CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工技术

1、 CRTS型双块式无砟轨道施工技术中国中铁四局集团有限公司二八年二月目录1 引言12双块式无砟轨道主要工艺流程及关键技术12.1双块式无砟轨道主要工艺流程1双块式无砟轨道施工概述1双块式无砟轨道主要工艺流程简介2双块式轨枕预制工艺流程2双块式无砟轨道道床板施工工艺流程72.2双块式无砟轨道关键技术93双块式无砟轨道技术再创新113.1双块式无砟轨道施工工艺及标准创新113.2双块式无砟轨道组织管理创新123.3双块式无砟轨道设备研发创新134双块式无砟轨道施工体会、设想和建议174.1双块式轨枕预制体会、设想和建议174.2双块式无砟轨道道床板施工体会、设想和建议17CRTS型双块式无砟轨道施

2、工技术1 引言武广客运专线CRTS型双块式无砟轨道线路全长890.668km，其中中铁四局双块式无砟轨道管段长102.603km，预制双块式轨枕约70万根。目前中铁四局汨罗轨枕场已预制双块式轨枕20余万根，无砟轨道尚未开始施工，线下工程除重点控制工程外，均已接近尾声，目前现场桥梁在架设箱梁，路基在填筑基床表层级配碎石（防冻层），无砟轨道施工关键设备已签订采购合同，机械设备也已陆续进场，无砟轨道试验段计划于3月份展开。2双块式无砟轨道主要工艺流程及关键技术2.1双块式无砟轨道主要工艺流程2.1.1双块式无砟轨道施工概述 双块式无砟轨道施工分为双块式轨枕预制、道床板施工和长轨条铺设三大部分，轨枕预

3、制采取自动化生产流水线工业化生产的方式，道床板施工采用将预制的双块式轨枕组装成轨排，以现场浇筑混凝土方式将轨枕浇入均匀连续的钢筋混凝土道床内，长轨条铺设采用平板运输车将500m长轨从长轨条基地运至施工现场，再用长轨条铺设机一次铺设完成，现场采用钢轨焊机焊接成形的方式。双块式无砟轨道主要工艺流程简介长轨条铺设长轨打磨将100米定尺轨在基地焊接成500米长轨条高性能砼制作钢筋骨架加工轨枕预制散枕粗调精调浇注砼图2-1双块式无砟轨道施工工艺流程图双块式无砟轨道施工工艺流程图如下“图2-1双块式无砟轨道施工工艺流程图“：”：.1双块式轨枕预制工艺流程双块式轨枕预制的设计产量为45万根/年，施工工艺主要

4、分为三大部分，分别是：高性能砼拌制、钢筋骨架加工、轨枕预制，详见下图：“图2-双块式轨枕施工工艺流程图”。原材料进场检验拌制砼砼浇筑、振捣砼养护脱模安装扣件成品堆放钢筋桁架安装清理模具检验修整或废弃数控钢筋弯箍桁架成品收集桁架弯曲、焊接钢筋校直钢筋冷扎不合格合格退回不合格合格检验报废合格不合格图22双块式轨枕施工工艺流程图钢筋骨架生产顺序分为：钢筋冷轧数控弯箍桁架加工，详见“图2-3 双块式轨枕钢筋桁架制作工艺流程”，根据生产顺序要求，将钢筋骨架生产线分为冷轧机组、数控弯箍机、桁架焊接机组三部分，并按施工先后顺序进行设备布置。图2-3 双块式轨枕钢筋桁架制作工艺流程原材料进场拉直去皮上粉压轧消

5、应、收卷合格不合格修整或废弃轨枕预制桁架焊接进步、剪切钢筋校直检验焊接合格不合格修整或废弃轨枕预制设定程序弯折、截断钢筋校直检验焊接轨枕预制生产线采用闭合环式的工作方式，以模具的循环移动来完成轨枕的预制生产，按照施工顺序和各部位功能，轨枕预制生产线可分为清理模具、喷脱模剂、钢筋桁架安装、砼浇筑及振捣、砼养护、脱模六个部分（详见“图24 双块式轨枕预制施工工艺框图”），这六个部分组成一个首尾相连的闭合环，各个工序之间衔接紧密，使模具的空载运行减到最少，有效的提高了模具的利用率。废弃检验砼浇筑、振捣拌制砼砼养护轨枕脱模清理模具喷涂脱模剂安装钢筋桁架不合格合格安装扣件成品堆放图24 双块式轨枕预制施

