无碴轨道施工技术研究

西南交通大学硕士研究生学位论文 第 1 页1 第 1 章 绪论1.1 问题的提出现代高速铁路是以重型钢轨和混凝土枕为基础的有碴轨道结构，在列车速度达到 250300km/h 的线路上能够确保行车的安全。但这种有碴轨道在列车载荷反复作用下的不足之处是轨道残余变形积累很快，而且沿轨道纵向方向，其变形积累的分布也不均匀，从而导致轨道高低的不平顺，影响了旅客乘坐的舒适性；同时也增大了轨道养护维修的工作量，加大了铁路后期的经济投入，使铁路建设和运营的整体成本提高。为了提高轨道在高速运行条件下的稳定性和耐久性，减少轨道后期维修，实现有效降低整体成本的目的，就必须改变轨下基础的结构形式，大力发展混凝土板式轨下基础。因此采用无碴轨道结构是目前国内外高速铁路发展的方向。秦沈客运专线作为国家跨世纪的重点建设项目是我国自行研究、设计、制造、建设的第一条时速 200km/h 运营线，是集新技术、新工艺、新材料、新设备于一体的高新技术的系统工程；是我国铁路步入高速化的起点及技术水平的标志性工程；同时它的建成也将为我国今后高速铁路的建设提供技术储备。沙河和狗河特大桥上的长枕埋入式和板式无碴轨道不仅是秦沈客运专线的高速试验项目之一，也是我中铁十一局集团公司承担施工的 B26-1 标段的重难点工程。由于时速 200km/h 以上的无碴轨道施工在我国尚无先例，因此开展对长枕埋入式和板式无碴轨道施工技术的研究将是保障无碴轨道设计平顺性的实现和秦沈客运专线无碴轨道综合试验成功的关键。1.2 国内外现状日本、德国是铺设应用无碴轨道最多的国家。秦沈客运专线应用的板式无碴轨道结构基本是仿效日本的板式（Slab）轨道结构（图 1-1 示） ，长枕埋入式无碴轨道结构则基本是从德国的早期 Rheda 型轨道结构（图 1-2 示）演变而来。对无碴轨道的研究，日本和德国他们早期研究的出发点各有不同：日本的研究目标主要是少维修（省力化轨道） ；德国则注重于刚度一致的高平顺性轨道。西南交通大学硕士研究生学位论文 第 2 页轨 道 板混 凝 土 底 座 CA砂 浆 调 整 层图 1- 日 本 普 通 板 式 轨 道 横 断 面 示 意 图 Trackonet lyr(TCL): 轨 道 表 层Hdulisb-SB轨 道 底 层Ft p lFP: 防 冻 层图 12传 统 Rh轨 道 横 断 面 示 意 图日本铁路是发展无碴轨道较早、较快的国家，早在 1923 年就铺设过混凝土整体道床，到了 60 年代中期，日本铁路成功地研制发展了板式无碴轨道。迄今为止，板式无碴轨道已成为日本高速新干线的主型轨道，在日本东北、上越新干线上，板式无碴轨道分别占到了全线延长公里的 90%和 93%。德国最早应用无碴轨道是在 1959 年，其 Rhade 型无碴轨道结构系统是由Eisenmann 教授始创，并因于 1972 年原西德铁路在 Rhade 车站试铺成功而得名。而今，Rhade 系列轨道已发展到 Rhade 2000 型。无碴轨道的应用在德国也非常广泛，目前，正在新建的柏林汉诺威和法兰克福科隆两条高速铁路上铺设无碴轨道的长度分别为 70%和 100%。我国在 1934 年就曾铺设过混凝土整体道床轨道，从 1965 年即开始在长大山岭隧道内大量采用混凝土整体道床。北京地下铁道也全部采用了整体道岔无碴轨道，并取得了较好的效果。80 年代初，为完善和发展整体道床轨道，开始积极研究并尝试应用板式无碴轨道。进入 90 年代以来，为适应我国铁路高速行车，发展高速铁路的需求，经过研究和开发，提出了可适用于隧道、桥梁和大型车站等地段的弹性支承块式、长枕埋入式及板式无碴轨道。到了 20世纪末，在秦沈客运专线设计适用于高速铁路的板式和长枕埋入式无碴轨道。随着无碴轨道结构技术的发展，国外对无碴轨道施工技术的研究也日益精深。其施工生产逐渐规模化和系统化。我国因社会整体发展和日本及德国存在较大差异，受配套施工设备和机具开发的制约，现有的无碴轨道施工工艺及方西南交通大学硕士研究生学位论文 第 3 页法均较为落后。同时，由于早期进行过尝试的板式无碴轨道施工和快速、高速铁路的板式无碴轨道施工相比较，两者存在本质性差别。因而，在秦沈客运专线无碴轨道施工以前，我国尚无 200km/h 速度以上的板式、长枕埋入式无碴轨道施工先例。1.3 本文研究的主要内容、目标与方法立足于我国现有的施工机械发展状况，结合现场施工，参照目前国内外同类项目施工技术，对秦沈客运专线板式、长枕埋入式无碴轨道施工技术进行研究，并指导和运用于秦沈客运专线无碴轨道施工。同时，结合应用情况，探讨和完善现有施工技术，为我国今后高速铁路无碴轨道施工提供参考。西南交通大学硕士研究生学位论文 第 4 页2 第 2 章 秦沈客运专线无碴轨道工程概况2.1 概况2.1.1 长枕埋入式无碴轨道秦沈客运专线沙河特大桥(里程：DK43+573.45DK44+228.58)位于辽宁省绥中县高岭乡，全长 655.13m，桥墩高约 10 米，梁宽为 12.4 米。采用 26孔 24m 预应力混凝土简支双线箱形梁，主跨桥墩采用桩基础，其余墩台采用明挖扩大基础。桥梁在平面上位于直线段，纵断面坡度为-9和-12，桥上有变坡点。沙河特大桥长枕埋入式无碴轨道(含过渡段)设计范围为：DK43 554.85DK44+247.18，全长 692.33m。