高铁无砟轨道病害整治技术简介(通用3篇)
高铁无砟轨道病害整治技术简介 篇1
无砟轨道铺轨测量与精调技术
王建华
(中铁七局集团有限公司,郑州 4 5 0 0 1 6)概述
无砟轨道是以整体道床代替碎石道床的一种新型轨道,其平顺性、稳定性、精度和标准要求高,传统的施工技术和工艺已不能满足设计和运营的要求。这种新型的轨道结构,其静态几何状态中线为2mm,高程2mm,轨距±1mm,检测方法为全站仪配合轨道几何状态测量仪检测。
对于无砟轨道要求的高标准性,施工中一般是采用全站仪配合静态轨检小车对已铺设成型的线路轨道进行测量,人工配合进行线路调整。使用全站仪配合轨检小车进行轨道几何状态测量是一项费时细致的工作,再加上没有成熟的调整顺序和方法,会出现调整过一遍后,再进行复测时又出现线路的几何状态不能满足规范要求,需进行反复测量反复调整。不仅影响铺轨精调的整体进度,而且给钢轨和扣件带来一定的影响,最大的问题是不能保证联调联试的正常进行。在现有的施工技术条件下,如何在保证精调精度的同时提高铺轨精调的速度,本文对此进行探讨,寻求一种快速的精调作业方法,提高铺轨精调的速度。
合武铁路的大别山隧道位于墩义堂至麻城之间,采用双块式无砟轨道,全长13.256km。在隧道两端分别设置25m的过渡段,设计线间距4.6m。隧道终点有一半径7000m的曲线伸入隧道内,伸入长度799.93m。隧道内无砟轨道正线采用专用的双块式轨枕,按1600根/km布置。正线铺设60kg/m U75V无螺栓孔新耐腐蚀钢轨,隧道内正线采用pandrol直列式扣件。轨道几何尺寸要求
2.1 轨道动态几何尺寸要求
轨道动态几何尺寸的检测是通过大型轨检车进行的,利用轨检车试运营来检测轨道在负重情况下的几何状态参数,依列车运营时的平稳性和乘坐舒适度为标准来衡量。为此,在进行静态轨道调整时,也要以线路的平顺性和相对关系为重点对线路进行静态调整。轨检车在时速160km情况下的轨道动态检测指标如表1所示。
2.2 轨道静态几何尺寸要求
轨道静态几何尺寸是指在线路不受外力的作用下,通过检测手段得到的线路平面位置、高程与设计值之间的差值,静态测量值可以显示出建成结构物的绝对位置。由于各种原因,施工后的轨道结构物不一定完全达到设计线路平顺性的要求,规范要求的轨道实际位置与设计位置偏差允许值如表2所示。
轨道静态情况下要满足线路平顺性要求,就需要检测各点在某一线路方向或高程方向左右的游离,这个方向就是需要拟合的线路正确方向,轨道各检测点相对于拟合方向的线路偏差的限差,规范中做了规定如表3所示。
在进行轨道精调时着重控制的技术指标是轨道静态几何尺寸。轨道绝对位置的正确是线路符合设计要求的保证,而轨道的相对位置是行车安全和乘车舒适度的保证。在此基础上进行轨道静态相对位置的调整,才能保证列车运行时的安全与乘车舒适性。
2.3 现场实施控制的轨道静态几何尺寸要求
合武铁路大别山隧道无砟轨道设汁速度为250km/h,规范规定的静态检核尺寸的限差为:10m弦长的高低和轨向为2mm,水平为1mm,轨距为±1mm。精调后进行列车动态检核时又发现轨距、轨顶面的高低存在一定的误差。这说明进行列车动态检核更能体现出轨道的相对位置关系和轨道的几何尺寸的变化率。规范规定的10m弦长对轨道高低和轨向的控制实际上是对这2项指标的变化率的控制,故对轨道水平和轨距也应该用变化率来进行控制。大别山隧道无砟轨道每2根轨枕间距为0.625m,对于每根轨枕都作为静态几何尺寸的检查点,相邻2检查点的数据与设计值之差作为这2点的变化率。从现场的检测情况看:无论是轨向、高低,还是水平、轨距这个变化率都应控制在0.5mm以内,且这个变化率应该在某一个定值上游离。轨道精调
