城際鐵路無(wú)砟軌道工具軌法與軌排框架法施工對(duì)比分析

賀文波

摘要：無(wú)砟軌道是高速鐵路行車舒適性、安全性和穩(wěn)定性的重要保障，具有速度快、行車舒適、運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)。為更好的學(xué)習(xí)和應(yīng)用無(wú)砟軌道施工技術(shù)，需要進(jìn)一步對(duì)無(wú)砟軌道施工進(jìn)行分析。結(jié)合莞惠城際鐵路無(wú)砟軌道施m情況，根據(jù)雙塊式無(wú)砟軌道施工的精度和施工效率及前期投入，分別對(duì)工具軌法和軌排框架法進(jìn)行對(duì)比研究。

關(guān)鍵詞：無(wú)砟軌道 工具軌法 軌排法 施工對(duì)比分析

一、工程概況

目前，隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異和飛速發(fā)展，無(wú)砟道床在高速鐵路客運(yùn)專線、城際軌道中得到廣泛應(yīng)用。

穗莞深城際鐵路從廣深線新塘接軌，終點(diǎn)為深圳機(jī)場(chǎng)站。全線共設(shè)15個(gè)車站，平均站間距5.44km。軌道結(jié)構(gòu)形式全部為I型雙塊式無(wú)砟軌道。雙塊式無(wú)砟主要施工方法有軌排框架法和工具軌法。

二、軌排框架法施工工藝

（一）軌排框架法施工的主要施工設(shè)備

軌排框架法施工的主要設(shè)備有：移動(dòng)龍門吊、起道機(jī)、組裝平臺(tái)、軌排吊具、軌排框架、定制鋼模板等。選擇的設(shè)備精度和功能要滿足過(guò)程控制精度要求。

1.組裝平臺(tái)：用于擺布軌枕和組裝軌排。

2.軌排吊具：用于吊裝軌排的定制吊具，能保證軌排幾何結(jié)構(gòu)不變形及使軌排靈活就位。軌枕裝卸的專用吊具要有避免軌枕變形的功能，一次可吊起5根軌枕。

3.軌排框架的組成主要有：工具軌（60Kg/m新鋼軌）、橫縱向托梁、雙塊式軌枕定位標(biāo)、中心線標(biāo)、螺桿支撐和軌向鎖定器、魚尾板、調(diào)整夾板、楔形夾板等。螺桿支撐作用是軌排框架的水平、高低的調(diào)整；軌向鎖定器用于進(jìn)行軌排框架的橫向調(diào)整和固定。莞惠8標(biāo)采用的是7.05米標(biāo)準(zhǔn)軌節(jié)和一部分異型軌節(jié)，異形軌排主要用于現(xiàn)澆連續(xù)梁的調(diào)節(jié)使用。

4.移動(dòng)龍門吊：行走機(jī)構(gòu)四驅(qū)并帶有制動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速行走及剎車、可以準(zhǔn)確定位和安裝軌排架。

（二）工藝流程

無(wú)砟軌道軌排框架法施工工藝流程圖。

（三）施工現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

底座施工完成后，清理一切影響無(wú)砟軌道施工的雜物，施工材料進(jìn)場(chǎng)充足，碼放整齊。施工機(jī)具設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)、檢查合格。

（四）隔離層及凹槽內(nèi)彈性墊板安裝

橋梁底座混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)75%后，鋪設(shè)土工布，土工布鋪設(shè)不允許搭接，只可以對(duì)接。凹槽彈性墊板安裝密貼無(wú)鼓包。

（五）組裝和運(yùn)輸

每個(gè)工作面設(shè)2個(gè)移動(dòng)組裝平臺(tái)和多個(gè)軌枕存放場(chǎng)，將軌枕吊裝至分枕平臺(tái)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸分枕、安裝扣件。利用走行龍門吊將軌排移動(dòng)至分枕平臺(tái)并準(zhǔn)確定位。利用扣件將軌枕和軌排扣緊形成可以用來(lái)鋪設(shè)的成品軌排。

（六）安裝底層鋼筋

根據(jù)測(cè)量放線中點(diǎn)，在底座板頂面采用鋼卷尺定位底層鋼筋位置，油性筆標(biāo)記；按錯(cuò)位方法布置混凝土墊塊；擺放縱、橫向鋼筋。安裝絕緣卡并固定牢靠。

（七）軌排框架就位

采用龍門吊將組裝平臺(tái)上合格的成品軌排移動(dòng)到設(shè)計(jì)位置，按照測(cè)量的軌道中心點(diǎn)位和邊墻測(cè)設(shè)標(biāo)高控制，龍門吊慢速移動(dòng)，軌排擺放至道床底座板時(shí)，偏差控制在高程-15～5mm、中線±8mm。