24m 箱梁上每线设置 6 块道床板单元，梁跨端部为 B 型道床板，其余为 A 型道床板。桥梁两侧设防护墙，无碴轨道与有碴轨道的过渡和路基与桥台的过渡按在同一部位过渡进行，长度为 25m。2.1.2 板式无碴轨道秦沈客运专线狗河特大桥(里程为：DK62+975.29DK63+717.00)，全长741.71 米，采用 28 孔 24 米预应力混凝土简支双线箱形梁，主槽桥墩采用桩基础，其余墩台采用明挖扩大基础。24m 箱梁上每线设置 5 块轨道板，梁跨端部的轨道板单元为 B 型，梁跨中部的轨道板单元均为 A 型，过渡段无碴轨道设置辅助轨处采用 C 型轨道板。桥梁两侧设防护墙、信号槽、人行道拦杆等设施。过渡段采用线路上部结构与下部结构在同一断面的过渡方式，长度为25m。2.2 主要工程数量2.2.1 沙河特大桥长枕埋入式无碴轨道沙河特大桥长枕埋入式无碴轨道主要工程数量见表 2-1。西南交通大学硕士研究生学位论文 第 5 页沙河特大桥长枕埋入式无碴轨道工程数量表 表 2-1序号 材料名称 单位 数 量 规 格1 钢轨 m 2769.32 60kg/m2 辅助轨 m 200 25m，50kg/m3 扣板式扣件 组 3444 弹条型扣件 组 336136 GD 型轨枕5 过渡段轨枕 根32 型无挡肩轨枕(枕长 2.6m)36 设置螺栓孔6 WCK 枕 根2148 不设螺栓孔7 钢筋混凝土搭板 块 28 钢筋混凝土 m3 1990 C40112 级热轧螺纹钢筋 129 钢筋 t96.1 级热轧螺纹钢筋 1410 WJ-2 型扣件 套 4368 垫板采用复合橡胶垫板301 微孔橡胶弹性垫层 CEP-120111 道床板下弹性垫层 m215 厚度为 7mm 的普通橡胶垫层12 隔离层 m2 4015 TQF-1 型防水卷材( 厚度为 1.2mm)13 挡水墙素混凝土 m3 11 C4014 桥梁预埋钢筋 t 12.5 级热轧螺纹钢筋15 一级碎石道碴 m3 27316 PVC 排水管 根 312 80mm，长 3.1m17 PVC 篦 个 312 18018010m18 沥青板 m2 94.4 长 3100mm 厚 20mm 高度由 2排水坡确定2.2.2 狗河特大桥板式无碴轨道狗河特大桥板式无碴轨道主要工程数量见表 2-2、表 2-3、表 2-4。西南交通大学硕士研究生学位论文 第 6 页狗河特大桥板式无碴轨道主要工程数量表 表 2-2序号 材料名称 单位 数量 规格1 钢轨 m 2966.84 60kg/m2 钢轨 m 200 50kg/m3 A 型轨道板 块 168 49302400190mm/块4 B 型轨道板 块 108 47652400190mm/块5 C 型轨道板 块 4 47652400190mm/块6 CA 砂浆缓冲层 m3 170230 微孔橡胶弹性垫层 CEP-12017 橡胶弹性垫层 m2102 厚度为 10mm8 不锈钢板 m2 99 厚度为 1mm9 弹性分开式扣件 组 4480 (垫板采用复合橡胶垫板)10 扣板式扣件 组 336 见附页272 型弹条分开式扣件11 过渡段有碴轨道基本轨扣件 组 64 弹条型扣件136 设置辅助轨螺栓孔12 过渡段轨枕 根32 型无挡肩轨枕(枕长 2.6m)13 沥青板 块 165 250288020mm/块，厚度 20mm14 底座混凝土 m3 1005 C4015 底座中钢筋 t 107 级螺纹钢筋16 桥面预埋钢筋 t 17.19 级螺纹钢筋17 一级碎石道碴 m3 27318 基准底板 个 280 见说明19 基准器 个 依施工情况而定20 挡水墙素混凝土 m3 7 C40注：过渡段采用特殊设计的轨枕，详图见铁道部专业设计院编设专线 9617 。每个基准底板由 2根总长为 375mm、直径为 10mm 的级钢筋和 1 块 1008020mm 的特制钢板组成。凸形挡台防护材料表 表 2-3序号 材料名称 单位 数量 规格1 A3 钢板 kg 55.2 厚 3mm2 树脂砂浆 m3 0.23 粘贴胶带 条 20 8102502mm/条4 橡胶弹性防护垫 m2 1.8 厚 20mm西南交通大学硕士研究生学位论文 第 7 页梁面防排水数量表 表 2-4序号 材料名称 单位 数量 规格1 保护层混凝土 m3 75.6 C402 防水涂料 t 4.5 聚胺酯688.8 宽 1750mm3防水卷材(氯化聚乙烯) m 1377.6 宽 640mm4 PVC 管(硬聚氯乙烯 ) 个 560 802860mm 壁厚 6mm5 PVC 篦(硬聚氯乙烯 ) 个 560 18018010mm6 混凝土垫层 m3 98 C402.3 设计原则及标准2.3.1 轨道设计原则轨道采用一次性铺设跨区间无缝线路，桥上采用长枕埋入式（沙河特大桥）、板式（狗河特大桥）无碴轨道，过渡段路基部分采用有碴轨道，道碴采用一级碎石道碴。2.3.2 采用标准2.3.2.1 钢轨及配件基本轨采用 60kg/m 非淬火钢轨（图号： TB/T2341.3-93） ，沙河特大桥上长枕埋入式无碴轨道及狗河特大桥上板式无碴轨道均采用一次性铺设跨区间无缝线路，其中沙河特大桥上长枕埋入式无碴轨道单元轨节长 1.385km；狗河特大桥上板式无碴轨道单元轨节长 1.483km。