CRTSI型双块式无砟轨道施工技术研究

1、CRTS型双块式无砟轨道施工技术研究摘 要：目前我国客运专线铁路轨道结构普遍采用的是高平顺性、高稳定性的无砟轨道结构型式。CRTS型双块式无砟轨道施工技术研究起步较晚，应用于无砟轨道施工技术方面的经验目前还不够成熟。因此，探讨CRTS型双块式无砟轨道施工的技术难点和技术工艺问题是很有必要的。关键字：高速客运专线；CRTS型双块式无砟轨道；施工工艺技术 1、 引言近年来，伴随着国家综合国力的全面提升，我国高速客运专线铁路建设取得历史性跨越，进入全面建设时期。高速客运铁路的最显著特点表现为高速度，与传统的有砟轨道结构铁路相比，高速客运铁路对轨道的结构要求更高，它需要轨道具有高平顺性和高稳定性。所以

2、，需要开展针对高速客运铁路的轨道结构施工技术研究。高速客运铁路轨道通常采用的有CRTS型双块式、CRTS型双块式无砟轨道，与CRTS型板式、CRTS型板式与CRTS型板式无砟轨道。无砟轨道有以下特点：1) 轨道稳定性好，线路养护维修工作量显著减少，对列车运营干扰少，线路利用率高；2) 轨道几何形位能持久保持，平顺性及刚度均匀性好，耐久性好，服务期长，提高了列车运行的安全性；3) 相比有砟轨道，避免了列车高速运行时道砟粉化与飞溅，同时避免了优质道砟的使用及环境影响。4) 无砟轨道自重轻，可减轻桥梁二期恒载，结构高度低可减少隧道开挖断面；5) 无砟轨道必须建于坚实、稳定、不变形或有限变形的基础上，

3、一旦下部基础残余变形超出扣件调整范围或导致轨道结构残损，对其修复和整治比较困难。当然无砟轨道初期投资相对较大。CRTS型双块式无砟轨道结构从上至下由钢轨、扣件、CRTS型双块式轨枕、道床板、底座板或支承层组成，桥梁上称底座板，路基上称支承层，隧道内以仰拱回填层代替支承层。CRTS型双块式无砟轨道目前已在国外高速客运铁路建设中得到广泛应用，在我国CRTS型双块式无砟轨道应用也越来越多。 2、 CRTS型双块式轨枕结构设计图一 CRTS型双块式轨枕外形结构(有挡肩式)(单位：mm)CRTS型双块式轨枕属于非预应力轨枕，由两个混凝土块组成，通过钢筋桁架连接，两个混凝土块表面各设1个承轨台，左右对称分

4、布。CRTS型双块式轨枕混凝土采用强度等级为C60的高性能混凝土，钢筋桁架采用CRB550级钢筋。钢筋桁架伸出混凝土块两侧，在道床安装时通过与道床混凝土的良好连接形成整体道床结构。无挡肩轨枕与WJ-7型扣件配套使用，有挡肩轨枕与WJ-8型扣件配套使用。 3、 CRTS型双块式无砟轨道施工技术难点与普通铁路有砟轨道相比，高速客运铁路CRTS型双块式无砟轨道系统的施工工艺更为复杂，技术含量更高，其难点主要体现在以下四个方面：1) 轨道基础地基沉降变形规律难以控制。2) 精密测量技术。 3) 轨道平顺度控制。4) 无砟道岔施工。 4、 CRTS型双块式无砟轨道施工工艺技术在当今现代化生产形势下，铁路

5、无砟轨道施工工艺主要有轨排框架法和工具轨法两种，其各有优缺点，本文就轨排框架法施工作为此次研究重点，其工艺流程为：线下基础沉降变形评估及验收复核CP测量控制网建立及评估桥梁地段：底座板及凹槽(凸台)施工(路基地段：水硬性支承层施工)、(隧道地段：仰拱基底回填及表面处理)道床板底层钢筋绑扎轨枕进场验收后采用散枕机或龙门吊进行轨枕散铺轨排组装道床板钢筋绑扎及接地焊接模板及预埋件安装轨排精调及固定道床板混凝土浇筑道床板混凝土拆模及养护遗留孔封堵及成品保护。（1） 施工准备1) 路基、桥梁及隧道沉降评估合格，沿线按规范要求建立CP控制网，并测量计算出CP控制网成果；2) 轨枕进场验收，堆放场地要硬化、