（八）粗調(diào)

扳手調(diào)節(jié)軌排框架的螺桿支撐進(jìn)行粗調(diào)工作；粗調(diào)完成后，相鄰兩組軌排間用魚尾板連接。粗調(diào)時(shí)先調(diào)整中線后調(diào)整高程，循環(huán)進(jìn)行直至滿組要求。粗調(diào)完成后，軌道偏差控制在中線±3mm，高程-3～0mm。

（九）安裝上層鋼筋及電阻測(cè)試

1.軌排框架粗調(diào)完成后，安裝道床板架立鋼筋、上層縱橫向、及接地鋼筋。

2.按照設(shè)計(jì)位置焊接接地端子。

3.鋼筋絕緣測(cè)試。首先目測(cè)絕緣卡安裝是否到位，有無(wú)脫落現(xiàn)象；檢查每處鋼筋的搭接長(zhǎng)度和絕緣卡固定情況，滿足要求后使用兆歐表測(cè)量每?jī)筛摻畹慕^緣電阻值，相互絕緣的鋼筋之間電阻值必須大于2MΩ。

（十）模板安裝

在軌道粗調(diào)完成后、安裝橫向板縫模板，再安裝側(cè)向模板，調(diào)整好模板后通過(guò)撐拉桿與膨脹螺栓固定牢靠。

（十一）精調(diào)

采用全自動(dòng)全站儀、專業(yè)軌道精調(diào)檢測(cè)小車，全站儀根據(jù)4對(duì)CPIII點(diǎn)精確設(shè)站，精調(diào)小車測(cè)量模軌排框架的三對(duì)支撐點(diǎn)位置，根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)量的軌道偏差，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)整螺桿支撐直至合格。精調(diào)后軌排框架誤差控制在中線±0.5mm，水平0.5mm，高程-0.5～0mm。

混凝土澆注及養(yǎng)護(hù)，軌排及模板拆除轉(zhuǎn)運(yùn)到下一個(gè)循環(huán)階段施工。

三、工具軌法施工工藝

（一）工具軌法的主要施工設(shè)備

工具軌、托盤、螺桿調(diào)節(jié)器、起道機(jī)、軌距撐桿，軌向拉桿、工具軌夾板、縱橫向模板等。選擇的設(shè)備精度和功能要滿足過(guò)程控制精度要求。

工具軌鋼軌采用60kg/m，螺桿調(diào)節(jié)器要足夠的高度滿足軌道的超高設(shè)置，軌向撐拉桿結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度必須滿足加固要求。

（二）工具軌法施工流程

施工準(zhǔn)備→底座板施工→施工作業(yè)面清理→軌枕鋼筋運(yùn)輸→施作隔離層→底層鋼筋安裝→安裝工具軌、組裝軌排、安裝螺桿調(diào)節(jié)器→軌排粗調(diào)→上層鋼筋綁扎、模板安裝→軌道精調(diào)→道床板混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)生→拆卸螺桿調(diào)節(jié)器和模板→軌道幾何尺寸復(fù)測(cè)→拆除工具軌→封堵螺栓孔。

工具軌法施工從施工準(zhǔn)備到底層鋼筋綁扎完成，與軌排法施工一樣。

（三）軌枕布設(shè)

采用人工將軌枕從存放位置抬放到混凝土底座上畫有標(biāo)記線的位置，用橡皮錘或撬棍調(diào)整軌枕的方向和位置，控制軌枕間距和縱向累計(jì)誤差，調(diào)整到位。

（四）安裝工具軌、組裝軌排、安裝螺桿調(diào)節(jié)器

1.鋪設(shè)工具軌。鋪放鋼軌前，要檢查確保軌枕承軌槽無(wú)垃圾、殘片并對(duì)承軌槽進(jìn)行清理，并依次在承軌槽上安放鐵墊板下彈性墊板→安放鐵墊板→安放軌下墊板→安放軌距擋板→安放彈跳→安放軌枕兩側(cè)螺栓，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)螺栓進(jìn)行固定。安裝12.5m工具軌，扣件安裝到位，兩根相鄰工具軌的軌縫宜控制在8mm。

2.組裝軌排。①將工具軌安放在兩個(gè)軌距擋板之間，使用方尺調(diào)整軌枕，使軌枕與工具軌垂直，檢查軌枕間距是否滿足設(shè)計(jì)要求，如軌枕變形，需進(jìn)行更換。

