新建太中银铁路SJS-Ⅳ标横山隧道

1 CRTS CRTS 型双块式型双块式 无砟轨道无砟轨道道床工程施工技术道床工程施工技术 中铁一局太中银铁路项目部第一经理部 张 斌 摘摘 要要 太中银铁路横山隧道 CRTS 型双块式无砟轨道施工技术 根据中铁一局太中银 铁路项目经理部横山隧道施工成型取得的经验 着重介绍 CRTS 型双块式无砟轨道施工 工艺 1 1 设计概述设计概述 榆次至定边段双线 定边至中卫 银川段单线 预留双线条件 旅客列车速度目标 值为 160 公里 小时 预留 200 公里 小时条件 采用电力牵引 双线区段自动闭塞 单 线区段半自动闭塞 2 2 工程概述工程概述 新建铁路太原至中卫 银川 线横山隧道 DK333 295 DK344 683 段的无砟轨道工程 无砟轨道结构为 CRTS 型双块式无砟轨道 由 60kg m 钢轨 WJ 8 型扣件 SK 2 型双块 式轨枕和道床钢筋混凝土等部件组成 轨道道床板混凝土设计为 C40 级钢筋混凝土 道 床宽为 2 80m 道床厚度为 315mm 隧道内道床板顶面向中心水沟方向设置 0 7 的单面排 水坡 将道床顶面的水引入中心水沟 轨枕间距 e 650mm SK 2 型双块式轨枕每公里铺设 1538 5 对 单线 直线段隧道左 右线线间距为 4 40m 圆曲线段隧道线间距为 4 525m 曲线超高 85cm 缓和曲线范围超 高按线性顺坡 横山隧道位于太中银线 SJS 标段 DK333 265 至 DK344 713 处 隧道全长为 11448m 起讫里程为 DK333 265 DK344 713 设计为双线铁路隧道 无砟轨道道床设计范围为 DK333 295 DK344 683 全长为 22774m 折合单线 无砟轨道道床两端设过渡段 过 渡段里程为 DK333 265 295 和 DK344 683 713 两段 过渡段全长为 120m 折合单线 隧道内纵坡为单坡道 自隧道进口至 DK335 070 为 5 的上坡 DK335 070 至隧道出口为 11 的上坡 在隧道变坡点位置设置半径为 20000m 的竖曲线 2 仰拱 仰拱填充 2 2 0 7 0 7 0 570 说明 1 本图为双线隧道直线地段双块式无砟轨道横向布置及设计横断面图 2 道床顶面向中心水沟方向设置0 7 的单面排水坡 3 道床板浇筑前 道床板范围的混凝土底板表面应做拉毛或凿毛处理 4 图中尺寸除注明外均以mm计 横山隧道无砟轨道横断面布置图 CHN60 钢轨 WJ 8A型扣件 线 路 中 心 线 SK 2型双块式轨枕 C40道床板 横山隧道无砟轨道横断面布置详图 3 3 双线隧道无砟轨道道床施工工艺双线隧道无砟轨道道床施工工艺 双线隧道无砟轨道道床施工要求精度高 施工时间紧 轨排铺设跨度大 施工难度 大 因此 在施工过程中 必须进行工序质量全过程控制 以工序质量保证工程质量 3 13 1 施工前准备工作施工前准备工作 3 1 13 1 1 测量控制网的建立测量控制网的建立 道床施工安排在隧道主体工程完成以后进行 隧道贯通后应立即进行贯通测量 并对 贯通误差进行平差调整 贯通误差调整闭合后建立基桩控制网 CP 和 CP 控制点高 程测量网 同时控制桩高程必须进行精密二等水准测量 3 1 23 1 2 SKSK 2 2 型双块式轨枕及型双块式轨枕及 WJ 8WJ 8 型扣件的采购及运输型扣件的采购及运输 SK 2 型双块式轨枕 采用厂内预制 由山西省吴城镇运输至横山隧道 轨枕出厂运 至工地经过质检后集中堆放在洞口空地上 堆放场地应提前作好平整及防排水工作 堆 放时必须按照要求加设垫木 轨枕存放和运输应水平放置 枕面向上 堆放时以 5 根为 3 一层 每组不超过 6 层 并捆绑为一体 堆码层数不超过 12 层 吊装 运输过程中应采 取必要的防护措施 防止轨枕扭曲 变形和损坏 