6、平整，轨跺绑扎牢固，并按规范要求堆放在指定位置；3) 施工作业面凿毛及清理。测量基层混凝土顶面标高，高于设计标高及凿毛或拉毛效果不满足要求地段，使用凿毛机进行处理，超高部分凿至设计标高，低于设计标高者，清理后直接放样即可。（2） 合理组织物流高速铁路桥梁无砟轨道施工因受场地限制，施工机具材料运输必须先筹划好，确保施工过程中物流通早，保证施工连续性。桥梁上CRTS型双块式无砟轨道施工场地较路基地段受限因素多，桥面宽度窄，大型运输车辆无法调头通过、工机具材料无法大面积摆放，只靠桥面一条路径实现双线物流运输不现实。如我单位承建的佛肇城际轨道交通GZZH-6标项目，线路长7200m，项目部标段中部位置

7、修建钢栈桥上桥，从两头开始相向往钢栈桥方向，在桥面运输物资先施工一线底座板，当一线底座板完成约300m左右，同时开始施工二线底座板与一二线道床板，形成平行流水作业，运料车先走二线梁面再变道到一线早已浇完的底座板上形成物流通道，再利用10T龙门吊将物料转运至一二线工作面进行施工。如需赶进度，可上桥先施工一线，二线施工时，钢筋主材、模板及其他小型周转性材料机具利用桥面运输到施工位置，轨排框架及双块式轨枕等设备材料则利用桥下便道用汽车吊吊运上桥，混凝土采用天泵入仓，但成本很高。（3） 轨道底座板施工1) 测量放样通过不少于4对CP控制点按设计底座位置在每孔梁的梁面上放出底座边线控制点（距梁端0.1m

8、、每块底座板4个角点，共10个断面），采用红油漆做好标记；根据放出的底座控制点采用墨斗弹出底座边线、横向模板位置线及凹槽底部的平面位置（1000mm×678mm）；根据弹出的底座边线、横向模板线及凹槽的平面位置采用钢卷尺量出每块底座板纵横向钢筋摆放的边线位置，并用墨线标识。2) 底座板连接钢筋安装混凝土底座采用基层混凝土预埋套筒和连接钢筋与基层连接。连接钢筋（“L”型20钢筋，总长475mm，外露端125mm，套入端250mm，车丝24mm），连接钢筋旋入套筒长度的1/2（24mm），方向垂直于线路；套筒缺损部分在相应位置植筋，植筋时植入HRB33512“L”型钢筋，植筋的锚固深度为

9、12cm。抗拔力等满足设计要求，外露长度及弯钩形式与套筒连接钢筋相同。植筋错开凹槽与模板位置。3) 底座板钢筋安装钢筋在钢筋加工厂内集中加工，各型号钢筋下料长度、弯曲半径、弯曲角度应严格按照技术人员的交底进行；加工好的钢筋采用平板拖车运输，吊装过程中将钢筋放置于钢管焊接的吊装平台（6m长、60cm宽）内直接吊装，确保不弯曲；汽车吊吊装上桥后由人工按规格、型号分类堆码在线路中间，挂牌标识。采用15×15cm方木支垫，彩条布覆盖。钢筋安装前在底部放置同等级的混凝土垫块，底座板钢筋分上下两层，除在限位挡台处的净保护层厚度为25mm外，其余均为35mm。每平米垫块数量不少于4个，并保证底座混

10、凝土保护层厚度为35mm。 4) 底座板模板安装模板安装前打磨除锈干净，并人工刷涂脱模剂。安装横向基座条，基座条端部采用膨胀螺栓锚固在桥面；安装中间块横向模板，然后安装两边块。使横向基座条嵌入模板底面凹槽；安装纵向模板，纵向模板与横向模板通过顶部螺栓连接。纵横向模板安装时采用悬垂定位法保证与水平面垂直，所有模板接缝处采用双面胶粘帖，保证拼缝严密模板底与梁面之间缝隙填充砂浆封堵。注意底座侧模的加固。5) 凹槽模板的安装凹槽与纵向模板顶面槽钢的连接采用4根25cm长20mm全丝螺杆，通过调节20mm螺杆控制凹槽模板顶面标高，纵向模板与顶面槽钢采用螺栓连接，确保凹槽平面位置和模板不上浮。（图二 凹槽