过渡段辅助轨采用 8 根长度为25m 的 50kg/m 钢轨(图号：TB/T2341.2-93)，辅助轨中心距基本轨中心520mm。桥上无碴轨道轨下采用刚度为 5060kN/mm 的复合橡胶垫板（图号：研线 9705） ；过渡段基本轨下采用 60-10-17 型号橡胶垫板；长枕埋入式无碴轨道辅助轨下采用聚乙烯垫板（图号：研线 9204-8） ，板式无碴轨道辅助轨下采用塑料垫片（图号：专线 9617） 。2.3.2.2 轨枕及扣件1. 轨枕有碴轨道未设置辅助轨部分采用型无挡肩混凝土枕（图号：专线 3394） ；设置辅助轨部分长枕埋入式无碴轨道采用经过改动的型无挡肩混凝土枕（参见秦沈客施线 07-13） 、板式无碴轨道采用特殊设计的过渡段轨枕（参见秦沈西南交通大学硕士研究生学位论文 第 8 页客施线 08-14） ，每公里铺设 1667 根。长枕埋入式无碴轨道结构中采用 WCK型枕。2. 扣件桥上无碴轨道扣件暂按 WJ-2 型扣件设计，有碴轨道基本轨采用防腐型弹条扣件（图号：专线 3328） ；板式无碴轨道过渡段设置辅助轨部分的基本轨采用型弹条分开式扣件，辅助轨采用扣板式扣件（图号：专线 9617） ；长枕埋入式无碴轨道辅助轨采用扣板式扣件（图号：研线 9204） 。2.3.2.3 道床桥上无碴轨道的道床结构型式见相应设计图纸；过渡段有碴轨道道床与相邻有碴轨道结构一致，铺设型轨枕地段道床顶面高度应与轨枕中部顶面平齐，岔枕、桥枕等其他类型轨枕地段的道床顶面应低于轨枕承轨面 3cm。考虑一次性铺设跨区间无缝线路，需对道床进行分层捣固。2.3.2.4 轨道高度过渡段土质路基有碴轨道结构高度为 0.91m；沙河特大桥上长枕埋入式无碴轨道轨顶至梁面高度为 0.83m；狗河特大桥上板式无碴轨道轨顶至梁面高度为 0.70m。2.4 设计说明及施工注意事项2.4.1 沙河特大桥上长枕埋入式无碴轨道2.4.1.1 结构组成与型式尺寸1. 结构组成长枕埋入式无碴轨道结构主要由以下几部分组成：钢筋混凝土底座、隔离层（或弹性垫层） 、钢筋混凝土道床板、WCK 型轨枕、60kg/m 钢轨及 WJ-2型扣件（参见图 2-1） 。2. 型式尺寸(1) 长枕埋入式无碴轨道结构宽度为 3.1m，结构高度与秦沈客运专线桥上有碴轨道的结构高度相同，即：轨底至梁面的高度为 0.65m。底座两端凹槽尺寸为 1.00.70.13m。(2) 24m 梁跨内每线由 6 块道床板单元组成。梁跨端部的 B 型道床板单元长度为 4.028m；其余为 A 型道床板，其单元长度为 4.036m。单元之间的伸缩缝为 80mm。桥跨之间两 B 型道床板间距为 0.1m，钢轨支承间距除梁跨端部为 0.592m（梁端构造缝为 0.1m 时）均为 0.588m。秦沈客运专线沙河特大桥位于辽宁省绥中县高岭乡，全长 692.33 米。大西南交通大学硕士研究生学位论文 第 9 页桥桥跨设计为 2（2624m）双线箱形直线梁，桥墩高约 10 米，梁宽为 12.4 米。桥上长枕埋入式无碴轨道由两大部分构成，下层为底座，宽度为 3100mm，厚度为 250mm；上层为道床板，宽度为 3100mm，厚度为 300mm。上下层之间用厚度为 1.2mm 的 TQFI 型防水卷材隔离。无碴轨道结构的底座通过梁体预埋连接钢筋与桥梁相连，上层道床板纵横向位移靠底座两端 1000700130mm的凹槽加以限制，确保道床结构的稳定性。每孔箱形梁上每线设 6 块道床板单元，梁跨中部设 A 型板 4 块，单元长度为 4.036m，梁跨端部设 B 型板 2 块，单元长度为 4.028m。轨道表面排水以桥梁中心线为中心，向两侧设 2 横向人字坡，再通过底座间隔和横向排水管与桥面排水系统相连。与桥头路基相邻的一跨梁上，在道床板与底座之间隔离层下设置 12mm 厚的橡胶垫层（CEP1201） ，底座端部凹槽的侧立面设置 7mm 厚的普通橡胶垫层进行过渡。 心线路线中 梁 体国 产 60kg/m钢 轨 WCK型 轨 枕道 床 板 填 充 混 凝 土隔 离 层混 凝 土 底 座图 2-1 长枕埋入式无碴轨道结构横断面图（单位：mm）2.4.1.2 结构设计1. 底座与道床板结构设计(1) 底座与道床板混凝土的强度等级为 C40。(2) 底座、道床板结构配筋参照 GBJ1089混凝土结构设计规范的标准设计；(3) 为保证桥面横向排水坡的连续，在底座间伸缩缝范围内设桥面混凝土垫层，并与底座同时施工，两块底座间用 20mm 厚的沥青板隔开，其表面防水层、保护层与桥面防水处理相同。2. 桥上无碴轨道与桥面连接设计(1) 桥上无碴轨道结构直接在梁面上构筑，在无碴轨道结构宽度范围内，西南交通大学硕士研究生学位论文 第 10 页桥面不设混凝土垫层、防水层与保护层。轨道施工完成后，其余桥面混凝土垫层、防水层与保护层按时速 200 公里新建铁路线桥隧站设计暂行规定有碴桥面相应标准施工。(2) 桥上无碴轨道结构底座通过梁体预埋钢筋与桥梁相连。3. 桥面防、排水系统轨道结构表面排水自线路分界线向两侧设 2横向人字坡，再通过道床板单元之间的伸缩缝、底座内设置的横向排水管与桥面排水系统相连。沿线路纵向，在桥梁中部与线路两侧每隔一定距离设置挡水墙。