6、工工艺框图根据双块式轨枕环形生产线工艺需要，按工序不同将生产线分为六个主要的功能区，如图“图25 双块式轨枕环形生产线主要工序及循环示意图”所示。1清理模具2喷洒脱模剂安装套管3安装钢筋4浇筑、振实砼5蒸汽养护6翻转脱模7轨枕出厂图25 双块式轨枕环形生产线主要工序及循环示意图、各功能区简介：（1）清理模具：在这个工位上，首先检查定位轴和标识牌是否完好，如有损坏及时更换，同时将模具清理干净；（2）喷脱模剂：本工位完成模具内脱模剂的喷洒、安装螺旋筋和箍筋；（3）钢筋桁架安装：完成钢筋桁架和挡浆夹安装，并对安装好的模具进行砼浇筑前的检查，如有不合格情况立即处理；（4）砼浇筑、振捣：将砼均匀浇筑至模

7、具内，并振动密实；（5）砼养护：按照静停、升温、恒温、降温的顺序对轨枕砼的养护，使蒸养10小时后的轨枕达到48MPa的立方体抗压强度；（6）脱模：利用专用脱模台将轨枕与模具分离，并分别将轨枕运到环形生产线外，将空模具运回环形生产线。2、双块式轨枕质量检验针对双块式轨枕生产全过程的质量控制，可依照国内客运专线预制梁的标准进行，其中的外形尺寸检测标准按设计图纸应满足表21轨枕外形尺寸偏差要求。（1）、轨枕外形尺寸偏差应符合表中的规定。外观质量应按Doc1353的规定。（2）、混凝土强度等级根据BN 918143标准，棱长为150mm的正方体抗压强度应不低于 60 MPa。表21轨枕外形尺寸偏差要求

8、检查项目允许偏差 (mm)检测频率（%）承轨部位的断面高度+5, -31.5承轨部位顶部宽度±51.5有挡肩枕两承轨槽外侧底脚间距离 (根据标准 BN 918143 中的尺寸 “a”)+/-1.51.5同一承轨槽底脚间距离(根据标准BN 918143 中的尺寸 “b/c”)+/-1.01.5承轨槽底脚距套管中心距离±11.5套管下沉21.5距承轨面120mm深处套管偏离中心线距离61.5钢筋上下排钢筋间的距离±31.5开焊或松脱不允许全检轨底坡0.51.5承轨面不平度11.5.2双块式无砟轨道道床板施工工艺流程道床板施工工艺流程可简化为散枕、粗调、精调、浇注砼四个

9、工序，其中又可细化为10个工序，散枕、粗、精调、混凝土浇筑三个功能区，详见“图2-6 双块式无砟轨道道床板施工工艺流程图“。测量放样散枕工具轨铺设、螺杆调节器安装粗调钢筋安装及接地钢筋焊接模板安装精调浇筑砼放松、拆卸扣件、螺杆调节器和模板养护图2-6 双块式无砟轨道道床板施工工艺流程图道床板施工机械设备主要有：散枕机（或轮胎式龙门吊）、粗调机、模板安装机、精调小车、混凝土浇注机、模板拆洗机、公铁两用混凝土输送车。道床板砼浇注施工顺序见图2-7。图2-7 道床施工顺序示意图 无砟轨道静态平顺度铺设精度标准应符合表2-2的规定。无砟轨道静态平顺度允许偏差（mm）及检验方法 表2-2序号项目旅客列车