11、模板的安装）6) 底座板混凝土浇筑底座板采用C40混凝土浇筑，浇筑前应彻底清理模板范围内的杂物，由技术员检查质检员确认模板、钢筋状态，复核抗剪凹槽的位置是否满足设计要求，符合要求后应采用喷雾机对基床面喷水雾湿润方可进行混凝土浇筑。混凝土振捣时，必须从钢筋的间隙插入，尽量避免碰触钢筋。混凝土浇筑过程中由试验员对每车混凝土进行坍落度、含气量及入模温度进行检测，同时按每100m3取样留置2组标准养护试件，每浇筑批取样留置同条件养护试件6组（2组用于同条件抗压强度报告，2组用于确定强度2.5MPa的时间，2组用于确定强度为75%设计强度的时间）。7) 混凝土养护混凝土第三次抹面完成后，采取土工布覆盖，

12、并在其上覆盖彩条布保水的养护方式，确保混凝土表面土工布能保持充分潮湿状态。混凝土浇筑完毕后的保温保湿养护最短时间应满足规范要求，期间技术管理人员在防护墙上贴标签，标识养护开始时间及养护结束时间。当混凝土底座板强度未达到设计强度的75%之前，禁止一切施工机具在底座板上通行。8) 模板拆除拆除模板时底座板模板应在混凝土强度达到2.5MPa以上，其表面及棱角不因拆模而受损时，方可拆模。9) 隔离层、弹性垫板施工根据每块底座板的长度（6.4m、5.75m、6.44m三种）采用裁纸刀及3m长铝合金尺裁取4mm厚的聚丙烯土工布（土工布的宽度为定尺4m），铺设于底座板顶面，四周采用胶带将土工布固定；对应凹槽

13、位置处的土工布采用裁纸刀和直尺裁取1022mm×700mm尺寸的土工布，然后将其裁为1000mm×678mm的尺寸，铺设于凹槽的底面。（4） 道床板施工1) 道床板底层钢筋施工道床板配筋采用连续配筋，钢筋采用纵向20和横向16钢筋，横向钢筋长度2.7m。底层纵向钢筋7根，间距440mm；横向钢筋间距650mm。按测量边线位置，采用自制钢筋定位尺将钢筋精确定位；纵向钢筋按照要求进行搭接，搭接长度不得小于700mm，相邻接头错开不小于1m，同截面内钢筋接头数量不大于50%，搭接接头采用两个塑料绝缘卡进行固定（两端各一个，需要时中间加设一个）。采用同标号混凝土垫块垫起，保证其35

14、mm保护层厚度。在每一根纵横向钢筋交叉点处，每段面设置4块，断面间距650mm，满足4块/平米的要求。绑扎底层钢筋时，预先将上层横向钢筋放置于下层钢筋绑扎位置，为上层钢筋做好准备，能提高上层钢筋的绑扎效率。2) 轨枕分枕轨枕调运前，应用高压水对表面进行清洗除尘。采用龙门吊的轨枕专用吊具，一次抓取5根轨枕，吊运放置于自动分枕平台上。轨枕安放完毕后，由工人再次对轨枕表面进行清理，去除表面残留的浮渣及灰尘，然后安装扣件垫板。安装顺序一次为弹性垫板、钢垫板、轨下垫板、轨距挡板，安装时要将道孔对齐。自动分枕平台结合轨排架长度，一次分布轨枕，按轨枕设计间距（650mm）自动平均分布。散枕后为确保轨枕间距的

15、精度，由工人使用钢尺再次复核轨枕间距，确认无误后方可组装轨排；如有个别间距不满足要求的，则对该轨枕进行人工调整，直至满足设计要求为止。3) 轨排组装使用龙门吊将空截的轨排吊运至自动分枕平台处，通过自动分枕平台一端的轨排定位装置，精确定位。待轨排完全放稳、放齐时，开始组装轨排。组装由WJ-8B扣件系统将双块式轨枕与轨道排架安装组合。安装时，现将绝缘块安装，并密贴钢轨，再将弹条安装，弹条三点应与绝缘块（即钢轨侧）密贴。最后将螺旋道钉拧入螺旋孔内。安装过程禁止施工工具撬、砸扣件配件。扣件安装采用定扭力专用扳手拧紧，扭力控制在设计值160Nm。当扭力达到设计值时，扭力扳手会发出声响，此时停止拧入。对轨

