型板式無砟軌道技術設計

2022-10-05 00:36:06 字數 4433 閱讀 2262

一、 系統技術的構成

ⅱ型板式無砟軌道系統技術從施工生產的角度來分包括軌道板工廠化生產技術和軌道板現場鋪設兩大部分。軌道板工廠化生產技術按照工業化設計思路,最大程度實現了機械化作業、裝置的高效周轉利用,以及勞動力資源、作業效率的充分發揮。軌道板的生產包括軌道板預製、軌道板存放和軌道板打磨。

軌道板現場鋪設通過將成品軌道板在軌道砼基床上的精確定位和固定來最終確定鋼軌道的空間幾何形態,包括橋梁底座砼/路基支承層砼及側向擋塊施工、軌道板粗鋪(含現場運輸存放)、軌道板精調、瀝青水泥砂漿灌注、軌道板張拉連線、軌道板剪下連線。

ⅱ型板式無砟軌道系統技術從技術屬性來分包括:軌道板預製工藝,軌道板打磨工藝,軌道板鋪設前的沉降評估,精確測量技術(包括軌道板生產與打磨測量控制,設標網的測量與控制(相當於cpⅱ),軌道基準網的測量與評估(相當於cpⅲ)以及軌道板粗鋪後的精確調整及精調後的測量評估),軌道板及底座砼的絕緣措施,長橋上底座砼張拉工藝,瀝青水泥砂漿攪拌及灌注工藝。其中,軌道板生產(預製及打磨)、精確測量和瀝青水泥砂漿的攪拌和灌注是ⅱ型板系統的三大核心技術。

二、 結構組成介紹

1. 軌道板的結構

圖1 標準軌道板結構示意圖

軌道板分標準板和異型板。標準板結構如上圖所示。標準板長6.

45m,寬2.55m,厚0.2m,為預應力砼結構。

標準板縱向分20個承軌道臺,承軌臺設計適應於有擋肩扣件(vossloh扣件),經過打磨後確定了其**路上唯一位置屬性,所以每一塊板都有各個的順序編號。異型板包括補償板、特殊板、小曲線半徑板以及道岔板,其中補償板、特殊板、小曲線半徑板均在標準板基礎上發展變化而來,與標準板有著類似的結構特點,分別用於補償調整線路長度、道岔前後過渡、曲線半徑小於1500公尺地段。道岔板是單獨設計道岔區。

2. 橋梁上軌道結構

橋梁上軌道結構包括:兩布一膜滑動層,底座砼,瀝青水泥砂漿聯結層,軌道板及側向擋塊。如圖2、圖3所示。

橋梁上軌道結構特點體現在底座砼施工工藝上。曲線超高設定通過底座砼斷面控制,其次底座砼為鋼筋砼連續板帶結構,施工方法特殊。

圖2 橋梁上直線段軌道結構示意圖

圖3 橋梁上曲線段軌道結構示意圖

3. 路基上軌道結構

路基上軌道結構包括路基防凍層、支承層砼(無筋)、瀝青水泥砂漿聯結層、軌道板。路基上的曲線超高通過支承層下的防凍層控制。如圖4所示。

1. 軌道板鋪設工藝

2.1. 工藝流程詳見下頁《ⅱ型軌道板鋪設工藝流程圖》

軌道板的現場鋪設的重難點工程是橋梁底座砼施工、精確測量、軌道板精調和瀝青水泥砂漿灌注。

2.2. 底座砼施工

底座砼為鋼筋砼結構,為適應中國鐵路長橋設計方案及快速施工的特點,底座砼施工工藝比原博格工藝進行了較大改進,具體包括三方面:

a) 首次採用了後澆帶結構。梁跨中部或橋梁固定齒槽連線處設定兩種型別後澆帶。通過後澆帶張拉和剪下聯接時間的不同控制,解決了砼溫度應力及變形應力的放散。

b) 首次採用了臨時端刺方案。採用臨時端刺方案可以保證長橋上分段實現鋪設軌道板,為國內長橋上多標段、多作業、多點施工的提供了可行性,既在底座板全部形成板帶結構前為後續鋪板創造了條件,增加了工序搭接時間,有效縮短了工期。

c) 底座砼鋼筋的絕緣措施。為適應中國軌道電路傳輸方式,減少由於結構鋼筋形成迴路後,對軌道電路傳輸帶來的感抗及阻抗影響,保障訊號傳輸長度滿足高速鐵路執行要求,底座砼鋼筋採取了絕緣措施。

