高速铁路无砟轨道施工技术

高速铁路无砟轨道施工技术摘要：高速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。但是，我国铁路在无砟轨道施工技术方面的经验目前还不够成熟。因此，探讨无砟轨道施工的技术难点和的若干关键技术问题是很有必要的。关键字：无砟轨道；高速铁路；施工技术1引言近年来，伴随着国家综合国力的全面提升，我国高速铁路建设取得历史性跨越，进入全面建设时期。高速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，需要开展针对高速铁路的轨道结构施工技术。无砟轨道作为一种稳定性高、轨道刚度均匀、具有较强的结构耐久性、容易维护、可降低桥梁二期恒载、减少隧道净空开挖、综合效益高的轨道结构形式，目前已在国外高速铁路建设中得到广泛应用。在我国无砟轨道研究起步较晚，目前基本处于应用的初级阶段。因此，对无砟轨道施工技术进行研究是很有必要的。2无砟轨道施工技术难点与普通铁路有砟轨道相比，高速铁路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五个方面：(l)轨道基础地基沉降变形规律难以控制。无砟轨道整体形态是通过扣件系统进行维持，因此，必须采取技术经济合理的处理措施保证轨道地基的稳定性，线下工程的设计和施工，以满足无砟轨道系统设计的技术要求。(2)精密测量技术。传统的测量技术已经无法满足高速铁路无砟轨道系统的施工建设需求，需要采用高精度的现代工程测量方法来保证保证无砟轨道线路平顺性。(3)轨道平顺度控制。高速铁路与普通有砟铁路的最显著区别是需要一次性建成可靠、稳固的轨道基础工程和高平顺性的轨道结构。轨道的高平顺性是实现列车高速运行的最基本条件。实现和保持高精度的轨道内外部几何状态是高速铁路建设的关键技术，是最重要的基础性技术工作。(4)无砟道岔施工。道岔区无砟轨道施工应严格按相关规程进行，在保证无砟轨道的道岔间无缝的同时还要注意与不同区间、不同标段间无缝线路施工相互协调。所以在进行无砟道岔施工时，应严格按设计进行预铺装、严格对位并精细地调整几何形位，应严格按设计焊接道岔内的钢轨并锁定道岔以保证工程质量。3无砟轨道施工关键技术3.1不同线路地段轨道系统的组成根据不同的线路地段特点，需要设计不同的轨道系统结构，以保证车辆的运行安全和高速特点。对于正线一般地段，轨道系统主要由以下几部分构成：最底层是路基防冻层，作用是防止毛细孔，路基防冻层上是水硬性混凝土材料支承层，轨道铺设在支承层上并通过混凝土道床板与支承层连接。路基段的曲线超高在路基防冻层表层上实现，超高部分需要通过缓和曲线完成过渡，同时，在不同超高段，顶层沥青硅覆盖方式也不同。路基段采用不分轨道单元，道床板连续铺筑方式，当温度变化区间超过15℃或道床板混凝土浇筑不能连续进行时，需用通过设置工作缝方式来保证道床板结构均匀过渡段轨道施工是无砟轨道施工重点，实现线路不同结构物之间的刚度均匀过渡是保证高速列车运行舒适的关键，因此需要严格控制不同结构物过渡段轨道施工质量，当路基长度在10米以内时，路基地段不设置端板和端梁；当路基长度处于10～20米之间时，在桥台5-10米范围内的路基中间设置2.8×0.8×l.3米的端梁；当路基长度超过20米时，需要按照设计要求设置端板和端梁。在隧道口无论路基长短内均需按设计要求设置4×5销钉，同时使用环氧树脂进行锚固3.2无砟轨道测量无砟轨道施工阶段测量主要包括三个内容：线下施工测量、无砟轨道铺设测量以及竣工测量。线下施工阶段测量主要工作是控制网的复测和控制网加密；对于无砟轨道铺设阶段测量，关键工作就是CPⅢ控制网的布设，平面测量要求满足五等导线精度，线路起闭于CPⅠ或CPⅡ控制点。导线长度不超过2km，点间距150～200m之间，距线路中线3～4m，需要再线下施工完成后无砟轨道铺设前进行施测，控制点需要用钢筋混凝土包桩，以保证其精度不受环境影响。高程测量采用起闭于二等水准点的精密水准测量施测，水准线路不超过2km。竣工阶段测量主要是维护基桩测量和轨道几何形状测量。3.3水硬性混凝土支承层铺设1质量控制管理要点：1施工准备1.1人员培训1.1.1施工前必须对技术及施工作业人员进行室内培训，讲明各工艺要点、做法及各工序之间关系；必须严格履行施工作业交底制度。