4. 桥上的挡碴墙设置为保证桥上列车与维修管理人员的安全，桥梁两侧按秦沈客运专线桥上有碴轨道桥面布置标准设挡碴墙。2.4.1.3 过渡段设计1. 沙河特大桥上长枕埋入式无碴轨道过渡段采用线路上部结构与下部结构在同一断面的过渡方式，过渡段的轨面弯折角控制在 1.52.5以内，台后路基的允许工后沉降量为 5cm，过渡段的长度为 25m。 2. 线路上部结构之间的过渡采取如下处理措施：(1) 在过渡段线路基本轨之间设置两根辅助轨(50kg/m)，基本轨与辅助轨之间的中心距为 520mm。(2) 与有碴轨道相邻的一跨梁范围内，通过在道床板与底座之间设置12mm 厚的 CEP-1201 泡沫微孔橡胶弹性垫层（技术条件由铁道部科学研究院铁建所提供） ，以降低轨道振动与竖向刚度。3. 线路下部结构之间的过渡处理措施见路基设计文件。2.4.1.4 变坡点处竖曲线设计沙河特大桥纵断面坡度为-9和-12 ，桥上设有变坡点。两坡段间采用圆曲线型竖曲线连接，半径为 20000m。2.4.1.5 无缝线路锁定轨温设计沙河特大桥上长枕埋入式无碴轨道范围内无缝线路设计锁定轨温为183。 2.4.1.6 施工注意事项(1) 桥上长枕埋入式无碴轨道是一项新技术，施工精度要求高。(2) 桥上长枕埋入式无碴轨道的施工应至少在梁体施加预应力 2 个月后进行，确保桥梁残余徐变上拱不超过 10mm；(3) 桥上长枕埋入式无碴轨道的施工分底座和道床板两部分进行。底座施西南交通大学硕士研究生学位论文 第 11 页工前，结合施工情况采取相应措施以保证梁体预埋钢筋不弯折；底座施工完成后，表面抹平，上铺隔离层（在与桥台相邻的一跨梁上，铺弹性垫层后再铺隔离层） ；(4) 底座、道床板混凝土采用的水泥、砂、石、水等原材料应符合GB50204混凝土结构工程施工及验收规范中的有关规定，石子的最大粒径应不大于 40mm，底座与道床板混凝土的强度等级为 C40；(5) WCK 型轨枕的横向预留孔在道床板施工时须用水泥砂浆填充密实,底座及道床板内钢筋外侧混凝土净保护层的厚度不小于 30mm；(6) 桥上长枕埋入式无碴轨道的详细施工技术标准与施工工艺、机具等应参照铁道部科研计划项目秦沈客运专线桥上长枕埋入式无碴轨道制造和施工方法暂规的标准及相应装备的研制等科研成果的相应要求执行；(7) 全桥范围内（含竖曲线部分）无碴轨道底座厚度应根据施工后底座部位的梁面高程与设计轨顶高程进行相应调整，确保无碴轨道部分轨顶高程与有碴轨道按设计坡度顺接，并保证 WCK 型轨枕埋入道床板的深度符合秦沈客施线 07-03 的要求。若调整后的底座厚度与设计值出入较大(超过 2cm)时，应与设计人员联系。(8) WCK 型轨枕、 WJ-2 型扣件及轨下橡胶垫板、过渡段轨枕、辅助轨扣板式扣件、道床板下隔离层（弹性垫层）的制造及验收标准应按照采用标准图、通用图一览表所列有关图纸要求与相应产品的技术条件执行。2.4.2 狗河特大桥上板式无碴轨道2.4.2.1 结构组成与型式尺寸1. 结构组成板式无碴轨道结构主要由 60kg/m 钢轨及 WJ2 型扣件、预制轨道板、乳化沥青砂浆层(CA 砂浆)、钢筋混凝土底座组成 (参见图 2-2) 。2. 平面布置24m 梁跨内每线布置 5 块轨道板（其中 A 型板 3 块，B 型板 2 块或B、C 型板各 1 块） ，板间间隙除梁端外均为 70mm。桥梁两侧设挡碴墙、信号槽、人行道栏杆等设施，详见桥梁专业设计图纸。3. 轨道板型式尺寸根据使用要求的不同，轨道板分为 A、B、C 三种类型，A 型轨道板的长度为 4.930m，B 型和 C 型轨道板的长度为 4.765m，宽度均为 2.4m,厚度为190mm。其中，A 型轨道板用于梁跨中部，B 型轨道板用于梁跨两端, C 型轨西南交通大学硕士研究生学位论文 第 12 页道板用于过渡段无碴轨道设置 50kg/m 辅助轨处。352800192484512线路中心线 梁 面 钢 轨 扣 件 轨 道 板CA砂 浆 调 整 层混 凝 土 底 座图 2-2 板式无碴轨道结构横断面图2.4.2.2 结构设计1. 底座结构设计 底座采用 C40 钢筋混凝土，厚度为 250mm，双层配筋，通过梁体预埋钢筋与梁联为一体。底座上设凸形挡台，半径为 250mm,高度为 250mm，设计外弯矩11.58kNm 。 底座沿线路方向上每隔 5m 左右设一构造伸缩缝，宽度为 2cm，用沥青板填充。伸缩缝与凸形挡台错开布置。 2. CA 砂浆底座与轨道板之间设厚度为 50mm 的 CA 砂浆调整层。CA 砂浆设计参数应满足相应技术标准的要求。3. 桥面防、排水系统板式无碴轨道桥面排水自线路分界线向两侧设 2横向人字坡，通过底座内设置的横向排水管(外径 80mm 的 PVC 管)与桥面排水系统相连。桥面纵向排水与线路坡度一致，在桥梁中部与线路两侧每隔一定距离设置挡水墙，在梁端处与桥面排水系统连通，详见秦沈客施线 08-09 。2.4.2.3 过渡段狗河特大桥上板式无碴轨道过渡段采用线路上部结构与下部结构在同一断面上的过渡方式，过渡段的轨面弯折角控制在 1.52.5以内，台后路基的允许工后沉降量为 5cm，过渡段的长度为 25m。1. 