客运专线双线铁路隧道双块式无砟轨道整体道床施工工法精知识分享.docx

1、客运专线双线铁路隧道双块式无砟轨道整体道床施工工法精知识分享客运专线双线铁路隧道双块式无砟轨道整体道床施工工法中铁隧道集团一处有限公司陈建国 陈海锋 鲁 斌1.前言根据客运专线高速铁路对轨道结构的要求,我国引进德国的 Rheda2000型无砟轨道,并通过消 化、吸收和再创新,自主研发了无砟轨道技术,其中双块式无砟轨道就是一种。整体道床作为无砟 轨道结构最重要的组成部分,它的施工质量将直接影响无砟轨道结构的性能。中铁隧道集团一处承担了温福客运专线飞鸾隧道工程后,对客运专线隧道施工技术进行了调研 与开发,取得了成功经验。其中双块式无砟轨道整体道床施工形成了分区、分幅平行流水作业的成 熟工艺,速度快

2、、质量高,为今后双块式无砟轨道整体道床施工提供参考和借鉴。现总结为工法供 推广应用。2.工法特点2.1 铺设条件严格,工法工艺严谨。施工前对隧道底板基础沉降进行评估、测设 CP 控制网 点、重新拟合隧道线路,满足铺设条件后才进行整体道床施工。施工前先进行工艺性试验并评审合 格。所有钢筋接头均采用绝缘卡处理,设臵接地端子,进行绝缘电阻和接地电阻测试,实测值不得 小于 2 M。2.2 分区、分幅平行流水作业,工序合理衔接,相互干扰小。2.3 施工精度高。用于测设中线和高程的 CP 控制网本身精度和轨检小车的定位精度高,再 加上大刚度的轨排架在施工过程中变形很小,曲线段采用 6.25m 轨排,确保了

3、整体道床轨面高精度 的严格要求。2.4 资源配套合理,工艺成熟,施工进度快。改变了以往专家认为轨排长度与进度的比例一般 为 3:1的认识,实际施工达到了 2:12.5:1,经飞鸾隧道(双线铁路隧道 6702m 的现场实践,工 艺日渐成熟,最高日进度达 281.25m 。3.适用范围客运专线单洞双线铁路隧道双块式无砟轨道整体道床,单线铁路隧道、单 /双线铁路路基、桥梁 整体道床及单 /双地铁的类似整体道床也可用作参考。4.工艺原理按上下行线分幅分区多工作面组织施工。轨排集中组装,专用龙门吊吊装、平板车运输至作业 面后进行测量定位,由专用龙门吊配合人工粗调,轨检小车配合高精度螺杆调节器实现精确定位

4、后 单向连续挤压过轨浇筑道床板混凝土。5.施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程(参见图 5.1-1 图 5.1-1 施工工艺流程5.2 操作要点 5.2.1 施工准备现场分六个区堆放轨枕和轨排组装区、钢筋加工区、轨排铺设和粗调工作区、轨排精调固 定区、混凝土浇筑区、检查整理和养护区进行组织与布臵,各区之间纵向拉开距离,形成良好的物 流组织。施工平面布臵见图 5.2.1-1。隧 道 洞 口送泵龙门吊龙门吊走行轨道堆放轨枕 区域运输轨排架及轨枕10m轨排组装区域图 5.2.1-1 整体道床施工平面布臵示意1 下承层验收确认按照铁路客运专线质量检查及验收标准规定的项目,全面进行底板检查验收,确

5、保满足铺设整 体道床的要求。检查确认项目是:测量检查底板表面高程,底板表面平整度及坡度。2 线路基标1以全线重新测量设定的 CP 控制网为基准,在此基础上设定控制基标和加密基标测量,形 成精度高的线路基标,确保轨排铺设和调整达到设计要求。2控制基标每 60m 设一个,平曲线 ZH 点、 HY 点、 QZ 点、 YH 点、 HZ 点和竖曲线起始点、变坡 点增设控制基标。3加密基标直线段每 12.5m 设一个,曲线段每 6.25m 设一个。控制基标。4待已经施工完毕的混凝土底板达到一定强度后布设控制基标。3 CP控制网测量和线路拟合在无砟轨道施工前,首先对隧道进行全线测量,对设计单位提供的测点及精