3.1确定基本轨
在轨道的2根钢轨中选择1条作为基本轨,一般在一段线路中选择没有曲线超高的一条钢轨作为高低基本轨;在曲线地段的外轨作为轨向基本轨。基本轨是轨道几何尺寸调整的基础轨,也是轨道调整的基本线,轨向基本轨的确定标志着线路中心线的确定,在合武铁路大别山隧道中选择左轨作为高低基本轨,右轨作为轨向基本轨。因为在隧道出口处有一左转曲线,右轨具有曲线超高。
3.2轨距的调整 轨距是轨道的重要几何尺寸之一,也是最基础的控制要素,在钢轨铺完后就应对轨距进行检测。轨距的检测方法采用带有毫米刻度的道尺,读数应读至0.1mm,并做好记录,为下一步调整做好准备。
调整按照1435.5mm的标准轨距进行,2根轨枕间的轨距变化不应超过0.5mm,对已经调整过的地段重新进行轨距检测,保证在1435~1436mm之间,其变化率不应大于0.5mm。
3.3精测与调整
轨距调整完成后即可用轨检小车进行轨道静态几何尺寸的测量,测量是进行轨向、轨顶面高程调整的基础和依据。静态测量数据的精确与否直接影响到线路的精调质量,测量时要严格按照轨道几何状态测量仪测量的顺序和步骤进行。在大别山隧道无砟轨道精调测量中采用德国的GEDO CE轨道几何状态测量仪和天宝全站仪以及配套的GEDO CE测量软件。
3.3.1 精测方法
3.3.1.1 CPⅢ控制网布设形式
大别山隧道无砟轨道CPⅢ平面控制测量采用后方交会法施测,其测量布网形式如图1所示。
CPⅢ控制测量完成后利用铁道第三勘察设计院集团有限公司编程的后处理软件进行平差,平差后的相邻点位中误差应小于1mm。
CPⅢ控制点水准测量按精密水准测量的要求施测,CPⅢ控制点高程测量在CPⅢ平面测量完成后进行,并起闭于二等水准基点,且一个测段不应少于3个水准点。
3.3.1.2 GEDO CE测量系统原理 采用全站仪自由设站,利用后方交会的测量方法和多对CPⅢ联测得到点位精度小于1mm的全站仪设点三维坐标;全站仪测量利用轨检小车上的棱镜得到高精度的棱镜坐标,通过小车的固定棱镜得到坐标值和高度值,计算得出线路的倾斜数据。将得到的测量数据结合小车传感器数据,计算得出线路中线数据、超高值(测量)和倾斜高(测量);再将计算出的中线数据、超高值、倾斜高和线路设计值进行比较得到差值并通过显示器显示出来。轨检小车计算原理如图2所示。
3.3.2 测量
大别山隧道无砟轨道铺轨精调采用6~8个CPⅢ控制点的后方交会法进行全站仪设站,设站所测点残值都应满足小于2mm的系统要求,站点的坐标中误差应小于1mm。
全站仪架设在4对CPⅢ(左右线各4个)中间并保持与小车棱镜在同一条钢轨上方;全站仪架设要最低,保持小车从小里程到大里程运动(也可以从大里程到小里程运动),小车棱镜安置方向应与固定端相对应,固定端安置在轨向参考轨上。设站时全站仪与小车的距离在80m以内,每次精调测设范围最好控制在10-80m。每测设完1站后移动1对CPⅢ,重新设站,全站仪倒退,每2次设站必须保持一定的重叠段(以10m为宜),测量布设如图3所示。
3.3.3 数据整理
《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》要求轨道线路平顺性指标主要用10m弦控制,轨向和高低10m弦的最大偏差为2mm。10m弦的含义为:在线路上任意选取(或测量)3个点,组成一条弦最大偏差不应大于2mm。在大别山隧道无砟轨道测量中,GEDO CE测量系统的后处理软件也列出了这几项指标,该系统能自动生成一个包含这几项指标在内的实测数据文件表格,生成的数据文件中有10m弦和30m弦2种(可根据实际情况进行定义),大别山隧道主要以30m弦2mm这项指标控制。铁道部最新颁布的铁建函[2009]674号文件《高速铁路无砟轨道工程施工精调作业指南》中规定轨道静态平顺度高低、轨向30m弦均为2mm。