3 1 33 1 3 施工人员准备施工人员准备 双线隧道无砟轨道道床是一项新技术 其施工精度要求高 为保证道床施工质量 施工前应对所有参加施工人员 特别是对技术人员 测量工 捣固工 混凝土工 抹面 工 排架精调工组织进行培训 使其掌握无砟轨道的特点 施工工艺流程 施工技术要 求及施工质量控制要求等 以提高参加道床施工人员的技术素质和明确责任 对施工进 行全过程监控 3 1 43 1 4 施工机具准备施工机具准备 根据横山隧道无砟轨道道床的结构特点 施工的专用机具有精调小车 精密水准仪 双头电动搬手 螺杆调节器 随车吊等 道床施工前应对机具的精度及各项机械性能指 标进行详细检查 并组织所有机械操作人员进行设备的实际操作练习 充分了解机械设 备性能 规范机械操作程序 对设备各单元实行定人 定岗 3 23 2 施工工艺流程施工工艺流程 3 2 13 2 1 施工机具现场布置施工机具现场布置 隧 道 中 线 成型道床砼养护 调试轨 道排架 输送泵 横山隧道无砟轨道道床板施工场地布置示意图 道床施工方向 说明 1 道床板砼浇注长度暂按150米每组考虑 2 左线道床板砼先行施工 砼经过罐车通过梭槽进入道床板范围内 右线道床板砼通过 砼输送泵进入道床板范围 管道经过轨排地段应制作担架 以避免输送泵管道与轨排 直接接触 调试轨 道排架 砼罐车 左线 右线 4 模板及相关机具 准备 铺设道床板纵向底层钢筋 轨排就位 安装钢轨 调节器 粗调 准备支撑架 布枕 组装 工具轨排 铺设道床上层钢筋形成钢筋网架 安装侧向模板 原材料 模板 准 备 精调并固定轨排 状态 绝缘性能 检查 道床砼浇筑 抹面 混凝土养护 钢轨支撑架拆除 清洗 质量检查 混凝土配置 输送 测设基桩 隧底凿毛清洗 清理现场 施工工艺流程图 3 2 23 2 2 施工工艺流程施工工艺流程 道床板混凝土施工的基本工序为 清理现场 隧底凿毛 冲洗 铺设道床板下层钢 筋网 铺设 SK 2 轨枕 安装 WJ 8A 扣件 安装工具轨 安装支撑 粗调 安装侧模 铺 设上层钢筋形成钢筋网架 精调 固定轨排 检查接地钢筋绝缘性能 浇注道床混凝土 抹面 道床混凝土撒水养护 拆除轨排 进入下个工作循环 具体详见上图 施工工艺 流程图 销钉钻孔 布置销钉 5 4 4 隧道无砟轨道作业工序及内容隧道无砟轨道作业工序及内容 4 14 1 隧底冲洗 凿毛隧底冲洗 凿毛 道床板施工前 将道床板施工范围内前方 200 300m 隧底混凝土表面的杂物 废碴 清除干净 用高压水冲洗干净并凿毛 确保整体道床基底无杂物积水 在铺设道床板钢 筋网前再次对隧底用高压水冲洗干净 保湿 2 小时以上且无多余的积水 经过质检人员 检查后应作好记录 无砟轨道道床板施工循环网络图 单线施工 清洗道床板基面及 安装钢筋网 4h 轨道排架安装 双块式轨枕 6h 轨道排架粗调 及精调 8h 钢筋调试及安装 侧模 4h 道床砼浇注 12h 道床砼抹面及洒水养护 6h 砼泵就位及安装 砼输送管道 进入下组道床板砼开始施工 说明 1 道床板砼施工按一次单线考虑 每组施工长度 溜槽200m 输送泵150m 2 溜槽与输送泵交替施工 3 每组道床板砼施工时间为29小时 折合每月平均单线施工长度约4200m 轨排安装4h 精调可开始 精调6h 及时固定 轨枕并安装侧模 钢筋安装绑扎3h 轨排组装开始 4 24 2 安装道床钢筋安装道床钢筋 安装道床下层钢筋 纵向钢筋搭接长度 700mm 接地端子引出采用 L 型连接焊接 焊接长度 200mm 焊缝厚度 4mm 在纵横向钢筋交叉处及纵向钢筋搭接处设置绝缘卡 并用塑料带绑扎牢固 绑扎后剪去多余的塑料带 4 34 3 布设轨枕 组装工具轨轨排 锚固钢销钉 调整器的装配布设轨枕 组装工具轨轨排 锚固钢销钉 调整器的装配 4 3 1 布设轨枕 采用人工 机械配合铺设双块式轨枕 先行施工为 