ⅱ型軌道板鋪設工藝流程圖

a) 合理布置臨時端刺和劃分施工段落。臨時端刺布置的數量和位置要同時考慮工期、梁型梁跨、成本等因素,是底座砼施工準備中最重要的環節,必須重點關注。

b) 嚴格控制鋼筋綁紮作業程式,確保絕緣測試通過

鋼筋綁紮分橋下鋼筋網片製作和橋上連線兩階段。標準梁跨區鋼筋網由於重複率高,可在橋下批量生產加工,然後整體吊裝上橋。臨時端刺、後澆帶工藝的提出使得鋼筋設定變得複雜,特別是梁縫區及後澆帶區配筋隨著臨時端刺的設定及超高的變化而變化,必須橋上綁紮,對鋼筋加工及物流配送提出了較高的要求。

兩階段的綁紮聯接均要求絕緣措施到位。

圖6 底座砼鋼筋分布圖(半幅半跨)

c) 模板設計與配置要準確

按照施工段落的劃分情況,同時考慮不同段落的曲線超高設定。施工中採取可調高式模板設計,有利用模板的周轉,同時數量上考慮充足。

d) 張拉工序

橋梁底座砼張拉是底座砼施工中最重要的一道工序。張拉的控制要點來於溫度、時間、張拉順序。首先要根據環境溫度確定張拉方法;其次同一張拉段落必須在規定時間內一次張拉完成並時間澆築後澆帶砼;張拉順序是指要後澆帶的先後張拉順序依次張拉。

2.3. 精確測量

精確測量是ⅱ型板無砟軌道施工最重要、最難控制的一項技術。精確測量不僅包含了傳統工程測量中的平面及高程測量,還包括了軌道板的空間三維姿態調整和定位,也就是精調測量。測量技術涵蓋了線路設計、軌道板生產、梁體變形控制、底座砼/支承層砼、軌道板鋪設和精確調整以及灌漿結束後的軌道幾何驗收。

並涉及設計院、梁廠、製板廠、施工現場多個作業主體,資料往來交流頻繁。整個測量技術精度要求高、系統性強。

為此,在施工組織中首先解決的乙個問題的測量管理。局專案部一級要設專人(測量總協調人)負責對設計方資料的接收和計算,並分發至各作業點,同時對專案分部上報資料進行分析計算和評估,分部一級也要設測量協調人負責接受上級資料分發和現場資料的採集、整理和上傳。在資料處理過程中,要隨時與設計方勾通,對異常情況提請設計方複核。

建立專業測量管理框架是實施精確測量工作的前提和保證,測量人員必須經過專門的培訓方可上崗。

從施工現場層面來看,精確測量的主要工作內容包括:底座砼模板放樣資料的計算和現場放樣,底座砼施工完成的斷面複核,軌道板基準網的放樣,粗鋪前軌道設標網與軌道基準網測量評估,精調資料的計算,精調結果的評估,灌漿後的軌道幾何檢測。現場測量的核心裝置是全站儀及精調測量系統。

測量技術的關鍵是對這兩種裝置的熟練使用。測量工作的資料處理圍繞著專用軟體pvp布板軟體進行,資料流程如下:

圖7 測量作業資料流程圖

我公司在京津專案50公里施工里程範圍內共投入tca1800全站儀及dn03電子水準儀各9臺,精調測量系統(spps)14套,分別負責全線9個施工段落的精測和精調任務。

