歐標(biāo)濕脫工藝雙塊式軌枕施工技術(shù)及質(zhì)量控制措施

高志海

（中國(guó)土木工程集團(tuán)有限公司，北京100038）

1 引言

目前，雙塊式無砟軌道被普遍應(yīng)用于高速鐵路工程中，雙塊式軌枕在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用日益廣泛。 雙塊式軌枕生產(chǎn)技術(shù)根據(jù)脫模方式不同分為2 種， 一種是混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%時(shí)脫模，稱為“ 干脫”工藝；一種是混凝土澆筑后立即脫模，稱為“ 濕脫”工藝。 我國(guó)軌枕生產(chǎn)目前采用的全部是“ 干脫”工藝，“ 濕脫”工藝主要由歐洲國(guó)家使用，并經(jīng)歐洲諸國(guó)多年實(shí)踐發(fā)展，生產(chǎn)工藝已十分成熟。

歐洲規(guī)范是國(guó)際工程最具影響力的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)， 在歐盟及其前殖民地國(guó)家具有權(quán)威性地位。 作為“ 走出去”的海外施工企業(yè)，需要熟悉歐標(biāo)并掌握運(yùn)用其施工技術(shù)。

中土集團(tuán)公司承建的北非阿爾及利亞55km 鐵路復(fù)線項(xiàng)目，即采用了歐洲下蛋機(jī)“ 濕脫”工藝生產(chǎn)VAX-U31 雙塊式軌枕。 本文對(duì)施工技術(shù)進(jìn)行介紹并對(duì)質(zhì)量控制措施進(jìn)行總結(jié)，供今后采用類似技術(shù)的項(xiàng)目借鑒參考。

2“濕脫”法雙塊式軌枕施工技術(shù)

2.1 主要生產(chǎn)設(shè)備

比利時(shí)產(chǎn)TYPE VDH-015 型雙塊式軌枕下蛋機(jī)。 該產(chǎn)品為歐洲專利設(shè)備，每臺(tái)機(jī)器1 套模具，填注、振動(dòng)、脫模、移位連續(xù)循環(huán)作業(yè)， 每移動(dòng)1 位， 生產(chǎn)出1 根軌枕， 就像機(jī)器在“ 下”軌枕，所以稱這種機(jī)器為下蛋機(jī)。 下蛋機(jī)生產(chǎn)僅需1 套模具，而“ 干脫”工藝則需要多套模具循環(huán)，這是“ 干濕脫”2 種工藝在設(shè)備上的主要區(qū)別。

2.2 軌枕廠布置

軌枕廠占地4ha，共劃分軌枕生產(chǎn)、鋼筋加工、混凝土拌和、軌枕存放、試驗(yàn)檢測(cè)5 個(gè)區(qū)域。 生產(chǎn)區(qū)為半封閉廠房，內(nèi)設(shè)6 條長(zhǎng)90m、寬3.05m 的下蛋機(jī)生產(chǎn)線。

2.3 生產(chǎn)工藝流程

軌枕生產(chǎn)工藝流程，如圖1 所示。

圖1 軌枕生產(chǎn)工藝流程框圖

2.3.1 模具準(zhǔn)備

用高壓氣槍清理模具內(nèi)壁上一循環(huán)遺留的混凝土殘?jiān)?，清除干凈后噴涂脫模劑?/p>

2.3.2 安裝螺栓膠套、角鋼骨架入模

將螺栓膠套安裝到膠套柱上，充氣并固定。 同時(shí)，將預(yù)先制作好的由軌枕角鋼、螺旋鋼筋、頂層鋼筋網(wǎng)片組成的角鋼骨架放入模具并鎖定。

2.3.3 混凝土制備、填注及振動(dòng)

制備好的混凝土裝入下蛋機(jī)料斗， 開啟下蛋機(jī)下料控制開關(guān)， 分2 次向模具內(nèi)填注混凝土， 填注的同時(shí)啟動(dòng)振動(dòng)裝置，邊填注邊振動(dòng)，達(dá)到首次填注高度標(biāo)線并安裝底層鋼筋網(wǎng)片后，實(shí)施二次填注。 二次填注要通過添加或鏟除混凝土達(dá)到頂面平整，保證底部壓花質(zhì)量。

