CRTS I型軌道板長期平放的可行性研究

何彥甫

摘要：本文以哈齊鐵路客運專線HQTJ-5標(biāo)段工程中的扎龍?zhí)卮髽蜍壍腊迤椒殴こ虨楸尘?，進(jìn)行了軌道板長期平放的可行性分析。

關(guān)鍵詞：扎龍?zhí)卮髽?，軌道板，平?/p>

1、工程概況

哈齊鐵路客運專線HQTJ-5標(biāo)段，雙線全長59.95km（DK218+000-DK277+950），共鋪設(shè)軌道板約25200塊。扎龍?zhí)卮髽蜷L31.5km（DK221+267-DK252+780），為本標(biāo)段內(nèi)最長橋，受環(huán)境等因素影響，為本標(biāo)段無砟軌道施工控制性工程，扎龍?zhí)卮髽蛲瓿绍壍腊迳蠘?3400塊（其中：灌漿6700塊，粗鋪：6700塊）?，F(xiàn)橋上軌道板為單層平放，軌道板平放時間約為6個月。

2、工程難點及急需解決的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 工程難點

2.1.1、降水較多

本地區(qū)屬于中溫帶亞濕潤～亞干旱大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，一年四季風(fēng)大且頻率高。年平均風(fēng)速2.9～4.0m/s，最大定時風(fēng)速21.7～24.7m/s。施工條件惡劣。

扎龍?zhí)卮髽驒M跨扎龍濕地，濕地水位受降雨的影響隨季節(jié)變化明顯，平時水位較低，雨季較高。2013年6月下旬至9月上旬降雨頻繁，出現(xiàn)洪災(zāi)，濕地水位也隨之出現(xiàn)暴漲，扎龍?zhí)卮髽蚴┕け愕郎纤贿_(dá)1.3m。

2.1.2施工便道不通

扎龍?zhí)卮髽驒M跨扎龍自然保護(hù)區(qū)，全長31.5km，橋下均為濕地，施工便道位于橋下右側(cè)，寬約4m，施工期間降雨較多，施工便道完全淹沒，導(dǎo)致無法通過便道進(jìn)行軌道板運輸。橋上底座板單線施工完成后，必須利用右線進(jìn)行軌道板運鋪。

2.1.3、工期緊張

工程受嚴(yán)寒氣候等客觀因素的影響，工期壓力非常大。又因橋下便道無法使用，若一側(cè)底座板施工完后，再進(jìn)行軌道板運鋪，將無法保證工期。

2.1.4濕地?zé)o法設(shè)置臨時存板場地

扎龍橋長31.5km，橋下均為濕地，地質(zhì)松軟，沒有臨時存板場地。只能在DK256+730-DK256+959附近修建臨時存板場（首先將地基基礎(chǔ)夯實、補填碎石處理后，施工鋼筋混凝土存板臺座），臨時存板場距離扎龍橋橋頭約38km處，運輸距離長，運輸難度大。

2.1.5嚴(yán)寒氣候

工程位于北緯46°，地處東北嚴(yán)寒地區(qū)。每年11月至次年4月份因溫度原因無法進(jìn)行混凝土及砂漿作業(yè)，但低溫會使扎龍橋下淹沒施工便道的水結(jié)冰，其承載力能滿足軌道板運輸及吊裝的要求。因此可利用低溫嚴(yán)寒天氣的特點，充分利用冬季空閑時間進(jìn)行軌道板運輸及吊裝。

2.2軌道板長期平放急需解決的關(guān)鍵技術(shù)

CRTS I 型軌道板長期平放的可行性論證及合理的平放方式。

3、關(guān)鍵技術(shù)及措施

3.1軌道板長期平放的可行性論證；

規(guī)范要求CRTS I 型軌道板平放不得超過7天。通過數(shù)學(xué)建模，對軌道板長期平放狀態(tài)下的變形進(jìn)行有限元分析，計算軌道板在不同工況下平放6個月可能發(fā)生的最大變形。

3.2軌道板長期平放的方式；

通過理論論證，得出最合理的平放方式及工況，可最大限度的減少軌道板在平放過程中的變形，滿足規(guī)范要求。

4、施工方案及實施

4.1軌道板長期平放的可行性論證

4.1.1平放方式

待左線軌道板灌漿結(jié)束，砂漿強(qiáng)度滿足要求后，將右線待用的軌道板鋪設(shè)于左線軌道板上：軌道板安裝前預(yù)先在軌道板吊裝孔處放置4根高度誤差在2mm的50mm×50mm×300mm 硬方墊木，每根方木完全深入板腔，距離板邊5～10cm，然后用龍門吊4角水平吊起軌道板，緩慢平放到4根方木上。