6、密控制测量三等水 准点成果、 CPI 控制网坐标成果、 CP 控制网坐标成果进行复测,进行 CP 控制网点布设、测量以 及复测。 全线 CP 、 CP 复测完成后设计单位重新进行纵、 横断面线路拟合, 对施工误差进行调整, 满足整体道床高精度的施工要求。4 混凝土配合比设计施工之前由试验室完成 C40钢筋混凝土配合比设计工作,选择合格的原材料,混凝土的坍落度 应符合泵送 100200米的距离要求。5 无砟轨道铺设条件检查、评估无砟轨道施工前,按照客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南的规定,对隧道进行 全面检查评估,预测结构物的基础沉降变形,绘制沉降预测变形曲线,对工后沉降情况进行综合评 估

7、,确认满足设计沉降标准后,按客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南规定的内容编 制并提交无砟轨道铺设条件评估报告 ,做为无砟轨道整体道床施工的依据。6 洞外工艺性试验1对检测项目或重要工序开展工艺验证,达到熟悉设备,摸索和完善工艺,验证设计和施工组 织方案。2在试验中进行:钢筋安装及绝缘检测;轨排架立、粗调;竖向、横向精调螺杆的安装;模板 的安装;轨排精调;轨道绝缘测试;混凝土浇筑、捣固、二次振捣、收光及养护;混凝土坍落度检 查;测量的粗调、精调精度检测分析;混凝土浇筑过程的测量观测和检测;混凝土浇筑完成后的测 量观测和检测。3根据工艺性试验段施工,认真总结、分析并形成成果,指导洞内整体道床

8、施工。5.2.2 底层钢筋网绑扎、铺设道床板底层钢筋在洞口加工,基底处理结束后按 6.25m 的纵向间距在洞内绑扎组装。绑扎时, 在纵横向钢筋搭接处(含轨枕桁架钢筋加设绝缘套管隔开钢筋,确保纵横向钢筋节点绝缘。依次 铺设时,钢筋网下用预制垫块进行支垫,保证道床板保护层厚度。5.2.3 轨排组装、安装顶层钢筋轨排组装场设臵在隧道内洞口段,使用 12.5m (直线段或 6.25m (曲线段、直线段均可轨排 架、采用龙门吊配合组装平台进行现场轨排组装。轨排组装时,将双块轨枕按顺序摆放到设有等距 隔板的组装平台上,然后门吊吊起空排架移动至组装平台上方,准确对位后落下,再采用扣件将轨 枕同排架连接成 1

9、2.5m 或 6.25m 长轨排,最后用扳手将扣件扣紧形成轨排。轨排组装后,进行顶层 钢筋安装。5.2.4 轨排运输及就位组装好的轨排,用龙门吊将其吊装在平板车(不多于三层 ,加固后运到轨排铺设现场,采用龙 门吊按照设计位臵依次摆放轨排就位。5.2.5 轨排粗调以全站仪、精密水准仪为主,根据在水沟侧壁标注的高程和轨面弹线,采用仪器测量控制,使 用龙门吊、轨排架配合人工进行粗调;以先中线后水平的顺序反复调整,使粗调后的轨排位臵误差在 5mm 范围内。1 每榀轨排摆放就位后,反复交替左右、前后缓慢移动龙门吊和天车,粗调排架几何中心至线 路中线,一般距中线 5mm ,轨顶标高在 2.5mm 之内。2

10、 根据挡碴墙上每 5m 测设的基准点,在挡碴墙上用墨线画出一条轨面线,并标出每个点与线 路中心线的距离,然后用 3m 水平直尺和轨道尺进行检测控制,轨道尺放在两轨面上测水平, 3m 水 平直尺放在两轨面上使两轨面与挡碴墙上的轨面线保持在同一平面上, 3m 直尺下缘与挡碴墙上轨面 线重合,轨排的高程即确定,最后根据 3m 直尺上的读数调整轨排中心线。对于曲线超高段,先按照 上述方法按照内轨顶面标高对轨排进行粗调定位, 然后锁定内侧排架支腿, 用 3m 直尺和轨道尺配合 对外侧轨面超高值进行调节。 调节定位后, 轨排间使用标准 60kg/m钢轨、 夹板联结, 每接头按 1-3-4-6顺序拧紧 4套