2.3.4 加壓、翻模及脫模

混凝土二次填注完成并振動(dòng)充分后，將上鐵塊模板下壓軌枕底部，加壓并枕底印花。 同時(shí)，使用高壓氣槍對(duì)軌枕即將脫模的地面做最后清理，然后翻轉(zhuǎn)模具，將軌枕脫模到地面上。

至此，1 根軌枕的生產(chǎn)完成，下蛋機(jī)沿走行線前移0.5m 至下一機(jī)位， 生產(chǎn)下一根軌枕。 一個(gè)循環(huán)生產(chǎn)1 根軌枕用時(shí)約3min，1 臺(tái)下蛋機(jī)每個(gè)臺(tái)班可生產(chǎn)軌枕150 根。

2.3.5 養(yǎng)護(hù)及堆碼

當(dāng)軌枕從模具中脫模初凝后，立即用養(yǎng)護(hù)布覆蓋并灑水，進(jìn)行廠內(nèi)養(yǎng)護(hù)，灑水頻率以養(yǎng)護(hù)布始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)。廠內(nèi)養(yǎng)護(hù)24h 后，移出廠房至存放區(qū)堆碼。 軌枕堆碼高度為9 層，軌枕間采用40mm×40mm 方木分隔。堆碼完成后，覆蓋養(yǎng)護(hù)布實(shí)施廠外灑水濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)14d 以上。

2.3.6 試驗(yàn)及檢查驗(yàn)收

1）原材料試驗(yàn)?；炷良?xì)骨料使用細(xì)度模數(shù)2.2～2.8 的水洗砂，粗骨料使用粒徑3～25mm 的連續(xù)級(jí)配碎石。水洗砂試驗(yàn)相較國(guó)內(nèi)增加砂當(dāng)量（ ES）檢測(cè)（ ES 標(biāo)準(zhǔn)為80%～90%）。 碎石試驗(yàn)相較國(guó)內(nèi)增加洛杉磯（ LA）和微蒂瓦爾（ MDE）檢測(cè)（ LA 和MDE 標(biāo)準(zhǔn)均不小于20%）。 水泥和鋼筋無特殊要求，試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)內(nèi)基本相同。 角鋼為法國(guó)ALR 公司生產(chǎn)的雙塊式軌枕專用角鋼，出廠前經(jīng)監(jiān)理廠驗(yàn)并出具報(bào)告，進(jìn)場(chǎng)后不再檢驗(yàn)。

2）混凝土試驗(yàn)。 混凝土采用坍落度0～10mm 的干硬性混凝土，標(biāo)號(hào)RN40 號(hào)（ 等同于國(guó)內(nèi)C50 標(biāo)號(hào)）。 混凝土需進(jìn)行抗壓、 抗折試驗(yàn)。 其抗壓試塊形狀有別于國(guó)內(nèi)正方形，為φ160mm×320mm 圓柱形，28d 強(qiáng)度值≥40MPa。 混凝土抗折試塊為150mm×150mm×450mm 長(zhǎng)條形，28d 強(qiáng)度值≥5MPa。

3）靜載和動(dòng)載試驗(yàn)。 軌枕滿足28d 強(qiáng)度后，進(jìn)行靜載和動(dòng)載試驗(yàn)。 靜載試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)內(nèi)基本相同。 動(dòng)載試驗(yàn)為軌枕正式生產(chǎn)前的資格性試驗(yàn)， 我國(guó)目前尚不要求。 動(dòng)載實(shí)驗(yàn)委托Louvain-la-Neuve（ 比利時(shí)）天主教大學(xué)土木工程試驗(yàn)室進(jìn)行。 試驗(yàn)原理為試驗(yàn)機(jī)對(duì)軌枕截面施加動(dòng)態(tài)荷載， 在軌枕截面底部裂縫達(dá)到某一數(shù)值（ 分別為0.05mm 和0.5mm）時(shí)對(duì)應(yīng)的荷載作為標(biāo)準(zhǔn)值，加載的荷載大于標(biāo)準(zhǔn)值為合格。具體標(biāo)準(zhǔn)為：Fr0.05＞K1dFr0，F(xiàn)r0.5＞K2dFr04[1]。式中，F(xiàn)r0.05、Fr0.5為 裂 縫0.05mm 和0.5mm 時(shí) 的 荷 載；K1d、K2d為 動(dòng) 態(tài)系數(shù)；Fr0初始試驗(yàn)荷載。