1.1.2通过建模拟试验段，进行测量、粗铺、精调、灌浆现场培训。1.2水泥乳化沥青砂浆型式试验型式试验采用试验室通过的配合比并结合砂浆工艺试验同步进行，动态试验最终要形成砂浆设备搅拌流程，内容包括：1.2.1施工便道空行驶20～40km：1.2.1.1检测各计量系统精度是否满足要求；1.2.1.2其中每5～10km做一次调平试验。1.2.2施工便道满载行驶20～40km：1.2.2.1检测各计量系统精度是否满足要求；1.2.2.2检测干粉料级配是否发生改变；1.2.2.3其中每5～10km做一次调平试验。1.2.3采用同一配方，按照最大搅拌量，最小搅拌量，分别搅拌，并分别抽样检测搅拌砂浆成品物理及力学性能是否具有同一性或相似性。1.2.4采用同一配方，同一搅拌量，分别调整投料顺序、搅拌时间、搅拌速度，分别检测砂浆物理性能变化情况是否呈规律性变化。1.2.5在1.2.4款基础上，调至砂浆性能状态满足配合比设计要求，总结搅拌工艺，形成自动流程。1.2.6在1.2.5款基础上，采用同一配方、同一砂浆车连续灌注5块以上轨道板：1.2.6.1检测各系统工作情况是否正常；1.2.6.2检测每次灌板砂浆状态物理性能是否具有同一性或相似性。1.2.7调整配合比，重复第1.2.6款1～2次。1.3测量仪器和系统的检校精调作业前一定要进测量仪器和标架的检校，当过程中发现意外时也要及时检校。2两布一膜铺设2.1铺设前桥面一定要经过高压清洗，清除残留附着突起物，防水层破裂处要进行修补。2.2在底座板范围内沿线路纵向两侧及中间各弹出宽30cm的粘合剂涂刷带，底层土工布可对接，中间薄膜及上层土工布不许对接。2.3土工布定制幅宽要至少大于3.05m。3底座混凝土3.1按照施组划分作业，规划每个作业面内的施工单元布置，形成布置图，统计后浇带数量，作为对下交底内容，在桥面防撞墙对应位置应标明后浇带类别位置。3.2钢筋加工分线下钢筋笼加工及桥上绑扎连接两步进行。3.3线下加工要在加工模床上进行，钢筋笼完成后，在运往现场存放前，应在钢筋笼端头挂标识牌，分别注明方向、左右线、前后位置、及墩号。3.4桥梁上钢筋绑扎要注明跨缝处纵向钢筋变化情况，可事先在对应防撞墙上标明配筋种类、数量，方便材料准备和施工。3.5剪力齿槽处锚固钢筋和钢板要注意旋入速度和高度。安装锚固螺栓的转动力矩为：Ma=140N.m，螺栓旋入速度至少为42mm。3.6后浇带钢板要注意焊缝质量和钢板变形情况，采用特制焊条和工艺，后浇带钢板安装完成后要保持锁紧螺母松开状态。3.7桥梁上禁止焊接作业。3.8混泥土浇筑注意入模温度不大于30℃。浇筑时埋温差电偶。一个浇筑段之间混泥土必须一次完成，左右线同时浇筑。侧模底部漏浆和后浇带端模跑浆是常见缺陷，要采取妥善措施。后浇带端模在初凝后便拆除，及时修整凿毛处理。3.9底座混泥土的张拉连接要在混泥土温度小于30℃情况下才能进行，并且尽量围绕20℃左右作业。当温度在20℃～30℃之间时，只进行连接，无需张拉；当温度小于20℃时，要根据计算所得张拉量张拉连接器。3.10张拉时在曲线地段的临时端刺，要加装临时侧板，防止底座板在张拉进横向位移。临时侧向挡块采用枕木配合钢板，两侧以防撞墙做支撑，中间支撑在两底座板之间。4轨道板粗铺4.1轨道板上桥前一定要进行检测，不合格轨道板禁止上桥。同时要对轨道板清理：地板、承轨台面、扣件表面，灌浆孔疏通，在调节千斤顶位置处粘结非吸水性泡沫材料。4.2底座板表面高程复测并处理完毕，表面要进行高压清洗。4.3再次确认上桥前轨道板方向和装车顺序。4.4底座板上轨道板基准网放样完成且平差计算通过后才可进行轨道板粗铺。相邻轨道基准点相对精度应满足平面位置±0.2mm，高程±0.1mm。4.5底座板上做好板号标识，方便时用墨线弹出轨道板边线位置，提高轨道板粗铺效率和精度。粗铺后轨道板定位精度10mm。4.6相邻板缝宽度要严格控制，5cm左右。4.7在混凝土底座板上放置35mm×35mm×350mm的垫木，垫木质地要硬，每侧放置3个，分别在轨道板两头及板中。4.8粗铺时禁止强行撬动轨道板。5轨道板测量及精调5.1无咋轨道精调测量必须建立专项管理制度，分三级专人管理，要明确各级责任分工、作业要求。