張吉懷高速鐵路雙塊式無砟軌道施工技術(shù)研究

黃輝

（中鐵十八局集團(tuán)第三工程有限公司 河北涿州 072750）

1 工程概況

修建合同段位于湖南省湘西州古丈縣，正線長17.261 km（其中短鏈1.911 km）含車站一座。與相鄰合同段存在（有砟軌道、無砟軌道）過渡段，無砟道床段合計單線34.44 km，正線和與正線相鄰的到發(fā)線雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)自上而下由鋼軌、扣件、雙塊式軌枕、道床板、底座等部分組成，其中隧道為整體道床，橋梁、路基設(shè)置底座。

張吉懷鐵路為雙線高速鐵路，設(shè)計時速350 km/h，電力牽引類動車組，線間距5.0 m，最下曲線半徑7000 m，困難條件下曲線半徑5500 m，坡度最大20‰，困難條件下坡度30‰，到發(fā)線有效長度650 m。

本合同段地質(zhì)構(gòu)造屬中國東部新華夏系構(gòu)造第三隆起帶中段，褶皺斷裂極為發(fā)育,山巒重迭，山勢高峻，溝深谷窄，施工運輸線路多為山地道路，原材料進(jìn)場十分不便。如何保障無砟軌道施工質(zhì)量與進(jìn)度，無砟軌道施工控制尤為重要。

2 無砟軌道施工技術(shù)

2.1 總體施工計劃及安排

根據(jù)無砟軌道施工任務(wù)要求、現(xiàn)場施工便道及路線情況，結(jié)合本單位人員、物流組織、機(jī)械及檢測設(shè)備利用率實際情況，設(shè)置兩個作業(yè)面，每個作業(yè)面施工功效為單線120 m/d，計劃工期144 d。主要機(jī)械設(shè)備見表1。

表1 主要機(jī)械設(shè)備安排

2.2 施工準(zhǔn)備

為保障施工任務(wù)順利完成，提前做好準(zhǔn)備工作，準(zhǔn)備工作包括施工用電準(zhǔn)備、施工用水準(zhǔn)備、施工便道準(zhǔn)備、測量準(zhǔn)備、施工培訓(xùn)及技術(shù)交底等。測量準(zhǔn)備工作更是重中之重，根據(jù)精測人員的測量數(shù)據(jù)，組織項目測量人員進(jìn)行復(fù)核，提交復(fù)核報告。對比兩者數(shù)據(jù)在允許誤差范圍內(nèi)滿足設(shè)計精度要求后，根據(jù)CPIII成果對線路進(jìn)行全面復(fù)核，復(fù)核成果進(jìn)行線路擬合，無砟軌道根據(jù)擬合后數(shù)據(jù)進(jìn)行施工。布置方式如圖1所示。

圖1 精測網(wǎng)布置圖

2.3 施工工藝

無砟軌道主要施工工法有工具軌法和軌排框架法。工具軌法的施工設(shè)備較多且分散，工序復(fù)雜、功效低，精度無法保證，軌排框架法的施工設(shè)備集成化程度較高，流水線施工，通過制定標(biāo)準(zhǔn)，過程控制能達(dá)到“提高一級精度控制”的目標(biāo)[1]，本合同段無砟軌道施工經(jīng)過工法優(yōu)選采用軌排框架法。

2.2.1 軌排框架法施工流程

底座板施工（拉毛或鑿毛）→清理作業(yè)面→測量放線→底層鋼筋布設(shè)→組裝軌排（軌排粗調(diào)）→安裝模板、上層鋼筋→綜合接地焊接→軌排精調(diào)→扣件及軌枕防護(hù)、混凝土澆筑（收面）→覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)→軌排拆卸、配件清理→道床板成品保護(hù)。

2.2.2 軌排框架法施工要點

（1）對隧道仰拱填充面或橋梁梁面進(jìn)行拉毛或鑿毛處理，保證作業(yè)面清潔，無油污、積水。

（2）清除無砟軌道作業(yè)面的所有雜物，提前制作道床鋼筋堆碼整齊，檢查軌排幾何尺寸及軌距是否符合設(shè)計要求，設(shè)備是否運轉(zhuǎn)正常。