4.1.2工況分析

考慮軌道板鋪設(shè)實際情況，力學(xué)計算時，考慮以下2種假設(shè)：

（1）假設(shè)支撐軌道板的4根墊木均勻變形，即軌道板處于水平狀態(tài)，4根墊木均勻受力（見圖4-1）。

（2）假設(shè)支撐軌道板4根墊木的其中1根嚴(yán)重變形或4根墊木變形不均勻，出現(xiàn)只有3根方木支撐軌道板的情況（見圖4-2）。

根據(jù)上述2種假定情況，結(jié)合軌道板可能遭受的升溫、降溫荷載、雪荷載的不同組合，預(yù)計軌道板在平放過程中可能處于以下6中工況：

工況1：三木塊支撐+升溫荷載；

工況2：四木塊支撐+升溫荷載；

工況3：三木塊支撐+降溫荷載；

工況4：四木塊支撐+降溫荷載；

工況5：三木塊支撐+雪荷載+降溫荷載；

工況6：四木塊支撐+雪荷載+降溫荷載。

4.1.3計算原理

右線軌道板4點支撐平放于底座板和左線軌道板上后，臨時存放約6個月。在此期間，考慮受軌道板自重、時間、溫度、雨雪等因素影響，通過數(shù)學(xué)建模分析軌道板單側(cè)承軌面中央翹曲量和四角翹曲量，來論證軌道板平放的可行性。

4.1.4計算結(jié)果

（1） 結(jié)果匯總

工況1～工況6的有限元計算結(jié)果，見表4-1所示。

（2）結(jié)論

根據(jù)《I型板式無砟軌道混凝土軌道板技術(shù)條件》中對軌道板頂面平整度的要求，單側(cè)承軌面中央翹曲量應(yīng)不大于3mm。

由工況2～工況6的有限元計算結(jié)果可知，軌道板分別在三個木塊支撐和四個木塊支撐的邊界條件下，并承受可變荷載（溫度荷載和雪荷載）的作用，軌道板的豎向變形都小于3mm的限值，故該方案能滿足規(guī)范要求。

為減少軌道板長期平放變形，應(yīng)采取4點支撐的方式進(jìn)行平放，支撐點位置如（圖3-3）所示。盡量避免軌道板處于3點支撐狀態(tài)，特別是升溫荷載（夏季因陽光暴曬，軌道板上表面溫度高于軌道板下表面溫度）下處于3點支撐狀態(tài)。

4.2施工組織

4.2.1設(shè)備物資配置

4.2.2臨時存放安全質(zhì)量保證措施

（1）軌道板平放前，由總工組織小組全體成員學(xué)習(xí)、研討軌道板平放方案，并進(jìn)行技術(shù)交底，施工人員經(jīng)考核合格后方可上崗。

（2）軌道板鋪設(shè)過程中，根據(jù)人員分工，由副經(jīng)理監(jiān)督全體組員工作情況，實行獎懲，激勵各組員按各自分工負(fù)責(zé)本職工作。

（3）在線外工藝性試驗場地選擇不同材質(zhì)的墊木進(jìn)行對比試驗，用雙層軌道板按規(guī)范要求支撐預(yù)壓2個月后，跟蹤觀測，選定變形較小且均勻的墊木作為正線鋪板專用墊木。

（4）軌道板平放所用墊木尺寸應(yīng)符合要求，墊木應(yīng)位于軌道板4處吊裝孔位置。墊木高度允許偏差為2mm，以保證軌道板存放平穩(wěn)。

（5）軌道板吊裝鋪設(shè)所用龍門吊、吊車、運板車，采取定車定人的方式，由專人每天檢查機(jī)械車輛運行情況，定期進(jìn)行機(jī)械保養(yǎng)。

（6）軌道板吊裝時，應(yīng)4角水平吊起，防止軌道板磕碰損壞。

（7）吊裝結(jié)束后，對吊裝孔進(jìn)行封蓋保護(hù)。

（8）為防止冬季雨雪進(jìn)入承軌臺螺栓孔內(nèi)，產(chǎn)生凍脹破壞，粗鋪結(jié)束后，應(yīng)用專用保護(hù)蓋封蓋承軌臺螺栓孔進(jìn)行保護(hù)。