按项目经理部测量协调人、项目分部测量协调人、作业班组三级组织管理。测量数据的计算和管理是型板中的一个关键。5.2精调前再次检查粗铺精度，对明显偏差的轨道板，先调到一定精度范围内，再进行测量调整。5.3精调系统在上线使用前一定要进行标架检校。硬件常数（强制对中三角架高度，小型三角支座棱镜高度），标架四脚平整度要进行检核和调整，再将必要的常数录入到程序中。在使用过程中，如发现意外也要重复检校。5.4精调完成后要及时对已调整完成轨道板的评估测量，检查的任务是发现轨道板接缝处平面和高程上的误差超限情况以及轨道板中央的高程偏差，检查的目的首先是发现和避免轨道板精调引起的周期性误差，其次对施工队伍的作业精度进行检查。检查使用精调系统的精调标架，全站仪和对中三脚架。检查可使用CPⅢ网点，如果有可能的话也可以使用轨道基准点，然后开始检测。5.5对变形轨道板的处理。工期容许的情况下，采取调整支点，使变形恢复。工期不容许的情况下，重新打磨。5.6精调后立即安装压紧装置，场地要显著标识，配置跨线通道，禁止踩踏已精调轨道板。6水泥乳化沥青砂浆灌注灌注作业前一定要对每班组作业人员进行线下实战练习和考核，做到砂浆车、砂浆性能、灌注工艺全面熟悉才能上岗。6.1封边前高压水枪彻底清理板底杂物。6.2横向采用封边干硬性乳化沥青砂浆或同性能的特种砂浆。纵向封边普通砂浆，要采取措施防止砂浆侵入板底，封边前对封边部位一定要润湿处理。6.3灌浆口一定要加装灌浆筒，筒高度一定要高于板底最高侧10～15cm。灌浆时对轨道板要覆盖保护。6.4封边后在砂浆初凝前，在轨道板四角和中间留出排气孔。排气孔要紧粘板向上留出。6.5灌浆采用“慢-快-慢-补”四步法实施灌注。6.6加料站及移动加料设备。考虑到材料对温度敏感性及必要的防离析保护，设备加料站作为中间储料机构，有利于保证砂浆品质。移动砂浆加料设备作为备选方案要确保在保温隔热措施和防离析措施到位。6.7砂浆车的保养与清理。砂浆车保养与清理对生产效率和砂浆质量都有较大影响，对影响计量、传输、密封等功能的部件一定要坚持维修保养和清洗制度。3.4轨道安装定位轨道安装定位的主要工序依次分别为首先铺设轨枕、安装工具轨然后进行轨道调整定位再进行轨道电路参数检查最后轨道精确调整和固定。施工时，一般100m为一个施工单元组织施工。1、铺设轨枕、安装工具轨在轨枕铺设施工前，应提前将每一施工单元所需工具轨、道床板钢筋等材料通过相邻一侧的路基预先运输、堆码到位。轨枕铺设使用散枕机施工。散枕机通过挖掘机特殊改装而成，挖掘机上安装专用液压轨枕夹钳，进行轨枕的吊装、并按照正确的轨枕问距直接将轨枕摆放到位。每一施工堆元的轨枕摆放到位后需要穿入道床板纵向钢筋，钢筋使用专用绑扎线绑扎，为满足轨道电路绝缘性能要求，需要采用塑料套管及垫块对道床板内钢筋进行处理。松开扣件螺栓、检查轨下垫板的数量和组装情况，在保证符合设计要求的前提下，安装工具轨，必须保证钢轨落槽。在细调轨枕间距以保证满足设计要求，拧紧螺栓并使用扭力扳手检测螺栓扭矩。2、轨道调整定位轨道调整定位施工采用专用支撑架、双向调整轴架完成，支撑架间隔2.5m设置，双向调整轴架每隔3根轨枕对称设置，双向调整轴架基座预先安装在钢轨底面。支撑架内安装宅钢轨夹钳和竖直调整装置。首先使用水准仪测量轨道面高程，起落竖直调整装置，使轨顶标高满足设计值。允许误差为±10mm；用扳手上紧双向调整轴架的竖直螺栓。螺栓端头与垫板顶死、受力。在每一组双向调整轴架基座间安装传力杆后，用扳手旋转传力杆，逐点调整轨道至设计中线位置．容许偏差为±5mm，并用全站仪精确测量复核。轨道调整定位合格后，在细调定位支座的预埋位置钻孔，安装定位支座。3、轨道精确调整和固定轨道精确调整在道床板混凝土浇筑前l.5～2小时前进行。按照细调定位支座位置划分检测断面，使用轨检小车和全站仪逐一检测每一个检测断面线路的水平、高低、轨向等几何形位和中线位置。根据轨检小车输出的检测数据确定检测断面处轨道精确调整的量值。用扳手微动调整双向调整轴架的竖直螺栓丝杆，调整线路的几何行位，直至满足设计要求。在细调定位支座上安装螺旋调整器，旋转调整手柄，使调整刻度达到调整量值．确认轨道中线位置调整到位。将“U”形卡板插入细调定位支座内卡紧