高速鐵路路基上岔區(qū)板式無砟軌道基礎(chǔ)施工技術(shù)

劉向東，李書強(qiáng)

(中國鐵建十六局集團(tuán)有限公司，北京 100018)

1 概述

京滬高速鐵路正線道岔區(qū)除特殊情況外，全線鋪設(shè)岔區(qū)板式無砟軌道。

中國鐵建十六局負(fù)責(zé)京滬高速鐵路滕州、棗莊兩座車站的正線道岔板及道岔的鋪設(shè)任務(wù)。棗莊車站正線板式無砟道岔共有16組，采用18號(hào)高速道岔，其中單開道岔8組，渡線道岔8組，全部設(shè)置在路基上。

2 岔區(qū)板式無砟軌道結(jié)構(gòu)組成

車站岔區(qū)板式無砟軌道系統(tǒng)由多層結(jié)構(gòu)組成，自上而下主要有道岔部件、預(yù)制道岔板、底座及混凝土墊層等部分，道岔板與底座間設(shè)置剪力筋。

岔區(qū)板式無砟軌道基礎(chǔ)包括墊層、底座和道岔板3部分。墊層為C25素混凝土，鋪設(shè)在路基級(jí)配碎石表層上，厚度為12～14 cm，橫向?qū)挾容^相應(yīng)的底座寬出300 mm。底座為C40鋼筋混凝土，厚度180 mm，底座混凝土為免振搗自密實(shí)混凝土，現(xiàn)場(chǎng)澆筑。底座板延展貫穿于整個(gè)道岔，底部設(shè)置HRB335級(jí)鋼筋并采用絕緣卡進(jìn)行絕緣處理，每塊道岔板與底座間設(shè)置剪力箍筋連接。道岔板為工廠預(yù)制的C55鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，板厚24 cm，長(zhǎng)度2.815～5.9 m，寬度2.6～5.5 m。路基上道岔板與底座間設(shè)置剪力筋，門式剪力筋預(yù)埋在道岔板內(nèi)。

3 岔區(qū)板式無砟軌道基礎(chǔ)施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 施工方法

墊層C25混凝土施工采取整組立模、一次澆筑、自動(dòng)計(jì)量、拌和站拌制，混凝土輸送車運(yùn)輸;底座板鋼筋采取定尺胎具，人工現(xiàn)場(chǎng)綁扎;道岔板鋪設(shè)按分塊粗鋪，整組精調(diào)，一次灌注，逐組鋪設(shè)的原則組織施工。單開道岔整組道岔板、渡線道岔整對(duì)道岔板一次精調(diào)到位，一次灌注自密實(shí)混凝土。采用整體式精調(diào)爪精調(diào)道岔板，混凝土澆筑采用斜坡滑槽重力式壓注自密實(shí)混凝土。

3.2 工藝流程

岔區(qū)板式無砟軌道基礎(chǔ)施工工藝流程見圖1。

3.3 施工工藝

3.3.1 施工準(zhǔn)備

選定整體式精調(diào)爪，并按照能夠滿足1組渡線道岔施工所有精調(diào)爪的數(shù)量配置，同時(shí)考慮一定的儲(chǔ)備，購置200個(gè)4 t調(diào)整能力的精調(diào)爪;將20 cm高的槽鋼切割成每段2 m和3 m制作底座模板，適應(yīng)不同寬度的道岔板，并在槽鋼上下沿鉆孔;選用上下可調(diào)，角度可變，能適應(yīng)不同高度和角度的道岔板扣壓裝置。

圖1 岔區(qū)板式無砟軌道基礎(chǔ)施工工藝流程

道岔板鋪設(shè)前，要進(jìn)行路基沉降評(píng)估，并完成CPⅢ精密測(cè)量網(wǎng)復(fù)測(cè)。

3.3.2 墊層施工

級(jí)配碎石表層驗(yàn)收達(dá)標(biāo)后可進(jìn)行墊層施工。采用定型鋼模板，三角支承加固，自動(dòng)計(jì)量拌和站拌制C25混凝土，混凝土輸送車運(yùn)輸，滑槽澆筑?；炷脸跄髮?duì)其表面進(jìn)行拉毛、收面、找坡。為防止混凝土無序開裂，采用切割機(jī)沿縱向2～5 m切橫向預(yù)裂縫。

