双块式无砟轨道施工技术总结[全面]

1、大 支坪隧道双块式无砟道床施工技术总结第1篇 设计简介1.1工程概况宜万铁路是中国八纵八横铁路的 主骨架之一,是沪汉蓉铁路快速客运大 通道的 重要组成部分,也是贯通中国东、中、西部的 纽带,东起宜昌花艳,向西经宜都、长阳、巴东、建始、恩施、利川至重庆市所辖万州区,全长约380公里.宜万铁路有隧道114座、总长220公里,桥梁183座、总长56公里,桥隧总长占整个干线71以上,是目前中国桥隧距离占干线比重最大 的 铁路.宜万铁路是迄今为止我国施工条件最为艰难的 一条铁路.鄂西南地区是我国岩溶最发育、最典型的 地区之一,宜万铁路就位于渝东、鄂西地区,地形条件特别恶劣,铁路沿线山高坡陡、河谷深切,岩

2、溶地貌发育,构造复杂,不良地质普遍发育.岩溶、顺层、滑坡、断层破碎带和崩塌等主要不良地质现象分布广泛,全线山高壁陡,河谷深切,地形极其复杂,不仅地质条件差,而且控制项目多、科技含量高、建设标准新、工程风险大 .无砟轨道在铁路隧道中的 应用是新发展的 技术,科技含量极高,其最大 的 难点在于其精确性,要求误差不大 于1毫米.而其最大 的 优点是少维修与免维修,无砟轨道的 全寿命维护费用比有砟轨道是低很多的 ,而且轨道几何形状保持良好,非常适合隧道内铺设.宜万铁路全线有17座大 于3千米的 隧道采用无砟轨道,总长210 千米(单线),采用宜万线专用的 双块式无砟轨道结构型式.图1-1 大 支坪隧道

3、平面图大 支坪隧道无砟轨道结构采用宜万线专用的 双块式无砟轨道,、各施工4857米.道床板采用C40钢筋混凝土现场浇筑,轨道结构高度 561米米,轨道具体设计情况如下：1、钢轨正线铺设U75V、60千克/米、25米焊接用钢轨.2、扣件正线基本轨采用WJ-7型扣件,过渡段辅助轨采用“研线0304”型.3、轨枕采用宜万线专用的 双块式轨枕.4、道床板设计大 支坪隧道无碴轨道道床板宽2.8米,厚300米米,每6.25米设一条伸缩缝,伸缩缝宽20米米,缝内采用沥青嵌缝.一般直线地段,道床板采用顶部自中间向两边设1%的 排水横坡;在曲线设置超高地段,在道床板顶部采用单面排水坡.曲线超高地段采用外轨抬高方

4、式设置.为避免道床板中的 钢筋与钢轨电路产生感应,使通信信号设备有效距离减小 而使费用增加,从钢轨底部以下600米米范围内的 纵横向钢筋相交处进行绝缘处理.大 支坪隧道内无碴道床结构见下图.图1-2 大 支坪隧道无碴道床设计图(直线段) 图1-3 大 支坪隧道无碴道床设计图(曲线段)1.2 主要工程数量 本工程无碴道床共9714单线米,需铺设双块式轨枕15613根,浇筑混凝土7716米3,加工绑轧钢筋688吨.1.3 工程特点及技术难点1.3.1 工程特点1、施工工艺宜万线专用的 双块式无碴轨道系统运用于长达8.8公里的 隧道,为解决隧道内施工测量精度 、施工组织等诸多问题,需采用多项新工艺、

5、新技术,如双块式无砟轨道精密测量系统;为解决长隧道内轨枕块运输、铺设的 问题,需要掌握工具轨法施工双块式无碴道床施工技术等.2、技术标准高宜万线采用的 双块式无砟轨道系统,设计时速200250千米/h,对其施工质量、施工检测工作提出了 较以往工程更高的 标准要求.(1)全线施工测量控制网需要满足精度 1/100000的 等级要求,全站仪测角精度 1、测距精度 米米+1pp米,电子水准仪精度 为0.01米米.(2)轨排精调要求轨距误差在1米米以内、水平误差不超过1米米、高程控制在0-0.7米米以内、轨向2/10米弦、高低2/10米弦.(3)道床板施工完成后要求顶面宽度 误差10米米、中线位置误差

6、2米米,伸缩缝位置误差5米米,平整度 2米米.3、施工专用机械设备选型及配套必须适合单线隧道施工要求针对隧道内施工无碴道床的 特点,必须进行施工专用成套机械设备的 选择与研制,以便快速、高效、保质完成轨排的 运输、安装、粗精调以及道床板混凝土的 浇注等一系列连续的 施工循环.4、施工组织难度 大 由于无砟道床施工工艺较复杂,轨枕块存放及轨排、钢筋等加工需要大 量的 施工场地,而本工程处与山区,施工场地有限,物流组织难度 大 ,因此必须充分利用隧道内的 有限空间来组织无砟道床的 施工.保证施工前线物流的 连续供应是影响无砟轨道施工效率的 最大 因素,因此如何保证一条科学的 、通畅的 物流道路是隧

7、道内施工无砟轨道的 一大 难题.1.3.2 技术难点为保证大 支坪隧道双块式无砟道床施工高质量、高精度 的 要求,在施工准备和施工过程中需要克服和解决以下几个技术难题：1、双块式无砟轨道施工技术：道床板原材料选择及施工配合比设计;混凝土灌注、运输及浇筑质量控制;道床板钢筋绝缘设置及检测等.2、双块式无砟道床精确测量技术：高精度 测量网的 布置、测量及复核;道床板高精度 测量定位的 理论计算及数据处理;高精度 道床板精调定位系统的 使用等.3、长隧道施工组织：保证每个作业面75米/d进度 指标所需要的 资源配置及物流组织方案 、措施等.2 国内外同类技术研究现状2.1 国外同类技术研究现状为了

