长枕埋入式无碴轨道

第三节 长枕埋入式无碴轨道 桥上长枕埋入式无碴轨道是铁道部在秦沈客运专线沙河特大桥上重点试验项 目之一 是我国在混凝土梁上首次采用的新型轨道结构 其科技含量高 技术标 准严 工序复杂 该桥无碴轨道施工的成功与否将决定我国今后铁路桥上无碴轨 道的发展方向 其意义重大 桥上长枕埋入式无碴轨道施工在国内无任何经验可 借鉴 为攻克其技术难关 我们在施工中反复试验 研究和探索 终于研究开发 出了系列配套施工机具设备 并优化了轨道几何尺寸检测方法 为今后类似工程 积累了宝贵的实践经验 沙河特大桥桥上长枕埋入式无碴轨道施工取得的成功 填补了我国无碴轨道施工的技术空白 一 工程概况 秦沈客运专线在沙河特大桥上双线铺设长枕埋入式无碴轨道 采用一次铺设 跨区间无缝线路 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 长枕埋入式无碴轨道 含过渡段 设计范围为 DK43 554 85 DK44 247 18 全长 692 33m 线路位于直线上 纵断面坡度为 9 和 12 桥上有变坡点 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 通过相邻底座间的间隔及底座内设置的横向排水管与桥面排水系统 相连 二 结构设计 长枕埋入式无碴轨道道床结构主要由混凝土道床板 隔离层 TQF I 型防水 卷材 及混凝土底座等三部分组成 结构宽度为 3 1m 轨顶至梁面的高度为 0 826m 无碴轨道结构的底座通过梁体预埋连接钢筋与桥梁相连 底座两端设置 尺寸为 1 0 0 7m 0 13m 的凹槽 以限制上层道床板纵横向位移 确保道床结构 的稳定性 每孔箱形梁上每线设置 6 块道床板单元 梁跨中部的 A 型道床板 4 块 单元长度为 4 036m 梁跨端部的 B 型道床板 2 块 单元长度为 4 028m 底座和 道床板采用 C40钢筋混凝土 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 CEP 1201 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 详细结构见长枕埋入式无碴轨道桥面横向布置 示意图 图 4 7 1 图 4 7 1 长枕埋入式无碴轨道桥面横向布置示意图 三 施工流程和技术要求 1 施工工艺流程 桥面凿毛处理 底座钢筋绑扎 支立底座模板及质量检测 底座混凝土灌注 铺设隔离层或弹性垫层 道床板下层钢筋绑扎 轨枕吊装 安装钢轨及扣件 架设轨排支承托架 轨排检测 调整 道床板上层钢筋绑扎 立模 质量检测 WCK 轨枕横向孔注浆 轨枕涂刷界面剂 道床板混凝土灌注 钢轨及支撑托 架拆卸 长轨铺设及焊接 竣工验收 2 技术要求 1 混凝土底座施工 桥面处理 无碴轨道结构直接在梁面上构筑 通过梁体预埋连接钢筋与桥梁相连 因此 接 触 网 支 柱 防 护 墙 线 路 中 心 线 桥 梁 中 心 线 人行道栏杆 声屏障 线 路 中 心 线 防 护 墙 接 触 网 支 柱 2 2 防水层及保护层桥面混凝土垫层 泄水管 电缆槽电缆槽 2 2 在底座混凝土施工前 必须进行桥面处理 处理包括桥面表层浮浆凿毛清洗 桥 面预埋钢筋扶直 并对已断的预埋筋采取重新钻孔环氧树脂锚固处理 桥面处理 工作要彻底 以增强梁面与底座之间的粘结 防止因桥梁收缩徐变产生较大的剪 力造成底座破损 钢筋布置与立模 钢筋布置时 先在梁面上用黑墨线画出钢筋的布置位置 按设计要求布置上 下层钢筋 以绑扎方式形成钢筋骨架 底座钢筋骨架与桥面预埋钢筋绑扎连接为 一体 若钢筋相碰 可沿线路纵向稍作调整 混凝土底座高程允许偏差为 3mm 因此模板的设计与安装是关键 由于桥 梁徐变上拱 桥面标高产生误差 一般桥梁中部比两端高出 2 3cm 所以底座模 板加工时 模板高度应比设计减小 2cm 左右 以便利用平板震动器进行震捣 确 保底座顶面的平整度及标高 模板高程不足的部位可用海绵或干硬砂浆进行调整 采用组合式模板 每 24 6m 为一单元 测量梁面的实际高程 按底座设计位置与 高程 确定模板安装位置和高程 安装模板 模板外侧可与防护墙撑联 内侧采 用对拉或支撑形式加固 以确保模板稳定 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 底座混凝土施工 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 图 4 7 2 桥面凿毛图 4 7 3 底座钢筋绑扎 