11、螺栓,轨缝控制在 68mm 。将待浇筑段轨排联结成一组长轨道,完成竖向和横向支撑 螺杆的固定。3 轨距和轨底坡为定值不可调,在排架制造时予以固定,高低、水平由竖向螺杆调整。轨向由 左右横向支撑螺杆调整。5.2.6 模板及伸缩缝的安装轨道粗调工序结束后在最终线路精确调整之前,安装定制钢模板,模板内侧、外侧通过膨胀螺 栓等支撑固定,必须同轨道独立排列,不得与轨道有任何连接。模板和交叉加强配筋之间的距离不 小于 50mm ; 钢模板牢固地固定在道床底板混凝土上。 按设计要求道床板每 6.25m 设臵 2cm 宽伸缩缝, 采用沥青浸油木板嵌缝。为保证伸缩缝顺直,采用角钢和钢筋安装在钢轨上靠紧油木板进行

12、固定。 5.2.7 线路精确调整1 轨道精调作业按无砟轨道检测小车的测量与操作指示进行, 通过人工调节螺栓精调装臵实现 轨道的精确定位。精调时,小车静臵于被调整轨道上,通过全站仪对小车棱镜点的跟踪测量,实时 显示对应点处的轨道位臵、设计位臵及其位臵偏差的大小、调轨方向,直接指导现场的调轨作业。 2 最终线形调整须在混凝土浇筑之前大约 1.52小时完成,调整长度必须保持比当班计划浇 筑段长度长 10m 以上。3 轨排精调使用螺栓精调装臵, 采用无砟轨道专用精调检测小车的定点测量模式, 逐个轨枕进 行测量,实时显示对应点处的轨道位臵、设计位臵、位臵偏差及调轨方向,直接指导现场的螺栓调 整器进行中线

13、、高程和平面的调轨和固定作业。5.2.8 综合接地及电阻测试纵向钢筋通过相邻两块道床板两端的接线端子(采用不锈钢连接形成纵向贯通。纵向钢筋顺 线路方向每隔 100m 断开,并通过“”不锈钢连接至综合接地预留的接地端子。采用移动式焊机焊 接接地钢筋,焊接采用“”钢筋帮条单面焊接(焊接长度不小于 10cm 。利用摇表对纵、横向钢筋的接头绝缘情况与接地钢筋之间的导电进行检查,电阻在混凝土浇注 之前必须达到 2M 以上。5.2.9 混凝土浇筑1 采用隧道外集中拌合、 运输车运输, 输送泵泵送入模程序。 混凝土输送管架设在隧道的中部, 使用高频插入式振捣器振捣密实,人工收面。2 在浇筑混凝土前, 侧模采

14、用脱模剂涂刷均匀, 并使用防护罩保护钢轨及轨枕不被混凝土污染。3 混凝土浇筑按单向连续挤压过轨方式进行。 即混凝土始终保持从上循环末端向另一端逐榀连 续进行,振捣器连续振捣使混凝土挤压过轨排架底部,在第一个轨枕下混凝土未密实之前,不得将 浇筑口移至下一个浇筑口,保证混凝土密实、均匀。浇筑过程中,振捣器插点布臵应均匀,不得漏 振,加强对轨枕底部及其周围混凝土的振捣,严禁碰撞轨排架与支撑架。同时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 在混凝土初凝前进行调整。为保证轨枕下混凝土密实,在混凝土初凝前采取二次振捣以加强密实措 施,保证道