4）拉拔試驗(yàn)。 根據(jù)歐標(biāo)規(guī)范要求，需對(duì)固定螺栓的軌枕膠套進(jìn)行拉拔試驗(yàn)。 為解決阿爾及利亞找不到軌枕膠套拉拔試驗(yàn)設(shè)備的難題， 項(xiàng)目技術(shù)人員自行研發(fā)了軌枕拉拔試驗(yàn)用傳力套件和使用方法。 該創(chuàng)新技術(shù)，已獲阿國(guó)工業(yè)產(chǎn)權(quán)協(xié)會(huì)、中國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利發(fā)明授權(quán)。 試驗(yàn)方法： 以軌枕面為依托，通過內(nèi)外框架組成的反力裝置，使用千斤頂對(duì)膠套內(nèi)的螺栓，加荷載60kN 保持3min，卸載后，承軌槽頂面無肉眼可見裂縫為合格[2]。 試驗(yàn)頻率為6 000 根抽檢1 根。

5）外觀、幾何尺寸檢驗(yàn)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示[3]。

3 常見質(zhì)量問題及控制措施

3.1 常見質(zhì)量問題

常見質(zhì)量問題包括：（ 1）表面粗糙度較高，外觀質(zhì)量不佳。因“ 濕脫”工藝采用低水灰比、低坍落度的干硬性混凝土，雖然生產(chǎn)的軌枕強(qiáng)度高，耐久性強(qiáng)，但也因過小的水灰比，使得軌枕表面不細(xì)膩，光潔度不高。 同時(shí)，“ 干脫”工藝常見的表面氣泡、龜裂、混凝土離析等問題也存在。（ 2）軌枕幾何尺寸超限值。 軌枕在一種“ 濕軟”的狀態(tài)下脫模，這對(duì)各道工序標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)提出了極高的要求， 細(xì)微的操作不當(dāng)都可能引起軌枕變形幾何尺寸超限。

表1 外觀、幾何尺寸檢驗(yàn)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)表

3.2 質(zhì)量控制措施

3.2.1 編制高質(zhì)量的施工程序

歐洲監(jiān)理工程師對(duì)施工程序編制工作極為重視， 要求嚴(yán)格。 生產(chǎn)過程中的每一個(gè)步驟，都有細(xì)致具體的規(guī)定，可操作性強(qiáng)。 高質(zhì)量的施工程序，在軌枕生產(chǎn)全程特別是試生產(chǎn)階段發(fā)揮了重要作用。 首批試生產(chǎn)軌枕即通過了靜載、拉拔和幾何尺寸資格性試驗(yàn)，歐洲動(dòng)載試驗(yàn)也一次性通過。

3.2.2 嚴(yán)控進(jìn)場(chǎng)原材料質(zhì)量

阿爾及利亞砂場(chǎng)、碎石場(chǎng)的質(zhì)量不穩(wěn)定，常見問題為細(xì)度模數(shù)、級(jí)配指標(biāo)變化大，潔凈度超標(biāo)。 因此，需要為嚴(yán)格要求生產(chǎn)廠對(duì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行控制，避免指標(biāo)出現(xiàn)大的波動(dòng)。 項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)場(chǎng)環(huán)節(jié)嚴(yán)密監(jiān)測(cè)， 并與生產(chǎn)廠保持溝通及時(shí)調(diào)整不合適指標(biāo)。

3.2.3 提高員工操作水平

軌枕廠僅有5 名中國(guó)管理人員， 其余崗位全部為阿爾及利亞員工。 開工前，進(jìn)行了為期2 周的全員崗前培訓(xùn)，考核合格后上崗。 正式生產(chǎn)后，推行國(guó)內(nèi)管理模式，拉開關(guān)鍵技術(shù)崗位和普通崗位薪資檔差，執(zhí)行嚴(yán)格的質(zhì)量獎(jiǎng)懲制度，員工的工作效率和崗位操作水平均有較大提高， 軌枕質(zhì)量得以保證的同時(shí)，也為阿爾及利亞培養(yǎng)了一批高素質(zhì)的技術(shù)工人，獲得當(dāng)?shù)卣暮迷u(píng)。