8、适应高速行车的 需要,提高线路稳定性、可靠性和耐久性,减少线路维修工作量,世界各国研发了 多种形式的 无砟轨道,其中德国和日本的 无砟轨道应用走在各国前列.具有代表性的 无砟轨道主要有德国的 Rheda无砟轨道、Zblin无砟轨道、Bgl无砟轨道以及日本的 板式轨道等.图3-1 Rheda无砟轨道在隧道内施工德国铁路研究开发无砟轨道采用的 体制是由德铁制定统一的 设计基本要求,由公司、企业自行研制开发.新开发的 无砟轨道在进入德铁路网之前,必须通过指定实验室的 实尺模型激振试验及性能综合评估,并经EBA(德铁技术检查团)认证、批准后,方有资格在线路上进行有限长度 的 试铺.试铺的 无砟轨道要经

9、过5年的 运营考验并经EBA的 审定,通过后方可正式使用.由于采用了 上述既向企业、公司开放,又开学管理的 研发方案 ,大 大 激发了 全社会研发无砟轨道的 积极性.自1959年开始研究、试铺无砟轨道,首先在希尔赛德车站试铺了 3种结构,随后又在雷达车站和奥尔德车站试铺2种结构,1977年又在慕尼黑试验线试铺6种.19591988年是德国无砟轨道的 试铺期,共铺设无砟轨道36处,累计21.6千米.在此期间先后在土质路基、高架桥上及隧道内试铺了 各种混凝土道床和沥青混凝土道床的 无砟轨道、经过不断改进、优化和完善.不仅形成了 德国铁路的 无砟轨道系列,而且还形成了 比较成熟的 技术规范和管理体系

10、,研制了 成套的 施工机械设备和工程质量检测设备,为无砟轨道在德铁的 推广应用创造了 良好的 条件.到2003年,德国铁路无砟轨道总铺设长度 600多延长公里.其主要结构型式有Rheda、Zblin和Bgl等.Rheda无砟轨道于1972年铺设于德国比勒菲尔德至哈姆的 线路上,以雷达车站命名.在使用过程中针对轨枕周边与道床板混凝土出现裂纹的 情况进行了 不断优化,主要变化是由整体轨枕发展为双块式轨枕,由槽型承载层发展为平板型承载层.Zblin无砟轨道系统于1974年开发,与Rheda无砟轨道系统相似,都是在水硬性混图3-2 Zblin无砟轨道施工体系凝土承载层上铺设双块埋入式无砟轨道,它们的

11、主要区别：一是Zblin无砟轨道双块式轨枕的 钢筋桁架不外露;二是Zblin无砟轨道采用的 施工工艺是先灌注轨道板混凝土,然后将双块式轨枕安装就位,通过振动法将轨枕嵌入压实到混凝土中,直至达到精确的 位置.Zblin通过采用不同的 专用施工设备保证轨道施工质量,对设备的 加工、操作、保养及维护要求很严格.Bgl板式无砟轨道系统前身是1977年铺设在德国卡尔斯菲尔德-达豪试验段的 一种预制板式无砟轨道.该轨道系统结构组成类似于日本新干线板式轨道,吸收了 轨枕埋入式无砟轨道整体性和板式轨道制作和施工的 特点,进行了 包括预应力、结构尺寸、纵向连接等方面的 优化改进,采用数控磨床加工预制轨道板上的

12、承轨槽,采用高性能沥青水泥砂浆提供适当的 弹性和粘结,并使用高精度 、快速便捷的 测量系统,施工机械化程度 很高.图3-3 Bgl板式无砟轨道在隧道内的 施工2.2 我国同类技术的 研究现状我国从50年代就开始了 无砟轨道的 研究,研究工作可分为四个阶段：1、第一阶段19561984年,为前期研究阶段,这一阶段以支承块式整体道床为主,在铁路和地铁隧道内得到了 较为广泛的 应用,并已形成标准体系.我国无砟轨道的 研制工作与国外的 研究几乎同时起步.在1956年1961年间,全国修建无砟轨道约8千米.从1965年即开始在成昆铁路等长大 山岭隧道内大 量采用混凝土无砟道床,先后在成昆线、京原线、丰沙

13、线、太焦线、枝柳线、京通线和南疆线等长度 超过1千米的 隧道内铺设.初期曾试铺过支承块式、短木枕式、整体灌注式等整体道床以及框架式沥青道床等多种形式.正线上采用最多的 型式为支承块式整体道床.从19651984年期间整体道床铺设总长度 达到300千米.支撑块式无砟轨道主要用于隧道内,按隧道围岩类别设计.道床采用C30混凝土,类围岩的 道床按支撑于弹性地基上的 梁设计,根据受力配筋,道床内采用双层钢筋.其余类别围岩按最小 配筋率配单层钢筋.支承块式无砟轨道经过了 长期的 研究和发展,其结构型式简单,施工方法成熟易掌握,目前任为城市地铁、轻轨交通所广泛使用.2、第二阶段19952003年,为客运专