加以检查 检查验收合格后方可灌注底座混凝土 混凝土用水泥 砂 石 水等 原材料应符合有关规定 石子的最大粒径不应大于 40mm 混凝土标号不低于 C40 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 C40标号混凝土采用的配合比为 混凝土采用农用翻斗车运输 混凝土采用插入式振捣器和平板振捣器捣实 为保证底座及端部凹槽范围隔离层 与弹性垫层铺设平整 混凝土灌注 振捣完成后 其表面采用平板式振动器振捣 并辅以人工严格抹平 因混凝土底座顶面高程精度要求较高 混凝土施工时要严 格控制底座顶面高程 现场采用水准仪进行监控 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 混凝土经 24 小时养生后拆除模板 隔离层或弹性垫层铺设 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 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 底座混凝土施工还应注意隔离 层粘贴应平整 无气孔 图 4 7 4 底座砼浇筑图 4 7 5 铺设隔离层 2 轨排组装与架设 轨排支承托架的设计 长枕埋入式无碴轨道施工技术的关键为轨排的架设与调整 为此我们在借鉴 过去隧道整体道床施工经验的基础上设计出了上承式轨排支承托架 用于支承轨 排并进行轨排高度和方向的调节 轨排支承托架采用 18 号槽钢制作门形框架 以作承重结构 在框架横梁上设置水平调节螺栓 竖向调节螺栓及轨排吊具 其 设计结构形式见长枕埋入式无碴轨道上承式轨排支承托架示意图 见图 4 7 6 该支撑托架具有结构简单 造价低廉 调节方便 稳定性好等优点 刚度变形小 能进行上下和左右方向的调节 调整范围为上下 20cm 左右 8cm 图 4 7 6 长枕埋入式无碴轨道上承式轨排支承托架 轨枕运输吊装车的改装 因桥上作业空间小 轨料运输困难 我们采用小型农用拖拉机改装成轨枕运 输吊装车 采用拖拉机作为牵引动力 装拖拉机拖拉平板车轮距改为 1 2m 平板 宽 1 2m 长 1 5m 并增设三角起吊装置 该车每次可以送轨枕 14 根 2 个单元 用料 完成 1 孔梁轨枕运输吊装时间约 90min 一般利用桥上作业间息时间运输 吊装轨枕 避免不同工序作业之间的相互干扰 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 轨道几何尺寸检测方法的优化 轨排支撑托架保证了轨排上下左右无级调整 但如何控制和检测轨道几何结 构尺寸满足规范要求也是无碴轨道施工质量的最关键问题 秦沈客运专线无碴 轨道工程施工技术细则 中要求先测设基准器 然后用三角直尺和轨道尺联合进 行检测 通过我们试验 此方法可操作性不强 因为三角直尺国内无定型产品 只能靠自己加工制作 自己制作的精度本身就有系统误差 另外基准器埋设时精 度控制就比较难 且费用很高 若基准器和轨面高差稍有误差就难以检测 因此 我们对轨道几何尺寸检测方法进行了优化 我们采用的方法是先在防护墙上精确 测设一条轨面线 每 5 米一个点 并标记出该点与线路中心线的距离 然后用 3 米 直尺和轨道尺进行检测控制 轨道尺放在两轨面上检测水平 3 米直尺放在两轨 面上使两轨面与防护墙上的轨面线保持在同一平面上 这样只要轨道尺水平居中 3 米直尺下边沿与挡碴墙上水平线重合 那么轨排的高程就确定 最后根据 3 米 直尺上的读数调整轨排中心线 精调两次就可满足施工精度要求 这种方法操作 起来方便 精度又高 在沙河特大桥无碴轨道施工中取得了良好的施工效果 轨排组装与架没方法 轨排组装应在底座施工与隔离层 或弹性垫层 道床板下层钢筋网的铺设 完成后进行 轨排组装时采用与铺设无缝线路技术条件相同的 25m 新 60kg m 钢 轨作为工具轨 进行现场组装 每次同时组装 2 3 榀轨道排架 每个施工单元之 间轨排搭接长度不少于 5m 以保证轨道的平顺性 用鱼尾板连接前后钢轨 上 紧接头螺栓并保持轨缝对接 轨面及钢轨工作边不得错牙 轨排的调整按粗调 精调反复进行 直达到标准要求 轨排组装与架设步骤如下 a 铺设道床板下层钢筋网 调整好钢筋网的保护层 在钢筋网上沿线路纵向 两侧摆放两条方木条 以临时支承轨排 并保护钢筋网与隔离层免遭损坏 b 采用轨枕运输吊装车将轨枕摆放在方木条上 用人工按设计要求进行布枕 c 安装钢轨及扣配件 形成轨排 以靠近防护墙一侧钢轨为基准轨 用万能 道尺控制另一般钢轨 保证轨距 注意基准轨下铁垫板的椭圆孔一定居中 