

(2)采用輔助工具對(duì)軌道板兩側(cè)封邊角鋼同時(shí)施加力，讓輔助工具、封邊角鋼和軌道板形成一個(gè)力平衡體系，對(duì)外部沒有力的作用，軌道板也就不會(huì)產(chǎn)生位移。

(3)封邊角鋼與軌道板側(cè)邊密貼后，采用向下壓緊的方式進(jìn)行的固定，不能有任何水平推力。

(4)端部封邊時(shí)搭設(shè)操作平臺(tái)，避免操作人員踩踏精調(diào)好的軌道板;選用松軟或彈性好的材料，減小縱向擠壓。

3.7 灌注CA砂漿

軌道板灌漿時(shí)，軌道板上的人員和設(shè)備較多，容易造成軌道板位移。灌漿時(shí)對(duì)漏漿部位采取粗魯?shù)姆舛路绞?，也可能造成軌道板位移?？刂拼胧?

(1)盡量減少上板人員，嚴(yán)禁操作人員在板上進(jìn)行劇烈活動(dòng)，設(shè)備要輕拿輕放，減少對(duì)軌道板的沖擊。(2)搭設(shè)操作平臺(tái)，減少人員和設(shè)備對(duì)軌道板的直接接觸。

(3)在封邊完成后，對(duì)封邊角鋼和軌道板的密貼程度進(jìn)行全面檢查，特別要重點(diǎn)檢查精調(diào)爪處密封墊的密封情況，無可疑點(diǎn)后再灌漿。

(4)灌漿過程中一旦出現(xiàn)漏漿，應(yīng)采用軟膠泥或海綿類材料封堵，嚴(yán)禁用撬棍或鋼板將土工布等較硬材料強(qiáng)塞進(jìn)漏漿的縫隙;更不得水平撬推封邊角鋼。

3.8 壓緊裝置和精調(diào)爪的拆除

為了使CA砂漿充分填充板腔，在CA砂漿的配方設(shè)計(jì)中加入了膨脹劑，即CA砂漿灌注后有一個(gè)膨脹的過程，在膨脹沒有完成時(shí)拆除壓緊裝置，勢必使軌道板位置發(fā)生變化。精調(diào)爪要待CA砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度(通常1.0MPa)后才能拆除，否則過早拆除，軌道板將壓縮砂漿而下沉?？刂拼胧?

(1)準(zhǔn)確掌握CA砂漿膨脹完成時(shí)間和達(dá)到強(qiáng)度的時(shí)間。由于CA砂漿的膨脹性能、強(qiáng)度增長性能和CA砂漿配比、材料性能及環(huán)境條件相關(guān)，所以需要通過實(shí)驗(yàn)來測定，即正式灌板前要通過工藝性實(shí)驗(yàn)來取得相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

(2)做好灌注時(shí)間和環(huán)境溫度記錄，確保水泥乳化瀝青砂漿膨脹完成后再拆除壓緊裝置;也可先拆除側(cè)邊封邊，通過CA砂漿層的實(shí)際檢測后，確定拆除扣壓裝置與否。

(3)通過留置的同條件試件來判斷強(qiáng)度水平?？箟簭?qiáng)度達(dá)到1.0mPa后，再拆除精調(diào)爪;當(dāng)水泥乳化瀝青砂漿抗壓強(qiáng)度達(dá)到3.0mPa以上后，方可在軌道板上承重。

(4)如果施工周轉(zhuǎn)允許，可適當(dāng)延長一段時(shí)間后拆除精調(diào)爪和扣件。

3.9 測量人員和測量設(shè)備

軌道板最終鋪設(shè)的精度和人員素質(zhì)、儀器設(shè)備精度及操作人員對(duì)設(shè)備掌握的熟練程度等都相關(guān)聯(lián)?；鶚犊刂凭W(wǎng)(CPIII)是無砟軌道鋪設(shè)的基準(zhǔn)，其精度關(guān)系到整個(gè)無砟軌道系統(tǒng);而布板數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果是精調(diào)的依據(jù);同時(shí)，精調(diào)標(biāo)架、強(qiáng)制對(duì)中三腳架和全自動(dòng)全站儀等設(shè)備本身的精度和安裝質(zhì)量也影響著軌道板的安裝精度;此外，環(huán)境條件也影響到精調(diào)質(zhì)量?？刂拼胧?