14、线无砟轨道研究初期阶段.进入90年代以后,随着京沪高速铁路可行性研究的 进展,无砟轨道在我国得到更大 的 关注.在此期间,提出了 适用于高速铁路桥隧结构上的 3种无砟轨道结构型式,即板式、长枕埋入式和弹性支承块式无砟轨道.我国无砟轨道的 前期研究主要针对隧道内及小 跨度 简支梁上,并建立了 相应的 无砟轨道试铺段.因此可以说,对于隧道和小 跨度 梁上,在保证下部基础稳定的 情况下,铺设无砟轨道存在的 技术问题相对较少.而对于路基和大 跨度 桥梁仍存在一些技术问题,如路基沉降控制标准和措施,梁体徐变上拱、梁端转角限制的 确定、桥梁与无砟轨道间的 纵向力传递特性等.对于墩台沉降限值的 控制,如同路

15、基基础一样,由于沉降计算的 离散性较大 ,除在设计上进行保证外,还需要通过一定时间的 沉降观测,进行墩台工后沉降的 预测.3、第三阶段20042006年,为无砟轨道在客运专线规模化应用阶段.为在我国客运专线铁路积极推广无砟轨道技术,2004年铁道部决定在遂渝线建设成区段的 无砟轨道综合试验段,通过综合试验段的 实际试铺,系统地研究解决不同类型无砟轨道结构、岔区无砟轨道、过渡段、结构承载能力及耐久性、路基结构形式、桥梁和路基变形对无砟轨道的 影响、减振降噪措施等关键技术,为研究发展推广具有自主创新的 无砟轨道技术积累经验.与此同时,自2005年开始,铁路又先后引进了 国外高速铁路先进成熟的 无砟

16、轨道系统,包括德国的 Rheda2000型、Zblin型、Bgl型无砟轨道和日本板式轨道的 设计、制造、施工及相关接口技术,并分别在京津城际轨道交通工程、郑西、武广客运专线上应用.4、第四阶段在我国无砟轨道前期研究及遂渝线无砟轨道综合试验成果的 基础上,通过国外无砟轨道技术的 引进消化吸收,我国在无砟轨道结构设计、施工方法和线下工程技术等方面积累了 宝贵经验.为了 形成具有自主知识产权的 、适应我国客运专线的 无砟轨道技术.2006年底,在铁道部关于“引进先进技术、联合设计生产、打造中国品牌”的 总体要求和安排下,开展了 客运专线无砟轨道再创新研究工作.第2篇 技术实施方案 1技术目标、内容及

17、技术线路1.1 技术目标及内容时速200250千米客运专线(兼货运)铁路隧道双块式无砟道床施工关键技术课题的 总目标是：通过对宜万铁路大 支坪隧道双块式无砟道床施工相关技术的 研究,全面掌握双块式无砟道床系统的 综合施工技术、施工材料、技术装备配置、工艺标准及试验检测方法,依靠技术吸收消化来提高自己的 综合施工水平,培育自己的 核心技术,形成企业的 核心竞争力,以巩固和扩大 铁路客运专线领域的 市场份额,同时培育一支掌握铁路客运专线施工的 技术和组织管理方法的 高素质人才队伍.为此,在充分研究本工程特点和拟定的 总体施工技术方案 的 基础上,课题组分析比较将研究内容划分为以下几个部分,各部分研

18、究的 主要内容如下：1、长隧道内双块式无砟道床综合施工技术(1)长隧道内双块式无砟道床施工组织方案 ;(2)双块式无砟道床工程材料技术;(3)工具轨法施工双块式无砟道床关键技术.2、长隧道内双块式无砟道床施工精密测量技术(1)无砟道床专用控制网CP测量技术;(2)双块式无砟道床施工阶段测量控制技术.1.2 项目的 技术线路本项目研究在参照国内外类似工程的 施工工艺的 基础上,结合本项目施工要求和特点,确定关键技术点和技术研究的 阶段目标,重点突破、以点带面、循序渐进,将取得的 成果逐步应用于工程实践,并在具体施工中逐步完善和提高,争取在对时速200250千米客运专线(兼货运)铁路隧道双块式无砟

19、道床施工技术上取得突破.2组织机构设置、人员分配及工作分工2.1 技术的 组织机构设置和课题组工作分工2.1.1 组织机构设置为确保本科研项目研究工作的 顺利进行,由中铁二局股份有限公司、中铁二局第五工程有限公司、宜万铁路17标五项目经理部、铁道部第四勘察设计研究院等单位共同成立了 专门的 课题组,并且以项目经理部为基础,成立了 以中铁二局第五工程有限公司宜万铁路17标五项目经理部项目经理和项目总工程师为正、副组长的 科研工作小 组,具体负责科研工作的 全面实施.2.2 项目的 人员配制和工作分工2.2.1 项目的 人员配置根据本科研项目技术攻关总体方案 和研究内容,为有利于科研工作的 实施和

20、充分满足施工生产需要,本科研项目主要参加人员以工程项目经理部技术人员为主.其中,组长由中铁二局第五工程有限公司宜万铁路17标五项目部项目经理担任,副组长由项目总工程师担任,同时考虑到协作单位的 技术资源.2.2.2 项目研究人员的 工作分工本项目主要参加人员的 工作分工情况见表2-1.表2-1 本科研项目主要参加人员表序号姓 名主 要 职 责职 称备 注1谭文杰本科研项目总负责人高级工程师、项目经理2王佑江施工技术总负责人工程师、项目总工程师3蒋伟科研项目工艺试验工程师,工程部部长4胡翔施工试验负责人工程师,试验主管5崔韶华科研项目工艺试验工程师,安质部部长6张翔科研项目工艺试验助理工程师7王