3.3.3 施工放樣

依據(jù)京滬高速鐵路岔區(qū)板式無砟軌道設(shè)計(jì)圖“18號(hào)渡線道岔道岔板鋪設(shè)放樣圖”給出的各道岔板邊角點(diǎn)、精調(diào)爪墊塊角點(diǎn)、GRP點(diǎn)的LQ相對(duì)坐標(biāo)換算出的施工大地坐標(biāo)，分別放出每塊道岔板端三棱槽中心粗鋪點(diǎn)、每塊道岔板邊角點(diǎn)、精調(diào)爪混凝土墊塊點(diǎn)的角點(diǎn)位置，并且在混凝土墊塊點(diǎn)附近標(biāo)明墊層高程以及到混凝土墊塊上沿的高程，其放樣的精度控制在±5 mm，高程精度控制在±1 mm。道岔板內(nèi)的放樣點(diǎn)由棱鏡孔與中央調(diào)節(jié)螺桿測(cè)量得到。所有道岔板-底座的連結(jié)鋼筋尺寸都由道岔板角點(diǎn)處測(cè)得。預(yù)制板中伸出的與底座連接的門式鋼筋，鋪設(shè)前在墊層上標(biāo)示清楚，以減少鋼筋布置后期調(diào)整工作量。

3.3.4 混凝土墊塊的安裝

側(cè)邊精調(diào)爪墊塊依據(jù)放樣好的墊塊角點(diǎn)位置進(jìn)行安裝，中部螺桿調(diào)節(jié)墊塊依據(jù)墊塊放樣中心點(diǎn)進(jìn)行安裝。首先在支承墊塊安放位置做一層砂漿，用來調(diào)節(jié)支承墊塊的高度及平整度。砂漿采用早強(qiáng)、粘結(jié)性好的橋梁支座灌漿材料配制而成，厚度2 cm左右，然后安放混凝土預(yù)制墊塊就位。鋼筋保護(hù)層墊塊在鋼筋網(wǎng)片形成后，采用專用工具抬空后插入。精調(diào)爪墊塊安裝見圖2。

圖2 精調(diào)爪墊塊安裝

3.3.5 底座鋼筋的綁扎

底座鋼筋設(shè)計(jì)主要為 HRB335級(jí)φ25 mm、φ12 mm螺紋鋼筋和φ8 mm圓鋼，主筋縱向?yàn)橥ㄩL(zhǎng)的φ25 mm螺紋鋼筋，橫向主筋為φ25 mm、φ12 mm螺紋鋼筋，間距為20 cm。HRB335鋼筋可以采用套筒機(jī)械連接，短鋼筋可用套筒連接成較長(zhǎng)的鋼筋(最長(zhǎng)不應(yīng)超過36 m)，然后進(jìn)行搭接施工，但搭接區(qū)不能設(shè)置在板縫處，即搭接區(qū)不能與橫隔帶重疊。鋼筋連接接頭面積百分率不應(yīng)大于50%，連接接頭應(yīng)滿足最小保護(hù)層厚度要求，其他相關(guān)技術(shù)要求應(yīng)滿足《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010—2002)等相關(guān)規(guī)范的規(guī)定。鋼筋網(wǎng)片首鋪效果見圖3。

圖3 鋼筋網(wǎng)片首鋪效果

3.3.6 板縫隔墻的施工

為保證逐板灌注自密實(shí)混凝土，道岔板橫向縫處設(shè)置混凝土隔墻，用以分隔底座混凝土，隔墻混凝土采用與底座板同強(qiáng)度等級(jí)的C40混凝土，橫向隔墻長(zhǎng)度與底座板外緣一致，在縱向方向與前后精調(diào)爪墊塊齊平，寬度按板縫寬度兩側(cè)各加5 cm，高程控制為道岔板底面以下20 mm，誤差控制在±5 mm。