16、排安装质量及轨枕间距进行检查，同时将轨排支撑柱的高程调整机构和横向调整机构均调节至中间状态。合格后再用龙门吊将轨排吊运至工作面。4) 轨排就位轨排就位按中线和高程定位，误差控制在高程-100mm、中线±10mm。每组轨排按顺序安装，通过鱼尾夹板连接和固定，每个接头安装4套螺栓，正反颠倒安装。采用自制8mm垫板，将轨缝预留为统一标准8mm。调整两侧支撑柱底部的轨排横向调整机构，使调整螺栓的调整方向与钢轨垂直。5) 轨排粗调 轨排粗调采用全站仪，完成轨排初步调整。调整原则为先中线后高程，高程误差宁低勿高，中线误差越小越好。中线5mm，高程0，-5mm。全站仪采用自由设站法定位，设站时至少

17、观测附近4对CP点基准控制点棱镜，通过配套软件，自动平差计算，确定全站仪的坐标，设站间距不得大于70m，两次设站至少重叠观测2对CP点。利用轨道中线点参照轨排框架上的中心基准器进行排架中线的定位调整，左右调节通过支柱底部的横向调整螺栓进行调换，使用轨道排架横向、高程调整机构完成轨排的粗调工作，按照先中线后高程的顺序循环进行。（图三 轨排粗调）6) 顶层钢筋安装及接地焊接在顺序安装的成型轨排内，穿插按设计要求制作的上层钢筋。对纵向钢筋与横向钢筋及轨枕桁架上层钢筋交叉处，均采用绝缘卡绑扎。纵向钢筋按要求进行搭接，搭接长度不得小于700mm，相邻接头错开不小于1m，同一截面内钢筋接头数量不大于50%

18、，搭接接头采用两个绝缘卡进行固定。利用道床板内结构钢筋作为接地钢筋，纵向设置三根，即道床板上层轨道中心线一根钢筋和最外侧两根钢筋。同时将道床板在纵向上划分成长度不大于100m的接地单元，每一接地单元内取一根16的道床板上层横向结构钢筋作为横向接地钢筋，纵横向接地钢筋交叉点“L”形焊接，焊接长度不小于100mm。接地端子的焊接应在模板安装完成后进行，端子表面应保证与模板密贴。进行绝缘电阻测试。先目测检查绝缘卡安装是否良好，有无脱落现象；然后用欧姆表进行下一步测量钢筋间的绝缘数据，任意两根非接地钢筋间电阻不应小于2M。7) 纵横向模板安装模板应表面平整无凹凸、无弯折、无油污，脱模剂涂刷完毕，根据弹

19、出的模板边线，精确安装侧模板、端头模板，采用自制改进的模板定位尺，对两侧模板进行精确定位，以确保纵向模板的平顺及垂直度。将轨排上支腿的模板固定座与模板进行连接，或采用模板可调侧向支撑杆加固时，支撑杆一端与模板的预留孔连接，另一端通过螺钉与底板连接。模板间采用螺栓固定，模板缝及两侧采用双面胶条封堵，避免漏浆。模板的固定，纵向模板设置4道支撑，采用两撑一拉方式支顶，保证模板自身稳定。曲线超高段适当考虑增加支拉固定点，保证模板稳定。8) 轨道精调全站仪设站，全站仪观测4对连续的CP点，自动平差、计算确定设站位置，如偏差大于1mm时，应重新设站。改变测站位置后，必须至少交叉观测后方利用过的4个控制点，