②將彈條擺放和安裝到位，采用液壓螺絲機(jī)擰緊螺栓，當(dāng)擰緊力矩達(dá)到160Nm時(shí)即到達(dá)安裝位置。安裝完畢后并用扭矩扳手檢查螺栓扭矩。

3.安裝螺桿調(diào)節(jié)器托盤。軌排組裝完畢后，將螺桿調(diào)節(jié)器托盤安裝在鋼軌底部，在鋼軌接頭處需安裝一對(duì)螺桿調(diào)節(jié)器，曲線地段每隔2根軌枕、直線段每隔3根軌枕安裝一對(duì)螺桿調(diào)節(jié)器。螺桿調(diào)節(jié)器的托盤應(yīng)安裝在鋼軌中間位置，能保證向兩側(cè)調(diào)整。

（五）安裝調(diào)節(jié)器螺桿、軌道粗調(diào)

安裝螺桿調(diào)節(jié)器托盤，每隔3根軌枕安裝一對(duì)。均勻布置3對(duì)手搖式千斤頂，將軌排一次頂起，利用方尺，軌距尺，垂球和小鋼尺進(jìn)行軌排粗調(diào)。一般先中線后高程，經(jīng)過(guò)2-3遍調(diào)整后，保證軌排粗調(diào)的幾何位置偏差控制在5mm以內(nèi)。完成粗調(diào)后，安裝螺桿調(diào)節(jié)器，擰緊全部螺桿使之均勻受力后拆除手搖式千斤頂。

（六）上層鋼筋綁扎、接地焊接到混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)與軌排法同樣施工工序。

（七）封堵螺桿孔、整修混凝土

調(diào)節(jié)螺桿拆除完畢后，應(yīng)將螺桿孔清理干凈，不得有積水，采用高強(qiáng)度無(wú)收縮砂漿進(jìn)行封堵。

四、施工工法的比選

（一）施工工藝對(duì)比

軌排框架法的施工設(shè)備集成化程度較高，流水線施工，通過(guò)制定標(biāo)準(zhǔn)，過(guò)程控制能達(dá)到“提高一級(jí)精度控制”的目標(biāo)。使用軌排框架，集成化程度高，在軌排組裝區(qū)一次性完成軌排軌距和枕距的固定調(diào)整；軌排框架能有效保證軌距、中線、水平穩(wěn)定；軌排安裝、運(yùn)輸機(jī)械化程度高，施工程序便于掌握、各工序銜接緊湊，安全性好，便于現(xiàn)場(chǎng)施控制和質(zhì)量管理。

工具軌法施工。使用的工裝設(shè)備較為分散，在每一次新循環(huán)施工作業(yè)時(shí)均需將螺桿調(diào)節(jié)器與工具軌及軌距撐拉桿進(jìn)行再組合形成臨時(shí)軌排結(jié)構(gòu)，軌軌排的幾何形位尺寸要重新檢查調(diào)整，作業(yè)復(fù)雜，工序繁瑣，導(dǎo)致效率低下，并且由于反復(fù)組裝導(dǎo)致整體剛度偏弱，影響精度。

（二）投入成本對(duì)比

以莞惠8標(biāo)單線13.79km無(wú)砟軌道施工為例，投入2套軌排框架和2套工具軌工裝。

1.個(gè)工作面軌排法法投入設(shè)備。（1）軌排框架78榀，每榀框架長(zhǎng)7.05米，配有部分異形軌排組合調(diào)節(jié)，每榀軌排框架單價(jià)約為2.3萬(wàn)元，約179.4萬(wàn)元，其中軌排架吊具4套約為2.6萬(wàn)元，組裝平臺(tái)4臺(tái)價(jià)值約1.4萬(wàn)元（自己可以加工）。投資約13.4萬(wàn)元。（2）軌排法施工一個(gè)工作面平均施工120延米/天，需要105人配合施工。

2.個(gè)工作面工具軌法投入設(shè)備。（1）螺桿調(diào)節(jié)器520套價(jià)值為33.8萬(wàn)元（每套按650元計(jì)），工具軌1800米價(jià)值約54萬(wàn)元（按每噸5000元）總投資約87.8萬(wàn)元，軌向撐拉桿520套價(jià)值為7.54萬(wàn)元（每套安裝145元）。軌距撐拉桿260套價(jià)值為2.73萬(wàn)元（每套按照105元）?？偼顿Y為98.1萬(wàn)元。（2）軌排法施工一個(gè)工作面平均施工120延米，天，需要125人配合施工。

由于兩種工裝設(shè)備均使用相同數(shù)量的軌距尺、起道機(jī)、運(yùn)輸工具、模板及龍門吊等設(shè)備工具，未列入本文進(jìn)行對(duì)比。工具軌法比軌排法設(shè)備投入大約少92.7萬(wàn)元。