线路上部结构之间的过渡采取如下处理措施：西南交通大学硕士研究生学位论文 第 13 页(1) 在过渡段基本轨之间设置两根辅助轨(50kg/m)，基本轨与辅助轨之间的中心距为 520mm。(2) 在与桥头路基相邻的一跨梁上，轨道板与底座之间设置弹性垫层（图号：专线 9617） 。2. 线路下部结构之间的过渡处理措施见路基设计文件。2.4.2.4 变坡点处竖曲线设计狗河特大桥纵断面坡度为 3.5和 12，桥上设有变坡点。两坡段间采用圆曲线型竖曲线连接，半径为 20000m。2.4.2.5 无缝线路锁定轨温设计狗河特大桥上板式无碴轨道范围内无缝线路设计锁定轨温为 163。 2.4.2.6 施工注意事项1. 板式无碴轨道施工为自下而上，施工误差积累于底座顶面，由 CA 砂浆调整层进行调整（注入厚度 40mm100mm，直线区间 501mm 为宜） ，保证轨面高程达到设计值。2. 桥上板式无碴轨道的施工应至少在梁体施加预应力 2 个月后进行，确保桥梁残余徐变上拱不超过 10mm；3. 桥上板式轨道施工，应严格遵守有关的设计图纸和技术文件，按照规定的施工规范、技术要求进行。4. 全桥范围内（含竖曲线部分）无碴轨道底座厚度应根据施工完成后底座部位的梁面高程与设计轨顶高程进行相应调整，确保无碴轨道部分轨顶高程与有碴轨道按设计坡度顺接，保证底座顶面高程达到设计值。5. 桥上板式轨道的施工技术标准与施工工艺、机具等应参照铁道部科研计划项目 99G08板式轨道制造和施工方法及其相应施工装备研制科研成果执行。6. 板式轨道主要施工要点是轨道板的定位和 CA 砂浆的研制和灌注，其技术关键在于：(1) 调整螺栓及其支撑点要牢固可靠，保证轨道板架立的稳定性；(2) CA 砂浆的性能要满足强度、弹性和抗冻等指标要求；(3) CA 砂浆灌注前，要利用专用工具，随时检查轨道板的状态；(4) 合理确定灌注工序，确保轨道板下、凸形挡台周围 CA 砂浆灌注密实。西南交通大学硕士研究生学位论文 第 14 页3 第 3 章 长枕埋入式无碴轨道施工3.1 施工组织计划3.1.1 组织机构及劳动力计划为便于现场管理，施工现场设临时指挥所一处，安排现场管理人员 6 人和施工人员 112 人。其中管理人员组成为：现场施工总负责人 1 名；技术总负责人 1 名；技术工程师 2 名；质检工程师 1 名；测量负责人 1 名。施工人员组成见表 3-1。长枕埋入式无碴轨道劳动力组织表 表 3-1序号 工作内容 人数 备注1 测量、基标埋设 62 桥面处理 63 底座模板安装及拆卸 124 道床板模板安装及拆卸 125 钢筋网与隔离层的铺设 166 混凝土灌注 10 单班作业7 混凝土养生 5 单班作业8 现场指导协调 29 轨排架设 2010 轨排状态调整 1011 汽车吊操作 312 质量检查员 213 安全员 2 两班倒14 电工 2 两班倒15 材料员 4 两班倒16 长轨铺设 铺轨队负责17 试验员 试验中心负责合计 1123.1.2 主要机械设备及施工器具根据长枕埋入式无碴轨道施工工艺要求，主要选用的机械设备及施工器具见表 3-2。西南交通大学硕士研究生学位论文 第 15 页主要机械设备及施工器具表 表 3-2序号 机 具 型 号 单 位 数 量1 变压器 100KW 台 12 汽车吊 25T 辆 13 液压千斤顶 5T 台 404 可调式螺栓支撑托架 套 405 插入式振动器 台 36 平板式振动器 台 27 钢筋切断机 G740 台 18 钢筋弯曲机 台 19 钢筋调直机 G5-14mm 台 110 注浆机 台 111 混凝土搅拌机 JDY500 台 112 混凝土输送泵 台 113 人力手推车 辆 814 底座钢模板 24.6m 套 415 道床板钢模板 24.6m 套 316 水泵 扬程 20m 台 13.1.3 材料供应计划根据长枕埋入式无碴轨道施工进度要求，主要材料 5 月 25 日前到一半，6 月 20 日前全部到齐。主要材料供应计划见表 3-4。长枕埋入式无碴轨道主要材料供应计划表 表 3-3序号 材料名称 单位 总数量 5 月 25 日前 6 月 20 日前1 钢轨 m 2769.32 1385 2769.322 辅助轨 m 200 100 2003 扣板式扣件 组 344 172 3444 弹条型扣件 组 336 168 336136 68 1365 过渡段轨枕 根32 16 3236 18 366 WCK 枕 根2148 1074 2148112 56 1127 钢筋 t96.1 48 96.18 WJ-2 型扣件 套 4368 2184 4368301 155 3019 道床板下弹性垫层 m215 8 1510 隔离层 m2 4015 2008 401511 PVC 排水管 根 312 156 31212 PVC 篦 个 312 156 31213 沥青板 块 94.4 47 94.4西南交通大学硕士研究生学位论文 第 16 页3.2 施工总体安排3.2.1 施工总体方案长枕埋入式无碴轨道采用轨排支撑架法施工。轨排在现场进行组装，采用千斤顶与自行设计的可调式螺栓支撑托架架设与调整。底座及道床板钢筋网进行现场组装，混凝土采用强制式搅拌机拌和，采用混凝土输送泵灌注。根据施工总工期安排，为不影响铺轨进度，我们先利用一个月时间完成左线无碴轨道。