渡線2組道岔在端部區(qū)域相鄰處形成縱向接縫。在灌注自密實(shí)混凝土?xí)r，可采用臨時(shí)模板劃分相鄰2塊道岔板澆筑區(qū)域，2塊板同時(shí)灌注混凝土，也可采取同橫隔墻方式，先施作橫隔墻作為側(cè)向封邊，并于隔墻支立模板。

3.3.7 GRP點(diǎn)的測(cè)設(shè)及平差

隔墻混凝土施工完成后(混凝土凝固)，通過CPⅢ網(wǎng)精確測(cè)量線路中心線，測(cè)設(shè)出每一塊道岔板接頭中心點(diǎn)，用鉆機(jī)在中心點(diǎn)上鉆取孔徑20 mm、深度100 mm的孔，安裝錨桿，預(yù)埋基準(zhǔn)點(diǎn)(GRP點(diǎn))紫銅釘，當(dāng)混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度而且測(cè)釘穩(wěn)固后進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)(GRP點(diǎn))的精確坐標(biāo)測(cè)量，對(duì)測(cè)量結(jié)果用平差軟件進(jìn)行平差處理，在隔墻上分別放出每塊道岔板端三棱條中心粗鋪點(diǎn)位置。

3.3.8 道岔板的粗鋪

粗鋪前要先將道岔板下的雜物、積水清理干凈。在精調(diào)爪混凝土墊塊每側(cè)面放置雙層的木墊塊，作為粗鋪臨時(shí)就位的支承。為便于拆除木墊塊，加工成兩層，墊塊尺寸長(zhǎng) ×寬 ×高為150 mm×150 mm×90 mm。彈線根據(jù)放設(shè)出的邊角點(diǎn)，采用墨線彈出板縫處邊角連線，并將三棱條中心點(diǎn)標(biāo)識(shí)清楚。

吊安道岔板:首先將專用吊具上的帶有吊鏈的螺栓與道岔板上預(yù)埋螺栓孔連接，并采用墊木加襯進(jìn)行道岔板防護(hù);然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體實(shí)際條件采用吊車將道岔板緩慢吊起、橫移、下降，根據(jù)已彈劃出的放樣線和中心線三棱槽放樣點(diǎn)，準(zhǔn)確地放置在臨時(shí)方木塊上。粗鋪平面精度控制在±10 mm，高程精度控制在±5 mm。道岔板在墊木正確就位后，吊車即可松開吊裝架。

精調(diào)爪安裝及保護(hù):按道岔板兩側(cè)預(yù)留孔位置，安裝三向整體式改進(jìn)型精調(diào)爪。精調(diào)爪安裝前用雙層塑料袋進(jìn)行兜底包裹保護(hù)，并將精調(diào)爪3個(gè)方向的調(diào)整量歸零，然后擰緊道岔板與精調(diào)爪連結(jié)螺栓。安裝精調(diào)爪時(shí)，必須保證墊板與道岔板間的傳力和全面積粘貼。

去除墊木，粗鋪到位。

3.3.9 道岔板的精調(diào)

全站儀架設(shè)在道岔板之間的GRP基準(zhǔn)點(diǎn)上，利用基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)站(設(shè)站位置應(yīng)距離精調(diào)道岔板6～25 m范圍內(nèi))和對(duì)中，利用1塊已精調(diào)到位的軌道板直股上的1個(gè)棱鏡點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)定向。

將道岔板上的設(shè)計(jì)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為精調(diào)用的大地坐標(biāo)，用強(qiáng)制對(duì)中三腳座在軌道基準(zhǔn)點(diǎn)上架設(shè)全站儀和后視點(diǎn)棱鏡，通過快速測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量正在調(diào)整的道岔板上的4個(gè)(或6個(gè))定位孔上棱鏡的實(shí)際三維坐標(biāo)。