21、军工程测量负责人工程师,测量主管8陈勇工程机械设备负责人工程师,机电部部长9雷建芳科研项目工艺试验助理工程师10段亚文工程测量助理工程师11童心科研项目工艺试验助理工程师12龚志芳科研项目工艺试验助理工程师13范腾工程测量助理工程师3工作进展情况本项目研究开发进度 安排以大 支坪隧道无砟道床工程总体施工进度 计划为依据,并适度 超前,以满足服务于工程施工为目的 .目前该课题研究工作进展顺利,各子课题具体进度 如下：1、总体推进计划2008年4月2009年12月.2、阶段推进计划1、2008年4月：完成科研项目课题立项申请、批复;2、2008年4月2008年8月：经集团公司、公司宜万指挥部、五公

22、司和宜万17标项目部多方多次研讨、比选,形成双块式无砟轨道工具轨法施工实施性施工方案 ;3、2008年8月2009年2月：道床板C40减缩防裂防水耐久高性能混凝土配合比选定,形成阶段性研究成果;4、2009年2月2009年4月：施工准备,设备选定,施作试验段;5、2009年4月2009年12月：双块式无砟轨道实施阶段,采用工具轨法在不利施工环境下优质高效完成整体道床施工,形成子项目阶段性研究成果;6、2009年12月：完成项目总体研究成果编制并上报评审.第3篇 主要创新点1 双块式无砟道床在长隧道内施工组织通过施工方案 的 比选及隧道内双块式无砟道床施工配套设备的 研究,成功解决了 双块式无砟

23、道床在长隧道有限的 空间内的 物流运输组织,保证了 无砟道床的 施工具有一条畅通的 物流通道,给隧道内施工无砟轨道提供了 必要的 前提条件.2 工具轨法施工隧道内双块式无砟道床工具轨法施工双块式无砟道床,其缺点是其支撑轨排不稳定,测量精调程序复杂、操作困难,通过研究改进工具轨法在隧道内施工双块式无砟道床,成功解决了 隧道内轨排支撑、加固问题及快速精调测量等问题,提高了 工具轨法施工效率,同时施工设备投入也大 为减少.通过技术研究、开发,在有限的 投资情况下,工具轨法施工获得了 很好的 经济效益.3 长隧道内双块式无砟道床板快速精确定位施工技术通过研发快速精确定位施工技术,成功解决了 隧道内双块

24、式无砟轨道施工测量及快速定位、复测的 技术难题,实现了 隧道内双块式无砟道床精确定位的 精度 要求.本技术研发的 快速精调技术,主要是依靠高精度 的 全站仪、GRP1000轨道测量系统及其配套设备、软件,通过不断的 技术实践、优化,最终形成的 一套科学的 测量技术.该技术具有操作简便、测量速度 快、投入少等优点.第4篇 主要研究成果1 长隧道内双块式无砟道床综合施工技术1.1 大 支坪隧道双块式无砟道床设计概述1.1.1 设计计算理论体系的 构想双块式无砟轨道由混凝土预制构件和就地灌注混凝土所组成,要求其设计使用年限为60年.我国通过前期无砟轨道的 研究、试铺和试验以及引进技术的 消化吸收,提

25、出了 无砟轨道设计计算理论体系的 初步构想.初步明确设计荷载包括列车荷载、温度 影响和基础变形影响三项;目前考虑的 设计项目主要有裂缝与耐久性检算、轨道刚度 、过渡段、环境适应性(气候条件、减振降噪等)、接口控制条件、施工维护临时荷载检算、动力学评价及经济性评价等.1.1.2 预制部件的 设计概况双块式无砟道床预制部件为双块式轨枕,其设计年限为60年,轨枕混凝土采用钢筋混凝土结构,结构设计基于铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范,按容许应力法设计,配套扣件采用WJ-7型.双块式轨枕由两块混凝土块和两榀贯穿轨枕底部的 钢筋桁架组成.为了 缓解轨枕块菱角处的 应力集中,采用半径为20米米的

26、 倒角.钢筋桁架用以连接两块轨枕块,设计上有足够的 强度 以保证轨枕在存放、运输和施工中桁架不发生变形(绕曲、扭曲等),使铺设轨道的 轨距和轨底坡符合相关要求.图1-1 宜万线专用的 双块式轨枕 图1-2 WJ-7型扣件剖面图1.1.3 宜万铁路双块式无砟轨道轨道结构设计1、道床板的 断面尺寸道床板为就地灌注的 钢筋混凝土结构,其设计原则为：利用叠合梁模型计算,分析比较了 列车荷载下道床板的 受力和位移,结合由温度 梯度 产生的 道床板翘曲应力得出,道床板的 断面最佳尺寸：宽度 为2800米米,厚度 为260米米.图1-3 大 支坪隧道双块式无砟轨道断面图从以上计算结果示例可以看出,随着道床板

27、厚度 的 增加,其翘曲应力几乎成线性增大 (见图1-4所示),荷载弯矩也有增大 的 趋势,而道床板的 应力和位移量趋于缓慢减小 ,所以,增加厚度 不一定有利.随着道床板宽度 的 增加,其正、负弯矩都趋于减小 ,下沉量的 减小 不明显.综合各种工况的 计算分析,并考虑了 经济性,道床板厚度 取260米米,宽度 取2800米米是比较合理的 .图1-4 不同厚度 道床板的 翘曲应力在线下工程施工时,由于隧道底板标高施工误差、混凝土收缩等原因,造成铺底面标高低于设计值,因而造成道床板厚度 普遍大 于300米米.在实际施工时,需将轨道结构高度 大 于624米米(道床板厚度 363米米)地段进行回填,回填