现场测量中根据实测形成的数据文件,对线路上的超限部分进行数据分析,并重新对线路轨向、高低进行拟合,形成一条满足线路平顺性要求的内业拟合方向线,再依据这条拟合的方向线对各实测点的轨向和高低确定调整量,对测量点的钢轨进行调整。下面以表4为例具体说明。
以表中60~53测量点来说明具体数据分析调整方法:首先看轨顶高低的30m弦数据(测量数据可以形成10m、30m弦,为保证数据的可靠性这里采用30m弦2mm的限值),在整个30m弦轨顶高低偏差值项没有大于2mm的检核点,这说明该段线路在轨顶高低平顺性中是平顺的,满足规范对线路高低平顺性的要求,所以对本段轨顶面高程不需要进行调整。而在本段的轨向(中心线)上可以看出对应的30弦偏差出现了不同程度的超限(表中的加黑方框部分),不难发现这几点的水平中线与前后相比有明显的偏离(前后的中线方向都在一1之上),调整时需要将这部分轨道中心线调整到相对平顺的位置上(表4中加黑方框内粗线数据即为具体调整数据),才能使弦差不超限,保证线路的平顺性。
3.3.4 轨道调整
轨道调整在轨距调整完成后的段落进行,减少因轨距调整对方向和高程的影响,有效避免反复测量和调整。
首先调整轨向:根据软件形成的资料,由专人复核,并到现场按里程将需要调整的数据标记在钢轨对应的轨枕上(注意调整方向)。调整时需有技术人员指导对钢轨进行调整,首先用道尺量出调整处的轨距,并做好记录;松开扣件按照要调整的方向和数据将基本轨调整到位;再用道尺按照记录好的轨距将另一根钢轨调整到位。
基本轨轨顶面高低的调整:根据整理的测量资料由技术人员到现场将调整数据标记在钢轨对应的轨枕处,并指导工作人员对钢轨进行抬升或降低。对于既存在超高又需调整基本轨的测量点,首先将高低基本轨调整到位,再根据超高调整另一根钢轨到位。
无论是曲线地段还是直线地段都应该按照里程前进方向进行测量调整(保证调整方向的一直性)。在进行轨顶面高程调整的同时对调整部分的前后进行空掉板项的检查,发现空掉板应即时进行处理,保证线路几何状态在重力作用下的稳定性。做完第一遍调整后,重新对轨道数据进行测量,作为第二遍轨道调整的依据,依次类推。
高铁无砟轨道病害整治技术简介 篇2
2014 年7 月1 日, 新建大同至西安铁路太原南至西安北区段正式开通运营, 正线全长678. 220 km。该铁路线自北向南经过系舟山余脉丘陵区、太岳山低山丘陵区、临汾盆地、运城盆地、渭北黄土台塬及关中平原。正线轨道结构全部采用CRTSⅠ型双块式无砟轨道及岔区轨枕埋入式无砟轨道, WJ-8 型扣件。2015 年8 月, 新建大同至西安铁路原平西至太原间高速综合试验段在静态验收过程中, 发现CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板存在施工缝起拱、道床板与支承层出现离缝病害。
2 病害情况
道床板起拱、道床板与支承层出现离缝病害发生在原平西站K165+808 ~ K165+ 817 ( 如图1 所示) , 其中 Ⅱ 道 ( K165 + 808. 5 ~K165+813) 拱起7 mm, 长4. 5 m; 3 道 ( K165 +812. 9 ~ K165 +817 ) 拱起8. 5 mm, 长4. 1 m; 4 道 ( K165+812. 6 ~ K165+817) 拱起7. 5mm, 长4. 4 m。
该病害位于路基上CRTSⅠ型双块式无砟轨道范围, 道床板出现起拱现象, 道床板与支承层出现离缝, 需要对无砟轨道缺陷进行处理。