10、设计行车速度v(km/h)检验方法200200v3501轨距+1-2±1轨检小车检测2高低（弦长10m）223轨向（弦长10m）224扭曲高低（基长6.25m）325水平212.2双块式无砟轨道关键技术双块式无砟轨道的施工任务重、工期紧，我局采用了双块式轨枕快速预制生产线及其钢筋骨架加工快速生产线，在这两条生产线上，作为钢筋骨架主要组成部分的钢筋桁架焊接速度、质量和高质、高速制枕是双块式轨枕预制中的关键技术。双块式轨道板施工的关键技术有：物流组织、测量控制、现浇道床板混凝土裂缝控制。物流是无砟轨道施工的难点也是关键技术，主要包括轨枕、模板、工具轨和砼运输。物流的难点在于二线的施工，一

11、线施工可以利用二线的位置作为运输通道；二线施工时一线的道床板已经浇筑完成，只能利用一线作为有轨运输的通道，或者利用轮胎式龙门吊跨越无砟轨道施工作业机组进行物流运输。无砟轨道施工的一个最显著的特点就是测量精度要求高，测量技术必须要保证产品最终的毫米级精度，无砟轨道测量必须使用能够满足精度要求的测量设备和测量作业方法。粗调时,用自由设站法在线路一侧架设全站仪,依次照准线路两侧的至少6 个基点( 其上安装棱镜),利用平差程序计算出全站仪置镜点的X, Y, Z 坐标,然后用全站仪依次照准粗调设备上的棱镜点,测量出轨道的实际位置,全站仪利用自身的计算程序计算出轨道的实际位置和设计位置的偏差,将校正结果通

12、过无线传输传送给遥控器,通过遥控器操纵粗调设备,将轨道位置调整到设计位置,精度控制在±5 mm 。精调使用轨道测量小车和高精度全站仪联合工作，精调误差控制在1mm以内。无砟轨道轨道板混凝土裂缝控制是影响无砟轨道结构耐久性和稳定性的关键技术，也是施工过程中控制的重点和难点。轨道板裂缝一般分为两种：一是结构型裂缝,是由外荷载引起的,包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝;二是材料型裂缝,是由非受力变形变化引起的,主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。裂缝控制措施主要有：优选原材料、优化混凝土配合比、改进施工工艺、涂刷界面剂。3双块式无砟轨道技术再创新3.1双块式无

13、砟轨道施工工艺及标准创新德国及荷比高速铁路施工条件与我国有许多不同点，如：路基施工线路旁有一条6m宽施工便道、路基所占比例较大、工业基础雄厚、机械化程度高、劳动力工资昂贵等等，这就决定了我国的无砟轨道施工技术不能照搬照套国外的技术，必须结合国内具体情况，探索出一套适合中国国情的施工技术，具体可以开展以下几项工作：1、双块式无砟轨道轨枕预制，在引用德方环形生产线工艺技术的基础上，经过消化吸收，形成了以国产配套设备为基础的新的生产工艺，完全实现了国产化的目标。2、双块式无砟轨道铺设方面: 采用国产化铺设成套设备，针对国内高速铁路施工地形条件复杂、桥梁及隧道较多、施工便道条件差、劳动力资源丰富等特点

14、，研究不同工点情况下，采用相应的不同施工方法。3、标准创新：由于双块式无砟轨道技术是从德国全套引进，双块式轨枕的相关施工和验收规范目前也是采用德国的，这就牵涉到欧标和国标的配套和接轨问题，如：砼含气量德标要求不能大于2%，国标要求不得小于2%；静停养护时间德标要求为2h，国标为46h。经过专家论证与技术创新，在满足质量的前提下，对材料、工艺、精度等标准进行了合理修正，并得到了德方专家的肯定。4、我们一直积极组织及配合德方进行砼配合比的选配和调整，不但要考虑砼的各项耐久性指标，还要要求砼在浇筑后10小时内达到不小于48Mpa的脱模强度，目前国标水泥中能够达到这两项重要指标的水泥品种极少，为此，我

