高盖山隧道框架轨排无砟轨道施工技术论文.docx
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高盖山隧道框架轨排无砟轨道施工技术论文
高盖山隧道无砟轨道框架轨排法
施工技术
廖浇凝LiaoJiaoNing
（中铁二局二公司向莆铁路FJ-5B标项目部福建永泰350700）
（thetwocompanyofChinaRailwaytwobureauofXiangpurailwayFJ-5BProjectDepartmentofFujianYongtai350700）
【摘要】近年来，随着我国铁路建设的日益发展，高速铁路成为未来铁路发展的必然趋势。
本文以向莆铁路高盖山隧道CRTS-I型双块式无砟轨道框架轨排法施工工艺为依据探讨研究其流程和关键步骤，结合了实际与众多资料，较为详尽的描述了高速铁路隧道无砟轨道的结构特点与施工技术。
[Abstract]inrecentyears,withthedevelopmentofrailwayconstructioninourcountry,thehigh-speedrailwayhasbecometheinevitabletrendofthefuturerailwaydevelopment.Inthispaper,XiangpurailwayCRTS-Idoubleblockballastlesstrackconstructiontechnologybasedontheframeworkarrangementoftheprocessandkeysteps,combinedwiththeactualandlotsofdata,detaileddescriptionofthestructuralcharacteristicsandconstructiontechnologyofhigh-speedrailwayballastlesstrackonbridge.
【关键词】无砟轨道框架轨排道床板粗精调
[keyword]trackbedslabballastlesstrackframeworkofcoarseandfinetune
1工程概况
高盖山隧道为双洞单线隧道。
左洞起迄里程DK462+758～DK480+352，全长17594m；右洞起迄里程YDK462+742～YDK480+354，全长17612m。
隧道为单面坡，从隧道进口至出口依次为1242m长度的7.4‰下坡，15700m长度的7.6‰下坡，652m长度的7.5‰下坡。
隧道设置5座斜井辅助正洞施工。
我部承担高盖山隧道进口及1#、2#、3#斜井施工任务。
正洞左线施工长度为9702m（DK462+758～DK472+460），右线施工长度为9810m（YDK462+742～YDK472+552）。
经过优化设计后，1#斜井长1202m，与正线交角为60°，综合坡度10.1%；2#斜井长1902m，与正线交角46°，综合坡度9.59%；3#斜井长2566m，与正线交角90°，综合坡度9.0%；全为反坡施工。
高盖山隧道采用无砟轨道整体道床，轨道结构高度为51.5cm。
隧道内正线铺设60kg/m、100m定尺长、U75V无螺栓孔新轨，采用CRTSⅠ型双块式无砟轨道，在隧道进、出口处各设置25m长的过渡段（其中5m在无砟轨道上，20m为有砟轨道）。
2施工准备
2.1技术准备
2.1.1进行无砟轨道铺设条件评估、验收，依据（《客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南》铁建设〔2006〕158号）进行，在隧道内按要求断面间距布设隧道基础沉降观测点，依照规定频次进行隧道基础沉降观测，并对观测数据进行整理分析，沉降趋于稳定、实测沉降总量不大于5mm时，可判定沉降满足无砟轨道铺设条件（预测的隧道基础工后沉降值不大于15mm）。