采用后視點(diǎn)棱鏡和已調(diào)整好的道岔板上的定位棱鏡聯(lián)合定向;依據(jù)電腦屏幕顯示的偏差值，先調(diào)整4個(gè)角點(diǎn)(或6個(gè)角點(diǎn))高程，計(jì)算出待調(diào)道岔板的調(diào)整量，再用三維精調(diào)爪調(diào)整道岔板平面位置;短板精調(diào)時(shí)，盡量使用對(duì)角兩點(diǎn)調(diào)整，在角點(diǎn)的高度及平面調(diào)整好后，再調(diào)整板中部高程，通過道岔板四周的精調(diào)爪對(duì)道岔板進(jìn)行橫向、豎向、縱向的調(diào)整，消除偏差量，直到道岔板達(dá)到高程±0.3 mm、橫向±0.3 mm、縱向±0.3 mm的允許偏差范圍。

3.3.10 道岔板的封邊和扣壓裝置、模板的安裝(圖4、圖5)

板縫支模:道岔板與隔墻間隙支立模板，做到接縫嚴(yán)密，保證灌注自密實(shí)混凝土?xí)r不溢出。對(duì)隔墻上埋設(shè)的GRP點(diǎn)測(cè)釘采用寬膠帶進(jìn)行保護(hù)。

扣壓裝置安裝:為了確保自密實(shí)混凝土澆筑過程中道岔板不發(fā)生上浮、縱橫向移動(dòng)，在道岔板兩側(cè)及板間設(shè)置扣壓裝置。側(cè)邊采用高度可調(diào)的鉸接式扣壓裝置固定道岔板，側(cè)邊扣壓裝置應(yīng)呈直角形安裝，傾斜的側(cè)向壓緊裝置可能導(dǎo)致混凝土剝落?？蹓毫τ慑^桿和角鋼共同實(shí)現(xiàn)。扣壓裝置根據(jù)道岔板的長(zhǎng)度、寬度設(shè)置4～6個(gè)。錨桿的植筋深度應(yīng)達(dá)到10 cm以上。

側(cè)邊模板:長(zhǎng)度3 m、高度20 cm的可接高模板為主型模板。根據(jù)灌注混凝土的位置確定架設(shè)層數(shù):小于4.5 m窄板時(shí)，在灌注側(cè)采用二層加高模板組合形式;大于4.5 m寬板時(shí)，在灌注側(cè)采用3層加高模板形式。模板支立應(yīng)垂直、穩(wěn)固、平順，相鄰模板錯(cuò)臺(tái)不得超過1 mm，粘貼雙面膠來確保接縫嚴(yán)密，以防混凝土細(xì)漿泄漏。

圖4 側(cè)向扣壓裝置圖

圖5 中間扣壓裝置圖

3.3.11 底座混凝土的灌注

自密實(shí)混凝土施工質(zhì)量是道岔板式整體道床施工質(zhì)量的關(guān)鍵。道岔板底座采用C40自密實(shí)混凝土，原材料組成包括水泥、微粒礦粉、砂、小粒徑碎石、減水劑、膨脹劑和水。

施工時(shí)先清除道岔板下的雜物，濕潤(rùn)墊層表面和道岔板底面。依據(jù)計(jì)劃澆筑的道岔板號(hào)，確定混凝土拌和站每次拌和數(shù)量和罐車的運(yùn)輸量。每塊板灌注前，先對(duì)混凝土的擴(kuò)展度、含氣量和入模溫度進(jìn)行檢測(cè)，需滿足擴(kuò)展度650～700 mm、含氣量4%以下、入模溫度5～30℃的要求?；炷凉嘧⒁淮瓮瓿桑瑖?yán)禁二次灌注作業(yè)。混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，進(jìn)行收面抹光，同時(shí)在底座兩側(cè)做橫向排水坡。混凝土初凝前在排氣孔中插入S形鐵鉤，以確保灌注層和后澆混凝土更好地連接。自密實(shí)混凝土初凝后，灑水覆蓋養(yǎng)護(hù)不少于14 d;當(dāng)混凝土強(qiáng)度大于5 MPa時(shí)，拆除精調(diào)爪及模板，繼續(xù)灑水覆蓋養(yǎng)護(hù)7 d。