28、至轨道结构高度 为521米米(道床板厚260米米),这样做不但有利于道床板在受列车荷载时的 受力状况,而且经济.1.1.4 无砟轨道路隧过渡段设计在有砟与无砟之间设置轨道过渡段,大 支坪隧道的 轨道过渡段一部分设在隧道洞口处,一部分设在隧道洞口以内,轨道过渡段内设两根50千克/米、25米长的 护轨.1.1.5 相关接口工程的 设计图1-5 道床板纵横向钢筋绝缘设置示意图1、双块式无砟道床的 绝缘措施在道床板上、下层纵、横向钢筋的 交叉点采用钢筋卡绝缘方式连接.钢筋绝缘衬垫材料采用聚乙烯,其体积电阻率大 于1014厘米3,按GB/T1410的 试验方法检测.为保证衬垫与钢筋的 紧密连接,绝缘衬垫

29、的 卡力不得小 于2.5千克,可按相应的 测试方法检查.绝缘衬垫的 绝缘电阻应大 于1012.道床板钢筋架设完成后,进行绝缘检查,合格后方可进行混凝土浇筑.2、综合接地设计无砟轨道中的 接地钢筋利用道床板内结构钢筋,每线轨道设三根纵向接地钢筋,采用道床板上层轨道中心和最外侧两根钢筋,每块道床板内设一根横向接地钢筋,纵横向接地钢筋交叉点采用焊接处理,接地钢筋与其他钢筋交叉接触时,进行绝缘处理.道床板接地每100米形成一个接地单元,接地单元中部与“贯通地线”单点“T”形可靠连接,接地单元之间的 接地端子不连接.图1-6 大 支坪隧道无砟道床接地设计示意图1.2 长隧道内双块式无砟道床施工组织方案

30、研究1.2.1 无砟轨道施工组织设计及物流组织方案 概述要保证无砟轨道施工的 高质量,只能严格按照质量标准进行控制,国内管理部门和参建的 国内外无砟轨道施工企业对此都没有太多异议,但如何保证无砟轨道施工的 高效率,却有很多不同的 看法.因为无砟轨道的 施工效率直接影响工期和设备投入,施工效率指标是否合理将直接影响无砟轨道施工组织方案 的 可行性.施工组织方案 编制前必须要事先确定该指标.在我国前期研究成果和客运专线无砟轨道引进技术消化吸收的 基础上,为尽快形成和完善具有我国自主知识产权、世界一流水平的 无砟轨道技术系统,研究和总结各种条件下无砟轨道施工物流组织是整个无砟轨道体系中非常关键的 一

31、环.1、国内外无砟轨道施工效率情况分析(1)荷比高速铁路无砟轨道施工效率据德方介绍,荷比高速铁路无砟轨道施工初期效率较低,一般只能达到100米/工班/工作日,随着熟练度 的 提升,施工进度 逐渐加快,一般维持在150200米/工班/工作日,最高峰曾达300米/工班/工作日.桥梁、隧道、曲线地段施工效率相应折减.以2005年第44周荷比高速铁路无砟轨道施工效率为例,在有6米平行、等高施工通道可利用的 情况下,3个工作面同步作业,最快速度 达到4.3千米/周(3个工作面合计),一般保持在2.53千米/周.(2)台湾无砟轨道施工效率我国台湾高速铁路采用了 当今最为先进、最为成熟的 日本板式无砟轨道技

32、术和德国的 双块式无砟轨道、岔枕埋入式轨道技术.大 陆的 应用情况和台湾接近,台湾高铁无砟轨道施工效率对大 陆正在进行的 无砟轨道施工具有一定的 借鉴意义.台湾高速铁路共有双块式Rheda轨道85.690千米,划分为4个标段施工,最多时安排了 21个工班同步施工,施工用时48个月,最高施工效率为4125米/月/工班.统计标明,4个标段平均施工效率为958米/月/工班(桥梁、隧道及曲线段施工效率相应折减).(3)遂渝线无砟轨道综合试验段施工效率遂渝线无砟轨道整个施工周期内,板式无砟轨道底座平均施工效率为2500米/月/工班;轨道板铺设和精调平均施工效率为3125米/月/工班;双块式无砟轨道底座(

33、摊铺机施工)平均施工效率3000米/月/工班;双块式道床平均施工效率为1500米/月/工班.2、 综合研究分析现阶段,国内外就以下观点基本可达成一致：对无砟道床施工效率影响最大 的 是“物流的 连续供应”,“具有一条畅通的 物流通道”是物流连续供应的 必要保证.如何提供一条通畅的 物流通道,综合研究分析国内外无砟轨道的 施工经验,主要分为如下两大 类：(1)具备专用施工通道条件在国外许多国家,如德国、荷兰、比利时等国家,在新线铁路建设时,专门设计有6米宽、并行和等高的 专用施工通道,铁路建设时作为物流运输通道,对无砟轨道施工组织极为便利.施工通道在后期运营时作为铁路维修通道使用.荷比高速铁路有

34、6米平行、等高施工通道可利用的 情况下,无砟轨道施工效率一般保持在34千米/月/工班.台湾高铁不具备德国的 良好平行施工通道条件,其双块式无砟轨道施工效率就远低于荷比高速铁路的 施工效率,平均施工效率仅为958米/月/工班(桥隧、曲线地段已相应折减).(2)具备可将正线钢轨用作施工临时轨道条件在日本及我国台湾地区,受国土面积及投资限制,在新线铁路建设时不能并行修建一条很宽的 专用施工通道,在其无砟轨道施工过程中,多采用临时轨道法,设计轨行式施工及运输设备,以提高施工效率.台湾采用临时轨道运输方法,其无砟轨道施工平均效率达到了 3580米/月/工班.而我国的 具体国情、路情是：由于地形条件多样,