（3）根據(jù)軌排長度利用CPIII點精準(zhǔn)放出立模邊線，并測量出高程，供粗調(diào)使用。

（4）底層鋼筋布設(shè)，根據(jù)測量放線定位鋼筋擺放位置，鋼筋采用絕緣卡連接。絕緣卡綁扎后嚴(yán)禁設(shè)備、材料、人員走行或放置在鋼筋上。

（5）組裝軌排，采用分枕平臺布枕，使用專用吊具通過龍門吊吊運軌枕到平臺上，利用分枕平臺的卡具進(jìn)行精準(zhǔn)定位，使軌枕間距誤差在+5 mm～-5 mm以內(nèi)。分枕完成后，安裝扣件再吊運組裝軌排。分枕平臺比過去的人工散枕工作效率更高，定位更準(zhǔn)確。

軌排粗調(diào)，采用尺量方式控制軌排位置，軌排準(zhǔn)確就位后安裝支撐螺桿和橫向支撐，利用扳手調(diào)節(jié)螺桿和支撐，軌排粗調(diào)控制誤差在-5 mm至0 mm，中線控制在5 mm。粗調(diào)完成檢查支撐螺桿和橫向支撐，保證軌排的穩(wěn)定性，確保軌排不輕易發(fā)生變形及位移。

（6）安裝模板，每塊模板縱向長2.2 m，高260 mm，模板底部用砂漿調(diào)整，彈線拼裝模板，檢查模板線型無錯臺，使用水平尺調(diào)整垂直度，利用雙面膠封住模板縫隙，確保澆筑混凝土?xí)r不漏漿。

（7）安裝上層鋼筋、綜合接地，先擺放完縱向鋼筋，再從一端開始擺放橫向鋼筋，縱向與橫向鋼筋交叉處用絕緣卡綁扎?？v向鋼筋搭接長度大于等于800 mm，接地鋼筋為三根縱向鋼筋和一根橫向鋼筋焊接在一起，綜合接地端子“L”型焊接，端子接頭與模板緊貼便于后期安裝不銹鋼綜合接地鋼纜。

（8）軌道精調(diào)，采用軌道精調(diào)小車配合全站儀指導(dǎo)工人對軌排進(jìn)行高程和中線調(diào)整，軌道精調(diào)每個循環(huán)必須搭接上個循環(huán)的8到10根軌枕，保證與上一循環(huán)的精調(diào)數(shù)據(jù)順接。精調(diào)控制誤差高程-2 mm～2 mm，中線2 mm。軌道精調(diào)時必須保證軌排鋼軌的清潔，嚴(yán)禁施工人員在鋼軌上行走。精調(diào)完成如因特殊情況不能進(jìn)行下一道工序超過4 h或環(huán)境溫度變化超過15℃，必須重新檢查軌道狀態(tài)，確保軌道數(shù)據(jù)正常。

（9）扣件及軌枕防護(hù)、混凝土澆筑，為防止混凝土污染軌排和軌枕，避免后期清理工作量增加，澆筑過程中采用土工布或篷布遮蓋軌排鋼軌及軌枕，軌枕兩頭采用高鐵專用軌枕防護(hù)帽。扣件及軌枕防護(hù)做好后，采用罐車運輸混凝土至現(xiàn)場，檢測混凝土坍落度，坍落度滿足要求后開始澆筑，施工時混凝土應(yīng)從軌枕一側(cè)底部漫流至另一側(cè)，這樣可以更好的排出軌枕底部空氣，混凝土振搗采用插入式振搗棒，其規(guī)格分兩種ZN30型和ZN50型，ZN30型振搗棒用于有遮擋難以振搗的位置，ZN50型振搗棒用于振搗道床及軌枕中部區(qū)域，振搗必須快插慢拔，振搗時間一般控制在20 s至40 s之間，有效的排出混凝土中的氣泡，保證混凝土密實，振搗時不要碰觸鋼筋及模板邊，避免鋼筋、模板變位及絕緣卡脫落。鋼軌及軌枕保護(hù)如圖2所示。