(1)要根據(jù)施工工藝確定基樁控制網(wǎng)的布網(wǎng)和測量方法;通過評(píng)估的基樁控制網(wǎng)，在軌道板精調(diào)施工前還要進(jìn)行復(fù)測［4］，確認(rèn)無誤后方可開展精調(diào)施工。

圖3 扣壓力不垂正

(2)布板數(shù)據(jù)的計(jì)算要采取計(jì)算復(fù)核制，即一人計(jì)算另一人復(fù)核，防止數(shù)據(jù)輸入的遺漏和錯(cuò)誤。

(3)測量儀器和工具要經(jīng)常保養(yǎng)和維護(hù)，并定期檢校和鑒定，如遇特殊情況(如精調(diào)標(biāo)架受到摔碰)要立即進(jìn)行校檢。同時(shí)，建立設(shè)備養(yǎng)護(hù)、校檢臺(tái)賬，使每一次養(yǎng)護(hù)、校檢和鑒定都有據(jù)可查。

(4)除確保惡劣環(huán)境不進(jìn)行精調(diào)施工外，要通過設(shè)置遮陽傘或精調(diào)棚使測量儀器能在較穩(wěn)定的環(huán)境下工作。

3.10 CA砂漿的影響

CA砂漿對(duì)軌道板鋪設(shè)精度產(chǎn)生影響，主要是膨脹發(fā)生的時(shí)間和強(qiáng)度增長速度兩個(gè)因素。正如3.8中所述，這兩個(gè)因素是因?yàn)榭蹓貉b置和精調(diào)爪的拆除產(chǎn)生影響。CA砂漿干料中的膨脹劑種類和摻量是影響膨脹發(fā)生時(shí)間的主要因素;當(dāng)然，水灰比、環(huán)境溫度也影響到膨脹的產(chǎn)生和強(qiáng)度的增長［5］?？刂拼胧?

(1)由于不同廠家生產(chǎn)的干料的配料不同，乳化瀝青的性能存在差異。必須通過工藝試驗(yàn)來取得不同干料和不同乳化瀝青所配成CA砂漿的膨脹特性和強(qiáng)度增長特性。

(2)更換廠家或廠家的原材料發(fā)生變化時(shí)，要重新進(jìn)行工藝試驗(yàn)。

(3)環(huán)境條件發(fā)生較大變化時(shí)，也要重新進(jìn)行工藝試驗(yàn)。

4 結(jié)束語

Ⅱ型軌道板的鋪設(shè)精度是影響無砟軌道精度的一項(xiàng)關(guān)鍵因素，關(guān)系到軌道精調(diào)的功效和成本，也關(guān)系到運(yùn)營后的維修。在無砟軌道施工中，從基準(zhǔn)點(diǎn)的測設(shè)到精調(diào)爪拆除的各個(gè)工藝環(huán)節(jié)都會(huì)對(duì)軌道板的最終鋪設(shè)精度產(chǎn)生影響，而其中精調(diào)爪和扣壓裝置的安裝及封邊操作是最難控制和影響最為明顯的三個(gè)因素。要鋪出符合精度要求的軌道板，就要從控制網(wǎng)測量開始，對(duì)每一道工序都要制定操作規(guī)程、精心施做、認(rèn)真檢查，并及時(shí)復(fù)測鋪設(shè)精度，在不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上指導(dǎo)施工。

［1］鐵道部工管中心.客運(yùn)專線鐵路無砟軌道施工手冊［M］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［2］李輝.高速鐵路CRTSⅡ型軌道板精調(diào)技術(shù)在施工中的應(yīng)用［J］.鐵道建筑技術(shù)，2010(11):9-11.

［3］邱漸根.CRTSII型無砟軌道板橋上鋪設(shè)技術(shù)［J］.中國鐵路，2010(7):43-46.

［4］朱穎.無砟軌道鐵路工程測量技術(shù)［M］.北京:中國鐵道出版社，2008.

［5］劉世安.客運(yùn)專線鐵路CRTSII板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿疑難問題解答［M］.北京:中國鐵道出版社，2009.