35、受铁路投资资金限制,不能象德国、荷兰、比利时那样单独修建6米宽的 平行、等高施工通道,很多情况下无法形成全线的 贯通施工便道,只能每隔一定距离将施工便道于主干线路连通,物流条件十分困难.此外,我国客运专线铁路建设一般将铺轨工程单独招标,铺轨工程要在无砟道床全部完成后再安排施工,如采用临时轨道法施工,施工单位无法利用正线长钢轨,需要单独购置或租赁临时钢轨,这笔巨大 的 投资施工单位很难负担得起.综合研究分析,如果按照现有国情、路情条件进行施工组织,无砟道床的 综合施工效率达到2500米/月/工班的 水平都十分困难.1.2.2 长隧道内双块式无砟道床施工组织方案 及配套设备研究在编制施工组织设计前

36、,应根据具体的 物流条件、工期要求、工装设备等条件确定一个合理的 平均施工效率值,再根据这个效率值来编写详细的 施工组织设计.确定平均施工效率值,这点十分重要.1、大 支坪隧道无砟道床施工效率值的 确定由于我部施工的 大 支坪隧道出口无砟轨道从洞内DK134+030DK137+485段为单线、DK137+485+541段为燕尾式衬砌段、洞口DK137+541DK138+912为双线段,单线段每隔300米左右设一联络通道,共有14处.综合考虑施工时运输条件(主要是考虑倒车距离),确定预留7号和12号横洞作为车辆运输掉头通道,其余横通道均按设计施工完成.利用横洞、原平导、横通道及、线作为运输通道,

37、、线两个工区同时施工,两套机械设备、两组施工人员.根据大 支坪隧道铺轨工期要求,隧道无砟道床施工任务必须在两个半月内完成.根据以上条件综合分析后,确定大 支坪隧道无砟轨道日进度 75米(单个作业面),同时考虑其他因素影响,不能保证每个月每天都正常施工,因此确定无砟施工效率为1950米/月/工作面.2、 大 支坪隧道无砟轨道施工方案 比选目前双块式无砟道床的 施工方法主要有组合排架法和工具轨法两种.前者是通过工厂精确加工轨道组合排架,使用轨道排架作为工具集中组装轨排,专用制式吊具吊铺,粗调测量系统进行轨道排架粗调、轨道几何状态测量仪控制轨道的 精确调整和固定,泵送混凝土入模,测量仪综合检查控制,

38、混凝土养护达到强度 后拆除组合轨道排架,再利用此排架重新集中组装轨排,该方法施工简便,程序化规范作业高,精度 易于保证,施工工效高,但施工设备投入大 ;而工具轨法则是利用螺杆调节器支撑工具轨及双块式轨枕,通过相应的 加固措施固定及精调后进行混凝土浇注,该方法具有操作简单、设备投入小 、具有较高精度 .为了 在二者中选择一种经济、高效且适合隧道内施工的 方法,我们进行了 施工方案 的 比选,方案 比选主要考虑施工精度 、在隧道内施工的 操作性、施工效率以及经济性.(1)组合排架法组合排架法的 专用机具包括组合式轨道排架、专用龙门吊、专用吊具、移动组装平台及轨道测量系统等.根据大 支坪隧道无砟道床

39、施工效率值,如采用组合排架法施工,一个工作面则需投入如下表设备,其中仅仅组合式轨道排架就需要151.2万元.采用组合式排架法施工双块式无砟道床,由于组合式排架具有很好的 刚度 ,因此在施工时能保证轨道的 稳定,从而确保了 轨道的 精度 .由于隧道空间有限,大 型机械无法在其内施工,而组合排架法从拼装到运输到安装均能满足隧道流水作业,适合在隧道内施工.表1-1 组合排架法施工双块式无砟道床需投入的 主要设备序号名称规格数量备注1龙门吊5t/跨度 5米2台单线使用2龙门吊10t/跨度 10.6米1台拼装场使用3移动式组装平台700厘米280厘米50厘米2个自行加工4组合式轨道排架250型40榀5平

40、板运输车8t2辆6轨排架吊具250型2套与龙门吊配合7轨枕吊具250型2套8混凝土输送泵60米3/h2台9混凝土罐车6米3410轨道测量系统GRP10002(2)工具轨法工具轨法施工双块式无砟道床是利用螺杆调节器支撑工具轨及双块式轨枕,轨枕及工具轨均在作业面散步,然后由螺杆调节器支撑,加固后进行粗精调及浇注混凝土,设备投入远远低于组合排架法.根据大 支坪隧道无砟道床施工效率值,采用工具轨法施工,一个作业面需投入如下表设备.表1-2 工具轨法施工双块式无砟道床需投入的 主要设备表序号名称规格数量备注1龙门吊5t/跨度 5米2台单线使用2龙门吊10t/跨度 10.6米1台拼装场使用4螺杆调节器20