隧道主体工程施工后，对隧道基底设施进行沉降观测（观测时间不少于3个月），绘制沉降曲线，提交沉降变形观测资料给第三方评估，并取得评估合格的报告。
2.1.2对隧道二次衬砌、底板等砼质量进行地质雷达检测，对检测发现的缺陷、问题进行有针对性的整治，确保隧道达到无砟轨道铺设条件。
2.1.3取得开工报告、施工组织设计批复文件；完成原材料、机械设备报验；根据设计图纸及相关施工规范、标准编制施工技术交底；编制作业指导书和施工作业要点卡片，包括：
测量工程、钢筋工程、模板工程、轨排铺设、轨排组装、混凝土道床板施工等。
2.1.4根据作业指导书、技术交底资料、设计图纸、施工组织等对技术人员和施工人员进行全面培训。
2.1.5由第三方完成隧道无损检测、沉降评估、CPⅢ测设及评估工作。
项目经理部精测组对第三方CPⅢ进行复测，作为无砟轨道施工测量的依据；按复测后的CPⅢ对隧道每一环侵限情况进行测量检查；对洞口外200m线路中线进行复测（3个桩位及以上）；最后将以上测量检查资料书面报设计院进行线路拟合，有关测量资料及线路拟合资料报公司管理小组核备，施工单位根据拟合后的线路参数进行施工。
2.1.6选定混凝土配合比。
高盖山隧道双块式无砟轨道道床板采用C40混凝土，由试验室选定配合比并报相关部门审批。
2.2现场准备
2.2.1将作业现场的施工遗留物品、碎石、浮土和积水清理干净；
2.2.2仰拱填充及两侧水沟、电缆槽应完成养生，达到28天强度指标，满足铺设门吊轨道要求；底板铺底混凝土顶面标高控制-20～0mm以内，平整度10mm/3m；
2.2.3检修运输道路及运输设备的运转状况，做好保养，保证运输通道畅通无阻；
2.2.4所有轨道材料和机具、设备应提前运抵现场；并对设备进行安装调试到位。
2.2.5施工用风水电主要利用现有供风、供水、供电系统。
施工现场清理超前施工段200m，清除一切杂物后用水冲洗干净，并保持表面湿润但无多余的水，水沟侧面涂刷沥青隔离层，将轨料运至现场指定位置；
2.2.6对隧道结构的适应性进行检查以及其它准备工作（底板混凝土凿毛清理、控制点测设、基标布设）等。
3物流方案
3.1物流组织方案
隧道内无砟轨道施工物流组织始终以“连续供应物资，确保畅通的物流通道”为方针，统一管理，紧张而有序的展开施工。
高盖山隧道进口采用先左线后右线的施工安排，利用斜井作为物流主通道。
其物流组织可分为场内周转材料、施工器具的内循环和轨枕、钢筋、混凝土供应的外循环两种类型。
物流内循环指轨排、模板、扣件系统等的前后倒运，内循环物流以在线路上龙门吊前后吊运为主。
物流外循环指双块式轨枕、道床板结构钢筋、混凝土集中拌合、罐车运输及其他耗材等的进场，外循环物流以在线路上正向行驶至预留横通道调头区调头后倒向行驶为主。
3.2物流内循环
3.2.1轨排
轨排的内循环是跨度最大的内循环，由平板汽车配合铺装机组完成。
3.2.2模板
模板内循环由龙门吊吊装完成。
将经过清洗、涂油、集中存放的模板吊运至模板安装区域并成批散卸在水沟右侧边缘。
3.3物流外循环
3.3.1双块式轨枕
利用平板汽车将双块式轨枕从轨枕存放场运到洞内，龙门吊装卸，存放于洞内线路右侧贴近水沟边缘，每间隔12m，按3排×3列分2层进行堆码。
（轨枕按隧道方向纵向一致在汽车驾驶室方进行堆码，占据宽度1m，剩3.4m，满足砼运输车辆通行。
）
3.3.2道床板结构钢筋
进场钢筋在库篷存放、检验，经现场试验合格后进行加工；钢筋运进隧道内，根据使用数量，分段间隔放置在隧道的线路右侧。
物流方案：
钢筋运输到隧道外面的加工场加工，分类堆放标识；汽车运输，分段存放，现场绑扎。
3.3.3混凝土
混凝土供应是无砟轨道施工物流组织的关键环节。
混凝土供应过程具有运量大、耗时长、连续性要求高等特点，同时对其他物流影响较大。