精調作業施工場景

軌道板精確調整測量系統(簡稱spps)由我公司主持開發,成都經緯為開發合作夥伴。該系統緊密配合上游布板設計軟體,並獨立建模、程式設計,形成完全自主智財權的軟體,在硬體開發設計上更是兼中德軟體共同執行。系統於2023年10月樣機生產並通過博格公司初步鑑定,2023年4月通過最終驗收。

2023年9月批量用於京津城際軌道交通工程。

2.4. 瀝青水泥砂漿灌注

瀝青水泥砂漿墊層是軌道板與底座砼/支承層砼之間的填充層,一般為3㎝,可調範圍控制在2-5㎝,瀝青水泥砂漿墊層既要保持一定的彈性又要有必需的強度。

2.4.1. 瀝青水泥砂漿組成

a) 瀝青水泥砂漿是由乳化瀝青、水、幹混砂漿以及各種新增劑拌和而成,拌製成的,

2.4.2. 瀝青水泥砂漿配合比的研製

瀝青水泥砂漿配合比研製分試驗室試配和砂漿車工藝攪拌兩階段進行。試驗室階段確定各組分材料的基本用量及材料間的相容性;在試驗室通過的基礎上,進一步通過與砂漿車攪拌工藝的結合生產出適宜大規模應用施工生產的瀝青水泥砂漿,才最終完成對配合比的確定。京津線我公司做技術引進消化吸收牽頭單位,共開發研製砂漿配合比3個,其中1個全線推廣使用。

2.4.3. 瀝青水泥砂漿灌注工藝

瀝青水泥砂漿攪拌車採取加料站集中加料,現場攪拌,利用中間罐提公升上橋灌注。整個砂漿灌注工藝的控制要點包括以下幾方面:

a) 原材料的倉儲及物流

由於瀝青水泥砂漿對溫度的敏感性,成品料必須在5-35℃之間方可灌注,幹粉料、乳化瀝青、水在裝車前必須進行控制溫度。所以材料的保溫措施應在加料站進行解決。倉儲及物流的另一環節是保證乾粉不離析、不起潮,乳化瀝青不沉澱。

b) 現場攪拌工藝的調整

現場攪拌工藝的調整是指在一定範圍內通過填加劑、砂漿車攪拌時間和轉速的調整使得成品料能夠保持乙個穩定的狀態,保證灌注工作的順利實施。調整依據組份材料變化、現場溫度變化而進行,通過現場試驗而確定。

c) 灌注工藝的控制

封邊、壓緊、預溼、排氣是灌注現場作業的要點。在砂漿質量合格的情況下,四項工作是否到位是決灌漿飽滿與否的關鍵因素。

2. 經驗及體會

ⅱ型板無砟軌道技術在京津線尚處於起步階段,通過近期的實踐,體會如下:

a) 較大程度地使用機械化、程式化、數控化、自動化作業控制,包括混凝土生產澆注養護、預應力筋製作張拉、成品板打磨等環節,大大保證了產品質量的可控性。

b) ⅱ型板打磨技術通過數位化控制、依據設計座標和磨床內相對座標的轉換,形成加工面和實際面進行對比得出所需打磨量,其設計理念先進,值得研究與借鑑。

c) ⅱ型板現場鋪設工作量小、操作簡單、施工組織相對容易控制。除底座砼需要大量勞動力資源外,其它作業取決於裝置因素,如果採用滑模攤鋪機的方式進行底座砼施工的話,ⅱ型板無砟軌道系統將是一種以純粹的高度專業化的裝置密集型作業方式為主施工生產技術。

d) 工藝精度要求高,對作業人員素質要求高。從底座砼張拉、全過程的測量工作、砂漿灌注,均涉及到全新的工藝方法和裝置,對技術人員理論分析、試驗技能、現場操作均提出了較高的要求;大量的新裝置的使用,要求技術工人操作水平熟練、維護保養及進到位、作業責任心強,稍有不慎就會導致不合格工程。高素質的作業工人和技術人員是保證該技術合理實施的關鍵。

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