41、0套5平板运输车8t2辆6轨排架吊具2套自行加工7轨枕吊具2套自行加工8混凝土输送泵60米3/h2台9混凝土罐车6米3410轨道测量系统GRP10002采用工具轨法施工双块式无砟道床,由于工具轨及轨枕等重量全部由螺杆调节器承担,因此要求螺杆调节器具有良好的 工作性能.同时由于缺少整体排架固定,精调好的 轨道易受外部因素干扰而发生变化,因此需通过其他的 加固措施加固后才能保证轨道的 稳定.使用螺杆调节器施工双块式无砟轨道,其工艺简便,设备体积很小 ,非常适合在隧道内施工.为了 使工具轨法更适合在隧道内施工,我部结合组合排架法对传统的 工具轨法施工进行改进及调整,具体如下表.表1-3 工具轨法施工

42、隧道内双块式无砟道床优化方法表序号传统的 工具轨法改进后的 施工方法优点1轨枕、扣件、工具轨全部运输至道床施工现场进行组装.轨枕、扣件、工具轨全部在轨排拼装场内拼装成轨排,然后由平板车运输至道床施工现场,龙门吊吊装就位.改进的 施工方法类似于组合排架法,先在拼装场将轨枕、扣件及工具轨拼装好,然后由平板车运输至施工现场进行安装,浇注完成后又将工具轨运输至拼装场重复利用,这样使工序区分明了 ,形成很好的 流水线作业,施工效率较传统的 方法高;利用自行加工的 轨排拼装台座,在保证精度 的 同时,节约了 购买昂贵的 散枕装置的 费用.2道床板上下层钢筋均在道床板施工现场分摊、绑轧,且上层钢筋需待轨排组

43、装完毕后方能安装.道床板上、下层钢筋网片均在轨排拼装场内完成,运输车运至施工现场,龙门吊吊装就位.改进的 施工方法不仅减少了 施工工序间的 影响,而且省去了 现场绑轧钢筋的 时间,大 大 的 提高了 施工效率.3螺杆调节器支撑稳定性能较差,尤其是在隧道内,由于施工空间有限,施工人员不得不站在拼装好的 轨排上施工,人员的 来往走动往往造成轨道排架线型的 变化利用自行加工的 横向锁定将轨排支撑稳定,支撑可利用隧道内的 电缆槽侧壁.每组轨排使用3套横向锁定将轨排稳稳的 固定.螺杆调节器、轨排与横向锁定共同作用就如同一榀组合式轨道排架,但其操作更为简便,尤其是在精调操作时,调整线型十分简便.与组合排架

44、法相比较,优化了 的 工具轨施工更为简便,在保证施工精度 的 同时,更适合在隧道内施工,同时还节约了 购买组合排架的 金额约120万元.在操作上,工具轨法施工更为简便,尤其精调,线型调整十分简易.3、工具轨法施工方案 双块式无砟道床施工主要包括双块式轨枕运输、线下结构面处理、轨排拼装、轨排运输、螺杆调节器安装及轨排粗调、道床板钢筋绑扎及接地焊接、模板安装、轨排精调、混凝土浇注及养护、模板拆除、螺杆调节器拆卸及倒运、工具轨拆除及倒运等诸多工序,且物流量大 ,物流组织复杂.(1)总体施工方案 根据大 支坪隧道出口的 现场实际情况,将隧道整体道床的 施工分成两个工区,洞口双线段作为轨排拼装及钢筋加工

45、厂.利用横洞、横通道及、线作为运输通道,两个工区同时由洞内向洞外施工,两套机械设备、两组施工人员的 总体施工方法.双块式无砟道床所需的 所有原材料、工具轨及螺杆调节器等均采用汽车运输至工地,由汽车吊及龙门吊卸货.轨排拼装采用龙门吊吊运双块式轨枕及工具轨至拼装平台,然后人工组装,组装好的 轨排由汽车运输至施工现场,由施工前线的 龙门吊将轨排吊运至施工段,然后安装螺杆调节器、粗调、钢筋安装、模板安装、精调、混凝土浇注等工序.道床板施工各工序根据进度 要求划分成若干区段,每个区段为一施工循环(75米).每个区段每天安排各项工序,各工序施工人员每天将对应区段的 工序内容完成,第二天则转入下一个区段的

46、作业.随着所有工序在某一区段的 顺利完成,该区段的 无砟道床施工也随之结束.区段循环作业示意见图1-8.(2)施工物流组织隧道整体道床施工物流通道如下,以线为例,线同线相似：1)DK134+070DK135+258段：横洞双线段线12号横通道车辆调头、退至作业面卸载原路开出;2)DK135+258DK136+322段：横洞双线段线7号横通道车辆调头、退至作业面卸载原路开出;3)DK133+322DK137+541段：横洞双线段燕尾段处车辆调头、退至作业面卸载原路开出;4)双线段：横洞作业面调头.大 支坪隧道无砟轨道施工物流组织如图1-7所示.图1-7 大 支坪隧道无砟轨道施工物流组织示意图(3

47、)设备配置根据上述总体施工方案 ,道床板施工采用专业化成套设备,以单个工作面日进度 75米,同时考虑作业循环合理衔接为设备配置原则.主要设备、用途和数量见下表.表1-4 主要施工设备配置表(单个作业面)序号设备名称规格主要用途单位数量1自行式龙门吊5t用于吊运轨排、工具轨、模板及钢筋网片台12自行式龙门吊10t用于拼装场内吊运轨枕、工具轨等台13轨枕组装平台自行加工用于轨枕拼装时的 定位座24工具轨60千克/米用于轨枕拼装、定位米3605螺杆调节器用于支撑轨排套2006定位撑杆自行加工75厘米与1500厘米两种用于加强轨排稳定性根3007纵向模板30槽钢,9米/根用于道床板纵向模板米1808横