以利 于施工完后调整施工误差 根据扣件的组装铺设要求拧紧扣件 注意不得有松动 及空吊板现象 d 在轨排上约每 4 根轨枕的间距架一组轨排支承架 注意避开伸缩缝并不得 与轨枕相接触 e 用千斤顶将轨排顶起到设计位置附近 用支承架的吊具将轨排吊起并用夹 紧螺栓夹紧钢轨 不得有松动 f 根据防护墙上每 5m 测设一个的基准点 用 3m 直尺与万能道尺检测轨排的 方向 高程及水平 调整支承架上的水平调节螺栓与竖向调节螺栓 对轨排进行 调整 根据 3m 直尺的读数调整水平调节螺栓 使轨道中线与线路中线重合 然 后调整竖向调节螺栓 使万能道尺的水泡居中 并使 3 直尺的下沿与防护墙上测 设的轨面线平齐 轨排的调整按先精调 后粗调 进行反复调整 复核 g 采用弦线与目测方法最后复核轨排的方向与高低 达到要求后 紧固支承 架上的紧固螺母 将轨排锁定 轨排架设调整完后 对所有支撑架均应再仔细检查一遍 经严格检查合格后 牢固锁定 防止有松动不稳现象 以免影响线路质量 图 4 7 7 安装轨排支撑托架 图 4 7 8 轨排检测与调整 3 混凝土道床板施工 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 精调定位后 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注浆 填塞饱满 水泥砂浆与道床板混凝土标号相同 铺设道床板上层横向钢筋 与下 层钢筋以绑扎方式形成钢筋骨架 根据精调定位后的轨排轨道中线与轨面高程 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 道床板的混凝土的灌注按底座混凝土灌注工艺进行 但在灌注中应注意从下 几点 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铁制盒和水泥纸或纺织袋防护 以免污染 图 4 7 9 穿插钢筋 图 4 7 10 涂涮界面剂 在灌注过程中加强对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 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 道床板混凝土灌注密实后 表面需抹面整平 并抹面形成设计的横向排水坡 图 5 7 8 穿插钢筋 在抹面的同时清理钢轨 轨枕 扣件和支承架等表面的灰浆 道床板混凝土采用 喷涂养护剂进行养生 经 24 小时养生后拆除模板和轨排支承托架 以备下一施 工单元倒用 图 4 7 11 WCK 枕预留孔内注浆 图 4 7 12 道床板砼浇筑 4 轨道铺设 过渡段有碴轨道施工 过渡段有碴轨道的施工 应在无碴轨道混凝土道床板施工完成后进行 以避 免施工干扰 在设计范围内采用小型推土机摊铺碎石道碴 设置辅助轨部分采用 GD 型轨枕 然后铺设长钢轨 采用人工上碴整道 辅助轨及配套扣件的组装 铺设在无缝线路铺设完成后进行 长轨铺设 当道床板混凝土强度达到 2 5Mpa 以后 即可将临时钢轨拆除 以备倒用 但必须保留一组 25m 的钢轨与下一施工单元的轨排顺接 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 无碴轨道长轨换铺无法采用 铺轨机铺设 该工艺采用长轨顶推 技术 即先在有碴轨道端拖拉长轨 然后在无碴轨道混凝土道床承轨槽 上垫滚轮 采用铺轨机或机车等动 力顶推长轨就位 长轨就位后 按无缝线路铺设 工艺焊接长轨及线路锁定 形成跨区间无缝线路 四 质量标准与质量控制 1 质量标准 表 4 7 1 秦沈客运专线无碴轨道铺设精度 静态 标准表 高低 mm 轨向 mm 水平 mm 轨距 mm 幅 值221 1 2波 长管理波长10m 2 质量控制 长枕埋入式无碴轨道质量控制除按上述要求进行施工外 还应注意以下事项 1 桥梁终张拉时间超过 60 天后才允许在其上进行无碴轨道施工 2 由于道床板施工时下层钢筋先进行绑扎 所以吊放轨枕时应用约 8cm 厚 的方木条加以支垫 防止损坏钢筋网与隔离层 3 轨排调整时 应以其中一根钢轨为基准 扣件组装时铁垫板的椭圆孔应 居中 以防止线路方向因施工造成误差而无法调整 椭圆孔居中后方向调整量可 图 4 7 13 长枕埋入式无碴轨道 达到 1cm 4 WCK 轨枕横向孔注浆应饱满密实 不能靠捣固进行填充 注浆方式可 用黄油枪加以改装人工压注 注浆机不适用 5 混凝土浇注时轨枕 钢轨及扣件应加以防护 防止污染 另外在施工过 程中应加强检测 以便出现问题及时处理 6 轨排