混凝土运输时，采用3台混凝土输送车连续将混凝土从拌和站经斜井横通道送至浇注区，再采用龙门吊配吊斗将砼吊运至浇注区，砼罐车按倒序卸料后经返回到拌和站完成混凝土的外循环。
4施工方法和工艺
4.1工艺流程
施工准备--→基底面处理--→设置中心桩、标桩--→道床钢筋网预置--→组装轨排，吊装到位--→轨排粗调--→钢筋绑扎、接地钢筋焊接--→精调、锁定轨排架--→安装边模--→浇注混凝土--→振捣、抹面、养生--→模板、螺栓调节器和轨排等拆除--→质量检查及再处理。
如图1所示：
图4-1无砟轨道施工工艺流程图
4.2施工工序步骤
4.2.1线路基标测设
在全线进行贯通测量的基础上，复测并布置线路控制桩，按60m左右设一个加密控制桩，加密控制桩按照《铁路轨道施工及验收规范》增设线路控制桩和线路标桩，与中线控制桩偏移不得大于2mm，距离偏差不得大于1/5000，高程允许偏差为±2mm。
根据中线控制桩用2＂级经纬仪和精密数字水准仪测定标桩位置及高程测量，标桩应用与道床同级混凝土埋设牢固。
中线控制桩和标桩的设置提前完成，严格执行TB10302-96规定设置中线控制桩和标桩。
4.2.2清理施工场地及材料的准备
整体道床基底按隐蔽工程处理，将施工现场的虚砟及其它杂物清扫干净，道床面全部凿毛，见新面不应小于75％，深度不小于深度5mm，道床基底超高部需凿除，然后用高压水冲洗干净，确保整体道床基底无杂物和积水，并在整体道床灌注砼的2小时前一直保持砼填充面的湿润。
将该循环的施工材料、机具（如钢筋网片、组装好的轨排等）准备妥当。
图4-2：
隧底冲洗及凿毛
4.2.3铺设龙门吊的走行轨道
用24kg/m钢轨铺设龙门吊（10t）的走行轨道，走行轨的铺设满足龙门吊平稳、正常运行的要求。
4.2.4底层钢筋的铺设
按设计间距铺设道床板纵向底层钢筋。
安装道床下层钢筋，纵向钢筋搭接长度≥700mm，焊接长度≥200mm，焊缝厚度≥4mm（接地钢筋才焊接）。
下层纵向钢筋距道床板底面的净保护层厚度不小于35mm，曲线地段有超高时，可适当调整道床板下层纵向钢筋的位置，使道床板下层纵向钢筋与桁架钢筋保持最小20mm的净距。
图4-3：
底层钢筋铺设
4.2.5拆运轨道排架、粗调定位
拆除上循环轨道排架，直接吊运至加工平台重复倒用轨道排架。
将已组装好的轨排吊放至设计位置，在吊放的同时进行粗调定位，并满足相关标准：
4.2.5.1将水准仪安置在每施工循环的中段位置，后视好后进行每榀排架端头轨顶高程计算；将经纬仪安置在每循环前方，后视两循环前的控制桩，然后锁定视线。
4.2.5.2从上循环吊运过来的轨排在放下时先旋转支腿定好高程，然后用“穿线法”调整好中线，每榀排架只调前端，然后下一榀的后端与上一榀的前端对接。
轨排粗调：
组装好的轨排用平板车运至现场后，龙门吊按照轨排位置依次布设，龙门吊用低速档位，根据底板测设的轨道中心点位，水沟侧壁标注点、弹线以及仪器测量测量控制，使轨排架准确就位。
误差控制在高程-5～0mm、中线±5mm。
充分利用相邻的两轨排轨枕间距允许误差范围，调整轨缝。
使用轨道排架横向、竖向调整机构完成轨排的粗调工作，利用螺柱支腿调整高程和水平，轨向锁定器调整轨道中心；粗调完成后，轨道排间使用钢轨夹板联结，每接头按1—3—4—2顺序拧紧螺栓。
粗调后的轨道位置误差控制在高程-2～0mm、中线±2mm。
重复测量，确认轨排定位。
4.2.5.3轨道排架吊装及双块式轨枕的架设
双块式轨枕悬挂：
将双块式轨枕按顺序摆放到安有等距隔板的移动组装工作平台上，每榀轨排安放10块轨枕（6.5m/榀），将相关扣件放在轨枕旁边，用龙门吊吊起空排架至组装平台上方，准确对位，用螺旋道钉与预埋套管快速扣紧。
注意轨枕间距准确，并及时校正轨枕间距的八字现象。
轨排铺设：