48、向模板自行加工成楔形,长2.8米,高30厘米,宽2厘米用于道床板横向伸缩缝块159混凝土拌和站60米3/h用于拌制混凝土座110混凝土罐车4.8米3用于混凝土的 运输辆411混凝土输送泵HBT60C用于浇注混凝土台212混凝土输送泵管125用于浇注混凝土米20013插入式混凝土捣固棒用于捣固混凝土台514轨排运输车用于运输拼装好的 轨排辆115汽车吊8t用于轨枕及其他材料的 卸货辆1表1-5 主要测量设备配置表(单作业面)序号设备名称规格型号单位数量用途1数字水准仪(铟钢尺)SDL30米套1高程测量2Leica全站仪TCRP1201台1中线测量、轨道精测3钢尺50米把1距离测量4轨检尺把3检测

49、轨距5GRP1000测量系统安伯格GRP1000套1轨道精调部分设备配置说明：1)5t自行式龙门吊：按施工前线最大 吊运重量为依据,通过计算,最大 吊运重量为单组轨排,重量约为3.3t,同时考虑1.5倍安全系数,因此选择5t龙门吊完全能满足施工需求.2)10t自行式龙门吊：该龙门吊用于洞口双线段轨排拼装及钢筋加工场,主要考虑卸货为最大 吊运重量.3)360米工具轨：由于混凝土浇注完成后,不能立即拆除工具轨,需待混凝土终凝后方可拆除,因此,工具轨数量按两个作业循环考虑.4)200套螺杆调节器：每组轨排在第一根轨枕需要配一对,之后,按照曲线段间隔2根、直线段间隔3根安装一对.因此每组轨排需要8套螺

50、杆调节器,考虑施工循环衔接要求,因此需配备200套.5)300根定位撑杆：在每个螺杆调节器处需配3根定位撑杆,考虑施工循环衔接要求,因此需配300套.定位撑杆自行加工,两头加工为丝扣型式,可调节长短.6)180米纵向模板及15块横向模板：由于混凝土浇注4.5h后即可拆除纵、横向模板,因此,纵横向模板按一个循环所需量考虑即可.7)200米输送泵管：输送泵管按一个循环浇注混凝土,下一个循环同时施工考虑.无砟道床施工示意图可见图1-8.1.3 双块式无砟道床工程材料技术双块式无碴轨道是以混凝土道床板取代散粒道砟而组成的 轨道结构形式.其中,混凝土是其采用的 主要工程材料.无砟轨道技术的 推广和应用,

51、扩大 了 水泥基材料的 应用范围.无砟轨道结构中特殊的 结构形式以及不同混凝土结构在无砟轨道体系中所起到的 作用不同,决定了 其相应的 性能指标及其技术要求.本节着重讲述无砟轨道结构现场施工的 混凝土材料技术,为今后类似工程的 施工提供参考.1.3.1 道床混凝土技术1、道床混凝土原材料技术要求大 支坪隧道双块式无砟轨道道床板设计为C40钢筋混凝土结构.为了 满足设计要求,根据客运专线高性能混凝土技术条件,道床板混凝土原材料品质应满足如下技术要求.(1)水泥水泥应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,混合材料宜为矿渣或粉煤灰.水泥的 质量指标应符合表1-6的 要求.表1-6 水泥的 技术要求序号项目

52、硅酸盐水泥普硅水泥42.5级32.5级42.5级1抗压强度 (米pa)3d17.011.016.028d42.532.542.52抗折强度 (米pa)3d3.52.53.528d6.55.56.53凝结时间(米in)初凝4545终凝3906004安定性合格合格5比表面积(/千克)300500-680米方孔筛筛余(%)-10.07不溶物含量(%)0.75型1.5型-8烧失量(%)3.0型3.5型5.09孰料中的 C3A含量(%)8%,氯盐环境下10%10三氧化硫含量(%)3.511氧化镁含量(%)5.012游离氧化钙含量(%)1.013氯离子含量(%)0.114碱含量(%)0.8(2)粉煤灰粉煤

53、灰应选用质量稳定的 产品,宜选用国标级粉煤灰,但应控制粉煤灰的 烧失量不大 于5.0%.粉煤灰的 具体质量指标应符合表1-7的 要求.表1-7 粉煤灰的 技术要求序号名称技术要求1细度 (%)202需水量比(%)1053烧失量(%)5.04氯离子含量(%)0.025含水量(%)1.0(干排灰)6SO3含量(%)3.07CaO含量(%)10(对于硫酸盐侵蚀环境)8游离CaO含量(%)F类粉煤灰：1.0C类粉煤灰：4.09安定性(米米)(雷氏夹沸煮后增加距离)C类粉煤灰：5.0(3)细骨料细骨料应选用处于级配区的 中粗河沙.细骨料的 质量指标应符合表1-8的 要求.表1-8 细骨料的 技术要求项目技术要求含泥量(%)2.5泥块含量(%)0.5云母含量(%)0.5轻物质含量(%)0.5氯离子含量(%)0.02硫化物及硫酸盐含量(折算成SO3)(%)0.5有机物含量(用比色法试验)颜色不应深于标准色.如深于标准色,则按水泥胶砂强度 试验方法进行强度 对比试验,抗压强度 比不低于0.95.细度 模数2.3坚固性(质量损失率)(%)8吸水率(%)2碱活性岩相法矿物组成和类型鉴定快速砂浆棒法砂浆棒膨胀率小 于0.30%人工砂压碎指标值25%(4)粗骨料粗骨料应选用二级或多级配的 碎石.粗骨料的 质量指标应符合表1-9的 要求,且其表面不得有明显的 水锈现象.表1-9 粗骨料