待混凝土达到设计强度后，拆除短轨，换铺长轨，铺轨机通过沙河特大桥左线，进行前方铺轨。然后进行右线无碴轨道施工，最后进行右线长轨铺设。3.2.2 临时工程施工基地建在大桥秦端左侧台尾平地上，场地内设混凝土拌和站、水泥库房、水池、砂石料存放区及临时住房。在存碴场入口处设钢筋加工场，在桥下及附近空地存放轨枕、扣件等各种原材料。3.2.3 工序安排长枕埋入式无碴轨道采用轨排流水作业法施工，各施工工序以 3 孔梁（74.1m）为一个施工单元。工序安排如下：3.2.4 工期总体安排长枕埋入式无碴轨道的施工按左线到右线的顺序进行，以 3 孔梁（74.1m）为一个施工单元，左线与右线分别划分为 9 个施工单元。左线开工时间为 6 月 6 日，完成时间为 7 月 14 日。右线开工时间为 6 月 20 日，完成时间为 7 月 31 日。3.3 施工方法及工艺3.3.1 施工方法概述沙河特大桥桥上长枕埋入式无碴轨道采用轨排支撑架法施工，其施工步骤100m 50m 50m 50m 50m 50m 水沟及 拆模 道床板 组装调 底座砼 钢 凿毛 侧壁砼 养护 砼灌注 整轨排 灌 注 筋 清洗西南交通大学硕士研究生学位论文 第 17 页为：对桥面进行凿毛、清洗处理，调整桥面预埋钢筋，铺设底座钢筋网、底座立模并灌注基床底座混凝土。待底座混凝土凝固达到一定强度后铺设隔离层并铺设道床板下层钢筋，用起重吊车将 WCK 型穿孔轨枕、25m 临时钢轨及配件从材料运输车上吊装到现场。用人工组装成临时轨排后，用起道器或千斤顶按2.4m 间距分别成对安置在轨排左右轨底，均匀起升轨排使其到达设计标高。同时用可调式螺栓支撑托架调整轨排方向，如此反复多次调整，使轨排方向及标高符合设计图纸及无碴轨道施工技术细则要求。然后铺设道床板上层钢筋，与下层钢筋连接成钢筋网，然后进行道床板混凝土浇注。道床板混凝土达到 5MPa 时拆除模板和支撑托架。当单线施工完毕后换铺 250m 的长轨并进行锁定焊接。3.3.2 施工工艺流程长枕埋入式无碴轨道施工工艺流程如图 3-1 所示，图中自上而下表示施工流程，横向表示配合的工作。3.3.3 主要施工工艺3.3.3.1 桥面处理与施工排水1. 按设计要求，调整好桥面预埋连接钢筋，必要时进行防锈处理。2. 对无碴轨道宽度范围内的桥面进行凿毛处理，并用水或高压风清除浮碴及碎片。3. 在桥上无碴轨道施工过程中，应做好施工排水工作，确保工作面无积水。4. 在底座宽度范围内涂刷一层界面剂，增强桥面与底座混凝土的胶结。3.3.3.2 基标测设1. 无碴轨道施工前，在施工范围内对线路的中线、高程进行贯通性闭合测量，在桥台上按线路测量等级设水准基点标一个。按二等测量等级增设线路控制基标和加密基标。控制基标和加密基标均设置在桥梁两侧的防护墙上，中心线位置到基标的距离则记录在基标下的墙面上。西南交通大学硕士研究生学位论文 第 18 页图 3-1 长枕埋入式无碴轨道施工工艺流程图2. 全桥每隔四跨梁于桥梁固定端梁面设置一个线路控制基标，变坡点和竖曲线起止点均应增设控制基标。设置精度为：与线路中线横向偏差不得大于2mm，相对高程允许偏差为2mm，距离允许偏差不得大于 1/5000。3. 沿线每隔 5m 设置一个线路加密基标。加密基标间距偏差在相邻两控制基标内调整，与控制基标间的横向允许偏差和相对高程允许偏差为2mm ；每两个相邻基标间的横向允许偏差和高程允许偏差不超过 1mm，距离允许偏差每 5m 为2mm。桥梁状态检查桥面处理桥面凿毛、清洗，整理桥梁预埋钢筋测设基标铺设底座钢筋网 与桥梁预埋钢筋连接混凝土配制、运输模板、模具准备 底座混凝土灌筑底座混凝土抹平、养生铺设隔离层或弹性垫层准备隔离层与弹性垫层材料铺设道床板下层钢筋网轨排就位、架设支撑架钢轨、轨枕与扣件的运输铺设道床板上层钢筋形成钢筋网架调整轨排、状态检查混凝土配制、运输道床板混凝土灌注抹面、整修钢轨支撑架拆除、清洗模板准备铺设无缝线路铺设桥面防水层长钢轨焊接 竣工验收准备支撑架准备桥面防水材料西南交通大学硕士研究生学位论文 第 19 页4. 基标的埋设步骤和方法(1) 根据线路控制桩用全站仪、精密水准仪进行基标定位及高程测量，容许中线及水平与设计位置的误差不大于 10mm。基标定位后，在防护墙上进行标记。(2) 基标与线路基本轨的关系根据专用水平道尺确定。(3) 在基座混凝土与道床板混凝土施工前均要复核一次基标的位置和高程，确保施工精度。3.3.3.3 混凝土底座施工1. 混凝土底座施工前，结合施工情况采取相应措施保证桥体预埋钢筋不弯折，做好桥面处理与施工排水工作。2. 按要求做好基标测设工作，根据控制基标确定底座的设计位置。测量梁面的实际标高，根据实测标高与设计轨顶标高对底座的厚度作相应调整。3. 在现场焊接或绑扎底座钢筋骨架，同时放好钢筋保护层垫块。连接底座结构钢筋与桥面预埋钢筋，若钢筋相碰，可沿线路纵向稍作调整。钢筋的加工和布置除符合设计要求外，还要符合 GB50204混凝土结构工程施工及验收规范的有关规定。4. 按底座设计位置与位置，确定模板安装位置和高程，安装模板。采用组合式模板，每 24.6m 为一单元，模板外侧可与防护墙撑联，内侧采用对拉或支撑形式，以确保模板稳定。5. 按设计要求预埋底座内的横向 PVC 排水管，在桥梁中心线一侧，PVC 排水管端部设置 PVC 篦。