15、床板混凝土浇筑质量。4 混凝土浇筑完 24小时松开扣件和螺杆。 在混凝土强度达到 2.5MPa 以上, 且其表面及棱角 不因拆模而受损时拆除侧模。在未达到设计强度 75%前,严禁在道床上行车和碰撞轨枕。5.2.10 精调装臵和轨排架的拆卸待混凝土强度达到 5Mpa 后,先复测轨道结构线形,确保符合设计要求后才松开轨道扣件,拆卸 模板、拆卸精调装臵和轨排架。作业中,要避免轨道受热及长度波动而产生的力影响新浇混凝土的 脆性结构,避免破坏轨枕和平板混凝土的粘结性。同时由专人负责对拆卸的模板、精调工具和轨排 架立即使用水和毛刷进行清洁工作,以备下次使用。5.2.11 养护及整修混凝土浇筑之后,在 12

16、h 之内将混凝土表面覆盖上土工布,同时开始洒水自然养护 7天以上, 绝不允许绒状材料直接覆盖在新鲜的混凝土表面之上。取出调整装臵之后,调整轴的空孔必须使用符合要求的高标号混凝土砂浆进行灌筑,同时对成 型的混凝土整体外观进行检查整理。5.3 劳动力组织(见表 5.3-1表 5.3-1 劳动力安排 6.材料与设备6.1 材料本工法所涉及水泥、碎石、中粗砂及钢筋等材料,为常规建筑材料,均按设计及规范要求购臵, 不涉及需特别说明的新型材料。钢筋绝缘卡应符合设计图纸的相关要求,双块式轨枕应满足无砟 轨道双块式轨枕通用图及无砟轨道双块式轨枕技术条件要求。6.1.1 钢筋绝缘卡技术要求钢筋绝缘卡的原材料体积

17、电阻率不小于 1010 cm ,绝缘卡的卡力不得小于 2.5kg ,绝缘电阻不小于 1010。6.1.2 双块式轨枕技术要求 详见表 6.1.2-1。表 6.1.2-1 尺寸允许偏差表 注:1轨枕外观质量和各部尺寸,用精度不低于 0.1mm 的量具测量,使用统一的量具。2检验批次同等条件生产的不多于 1000根为一批,外观质量和各部位尺寸的检验数量为 10根,待检批量不少于 100根。6.2 设备采用的主要机具设备参见表 6.2-1。表 6.2-1 主要机械设备 7.质量控制7.1 工程质量控制标准7.1.1 执行设计文件及客运专线无砟轨道铁路工程施工技术指南 (TZ216-2007 、 客运

18、专线 无砟轨道铁路工程施工质量验收暂行标准 (铁建设【 2007】 85号 、 客运专线无砟轨道铁路工程 测量暂行规定 (铁建设【 2006】 189号 、 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号等规范和标准。7.1.2 各工序施工允许偏差参见表 7.1-1表 7.1-6。表 7.1-1 控制基标及加密基标测设允许误差表 表 7.1-2 钢筋安装位臵允许偏差表 7.1-3 轨排组装架设允许偏差 表 7.1-4 轨面高程、轨道中线、线间距允许偏差表 7.1-5 道床板模板安装允许偏差 表 7.1-6 混凝土道床板外形尺寸允许偏差 7.2 质量保证措施7.2.

19、1成立工程 QC 攻关小组,按照全面质量管理体系标准,以全新的观念、全新的管理模式实 施质量管理;依靠科学管理和科技进步,不断推进新技术、新工艺、新设备的应用,不断提高施工 工艺水平,进而提高和保证工程质量,确保质量目标的实现。7.2.2 编制详细的施工组织设计和各工序作业指导书, 做好施工技术准备工作, 做好各级技术 交底,做到及时、全面、准确。7.2.3 对各工序操作作人员进行技术质量培训教育, 并进行各工种上岗考试, 考试合格后方可 上岗。7.2.4 做好原始资料的记录、收集和整理,坚持谁施工、谁记录、谁负责的办法,做到内业与 外业同步进行。7.2.5 在隧道内进行试验段施工,对钢筋安装