每1km無(wú)砟軌道施工，軌排法投入施工人員工資比工具軌法施工的人員工資少：1000/20*（125-105）*200=3.3萬(wàn)元。故以莞惠8標(biāo)為例，全線13.79km，工人每天工資200元，軌排法施工節(jié)約工人工資為：13.79*2*3.3=91萬(wàn)元。

（三）外觀質(zhì)量對(duì)比

由于工裝設(shè)備的局限性，軌排法施工的支撐系統(tǒng)分布在道床板外側(cè)，對(duì)道床板外觀無(wú)影響。工具軌法螺桿調(diào)節(jié)器。安裝在工具軌上，支撐在道床板內(nèi)。拆除后需要專人用砂漿修補(bǔ)，既影響外觀質(zhì)量，易出現(xiàn)色差，同時(shí)增加人工成本。

（四）施工后的精度對(duì)比

軌排法的工裝重量大、剛度高，軌排框架兩側(cè)均可以利用撐拉桿的形式進(jìn)行加固軌排，加固的剛性大、穩(wěn)定性好，澆筑混凝土?xí)r擾動(dòng)小，軌排的幾何形位尺寸精度高。工具軌由于受到線路內(nèi)側(cè)模板的影響，道床板內(nèi)側(cè)加固將受到約束限制，僅外側(cè)通過(guò)撐拉桿支撐在防護(hù)墻上，澆筑時(shí)易發(fā)生擾動(dòng)，軌排擾動(dòng)較大，精度偏低。根據(jù)混凝土澆筑后復(fù)測(cè)情況，軌排法的施工精度明顯高于工具軌法。根據(jù)測(cè)量結(jié)果比較分析，軌排框架施工無(wú)砟軌道精度合格率達(dá)到95%，工具軌法精度合格率達(dá)到82%。軌排法施工精度優(yōu)勢(shì)明顯。

（五）運(yùn)營(yíng)和維修情況對(duì)比

無(wú)砟軌道在長(zhǎng)軌鋪設(shè)完成后，投入運(yùn)營(yíng)前需要進(jìn)一步長(zhǎng)軌精調(diào)，工具軌法由于精度不高，后期更換扣件成本增加，施工時(shí)投入的人力、物力高于軌排法施工。由于兩種施工精度合格率可知，工具軌施工的無(wú)砟軌軌道扣件更換率遠(yuǎn)大于軌排框架法，此處將增加較大成本。按照單線1Km計(jì)算，共計(jì)3076套軌枕扣件，工具軌法比軌排法多更換扣件為：3076*（95%-82%）=400套，每套更換扣件價(jià)格一般為40元，產(chǎn)生的材料費(fèi)用為：400*40=16000元。產(chǎn)生機(jī)械及人工費(fèi)用為6000元，每公里更換扣配件產(chǎn)生費(fèi)用為2.2萬(wàn)。故莞惠8標(biāo)更換13.79km扣件產(chǎn)生費(fèi)用為：13.79*2.2*2=60.7萬(wàn)元，所產(chǎn)生的成本遠(yuǎn)大于前期多投入的費(fèi)用。綜述莞惠8標(biāo)共計(jì)節(jié)約成本60余萬(wàn)元。

施工完成后，工裝設(shè)備維修保管好。將轉(zhuǎn)入下一個(gè)施工工地，再次投入的工裝設(shè)備資金將大大降低。軌排法施工經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)更為明顯。

（六）適用范圍對(duì)比

軌排框架法適應(yīng)城際鐵路及高速鐵路CRTS I形雙塊式無(wú)砟軌道的施工，特別適合于高精度的無(wú)砟軌道鋪設(shè)。同時(shí)由于每榀軌排長(zhǎng)度一般小于工具軌長(zhǎng)度，鋼軌的曲線更容易控制線性和平順度，無(wú)砟軌道軌排幾何形位精度更高。所以軌排法施工工藝在小半徑曲線地段適應(yīng)更強(qiáng)。

五、結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)高速鐵路和城際軌道的快速發(fā)展，無(wú)砟軌道施工技術(shù)應(yīng)用范圍更廣。通過(guò)兩種施工工藝對(duì)比分析，軌排法施工無(wú)論在現(xiàn)場(chǎng)施工的組織管理、精度控制、施工效率及后期運(yùn)營(yíng)維修成本等方面優(yōu)勢(shì)明顯，建議優(yōu)先考慮軌排框架法施工。本文可為高速鐵路和城際軌道無(wú)砟軌道施工工藝選擇提供借鑒和參考。