应采取措施防止混凝土灌注时水泥砂浆堵塞管道。在每块底座侧面与端部的相应位置留出镶嵌防水卷材的凹槽。6. 每个底座单元之间均设置伸缩缝，在伸缩缝处固定好 20mm 厚的沥青板，沥青板的尺寸根据梁面横坡与设计标高确定。底座单元中不留施工缝，施工缝应安排在伸缩缝处。7. 底座混凝土的灌注(1) 底座混凝土灌注前，应严格按照设计图纸及要求，对安装模板、钢筋骨架等加以检查，检查验收合格后方可灌注底座混凝土。(2) 通过试验确定混凝土配合比，选配时根据设计的混凝土强度等级、原材料质量检验结果，按铁路混凝土强度检验评定标准 （TB10425-94）确定混凝土施工配制强度。(3) 混凝土用水泥、砂、石、水等原材料应符合混凝土结构工程施工及验收规范 （GB50204-92 ）的有关规定。石子的最大粒径不应大于 40mm。西南交通大学硕士研究生学位论文 第 20 页(4) 混 凝 土 采 用 强 制 式 搅 拌 机 搅 拌 ， 拌制混凝土所用各项原材料都必须按配合比准确称量。在灌注过程中应严格控制坍落度，每班测定不少于 2 次。(5) 混凝土灌注时应留取强度检验试件。同一配合比每班次应取检查试件二组。试件的强度应符合混凝土强度检验评定标准 （GBJ107-87）和设计文件的有关规定。(6) 采用混凝土输送泵进行输送，采用插入式振捣器捣实。混凝土灌注、振捣完成后，其表面及端部凹槽采用平板式振动器振捣并辅以人工严格抹平。(7) 混凝土施工要符合混凝土结构工程施工及验收规范 （GB50204-92）的有关规定。底座宽度以外范围（含底座间的伸缩缝）的桥面混凝土垫层可与底座同时施工。(8) 混凝土灌注完毕后，在 12 小时内用麻袋、草帘等覆盖并洒水养生，养护期一般不应少于 7 昼夜。(9) 混凝土经 24 小时养生后拆除模板。在混凝土未达到设计强度之前，严禁各种车辆通行。(10) 复测底座顶面标高，检查各部尺寸及平整度，底座及端部凹槽的施工允许偏差应符合表 3-4 规定。底座及端部凹槽的施工允许偏差 表 3-4序 号 项 目 允 许 偏 差1 底 座 顶 面 高 程 3mm2 凹 槽 的 长 、 宽 、 高 3mm3 底 座 与 凹 槽 表 面 平 整 度 凹 槽 深 度 不 大 于 2mm 1m 或 低 洼 长 度 不 超 过 50mm(11) 在底座混凝土养生至少 48 小时后，方可进行隔离层或弹性垫层的铺设。图 3-2 铺设隔离层后的底座西南交通大学硕士研究生学位论文 第 21 页3.3.3.4 轨排的架设与调整为解决轨排支撑调整问题，我们经过反复研究，在借鉴过去隧道整体道床施工经验的基础上设计出了一种适用于长枕埋入式无碴轨道施工的上承式可调式轨排支撑托架。这种托架可以进行无级调整，左右调整范围为 5cm，上下调整范围为 16cm。其设计结构尺寸见示意图(图 3-3)。图 3-3 长枕埋入式无碴轨道上承式可调式轨排支撑托架1. 采用千斤顶与可调式轨排支撑托架架设轨排。轨排在底座混凝土上利用汽车吊及其它辅助机具进行现场组装，组装轨排长度为 25m。2. 轨排架设的步骤和方法(1) 将选配好的 60kg/m 钢轨和 WCK 型轨枕，由汽车吊吊至现场，采用人工进行布枕和铺轨。前后钢轨用鱼尾钣连接，上紧鱼尾螺栓并保持轨缝对接，注意轨面及钢轨工作边不得错牙。(2) 在一股钢轨上划出 WCK 型轨枕的设计位置，另一股以方尺放线，按钢轨上划出的标记方正轨枕，安装相应的设计扣件，调整好轨距。根据扣件的组装铺设要求拧紧扣件螺栓，在钢轨接头左右的一根轨枕上采用接头用 WJ-2型扣件弹条。(3) 在钢轨上标出支撑架的位置，设立支撑架和千斤顶。每节 25m 钢轨安放 810 套。支撑架间距在两钢轨接头附近应适当调小，中部可适当加大，并均匀布置。支撑架要与钢轨垂直，不得歪斜。(4) 用专用水平道尺和精密水准仪，并辅以目测调整钢轨的标高及轨距。3. 轨排调整的步骤和方法(1) 以测量的加密基标为准，采用千斤顶和支撑托架并辅以目测对轨排进行初步对位，轨排的方向、水平、高低的精度控制在20mm 以内。支 腿 竖 向 调 节 螺 栓 横 梁水 平 调 节 螺 栓 连 接 杆 WCK型 轨 枕钢 轨 吊 具加 紧 螺 栓加 强 板紧 固 螺 母西南交通大学硕士研究生学位论文 第 22 页(2) 通过设置的基标，用专用水平道尺控制钢轨的标高和方向，根据水平道尺上读得的标高和方向与设计的差值，调整轨排支撑架（见图 3-3、图 3-4） 。图 3-4 基标量测图 3-5 轨排架调整(3) 整可分为粗调、细调、精调三个步骤并辅以目调。具体做法是：先调西南交通大学硕士研究生学位论文 第 23 页水平，后调轨距；先调基标部位，后调基标之间；先粗后精，反复调整。4. 轨排调整好后，对所有支撑架应再仔细检查一遍，经严格检查合格后牢固锁定，防止有松动不稳情况，影响线路质量。5. 调整后，轨排架设完成后的允许偏差应符合表 3-5 规定。轨排架设的允许偏差表 表 3-5序 号 检查项目 偏 差 要 求1 轨枕间距 5mm2 轨距 1mm， 变 化 率 不 得 大 于 13 水平 以 一 股 钢 轨 为 准 ， 按 设 计 高 程 偏 差 在 2mm 之 内 ， 两 股 相 对 水 平 差不 得 大 于 1mm， 在 6.25m 距 离 内 ， 不 得 有 大 于 1mm 的 三 角 坑 。