1 线 1 线布枕需将轨枕先运至 洞内排开 最高不超过两层 2 线布枕时则需要随车吊将轨枕送至将要布枕位置并排开 最后人工摆放 测量人员应根据线路基桩在线路中线位置做出标记 即在混凝土支承层上每 5m 在轨 6 枕中心位置标出一个点 然后将这些点用墨线连接起来 作为散布轨枕的中线 为方便 施工 中线向两侧 1 4m 弹出立模位置 轨枕铺设位置允许偏差 1cm 4 3 2 组装工具轨轨排 使用人工安装工具轨 采用双向同步电动扭力扳手紧固扣件 组装工具轨轨排 轨排 组装的工序为 散枕 固定铁垫板 铺设钢轨 固定钢轨 轨排检查 轨排组装时铁垫 板应居中 扣件扭矩应符合设计要求 轨排组装前应按要求对轨枕进行复检 工具轨采用与正线轨型相同的的 60kg m 钢轨 工具轨进场后应对工具轨进行检验 在使用 拆卸 装载和运输过程中 应采取措施加强对工具轨的保护 防止工具轨变形 污染 并经常对工具轨进行检验 确保工具轨能满足施工要求 型双块式无砟轨道扣件系统 弹性垫层弹性垫层 弹条弹条 轨距挡板轨距挡板 混凝土枕混凝土枕 铁垫板铁垫板 钢轨垫板钢轨垫板 钢轨钢轨 塑料套管塑料套管 螺纹道钉螺纹道钉 轨排组装完成后 应对轨距 轨枕位置 轨枕间距进行检查 允许偏差应符合下表 规定 轨排组装允许偏差 序号检查项目允许偏差 mm 附 注 1 轨 距 1 变化率不大于 1 2 轨枕间距 5 7 轨排组装与钢筋绑扎可进行交叉作业 4 3 3 锚固钢销钉 按设计要求的材料锚固钢销钉 确保钢销钉锚固力和垂直度符合设计要求 轨排组装完成后 在每隔 3 根 曲线地段 2 根 钢轨接头处必须设置 轨枕之间的钢 轨上安装一组螺杆调整器 螺杆调整器安装位置要正确 螺杆和铰接挡块必须始终位于 轨道的外侧 通过竖向螺杆调整轨排水平高低 轨道轨距由横向丝杆控制 竖向螺杆调整轨排水平 4 3 4 轨道粗调 绑扎剩余钢筋 综合接地 使用螺杆调整器对轨排进行初步调整 实现轨排横向及竖向处于正确位置 然后拧紧 螺杆调整器 将轨道固定 采用 trimble S8 半自动测量机器人进行测量 使轨顶标高满足设计值 容许偏差为 10 0mm 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 GEDO CE 精调小车 TrimbleS8 全站仪 轨排粗调完成后 组织人员安装上层纵向 20 钢筋 对纵向钢筋与横向钢筋及轨枕 桁架钢筋交叉处 纵向钢筋搭接范围搭接点 按设计要求设置绝缘卡并用塑料带绑扎 8 绑扎后剪去多余的塑料带 根据轨道设计 纵向钢筋固定在轨枕构架钢筋上 横向钢筋放置并固定在轨枕间每个 间隔的纵向钢筋上 根据电力设施的要求 安排人员进行综合接地线连接 并通过电阻测定 控制接地 系统 4 3 5 安装纵 横向模板 钢筋网绝缘性能检测合格后 清除钢筋网内的杂物 人工安装侧向模板并进行加固 确保侧向模板与轨道间无任何连接 模板安装允许偏差顶面高程 5 宽度 5 中 线位置 2 钢模板应牢固的固定在基础垫层混凝土上 模板内侧表面应均匀刷涂模板油 并及时清除模板表面残余混凝土 4 3 6 精调轨排并固定 精调是无砟轨道道床施工关键的一道工序 它对轨道的最终位置能否达到设计及验收 标准的要求起着决定性作用 调整方法 双块式无砟道床主要使用钢轨调整器及天宝 S8 测量系统进行轨道精确调整 根据测 量显示数据 调整螺杆或螺旋调整器 4 3 6 1 通过转动钢轨调整器竖向螺杆 垂直调整轨道高程 通过转动调整器水平装 置 实现水平调整 4 3 6 2 垂直调整 通过竖向螺杆进行垂直调整 在曲线地段 调整时可能产生水平 位置和高度的冲突 因此必须在垂直及水平双方向同时进行调整 4 3 6 3 水平调整 通过钢轨调整器水平调节装置进行水平调整 作用是基板的移动 带动轨排的移动 4 3 6 4 轨道精确调整阶段应由质检人员检查 