3 原因分析
1) 道床板施工缝未按设计要求设置, 道床板施工缝处设置了泡沫板, 而未进行凿毛处理、未使用界面剂、未设置金属网, 造成纵连道床板中断, 实际上形成了纵连道床板终端结构。若不设置锚固结构, 在年温差反复作用下, 该处轨道状态将持续恶化, 发展严重时将危及运营安全。
2) 支承层顶面粗糙度不够, 支承层与道床板结合力降低。此处轨道结构为连续道床板的薄弱环节, 同时支承层为低塑性混凝土结构, 锚固植筋的效果有待进一步验证, 且连续道床板内部的温度力分布情况较为复杂, 无法判断, 仅对道床板凿除后进行恢复的处理方案存在一定的风险。
4 施工设计
4. 1 结构组成
路基上CRTSⅠ型双块式无砟轨道由钢轨、扣件、轨枕、道床板、支承层 ( 底座板) 组成。
4. 2 道床板结构设计
1) 结构设计。a. 混凝土道床板采用强度等级为C40 的混凝土, 宽度2 800 mm, 厚度260 mm。b. 道床板的纵向钢筋采用双层配筋, 上层920 mm+下层1120 mm, HRB335 级钢筋, 在每两根轨枕间隔处设置上层216 mm+下层116 mm, HRB335 级横向钢筋。c. 路基地段道床板连续浇筑, 在路基道床板端部与桥梁或隧道地段无砟轨道间设置20 mm的预留缝, 预留缝处采用20 mm的聚乙烯泡沫塑料板填充, 表面30 mm范围内采用聚氨酯封缝胶填充。
2) 施工缝结构设计。a. 双块式无砟轨道道床板为连续结构, 当道床板施工间断时间不超过1 d, 且道床板混凝土芯部温度变化不大于20 ℃ 时, 应采用设置施工缝的方式连续施工。b. 道床板施工过程中断时, 应按设计要求设置施工缝, 施工缝设置在两根轨枕中间, 中断施工时应多留一段道床板混凝土, 以满足凿毛后施工缝位于两根轨枕中间; 当再次施工道床板时, 必须对既有道床板进行凿毛处理, 凿到露出坚实的骨料, 清洁后提前进行预湿处理, 并使用界面剂, 确保新老混凝土的结合。c. 施工缝设置3. 0 m×0. 3 m金属网, 金属网必须与道床板垂直。d. 施工缝处设置U形筋和锚固钢筋。U形筋在每处施工缝设置8 根, 采用直径16 mm, HRB335 级钢筋, 长度为6. 24 m。锚固钢筋在施工缝两侧各设置5 排25 根, 纵向间距为650 mm, 每根长度为0. 605 m。
4. 3 支承层结构设计
1) 在路基基床表层铺设水硬性混合料支承层。支承层底面宽度为3 400 mm, 厚度为300 mm, 支承层两侧边设置3 ∶1 的斜坡。
2) 支承层应连续摊铺并在新浇筑状态时每隔不大于5 m距离设一深度不小于105 mm的横向切缝。如果支承层在新浇筑状态不切缝, 则必须在混凝土凝固后立即补切, 最迟不能超过浇筑后24 h。切缝位置应通过测量在两轨枕的正中间设置, 误差不超过30 mm, 避免伸缩假缝位置处于轨枕块的下方。切缝断面应垂直于轨道中心线, 施工缝应设置在切缝处, 或与其间距2. 5 m处。
3) 支承层浇筑完成后应将其道床板宽度范围内的表面进行拉毛, 拉毛深度宜为1. 5 mm ~ 2. 0 mm。
5 病害整修
该缺陷地段整治总工期安排为15 d连续施工, 顺序为: 先施作原平西站Ⅰ, Ⅱ, 3 道, 最后进行4 道施工; 具体工期为Ⅰ道5 d, Ⅱ, 3 道10 d; Ⅰ, Ⅱ, 3 道施工完毕开始4 道施工, 直至施工完毕。
5. 1 处理原则
1) 原平西站Ⅰ道: 对邻近轨道结构采用专用销钉锚固后, 拆除施工缝及其前后一定范围内的道床板, 对道床板纵向钢筋状态 ( 变形、锈蚀等) 进行全面检查后, 重新施工道床板。