3.2.4 嚴(yán)格各工序質(zhì)量控制

嚴(yán)格各工序質(zhì)量控制，從以下幾方面進(jìn)行：

1）角鋼骨架加工。鋼筋網(wǎng)片加工間距均勻并焊接牢固。軌枕角鋼為特種鋼材，與鋼筋焊接時(shí)要調(diào)整好焊機(jī)電流，防止焊接電流過大損傷鋼筋降低骨架強(qiáng)度。 要經(jīng)常檢查角鋼骨架焊接模具尺寸，發(fā)現(xiàn)超限及時(shí)修整。 避免因模具尺寸超限，造成角鋼骨架變形，引發(fā)軌枕承軌槽處鋼筋凸起，平整度超限。

2）混凝土拌和?；炷凉橇鲜芡獠凯h(huán)境影響干濕度變化大，這為實(shí)現(xiàn)高精度混凝土拌和增加了難度。實(shí)際拌和過程中，需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)骨料含水量變化，及時(shí)調(diào)整拌和用水量，同時(shí)注意控制原料溫度、 下料順序及攪拌時(shí)間， 使混凝土黏聚性合適坍落度精準(zhǔn)。每拌和一“ 盤”混凝土可生產(chǎn)6 根軌枕，要控制好拌和與下蛋機(jī)生產(chǎn)間的工序銜接，確保拌和好的混凝土及時(shí)填注。

3）下單機(jī)生產(chǎn)。下蛋機(jī)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)要嚴(yán)格按規(guī)定操作。模具準(zhǔn)備環(huán)節(jié)要注意脫模劑均勻噴灑，不漏噴不多噴；膠套要安裝到位并牢固，角鋼骨架位置擺放準(zhǔn)確；要定期對(duì)模具進(jìn)行檢修，角鋼卡槽每半月進(jìn)行一次磨損焊補(bǔ)，每生產(chǎn)2 000 根軌枕更換膠套柱，每50 000 根更換軌枕標(biāo)識(shí)，每100 000 根更換整套模具；混凝土填注環(huán)節(jié)要控制填注高度誤差；振動(dòng)環(huán)節(jié)要控制振動(dòng)時(shí)間不少于150s，并注意觀察振動(dòng)電機(jī)工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)檢修或更換。

4）脫模后的修補(bǔ)?！?濕脫”工藝最大的優(yōu)點(diǎn)為軌枕脫模后可適度地對(duì)外觀缺陷進(jìn)行修補(bǔ)，提高成品率。 修補(bǔ)只適用于缺陷較小且非關(guān)鍵部位的軌枕， 缺陷嚴(yán)重的軌枕需進(jìn)行報(bào)廢處理。 修補(bǔ)必須由高水平的瓦工擔(dān)任并熟練掌握修補(bǔ)要領(lǐng)，嚴(yán)禁觸碰承軌槽頂面、擋肩等關(guān)鍵部位，避免修補(bǔ)不當(dāng)造成軌枕變形幾何尺寸超限。

4 結(jié)語

中土阿爾及利亞有限公司55km 鐵路復(fù)線項(xiàng)目的軌枕生產(chǎn)，采用“ 中、歐、非”結(jié)合模式，中國(guó)的管理、歐洲的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)、非洲的人工。 生產(chǎn)過程中，3 種不同文化和技術(shù)的碰撞融合產(chǎn)生的作用是積極的。經(jīng)成本核算，軌枕生產(chǎn)成本僅為當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)采購價(jià)的60%，項(xiàng)目收益好。 該項(xiàng)目的軌枕生產(chǎn)，不僅在技術(shù)上為今后采用類似工藝生產(chǎn)軌枕的企業(yè)提供借鑒， 其組織實(shí)施模式，也同樣為我國(guó)“ 走出去”的海外施工企業(yè)提供參考。