并做详细记录 最终精调一结束 电 焊工立即将轨枕与固定钢筋焊接 将其固定 注 固定钢筋采用的 16 钢筋为横向钢筋废角料 横向筋每根长 2 79 3 根为 8 37m 长度 30cm 利用冲击钻打孔埋入基础垫层 5cm 曲线段每根轨枕采用 4 根固定钢 筋 其中 2 根长 45cm 钢筋固定曲线外侧 2 根长 25cm 固定内侧 直线段采用 2 根长 9 30cm 钢筋 4 3 6 5 精调前对轨排所有螺杆调节器和扣件进行检查 确保螺杆调节器内侧的螺钉 拧紧 螺杆与钢筋之间有足够间隙 扣件弹条与轨距挡板密贴 轨道精调时先将钢轨上浮尘 泥点等擦洗干净 测量时每站测设距离为 60 80m 最佳 使用至少 8 个控制点自由设站 检查 CP 控制点是否有损坏 确认无误方可使用 第一遍先将高程调至 2mm 内 一般均低于内轨面 第二遍时调中线和轨距 中线调至 2mm 左线时尽量向左 右线时向右 轨距调至 0 3 0 7mm 第三遍则将高程 中线 轨距调至 1mm 内 然后安装道夹板 在第三遍调节时轨道 会在螺杆调节器的调节下发生移动 移动量最大的是螺杆调节器本身所在的位置 螺杆 调节器前后某一距离内的轨道也会发生微小的移动 所以每根螺杆调节器都要调整两次 以将轨道调整到其设计位置 过程如下 首先调整螺杆调节器 接着后退 3 个螺杆调节器 再次进行调整 然后前进 4 个螺 杆调节器 测量并进行调整 然后再次后退 3 个螺杆调节器 再次进行调整 再次前进 4 个螺杆调节器 测量并进行调整 依次类推 第四遍再对扰动后轨面进行验收检查并做 好记录 4 3 7 技术要求 轨排精调完成后各项技术指标必须符合下表规定 轨道精确调整和混凝土浇注之间的时间必须非常短 避免温度变化造成调整好的钢 轨伸长或收缩 轨排精调测量测点应设在轨排支撑架位置 保证钢轨及其接头的平顺 利用控制基桩或加密基桩作为调整基点 使用轨检小车和全站仪配套逐一检测每根 轨枕处的轨面高程 轨道中线位置 线间距 轨道平顺度等几何状态 全站仪测角标称 精度不应大于 1 测距标称精度不应大于 2mm 2ppm 高程测量按精密水准测量要求施 测 精调后轨排允许偏差应符合下列规定 10 轨排组装铺设允许偏差表 检验项目检验标准检验方法 轨距 1mm 变化率不大于1 用轨道尺量 每榀不少于3个点 轨向2mm 10m弦拉10m弦线用钢板尺量 高低2mm 10m弦用10m弦线钢板尺量测 轨面水平 1mm 且在延长6 25m距离内不得大 于2mm的三角坑 用水准仪 弦线配合钢板尺量 轨面高程 2mm 轨面中线2mm 线间距 5 0mm 全站仪配合轨检小车进行测量 注 轨距变化率不得大于 1 轨面高程以一股钢轨为准 与设计高程允许偏差 2 mm 轨道中线以一股钢轨为准 与设计中线允许偏差为 2 mm 线间距允许偏差为 0 5mm 4 44 4 道床板混凝土的运输 浇筑及养护道床板混凝土的运输 浇筑及养护 4 4 1 混凝土运输 左线 先行线 道床板混凝土直接利用混凝土罐车通过梭槽直接卸入轨排内 右线道 床板混凝土采用泵送入模 左线混凝土浇筑 右线混凝土浇筑 4 4 2 浇注道床板混凝土 轨道精确调整和固定 施工验收合格后 方可逐段浇筑道床混凝土 混凝土浇筑前对 钢轨 扣件和轨枕表面必须进行覆盖 防止混凝土浇筑时受到污染 同时 混凝土支承 层 混凝土底座及轨枕应洒水湿润 以利界面结合 混凝土道床浇筑前 应复测轨排几 11 何形位 保护层厚度 并由专业人员检测长轨排绝缘性能 每一块混凝土道床单元的钢 筋网架绝缘指标 符合要求后方可进行混凝土浇注 道床板混凝土浇筑采用混凝土灌车运输 人工捣固 抹面修整 混凝土始终从起始 端浇筑口浇灌 振捣密实后移至下一个浇筑口 并及时进行混凝土的修整 捣固时防止 振动棒触碰钢轨支撑架 并跟踪监测轨排几何形位的变化 道床板混凝土振捣密实后 人工整平 