2) 原平西站Ⅱ, 3, 4 道: 对邻近道床采用专用销钉锚固后, 拆除离缝范围及其前后一定范围内轨道结构, 道床板留出钢筋搭接区, 重新设置底座及纵连道床板, 确保结构安全。
5. 2 处理方案
1) 锚固长度的计算。
a. 原平西站Ⅰ道: 按道床板温度变化10 ℃ 计算, 则道床板温度力为: F=αEΔTA=0.000 01×34 000×10× 2.8×0.26=2.475 MN。
支承层地段每根销钉抗力取46 k N, 则需要销钉根数54 根。按照每两根轨枕 ( 650 mm) 间设置6 根, 则需设置9 排。
b. 原平西站Ⅱ, 3, 4 道: 假定道床板温度变化为15 ℃ , 则道床板温度力为: F=αEΔTA = 0. 000 01×34 000×15×2. 8×0. 26 = 3. 71MN。
支承层地段每根销钉的抗力按照46 k N计算, 则需要销钉根数81 根。按照每两根轨枕 ( 650 mm) 间设置6 根, 则需设置14 排。
2) 拆除前处理段落。
根据道床板起拱范围, 对以下段落进行处理: Ⅰ道施工缝两侧各2 根轨枕范围、Ⅱ道 ( K165 +803 ~ K165+818) 、3 道 ( K165 +808 ~ K165+823) 、4 道 ( K165+808 ~ K165+823) 。
现场应根据支承层假缝的位置对以上处理段落进行适当调整, 保证道床板、支承层拆除边缘位于支承层假缝位置, 且拆除长度不小于12 m。
3) 施工方案。
a. 施工温度要求。
选择与原道床板混凝土浇筑合龙温度温差变化相对较小的时段施工, 各工序 ( 轨道结构拆除、道床板、底座板的重新施工) 施工温度与原道床板混凝土浇筑合龙时温度相差不超过Ⅰ道10 ℃ ;Ⅱ, 3, 4 道15 ℃ 。
b. 植筋加固 ( 见图2) 。
植筋范围及数量。Ⅰ道: 对道床板凿除范围外两侧各10 根轨枕间采取销钉加固, 相邻轨枕间布置6 根。Ⅱ, 3, 4 道: 对道床板凿除范围外两侧各15 根轨枕间进行加固, 共设置14 排销钉, 相邻轨枕间布置6 根。钻孔植筋技术要求: 销钉采用喜利得HCCDCT M27×350 专用销钉, 钻孔直径30 mm, 钻孔深度470 mm。植筋胶采用喜利得RE500SD改性环氧类胶粘剂, 需满足GB50728—2011 工程结构加固材料安全性鉴定技术规范所要求Ⅰ类A级胶标准。
c. 道床板拆除。
Ⅰ道: 凿除施工缝两侧各2 根轨枕范围内道床板混凝土, 道床板宜采用从外向内分幅凿除方式, 不得一次性全部凿开 ( 见图3) 。
Ⅱ, 3, 4 道: 凿除前述范围内道床板、支承层, 相邻道床板留出钢筋搭接区, 现场应根据支承层假缝的位置对拆除段落进行适当调整, 保证道床板、支承层凿除边缘位于支承层假缝位置, 且拆除长度不小于12 m ( 见图4) 。
施工过程中应注意保护预留搭接区的纵向钢筋, 其余纵筋及横向钢筋全部拆除, 采用新钢筋; 凿除施工应尽量减少对相邻轨道结构的扰动; 对既有钢轨增加防护罩进行保护。
d. 轨道结构重新施工。
凿除范围内采用底座板+道床板结构, 道床板与底座间通过销钉锚固, 每两根轨枕间设置6 根。
底座板施工。底座板施工前应对基础进行清理, 基础应满足铺设无砟轨道的要求, 基础顶面应平整。底座板施工前应对路基表面进行清洁, 洒水湿润但无多余的水并保湿。按照《路基地段CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构设计 》 ( 图号: 大西原运施修轨01-11) 布置混凝土底座板钢筋。按照相关要求设置销钉。采用早强混凝土 ( 配合比等技术指标需经审核) 浇筑底座板混凝土, 严格控制新浇筑混凝土的出机及入模温度, 混凝土浇筑后应尽早全面覆盖及保湿, 按照相关规范要求对混凝土进行养护。