3.3.12 道岔板的復(fù)測(cè)

在道岔板底座混凝土灌注完成3 d后，進(jìn)行道岔板復(fù)測(cè)。利用CPⅢ點(diǎn)自由設(shè)站，測(cè)量道岔板上各定位棱鏡坐標(biāo)及各承軌面坐標(biāo)，準(zhǔn)確提報(bào)平面及高程復(fù)測(cè)成果，根據(jù)測(cè)量成果評(píng)估道岔板鋪設(shè)精度，制定道岔組裝計(jì)劃，儲(chǔ)備精調(diào)所需的調(diào)整墊片。

4 結(jié)語

(1)岔區(qū)板式無砟軌道底座設(shè)計(jì)為覆蓋式空腔充填自密實(shí)混凝土，這是一項(xiàng)全新的施工技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)施工的指揮、技術(shù)、試驗(yàn)人員必須掌握混凝土拌和性能，并做到現(xiàn)場(chǎng)指揮協(xié)調(diào)有序，保證順利完成混凝土的灌注。

(2)道岔板的精調(diào)是岔區(qū)板式無砟軌道施工的關(guān)鍵工序，要引起各級(jí)人員的高度重視。配備專職精調(diào)人員，掌握精調(diào)設(shè)備的性能，掌握精調(diào)時(shí)機(jī)，保證道岔板能準(zhǔn)確安放到設(shè)計(jì)位置。

(3)整組道岔要堅(jiān)持一次精調(diào)，一次灌注;渡線道岔要2組道岔依次精調(diào)，連續(xù)灌注，尤其是對(duì)交叉相連處的3塊板必須同時(shí)澆筑，以保證2組道岔相連處的位置及高程順接。

[1]鐵道第三勘測(cè)設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.新建北京至上海高速鐵路工程施工圖－18號(hào)單開道岔岔區(qū)板式無砟軌道道岔板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖(京滬高京徐施軌09－03－45～55)[Z].天津:鐵道第三勘測(cè)設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2010.

[2]鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.京滬高速鐵路岔區(qū)板式無砟軌道設(shè)計(jì)－技術(shù)交底資料[Z].天津:鐵道第三勘測(cè)設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2010.

[3]中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)[2009]218號(hào) 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)[S].北京:中國鐵道出版社，2009.

[4]中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)函[2005]754號(hào) 客運(yùn)專線無砟軌道鐵路設(shè)計(jì)指南[S].北京:中國鐵道出版社，2005.

[5]中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)CECS203:2006 自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國計(jì)劃出版社，2006.

[6]中國鐵道科學(xué)研究院.京滬高速鐵路道岔板充填層自密實(shí)混凝土?xí)盒屑夹g(shù)要求[S].北京:中國鐵道科學(xué)研究院，2010.

[7]京滬高速鐵路股份有限公司.京滬高速工[2010]43號(hào) 關(guān)于對(duì)《京滬高速鐵路道岔板充填層自密實(shí)混凝土?xí)盒屑夹g(shù)要求》修訂說明的通知[Z].北京:京滬高速鐵路股份有限公司，2010.

[8]盧祖文.客運(yùn)專線鐵路軌道[M].北京:中國鐵道出版社，2005.

[9]何華武.無砟軌道技術(shù)[M].北京:中國鐵道出版社，2005.

[10]錢振地，龔斯昆.客運(yùn)專線無砟軌道施工技術(shù)及裝備的研究[C]∥世界軌道交流論壇.北京:中國鐵道出版社，2006.