（9）運板車、吊車、龍門吊在鋪板過程中，應(yīng)避免碰觸已鋪設(shè)軌道板，避免油漬污染軌道板面。

（10）冬季停工后，應(yīng)封閉扎龍橋，防止社會車輛、人員對軌道板造成損壞。

（11）從軌道板進(jìn)場至灌漿結(jié)束，指定專人分段對扎龍橋平放軌道板進(jìn)行跟蹤檢測。

（12）冬季下雪后，安排工人清理板上積雪。

4.3跟蹤檢測

4.3.1檢測比例

為保證檢測數(shù)據(jù)的可代表性，每1km選擇10塊P4962軌道板進(jìn)行跟蹤檢測。從小里程第一塊板開始，依次編號為：1、2、...315。

4.3.2檢測項目

根據(jù)規(guī)范要求及現(xiàn)場實際情況，對下表所示項目進(jìn)行檢測。

4.3.3檢測方法

（1）翹曲量檢測

采用南方測繪開發(fā)的專業(yè)軌道板檢測設(shè)備（工控機(jī)、全站儀、螺栓孔套件等）進(jìn)行軌道板上表面平整度檢測。進(jìn)行軌道板平整度檢測時，首先在工控機(jī)內(nèi)輸入軌道板尺寸（P4962）、測量方式（直接測量）、軌道板樣式（預(yù)應(yīng)力混凝土軌道板）后，連接全站儀，逐個進(jìn)行螺栓孔測量。測量完成后進(jìn)行偏差計算分析，將分析結(jié)果制表。因為軌道板平放主要對規(guī)范中軌道板四角的承軌面水平及單側(cè)承軌面中央翹曲量2項有影響，因此也只對這2項進(jìn)行檢測計算分析（見圖4-3、4-4）。

（2）外觀質(zhì)量檢測

觀察軌道板四角及上下棱角處是否有磕碰破損，檢查軌道板有無肉眼可見的裂紋，檢查軌道板承軌臺上的螺栓孔是否封堵嚴(yán)密，保護(hù)蓋如有缺失，要及時補充，避免雪水進(jìn)入而導(dǎo)致凍脹破壞。

4.3.4檢測頻率

軌道板從軌道板廠運至臨時存板場時，按照《I型板式無砟軌道混凝土軌道板技術(shù)條件》第3.5.1條要求，對所有軌道板進(jìn)行檢測，滿足要求后方可進(jìn)場。

臨時線上存放的軌道板按照跟蹤檢測的要求每1km抽取5塊板檢測，頻率為每半個月觀測1次，并進(jìn)行記錄。

軌道板精調(diào)前要對所有軌道板進(jìn)行檢測，滿足要求后方可精調(diào)灌漿，否則進(jìn)行按問題板進(jìn)行處理。

4.4軌道板翹曲應(yīng)對措施

軌道板鋪設(shè)完成后，要對軌道板進(jìn)行跟蹤檢測，若個別軌道板翹曲量超出規(guī)范要求，則將問題板更換，并將檢測數(shù)量及頻率翻倍，加強(qiáng)檢測。若出現(xiàn)較多軌道板翹曲現(xiàn)象，立即將扎龍橋剩余所有未灌漿軌道板側(cè)立存放。

4.5實際效果

對扎龍橋存放6個月的軌道板進(jìn)行了全面復(fù)測，所有軌道板變形量未超出規(guī)范規(guī)定。軌道板完全滿足精調(diào)灌漿條件，驗證了軌道板長期平放的可行性。

5、主要技術(shù)成果及創(chuàng)新點

（1）通過理論計算和現(xiàn)場試驗，論證了CRTS I 型軌道板在嚴(yán)寒地區(qū)長期平放（6個月）而不發(fā)生超限變形的可行性；

（2）總結(jié)了適用于I型軌道板長期平放的平放方式及平放期間的防護(hù)措施；

6、社會及經(jīng)濟(jì)效益分析

CRTS I 型軌道板長期平放的可行性論證，解決了東北嚴(yán)寒地區(qū)有效施工時間短、長大橋物流困難的難題，通過精心組織，嚴(yán)格檢算，嚴(yán)格控制鋪板流程，得出軌道板長期平放的可行性，節(jié)約了工期，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

（1）扎龍橋采用的軌道板長期平放方案，充分利用了東北嚴(yán)寒地區(qū)冬季的施工冬休期，節(jié)省了工期，降低了施工高峰期橋上的物流壓力，進(jìn)而節(jié)省了成本，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

（2）軌道板長期平放方案經(jīng)過了建模計算與實際論證，該方案既保證了設(shè)計要求又提高了工效、節(jié)約了資金，具有一定的推廣應(yīng)用價值。

（3）扎龍橋因跨越扎龍自然保護(hù)區(qū)，施工難度大，影響面大，大橋無砟軌道施工過程中常有施工單位來參觀學(xué)習(xí)，多家電視臺和新聞媒體進(jìn)行了專訪和報道，也為集團(tuán)公司創(chuàng)立了信譽，擴(kuò)大了影響，拓展了市場。

7、結(jié)語

設(shè)計要求采用CRTS I 型軌道板平放不得超過7天，但哈齊項目部標(biāo)段內(nèi)扎龍?zhí)卮髽蚴芎樗绊?，橋下便道無法使用，且東北嚴(yán)寒地區(qū)有效施工時間短，工期緊張，施工成本大大增加，且無法保證按期完工。通過對軌道板長期平放進(jìn)行理論論證，在此基礎(chǔ)上通過合理的平放方式及過程控制，在扎龍?zhí)卮髽蛏线M(jìn)行了較大規(guī)模的軌道板長期平放試驗。通過期間跟蹤監(jiān)測及全面復(fù)檢，證明CRTSI 型軌道板可長期平放而不發(fā)生超限變形。對以后類似工程的施工有一定的參考價值。