抹光 并保证道床板顶面为 0 7 横向排水坡 在浇筑过程中如中断且中断时 间超过 24h 时 在最后 2 根轨枕之间应设置施工缝 利用金属网 以保证新老混凝土之 间有足够的粘结力 道床板尺寸允许偏差应符合下表要求 混凝土道床板外形尺寸允许偏差 序号检 查 项 目允许偏差 mm 1 顶面宽度 10 2 道床板顶面与承轨台面相对高差 5 3 伸缩缝位置 5 4 中线位置 2 5 平整度2 1m 靠尺 浇筑混凝土前对工具轨 螺杆 轨枕 横 向丝杆全部进行覆盖保护 如左图 并浇筑完 后及时清理溅至钢轨底 轨枕的混凝土 4 4 3 养护 每浇筑 10 12m 混凝土 在浇筑完毕后 12h 以内对混凝土开始进行全面覆盖及保湿 养护 第一次洒水养护时应在混凝土表面覆盖一层土工布 避免水流直接冲刷道床混凝 土表面 混凝土表面必须在湿润状态下保持至少 7 天时间 灌注混凝土时应防止对模板及钢筋绝缘卡的撞击 道床灌注后按设计要求进行抹面 混凝土达到设计强度的 75 前禁止在道床板上行车及碰撞轨枕 4 4 4 钢轨调整器拆除和松扣件释放应力 12 当混凝土凝初凝时 用 10cm 钢球轻放于混凝土表面有直径 1cm 的凹陷时 及时将螺 杆调节器松 1 4 圈 转 90 钢轨调整器 在混凝土终凝时 用手指压混凝土表面无痕 迹时 及时松开钢轨扣件 释放钢轨应力 在螺杆调整器取出之后 立即使用水和毛刷 进行清洁工作 以便下次使用 4 4 5 拆模及工具轨 侧模应在混凝土强度达到 2 5MPa 以上 其表面及棱角不因拆模而受损时 方可采用 人工拆除 道床混凝土强度达到 5MPa 后 即可拆除工具钢轨及支撑丝杆 利用道床板混 凝土浇筑的间歇时间往前倒用 采用 C40 无收缩混凝土对螺杆调节器留下的孔洞进行封 堵 并清理干净道床板面各部位 检查各项几何尺寸 迎接长钢轨铺设 5 5 施工测量及数据采集施工测量及数据采集 5 15 1 测量仪器和设备测量仪器和设备 为保证无砟道床的施工质量和精度 横山隧道无砟道床采用天宝 S8 测量系统进行无 砟道床施工测量 S8 测量系统能够实时显示当前轨道位置与设计坐标的偏差 测量和定 位速度快 精度高 测量数据的采集 分析 存储 均自动完成 具有很高的测量效率 天宝 S8 测量系统由手推式轨检小车及相应的控制单元 传感器装置 可测量高低 轨向 水平 轨距 里程等 以及测量和分析软件等组成 采用天宝 S8 测量系统可以有 效地控制轨道铺设的精度 使无砟道床的施工质量满足设计精度的要求 5 25 2 数据采集数据采集 在工具轨拆除之前 使用精调小车对已施工的段落进行数据采集工作 首先人工将 工具轨清理干净 特别是轨面 轨底和侧面以保证采集数据的准确性 数据采集施工方 法按轨排精调操作 6 6 道床板施工管理及质量控制措施道床板施工管理及质量控制措施 6 16 1 SK 2SK 2 双块式轨枕进场检验双块式轨枕进场检验 SK 2 双块式轨枕是无砟轨道道床关键性构件 质检部门应会同监理工程师按技术条 件要求对支承块的表面质量及预埋件尺寸 装配质量进行抽样或逐块检查 做好质量状 13 态标识 不合格产品严禁投入使用 6 26 2 混凝土原材料及配合比控制混凝土原材料及配合比控制 整体道床为 C40 钢筋混凝土 为保证混凝土满足强度要求 应加强混凝土所需钢筋 砂 碎石 水泥等材料质量抽检 同时 精心选定合理配合比 确定适合施工现场的坍 落度 每班测定坍落度不少于 2 次 以免道床混凝土凝固中出现较大的干缩 影响道床 精度 6 36 3 轨排精调质量控制轨排精调质量控制 轨排一次组装长度不小于 100m 以减少分段误差积累 提高中线 高程控制质量 轨排精调必须遵照规定程序 精调后对轨面系统几何状态按规定项目和要求标准进行复 测 并填写复测记录 进行确认 以保证精调质量 6 46 4 道床混凝土运输及灌注道床混凝