20、并复测至少已完成精调的一组轨排，如偏差大于2mm时，应重新设站。为加快速度，每工作面宜配备2台具有自动搜索、跟踪、计算、传输数据功能的全站仪。（图四 轨排精调设站）测量轨道数据，轨道状态测量仪放置于轨道上，安装棱镜，使用全站仪测量轨道状态。测量仪棱镜要与CP使用棱镜参数一致。小车自动测量轨距、超高、水平位置，接收观测数据，通过配套软件，计算轨道平面位置、水平、超高、轨距等数据，将误差值迅速反馈到轨道装填测量仪的电脑显示屏幕上，指导轨道精确调整。调整中线，采用专用开口扳手调节左右横向调节器，调整轨道中线，一次调整2组，左右各配2人同时作业。（图五 精调小车）调整高程，用套筒扳手，旋转竖向螺栓，调

21、整轨道水平、超高。粗调后顶面标高应略低于设计顶面标高。调整螺柱时要缓慢进行，旋转90度为高程变1mm，调整后用手检查螺柱是否受力，如未受力则拧紧调整附近的螺旋。精调顺序：对某两个特定轨排架而言，横梁精调顺序为：14 5 8 2 3 6 7 1 2 3 4 5 6 7 8。顺接过度方法：前一站调整完成后，下一站调整时需重叠上一站调整过的8到10根轨枕。在CP点精度、设站精度、全站仪精度、测量小车精度符合规范要求的情况下，两设站点测量同侧面的绝对偏差值中线不大于0.5mm、高程不大于2mm；若偏差大于以上数据，则需要查找分析原因，首先是检查设站点1和设站点2的设站精度，如设站点精度没有问题，则需要

22、对CP控制点进行复测，以确保CP点的整体精度；过渡段从顺接段后的第一个轨排架开始，每枕的数据递减值宜小于0.2mm，直到绝对偏差约为零为止。轨排精调完成后，通过立柱底座的控制螺栓对轨道排架进行固定。9) 混凝土浇筑道床板采用C40混凝土浇筑，浇筑前，采用高压水清洗整个工作面，但要注意底板不要有积水。采用定做专用塑料防护套罩住轨枕、扣件及钢轨，防止污染。采用吊斗垂直浇筑。混凝土浇筑顺序由浇筑一端振捣推进到另一端不分段浇筑，尤其是轨枕块位置通过振捣器由轨枕块一侧溜滑到另一端，保证混凝土与构件密实接触。振捣时尽量不要碰触钢筋，不扰动轨排，应靠近轨枕边缘。浇筑过程中，应及时取下轨枕保护罩进行冲洗、清理

23、。10) 道床板收面 混凝土振捣完成后，及时修正、整平混凝土。第一、进行道床板顶面刮平，使用自制改进的横梁式刮尺，刮尺垂直放于两根钢轨顶部，由钢轨顶面标高推算出刮尺高度，之后采用纵向平推刮尺，控制道床板标高。第二、进行道床板顶面粗平抹面，用木抹提浆并抹平混凝土裸露面。第三、对道床板顶面进行钢抹精平，需待木抹粗平1.5小时后实施。第四、抹面压光，为防止混凝土表面失水产生细小裂纹，需待混凝土初凝时进行。混凝土初凝控制，采用钢球实验确定。（图六 道床板收面）抹面过程中要加强对轨道下方、轨枕四周以及轨排横梁下方和横梁与钢轨交叉点的混凝土面进行抹面，确保不遗漏。压光后道床板表面平整度应不大于3mm/m。

24、道床板顶面高程至承轨台底面高差为4.5mm，允许偏差5mm。抹面完成后，及时清刷轨排、轨枕和扣件上水泥浆，防止污染。11) 混凝土养护混凝土浇筑完成后，采取土工布覆盖洒水的养护方式，洒水次数根据环境温度情况定，确保混凝土表面能保持充分潮湿状态。养护时间不少于7天。混凝土终凝前应避免与流动水接触。12) 轨道排架的拆除道床混凝土浇筑后约3小时后，用2kg钢球测其强度，以钢球自重在道床面上的压痕为准：压痕直径3033mm，或混凝土初凝后用手指压混凝土没有凹陷有点硬度时，两侧同时松转螺杆90度，然后在约1.5小时后可根据混凝土强度进行扣件松动，并松开鱼尾板夹板螺栓，以防框架温度应力拉裂混凝土。在太阳照射前混凝土应浇筑完且达到初凝，在松开扣件前框架应避免太阳照射和框架温度变化大，如果太阳照射和温变化大混凝土未达到初凝时必须