15、们经过多方选择、试拌，前期采用了在京津线上已大量使用的河北冀东P型水泥，该种水泥碱含量较低、性能稳定，比表面积大，在耐久性和早期强度两个方面均能达到生产线的需要，后来为降低运输成本，我们又选用了湖北黄石华新P.O水泥，国产水泥的成功使用，大幅度地降低了双块式轨枕的生产成本。3.2双块式无砟轨道组织管理创新1、采取矩阵组织结构与线性组织结构相结合的组织管理模式。轨枕预制场组织机构采用较为合理的矩阵组织结构模式进行管理，轨枕场领导层为矩阵的最高指挥层，下设纵向、横向两种不同的单位，以部门为横向工作单位，以工区为纵向工作单位。轨枕预制现场为加快环形流水线作业，根据管理规模相对较小的特点，采用较常见的

16、线性组织结构管理模式，以轨枕预制场副场长为现场的最高指令源，下设各工区，工区长领导班组长，班组长带领操作人员，层层交底，分级传达，及时有效的进行现场管理。2、研发并配备先进的管理软件和硬件，如：为现场技术人员配备PDA（掌上电脑）；使用高精度的先进测量设备等。3、建立详细的数据库，开发了专用的计划管理软件，充分发挥图表的直观表述作用，例如：二维的时间里程图将有利于协调、计划、监控整体施工进度。3.3双块式无砟轨道设备研发创新一、双块式轨枕采用机械化生产，生产设备的工作状态是否良好将直接影响轨枕生产，因此从机械设备着手，在机械设备正常运行的基础上，进行改进创新，以提高设备的生产能力。1、改进砼搅

17、拌机及运输装置，高效制作和运送砼保证砼搅拌机的高质运行，以确保轨枕浇筑所需的砼用量。双块式轨枕砼为C60高性能砼，要求较高，为了更好的达到这一目的，轨枕场研究决定采用立轴行星式砼搅拌机进行砼拌制。采用立轴搅拌机生产出的砼相对于卧式搅拌机具有砼更均匀、搅拌温度和湿度完全可控制等特点，可以高质高效的进行轨枕砼拌制，在保障砼质量的同时，提高了砼产量。砼的运输也是一个影响砼质量的重要环节，搅拌站距布料机的距离有25米，砼罐车显然不适用，在德国采用的是皮带式传送机输送砼，但采用皮带式传送大大增加了砼与空气的接触面，无法较好的控制砼入模时的含水量和温度，因此，我们研制出一台适用于轨枕生产线的砼运输斗车，在

18、运送砼时，斗车内砼与空气的接触面减至最小，有效的解决了砼入模温、湿度难以控制的问题。2、对钢筋桁架焊接设备进行优化钢筋桁架生产要求质量高、速度快，以便每天向轨枕生产提供充足、合格的钢筋桁架，为此，采用了自动化程序的焊接生产线，达到了高速生产的要求，但在焊接质量上，由于该设备为国内研发，在电流控制方面尚不完善，焊接时常出现过焊或欠焊的情况，影响了正常工作，为此，我们对电流进行了专题研究，针对不同季节环境温度的差异，找出了最佳的焊接电流，从而保障了钢筋桁架的焊接质量，从根本上提高了钢筋焊接速度，确保了轨枕钢筋桁架的供应。3、加快液压脱模站节拍速度在轨枕预制的过程中，随着对机械设备性能的逐渐掌握，在

19、保证轨枕环形生产线设备正常运转的前提下，对设备的各个环节进行认真研究，发现对整个生产线生产速度制约最大的是脱模站，因此，对脱模站的液压推进装置进行改进，经多次试验，通过调整液压升降装置的运行速度，提高了脱模站的运行速度，从而提高轨枕产量。根据实际计时测量情况，改进后的脱模节拍时间为3分0秒（即3分0秒完成一组模具脱模），较之前3分0秒的节拍时间缩短了40秒，有效地提高了轨枕产量。、 引入德式双块式轨枕预制PLC智能化控制系统，该系统优点为配备专用编程软件，实现了设备自动化、程序化、智能化，成品制造精度高、速度快。但德式设备存在以下缺点：采用德文操作系统界面，只能由一个七寸的小显示屏显示一个故障