4 轨向 以 一 股 钢 轨 为 准 ， 距 线 路 中 线 偏 差 在 1mm 之 内 ， 最 大 矢 度 不 得 大 于1mm/10m 弦 。5 高低 最 大 矢 度 不 得 大 于 1mm/10m 弦3.3.3.5 道床板混凝土施工1. 在组装轨排前，先铺设道床板下层钢筋网，轨排组装完成后，在WCK 型轨枕预留横向孔中穿拉上层纵向钢筋。在轨排细调完成后，铺设道床上层横向钢筋与下层钢筋以焊接或绑扎方式形成钢筋骨架。2. 在轨排精调定位后，用注浆机往轨枕的横向孔内注浆，水泥砂浆与道床板混凝土标号相同。3. 根据基标确定模板安装位置和高程，按道床板设计要求安装模板。采用组合式模板，每 24.6m 为一单元。4. 道床板混凝土的灌注(1) 在混凝土灌注前，应预先将 WCK 型轨枕横向孔内纵向连接钢筋周边的缝隙用水泥砂浆填塞饱满。在灌注过程中加强轨枕底部及其周围混凝土的振捣。振捣时应避免捣固棒接触轨排与支撑架，插点布置应均匀，不得漏振。(2) 轨排经过精调验收合格后方可进行道床板混凝土的灌注，灌注时将轨枕埋入部分的表面涂刷一层界面剂，保证新灌混凝土与轨枕的粘结。钢轨、扣件及轨枕表面采用水泥纸或纺织袋防护，以免污染。(3) 在灌注过程中，应注意轨排几何状态的变化，保证轨排、模板、支撑架的稳定牢固，并随时监测。如有变位，立即停止浇筑和振捣，并在混凝土初凝前完成修整工作。(4) 道床板混凝土灌注密实后，表面需抹面整平，抹面应形成设计的横向排水坡，在抹面的同时清理钢轨、轨枕、扣件和支撑架等表面的灰浆，道床板顶面和轨枕顶面的高差应符合设计要求。西南交通大学硕士研究生学位论文 第 24 页5. 道床板混凝土的养护(1) 道床板混凝土养护采用 JY 新型混凝土养护剂。在混凝土浇注成型后，将养护剂喷洒在混凝土表面，使其形成一层密实的薄膜，从而有效地阻止混凝土内部多余水分的过早蒸发，达到自养护的目的。(2) 在混凝土抹平压光后，表面无水渍时，即可喷洒养护剂，要正确掌握喷洒时间。喷洒养护剂时采用背包式喷雾器。喷洒时要喷出液体呈雾状，并力求均匀，避免发生漏喷现象。(3) 为了确保养护质量，要求对混凝土的所有外露表面全部喷洒，以喷二遍为好，并且第二遍喷洒时与第一遍成垂直方向。(4) 在下雨时不宜喷洒，但在养护剂成膜后遇雨，则不会影响养护效果。在喷洒时，喷头距离混凝土以 30cm 左右为宜，喷洒完毕后，应用清水将喷头、胶管冲洗干净，以免再次用时堵塞。(5) 养护剂的储存时间以不宜超过 6 个月为宜，储存温度在 5以上，如储存时间较长后使用时，事先应将养护剂搅拌均匀。在使用时。严禁加水稀释，以免影响养护剂质量。(6) 养护剂的用量每公斤 4 平方米为宜（按喷二遍计） 。6. 混 凝 土 经 24 小 时 养 生 后 拆 除 模 板 和 支 撑 托 架 。 混凝土强度达到设计强度的 70以上时，道床板方可承重。7. 道床板施工完成后，其尺寸偏差应满足表 3-6 要求。道床板混凝土施工的允许偏差 表 3-6序 号 检 查 项 目 允 许 偏 差1 道 床 板 顶 面 宽 度 10mm2 道 床 板 与 轨 枕 顶 面 的 相 对 高 差 3mm3 道 床 板 间 伸 缩 缝 5mm3.3.3.6 过渡段施工1. 过渡段无碴轨道部分的施工(1) 过渡段轨排的架设与桥上无碴轨道的施工应依次进行，即按过渡段 无碴轨道过渡段的顺序进行。轨排组装时，应注意配置中部设螺栓孔的WCK 型轨枕。(2) 为保证线路方向顺直，工具轨轨排伸入有碴轨道部分的长度应不少于5m。(3) 在与桥台相邻的一跨梁上，底座表面先粘贴 CEP-1201 型微孔橡胶垫层，橡胶垫层粘贴完成后，除底座侧立面外，均再铺设一层隔离层(TQF-I 型防西南交通大学硕士研究生学位论文 第 25 页水卷材)。相邻橡胶垫层之间应密贴，并保证橡胶垫层不露出底座范围，如在现场对橡胶垫层进行裁剪，其裁剪面应进行封胶处理。在底座凹槽范围内，先粘贴侧立面 7mm 厚的普通橡胶垫层，然后粘贴槽面的微孔橡胶垫层。2. 过渡段有碴轨道的施工(1) 过渡段有碴轨道的施工应在路基与桥台过渡段施工完成并验收合格后进行。(2) 过渡段有碴轨道的施工除在设计范围内采用-GD 型轨枕外，其余均按秦沈客运专线有碴轨道工程施工技术细则执行。3. 过渡段辅助轨及配套扣件的组装铺设可在无缝线路铺设完成后进行。图 3-6 无碴轨道桥端过渡段3.3.3.7 铺设桥面防水层在无碴轨道道床混凝土施工完毕后，按设计要求修筑挡水墙，在桥面依次铺设混凝土垫层、防水卷材和保护层。3.3.3.8 长轨换铺1. 当无碴轨道完成 250m 后，即将临时钢轨拆除，以备倒用。待单线无碴轨道施工完毕后，拆除所有短轨，一次换铺长钢轨。2. 一次铺设长钢轨的施工工艺与技术要求，参照秦沈客运专线一次铺设无缝线路施工技术要求和相关作业文件执行。西南交通大学硕士研究生学位论文 第 26 页3.3.3.9 长枕埋入式无碴轨道的验收无碴轨道铺设完成后，其精度标准应符合表 3-7 规定。秦沈客运专线无碴轨道铺设精度（静态）标准表 表 3-7高 低 （ mm） 轨 向 （ mm） 水 平 （ mm） 轨 距 （ mm）幅 值 2 2 1 1，