将已组装好的轨排用龙门吊吊起运到铺设地点，对轨排高程、中线进行粗调定位，定位控制在设计值±5mm。
轨排间预留1～8mm轨缝，接头间距按顺序拧紧4套螺栓，消除错台、错牙现象。
铺设竖曲线轨排时，要一次从曲头铺到曲尾。
图4-4：
拆运轨道排架、粗调定位
4.2.6上层钢筋绑扎
轨道排架粗调定位后，按照设计图纸的要求安装上层钢筋，在横向、纵向钢筋交叉及架立钢筋节点所有位置设置绝缘卡，并用绝缘线绑扎牢固，砼浇筑前进行绝缘性能测试。
图4-5：
上层钢筋绑扎
4.2.7接地设置
接地钢筋利用道床板内结构钢筋，取道床板上层三根钢筋（中间一根和两侧各一根）作为纵向接地钢筋，纵向接地钢筋每100m单元用绝缘卡进行绝缘搭接，100m单元内纵、横向接地钢筋采用焊接。
焊接长度单面焊不小于200mm，双面焊不小于100mm，焊接厚度不小于4mm。
纵横向接地钢筋交叉点应焊接，接地钢筋不得构成电气环路；接地钢筋与其他钢筋交叉时应进行绝缘。
图4-6：
接地设置
4.2.8模板安装
4.2.8.1模板抽检
模板安装前应先进行以下检查工作：
检查钢筋的保护层厚度应符合设计要求（允许偏差+10～0mm；模板平整度；与下部结构连接固定情况；模板清洗情况；脱模剂涂刷情况；更换损坏或弯折的模板。
4.2.8.1安装模板
4.2.8.1.1横向模板安装
相邻模板间拼接严密。
横向模板根据现场情况进行调整，保证纵向钢筋不断开。
4.2.8.1.2安装纵向模板相邻模板间拼接严密。
表1模板允许偏差表
序号
项目
允许偏差（mm）
备注
1
顶面高程
±5
均为模板内侧的允许偏差
2
宽度
±5
3
中线位置
2
4.2.9轨排铺架精调锁定
轨排根据事先已放好的高程及中线桩点进行安装就位，然后采用全站仪、轨检小车及配套的电子手薄，利用已埋设好CPⅢ桩进行精调，精调是对轨面系数精细调整。
根据测量数据利用轨排上的竖向调节支撑杆，根据设计数据对轨排轨面高程进行调整并固定竖向调节支撑杆杆，使其达到精度标准要求；当轨面高程调整好后，即可调整轨面中线，利用安装好的锁定器根据测量采集的数据进行轨向、轨排中线调整，锁定轨向锁定器及轨排。
轨面中线及高程调整完后，再次进行复测以便消除轨面三角坑现象，使轨面高程、中线达到设计标准要求。
在精调过程中严禁在作业面进行会对测量作业进行干扰的施工，以保证测量数量的准确无误，在调整过程中检查每处轨向锁定器及竖向支撑杆的牢固性，确保固定牢固防止支撑杆和轨道锁定器的松动影响施工中的精度。
中线高程调整完毕后，即进行轨面状态检查验收，其值必须达到设计标准要求，否则对有问题的点进行重调。
整体道床从轨排组装、就位、调试直至整体道床混凝土灌注完成，这一期间需检查轨排支腿套筒及支垫块是否完好，逐一检查并使之满足相关标准要求。
精调后轨道静态几何状态允许偏差应达到下表要求。
表2无砟轨道静态几何状态允许偏差（施工时）
序号
检查项目
允许偏差
备注
1
轨距
±0.5mm，变化率不得大于0.3‰
相对于标准轨距1435mm
2
水平
1mm
3
轨向
1mm
10m弦
4
高低
1mm
10m弦
5
扭曲（基长3m）
1mm
6
轨面高程
±1mm
7
轨道中线
1mm
8
线间距
+5，0mm
表3无砟轨道静态几何状态允许偏差（验收时）
序号
检查项目
允许偏差
备注
1
轨距
±1mm，变化率不得大于1/1500
相对于标准轨距1435mm
2
水平
2mm
3
轨向
2mm
10m弦
4
高低
2mm
10m弦
5
扭曲（基长3m）
2mm
6
轨面高程
±2mm
7
轨道中线
2mm
8
线间距
+5，0mm
4.2.10混凝土浇筑
在混凝土浇筑前必须清理两侧边墙及道床面基底，用高压水冲洗干净并保持湿润，将双块式轨枕表面湿润；轨枕块上用塑料薄膜遮盖、然后盖上防护罩，以防混凝土粘污轨排和轨枕块，防护罩的数量以满足现场施工为准；并按设计要求安装好结构缝模板，防止道床混凝土收缩后带动侧沟开裂。