道床板施工。道床板钢筋绑扎及轨枕布置。道床板混凝土凿除后, 根据相关规范, 对已断开道床板纵向钢筋采用与纵向钢筋同型号的HRB400 级钢筋进行连接 ( 搭接长度、搭接率等应满足规范相关要求, 同一连接区段内纵向钢筋的焊接接头面积百分率不应大于25% , 钢筋绑扎搭接接头连接区段的长度为1. 3 倍搭接长度) 。
除纵、横向接地钢筋交叉点按规定焊接外, 其余纵向钢筋与横向钢筋 ( 含轨枕桁架横向钢筋) 交叉点处均设置绝缘卡做绝缘处理, 绝缘卡应满足相关技术要求 ( 见图5) 。
按照原有位置重新布置轨枕, 精确调整轨距、水平、高程后, 方可进行道床混凝土浇筑。
浇筑混凝土。当再次施工道床板时, 必须对既有道床板进行凿毛处理, 凿到露出坚实的骨料, 清洁后提前进行预湿处理, 并使用界面剂, 确保新老混凝土的结合。
浇筑混凝土前, 要确保底座板表面上无杂物, 应用高水压枪对底座板表面进行清洗, 并拉毛处理, 确保道床板与底座板的连接质量。
浇筑混凝土时应防止对模板及钢筋绝缘卡的撞击。道床浇筑后按设计要求进行抹面, 混凝土达到设计强度前禁止在道床上行车及碰撞轨枕。
道床混凝土浇筑开始至终凝前应选择温度变化相对较小的时候。
混凝土浇筑后及时松开扣件, 松开扣件的时机应根据试验确定。
采用早强混凝土 ( 配合比等技术指标需经审核) 进行浇筑, 严格控制新浇筑混凝土的时机, 确保道床板合龙温度与原道床板合龙温度一致。
轨道结构施工时应注意混凝土结构所处的环境类别和环境作用等级, 严格控制混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料的用量, 满足TB 10005—2010 铁路混凝土结构耐久性设计规范的相关规定。
按照相关规范要求对混凝土进行养护, 保证混凝土质量。
5. 3 施工注意事项
1) 本处理方案应在要求的温度范围内施工。2 ) 道床板混凝土应精细凿除, 不得损坏轨道结构。3) 钻孔深度应满足470 mm, 确保植筋加固, 监护人员应逐处测量, 做好记录。4) 整治过程中加强对相邻线路及既有设备的保护, 密切关注相邻轨道结构的情况, 发现异常, 及时补救。5) 采取必要措施保证新老混凝土的结合质量。6) 线间封闭层及防水层应按设计要求重新施工, 保证排水畅通。
6 结语
通过15 d的连续施工整治, 重新施作了底座及纵连道床板, 通过精测精调, 恢复了轨道平顺性, 整治前后高程对比见图6。
CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板施工缝起拱, 道床板与支承层出现离缝的病害得到了彻底解决; 但是该类病害的整治难度大, 施工周期长, 因此, 要加强对设备的前期检查及验收卡控, 确保高铁各类病害隐患能够提前发现并得到科学整修, 必须在整修过程中, 摸清病害发生的原因, 科学合理的制定施工整修方案, 确保高铁的高可靠性、高稳定性、高平顺性。
摘要:结合大同至西安高速铁路原平西至太原间高速综合试验段的病害情况, 分析了无砟轨道道床板施工缝起拱的原因, 介绍了CRTSⅠ型双块式无砟轨道的施工设计方法, 并提出了病害的处理措施, 确保了高铁的稳定性与平顺性。
关键词:无砟轨道,道床板,施工缝,病害整修
参考文献
[1]邹洵.双块式无砟轨道道床板施工裂缝形成与整治探讨[J].中国新技术新产品, 2012 (4) :69-72.
[2]周会学.高速铁路双块式无砟轨道道床板裂缝成因及处理措施[J].民营科技, 2011 (2) :98-101.