20、代码，故障诊断相当困难，严重影响生产效率。经过创新，在现有设备基础上，开发了全新的PLC程序模块及中文操作系统，并配套工具检查柜，加装了触摸式人机对话界面，在该界面上，可以准确、全面的显示出全套设备的运行情况，迅速查找和排除故障。二、随着我国铁路客运专线建设的发展，无砟轨道施工设备的国产化工作是目前的重要工作之一，为此，中铁工程总公司开展了客运专线施工技术及装备再创新活动，成立了课题组，对无砟轨道施工的关键设备进行研制。相对国外无砟轨道施工设备，国内设备创新的方面有：开发轮胎式可变跨龙门吊，进行散枕、运输工具轨、模板、混凝土等物流作业；采用公铁两用自行式混凝土输送泵代替混凝土浇注机进行混凝土浇

21、筑作业。采取“强本简末、因地制宜、机动灵活”等策略，加大对控制无砟轨道施工精度和效率的散枕机、粗调机、精调机等关键机械的投入，对其他非关键的设备采用简单的、可替代的设备或干脆使用人工代替，充分发挥人力的灵活性。通过总公司的多次方案和技术设计评审，其中的散枕器、双块式轨排粗调机组和无砟轨道专业精调检测小车三套设备，完成了方案和技术设计工作，2007年8月全部完成了样机的制造。并于2007年9月在我局武广2标经理部大坡大桥工地右侧（DK1581+453.92）进行现场试验并通过专家的评审。根据专家评审意见，这些关键设备可进行工业生产。另外，其它一些设备如混凝土滑模摊铺机、混凝土浇筑机、螺杆调节器、

22、纵/横向模板等均由其它一些厂家完成产品的设计和制造，有些已投入使用。国内研发的施工设备，除上表所列外，其它的如配散枕器的可变跨龙门吊、混凝土布料泵、混凝土转运车、纵横向模板等均已开发研制成功。根据以上设备的技术性能，结合售价和技术转让合同等综合因素，我们选配了如螺杆调节器、粗调机、精调机和混凝土浇筑机各一台，其它配套设备和其余工作面的设备均采用国内开发研制的产品。施工设备技术参数对照表 表31序号无砟轨道主要施工设备国别技术参数比较01散枕装置德国5根/组中国5根/组02螺杆调节器德国螺杆高度550850mm中国螺杆高度520800mm03粗调机德国调整范围：水平±100mm竖向&#

23、177;700mm调整精度：±5mm中国调整范围：水平±150mm纵向±75mm调整精度：±3mm04专业精调设备德国轨距量程2565mm精度±0.3mm水平量程±225mm精度±0.5中国轨距量程±60mm精度±1mm水平量程±200mm精度±0.5mm4双块式无砟轨道施工体会、设想和建议截至目前，中铁四局双块式轨枕已生产了二十几万根,也参加了各种国内外无砟轨道的技术交流和培训,参与了双块式无砟轨道的施工机械设备国产化研发的过程,有些体会思考和建议, 愿借此机会,与业内同行交流切磋,

24、更望专家学者批评指教。4.1双块式轨枕预制体会、设想和建议目前国产普通的P.O水泥能完全应用于轨枕生产，建议根据各个轨枕场的生产总量，适当增加养护通道的体积和模具数量，将会在满足工期要求的同时，进一步减少生产成本，降低轨枕的生产难度。4.2双块式无砟轨道道床板施工体会、设想和建议1、物流的组织运送是铺设安装的难点和重点，必须根据现场道路、场地条件和设备配套能力综合考虑选择方案。利用既有公路-施工引入线-大桥、长隧两端和路基交叉口设置临时进出口，形成畅通的物流运送网络，保证工序连续紧凑的进行。2、路基、桥梁上的支承层（HBL）的施工质量（强度、平整度、伸缩缝、外形几何尺寸、耐久性等），对轨道板的铺设精度影响较大（因调节螺栓落在其上），应引起高度重视。3、无砟轨道铺设前，对路基工后下沉量、桥梁拱度必须经评估确认达标；并按照铁建设2006189号文“客运专线无砟轨道铁路工程测量技术暂行规定”做好测量控制，保证铺设精度。4、工具轨的运输和安拆过程应注意避免