混凝土由洞外拌和站搅拌供应，在浇筑前检测入模温度，浇注过程中严格监测并控制好砼坍落度，确保符合施工配合比设计要求；混凝土运输应与施工速度相适应，混凝土运到工作面需经搅拌均匀后再进行灌注；灌注混凝土采用龙门吊挂料斗行走至灌注位置，使用插入式振捣棒振捣密实，作业时分前后两区间隔2m捣固，前区主要捣固下部钢筋网和双块式轨枕底部位置，后区主要捣固支撑块四周与底部加强。
轨枕下方应加强捣固，尽量减少轨枕下气孔，不得有蜂窝气泡，捣固过程中应避免捣固棒接触轨枕块和排架；遇混凝土多余或不足时要及时处理；混凝土浇注过程中，校核整体道床表面坡度，随时观测并严格控制轨排轨面系状态的变化，发现有上浮、跑模或其它异常情况应立即处理。
图4-6：
混凝土浇筑
4.2.11混凝土抹面
道床面抹面整平，注意排水坡，曲线段时为单面坡。
道床砼面低于支撑块内侧边沿5cm，一次抹面成型；同养试件砼强度达到2.5MPa时，方可拆除侧模；道床经16小时养生强度达到5MPa后即可拆除轨排架，强度必须达到100%才能上重型设备走行。
图4-7：
混凝土抹面
4.2.12养生与清理
混凝土浇筑后，应避免与流水接触，并在12小时内覆盖和喷雾洒水养护，喷雾洒水次数应能保持混凝土处于湿润状态；当环境温度低于5℃时，禁止洒水养护，可在混凝土表面喷涂养护液养护，并采取适当保温措施，养护期一般不少于14天。
道床拆模后及时灌注轨排工艺孔和补修残损，并按要求进行养生。
养生工作达到施工规范要求后，全面清理道床表面，铲除多余灰砟，各部清扫干净，为后续工程创造良好的施工条件。
图4-8：
混凝土养护
4.2.13组合式轨道排架倒用
道床达到脱模强度后（具体时间由试验室放在现场的同条件试件强度试压后来定）拆轨排进行下一工作循环倒用。
轨排倒用前应对轨排进行清理，避免倒用后出现误差。
5施工中存在问题分析
5.1在组装轨排架时，组装平台清扫不干净，轨排架的清理不彻底，轨枕块表面也没有擦拭，可能导致轨排架垫块和轨枕块接触不紧密，产生缝隙，这样即使轨排架的调整到位了，轨枕面的标高难以保证。
在组装轨排架时，轨枕块的螺杆要放在组装平台上，因组装平台不干净，会使螺杆上面沾上砂粒，然后带到套筒里面，导致螺杆拧不进去；
5.2在轨排架精调时，钢轨表面砂尘没有清理干净，影响精调精度；
5.3轨排架拆除时，应先全部拧下连接轨排与轨枕块的螺栓，再拆除轨排架端部夹板，最后拆掉轨排架3对横向撑杆，以防止轨排架上的钢轨发生变形（其上可能承受很大的作用力），然后再用10t龙门吊起吊并将6个竖向撑杆拧到合适高度，以减少下次组装好的轨排架就位时的竖向偏差。
5.4轨排组装后，钢轨两个端头一般不受约束，处于自由状态。
钢轨在承受邻近轨枕重量的情况下，构成了悬臂结构，产生负弯矩，轨头相对容易发生形变，精调常常会受此影响。
因此，为减小这种不利因素，需在钢轨端头处加装一个螺杆调节器，并将两根轨排接缝处用鱼尾板连接牢固，使轨排线形平顺，轨缝处不产生错台。
5.5无砟道床施工过程中，应加强对扣件的保护。
混凝土灌注过程前，提前安装好扣件防护罩，浇筑过程或振捣过程中，严禁接触防护罩或扣件遮盖物，避免砼污染扣件。
1）工程概况
2）施工准备
3）物流方案
4）施工方法和工艺
5）施工中存在问题分析
参考文献
[1]《高速铁路轨道工程施工技术指南》.（铁建设〔2010〕241号）
[2]《客运专线铁路双块式无砟轨道双块式混凝土轨枕暂行技术条件》.（科技基〔2008〕74号）
[3]《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》.（TB10754-2010）
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