高铁无砟轨道病害整治技术简介 篇3
关键词:CRTSII;无砟轨道板;揭板施工;轨道施工
中图分类号:U448 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)14-0084-02
高速铁路的轨道结构主要应用无砟轨道板,我国第一条高速铁路京津城际铁路采用的是从德国引进的博格板式无砟轨道技术,其前身是1979年铺设在“卡尔斯费尔德-达豪试验段”的一种预制板式轨道。这种轨道技术使用寿命长、线路状况好、不易涨轨跑道,能减少二期荷载和建筑高度,尤其在桥隧结构方面。因此,无砟轨道在国内外高速铁路上的应用和推广越来越广泛,其轨道结构在高速铁路上的大量铺设应用具有十分广阔的前景。
1 CRTSII型板式无砟轨道板简单介绍
轨道板结构主要有两种,分别为标准板和异型板。其中标准板宽2.55m、长6.45m、厚0.2m,为预应力结构,其纵向分20个承轨道台,承轨台设计适应于有档肩扣件,经过打磨以后才能确定其在线路上唯一位置的属性,所以每一块板都有各自的顺序编号。而异型板包括补偿板、特殊板、小曲线半径板和道岔板,其中补偿板、特殊板、小曲线半径板均在标准板基础上发展变化而来,与标准板有相似的结构特征,分别用于补偿调整线路长度、道岔前后过渡、曲线半径小于1500m的地段,道岔板是单独设计道岔区。
CRTSII型板式无砟轨道的构成部分主要包括:两布一膜滑动层、底座、沥青水泥砂浆连接层、轨道板和其侧向挡块。其中底座宽度为2950mm,直线地段平均厚度为200mm,曲线独断根据超高设计情况计算确定。此外,其采用了特殊的摩擦板和端刺结构,作为桥梁与路基之间的过渡。摩擦板上轨道结构与桥梁上略有不同,它们之间采用单层土工布,通过剪切联接。
CRTSII型板式无砟轨道技术概括起来主要有四个特点,分别是横向施加预应力、承轨台用数控磨床打磨处理、板与板间纵向联接、4cm深预裂缝。首先,其轨道板为横向先张结构,每65cm设4cm深预裂缝,承轨台打磨处理,板与板间通过6根20mm螺纹钢筋进行纵向联接,解决板端部变形问题。其次,轨道板通过工厂预制和对承轨台进行打磨,可获得高精度轨道几何,降低了钢轨铺设和调整的工作量。预制轨道板和底座板为跨过梁缝的连续结构,行车舒适度较高,补偿板数少。最后,底座与梁面通过设置土工布、薄膜、土工布的滑动层保持滑动状态,从而取消了钢轨温度伸缩调节器,在每孔桥梁的固定支座上方预设锚固筋和齿槽与梁体固结,传递纵向力。
2 高铁CRTSII型板式无砟轨道板的设计原理
CRTSII型板式无砟轨道板的设计主要包括三个步骤,轨道板的设计、底座板的设计以及相关的软件技术和数据交换。首先,轨道板的设计,纵向按弹性地基梁模型计算,横向按宽轨枕模型计算,同时也要考虑施工状态时的特殊工况,对板轨道进行应力验算。其次,底座板的设计,采用德国规范中拉压杆件开裂后的刚度折减理论,而对底座混凝土板按照正常使用极限状态和承载能力进行设计。使用的主要软件技术是有档肩纵连板式轨道系统软件,分为打磨软件、布板软件、精调软件。最后,要以布板软件为核心,联通设计院、板厂、梁厂形成往来数据
交换。
3 高铁CRTSII型板式无砟轨道板揭板施工技术分析
3.1 高铁CRTSII型板式无砟轨道板揭板施工前要点
第一,CRTSII型板式无砟轨道板揭板的铺设精度水准要求高,工程秩序控制严格。第二,预制梁的亮面平整度要控制在3~4m之间。第三,底座板的高程精度差别需要控制在5mm以内。第四,轨道板粗铺设精度要小于等于10mm。第五,轨道板精确定位精度控制在小于等于0.3mm。第六,填充层砂浆从搅拌成品到提升上桥,最终到灌入轨道板下的时间要求必须控制在30分钟内。