圖2 鋼軌及軌枕保護(hù)示意圖

（10）道床混凝土收面，混凝土振搗密實后用標(biāo)高控制尺找出橫坡度，利用軌道頂面控制道床頂面高程，分四次收面，第一次收面即用標(biāo)高尺和木模抹平混凝土，第二次抹面在抹平后30 min開始，采用鋼模，對有凹凸的地方進(jìn)行找平。第三次收面在第二次抹面1 h后開始，第三次收面尤為重要，需要精細(xì)操作，仔細(xì)檢查，保證軌枕四周及鋼軌底部容易忽視的地方收面到位。第四次收面在第三次收面后3 h左右，采用鋼模壓實，使混凝土成光面。

（11）道床混凝土養(yǎng)護(hù)，采用“一桶、一布、一袋、一管、一膜、一牌”方式養(yǎng)護(hù)，即收面完成后噴灑霧狀水，覆蓋土工布再在上面覆蓋土工布，在薄膜下安裝滴水管，滴水管連接水桶，定時補(bǔ)水。最后在養(yǎng)護(hù)區(qū)段放置養(yǎng)護(hù)表示牌，養(yǎng)護(hù)時間必須在14 d以上。

（12）軌排拆卸、配件清理，混凝土達(dá)到2.5 MPa后，進(jìn)行側(cè)模拆除，嚴(yán)禁拆模時模板碰撞道床，避免造成道床缺棱掉角。

（13）道床板成品保護(hù)，已施工完成的道床板應(yīng)設(shè)置醒目的標(biāo)示標(biāo)牌，防止人員機(jī)械對成品道床的損壞。

3 施工關(guān)鍵工序控制措施

3.1 軌排框架施工精度控制措施

（1）軌排進(jìn)場時經(jīng)過了嚴(yán)格的進(jìn)場驗收，但這并不能保證軌排使用過程中不發(fā)生變形。為保證軌排達(dá)到施工標(biāo)準(zhǔn)要求，曲線地段每使用5個循環(huán)，直線地段每使用10個循環(huán)對軌排幾何狀態(tài)進(jìn)行檢測及修正。軌排框架檢驗項目須滿足表2要求。

表2 軌排框架檢驗項目

（2）在組裝軌排時，施工人員往往會忽視軌排的日常清理工作，軌排在循環(huán)使用過程中必然會被混凝土、灰塵顆粒等污染，施工上個循環(huán)結(jié)束后，務(wù)必清理軌排鋼軌表面及底部雜物，如不清理干凈，會造成數(shù)據(jù)偏差大，影響施工質(zhì)量。

3.2 混凝土質(zhì)量控制措施

（1）混凝土硬化過程用的干燥收縮時混凝土開裂主因之一[2]，為防止混凝土因收縮產(chǎn)生裂紋，道床混凝土采用“低坍落度，低膠凝材料，高含氣量，低水灰比”的混凝土配合比，現(xiàn)場混凝土坍落度控制在140 mm到160 mm以內(nèi)。另外混凝土中摻加工程纖維、減縮劑、膨脹劑也可達(dá)到減少收縮率的目的。摻加材料減少混凝土收縮需要試驗驗證摻加量，并且會增加成本?？刂坪没炷猎馁|(zhì)量，拌和時間，入模溫度，含氣量，坍落度等因素是降本增效的最有效方法。

（2）CRTSI型雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)有點突出，但同時缺點也很顯著，即現(xiàn)澆道床混凝土的抗裂性差，表面易開裂，軌枕塊四周“八字”型連通普遍，橫向貫通裂紋也多[3]。針對此類問題澆筑混凝土之前先清理干凈軌枕，濕潤軌枕與底部基礎(chǔ)面增加新老混凝土結(jié)合性能，道床適當(dāng)增加伸縮縫，軌枕四周增加防裂網(wǎng)片可以有效防止裂紋的產(chǎn)生。

4 結(jié)語

張吉懷高速鐵路古丈縣境內(nèi)CRTSI型雙塊式無砟軌道施工采用了上述的施工方法和施工控制措施，施工進(jìn)度不但按期完成，施工質(zhì)量也得到了保障。軌排框架法對完成工期緊，質(zhì)量要求高的工程項目很大優(yōu)勢，但也有依賴大量人工操作工裝劣勢，未來加強(qiáng)機(jī)械化，減少人為操作造成的精度誤差是時代發(fā)展的趨勢。同類施工可參考本文所述施工，期待研究出更為優(yōu)秀的施工方法，為國家高速鐵路發(fā)展增磚添瓦。