3.2 高铁CRTSII型板式无砟轨道板揭板施工技术分析
高铁CRTSII型板式无砟轨道板揭板施工流程是一道极其复杂、综合性极强的程序。笼统的概括来讲,其程序技术主要包含以下几个方面。在施工前,我们除了要严格遵循前文所述的要点以外,还要验收桥面状况,并对其做铺板前的评估,紧接着,划分施工单元,在单元内施工底座板,比如滑动层、硬泡沫塑料板、绑扎钢筋、支模、浇混凝土等,此外,还需要测量记录临时端刺区Lp2至Lp5段温度及长度以及端刺区内挡块施工。接下来是基准测量,测量板温,计算张拉距离,连接常规区BL1及临时端刺区K0、J1、J2、J3等,一天之内要完成。再有,浇筑常规区BL1及临时端刺区K0、J1混凝土,24小时内完成,然后,设标网修正测量,即在单元段底座板混凝土完成时,轨道基准点测设,安装定位锥,再接着,粗铺轨道板,然后是精调轨道板,封边,灌注垫层砂浆,浇筑窄接缝混凝土,张拉连接锁,浇筑宽接缝,常规区侧向挡块施工,轨道板与底座坑剪切连接,最后与下一个单元连接施工。
精细地来分析其施工技术流程,主要有以下三个方面:
(1)施工前准备。包括技术准备、施工测量、试验准备、桥面验收及交接。施工前根据施工区划分和施工组织安排,按专业和工序对人员予以培训分配。施工测量精度要求为二等水准,三级导线。试验准备主要是混凝土、水泥乳化沥青砂浆,配料的试验。复核梁面的平整度、防水层完整、高程误差、梁端高差、预埋件的位置准确性。组后观测评估,合格后制定和编制施工计划。
(2)施工装备。沿线分散衬板时设备,比如轮胎式全液压悬臂门架式起重机、中转仓随车起重机、砂浆搅拌车等。还有集中存板时的设备,包括混凝土罐车、臂架式泵车、精调测量系统等。还有现场钢筋加工场、砂浆供应站等的检修和保养、上桥上无砟轨道分段施工的紧急疏散通道、便道、混凝土搅合站等的完好,最后要保证劳动人员的充足、物流的畅通,保证货物的供给。
(3)施工技术。高铁CRTSII型板式无砟轨道板揭板施工技术主要采用施工布板软件,它是基于轨道几何的布板设计需要而完成的,对几何和装配技术设计的数据确定有很大作用,并能提供工况和设计荷载的参数,比如变形、建造时间等。它以计算施工放样坐标为基准,进行GRP测量数据评差计算,精调用板文件,对每块板缝中定位椎及GPR设计坐标。其计算形式有路基上和桥梁两种,区别在于对外界温度、湿度等一系列客观条件所造成的影响处理方式。它采用布道软件进行数据处理。接着进行精密测量和梁面验收。其桥面的高程允许7mm的误差,否则要打磨和采用聚合物砂浆填充,桥面的平整度误差要求在3~4mm之间。其滑动层要自下至上有土工布、塑料薄膜、土工布组成,硬泡沫塑料板设于桥梁接缝处。底座板采用纵贯全桥的连续钢筋板结构,前后终点和端刺结构相连,与梁面之间设两布一膜滑动层。除了上述步骤以外还要进行
精调。
4 结语
高铁CRTSII型板式无砟轨道板的轨道板打磨、底座板的张拉、精调、砂浆的配置等是其核心技术。在施工过程中,我们应注意其中一些细节方面的要求和数据的精细,尽力减少故障率,调高打磨效率,优化施工技术流程。
参考文献
[1] 李明露,黄都轮.CRTSII型板式无砟轨道裂纹修补技术[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2012.
[2] 徐涛.CRTSII轨道板预制施工技术[J].安徽建筑,2010.
[3] 杨玉堂.工业生产京沪高铁CRTSII型轨道板制造
[M].中国铁路工程总公司年鉴,2012.
作者简介:张双(1974—),男,湖北黄梅人,中铁四局五公司工程师,研究方向:土木工程。