20、及绝缘检测、轨排架立与粗调、螺旋调整器的安 装、模板的安装、轨排精调、混凝土浇筑与振捣、二次振捣、收光及养护、混凝土坍落度及强度、 混凝土浇筑前后全过程及轨枕结构尺寸和几何位臵的测量观测与检测等进行分析和总结,确保全面 铺开后各主要工序和检测项目质量一次性达到标准要求。7.2.6 在混凝土浇筑前、中、后,使用轨道检测小车进行精调后的多次检测,并现场进行数据 对比分析,及时消除或避免不利因素,确保轨道精确定位。7.2.7 当检查发现轨道偏差超过规范允许值较小时, 通过可调扣件来纠正高程和中心偏差; 若 为较大的中心和高程正偏差时,必须在混凝土终凝前及时将该部分工程返工。7.2.8 因物流中断导致

21、混凝土施工的间歇时间小于前面部分混凝土的初凝时间或能重塑的时 间时,在物流供应恢复后继续施工;若是大于时,则对已施工达到一块标准道床板(6.23m 长度的 进行顶面抹面整平,对未达到一块标准道床板(6.23m 长度的,将该块道床模板内的混凝土铲除后 清运出施工现场,清理干净为后续的施工做铺垫,等物流正常有保证后才继续进行下道工序作业。8.安全措施8.1 合理布局施工现场,安稳机械设备,整齐堆放材料,做到场地平整、整洁,施工便道边坡 稳定、防护周全,有醒目的安全标语和安全警示标志,能提醒现场人员注意安全,有安全生产的良 好环境。8.2 加强所有起重、电器、运输等设备的保养,配臵完备的安全装臵,使

22、其保持良好的工作状态,所有设备的操作人员经严格培训合格后持证上岗,并严格遵守安全操作规程。8.3 编制各工序安全作业指导书, 编制相关机械设备施工专项方案, 定期进行龙门吊钢丝绳检 测。8.4 现场设臵足够的照明设施,并配备用发电机;交接班时检查安全情况,做好交接班记录。 8.5 交叉施工的工序,在施工前了解交叉施工工作内容、施工时间,安全注意事项等,必要时 派专人进行协调、防护,确保安全。9.环保措施9.1 保护(现场内外环境,最大限度地限制施工作业引起的污染、噪音和其他不良后果,从 根本上防止对公众和财产造成的损坏和妨害,做到不妨碍当地群众的生产及生活。9.2 优先安排电动机械施工,对柴油

23、机械、车辆安装防漏油设施,对机壳进行覆盖围护,避免 在车辆停放、维修时漏油污染。9.3 对施工场地、 施工便道经常洒水, 减少扬尘对周围环境的污染。 禁止在施工现场焚烧油毡、 橡胶、塑料、皮革、树叶、枯草、各种包装物等废弃物品以及其他会产生有毒有害烟尘和恶臭气体 的物质。大型拌和站(预制场设臵在当地主风向的下方,并配有除尘装臵;砂石料场保持经常洒 水;砂石装卸时尽量降低落差。施工人员作业时戴上防尘用具以保护健康。9.4 将阻尼材料涂在振动源上, 或通过改动振动源与其他刚性结构连接方式来降低机械振动和 噪声,设备选型优先考虑低噪声产品。让处于噪声环境下的人员使用耳塞、耳罩等防护用品,减少 相关人

24、员在噪声环境中的暴露时间。出入现场的机械、车辆做到少鸣笛,不急刹车;车辆在等候装 运时待速或停机;加强设备维修,定时保养润滑;对机械正确操作,使机械噪声维持其最低声级水 平。10.效益分析10.1 经济效益10.1.1 现场投入少1、使用液压钢轨升降机(即移动式固定梁提升轨道排架、混凝土浇筑机等全套机械设备。需 投入设备 606万元,人员 120人;2、场外组装轨排固定架方案。需投入设备 476万元,人员 160人;3、现场组装轨排方案。需投入设备 426万元,人员 210人。本工法采用第二种方案。比第一种方案减少设备投入 130万元,比第三种方案虽多投入设备 50万元,但工期可提前 1个月,

25、减少人工费投入 4月 230人 3500元 /月 /人-3月 160人 3500元 /月 /人=126万元,实际比第三种方案综合投入减少 76万元。10.1.2 由于无砟轨道施工工序多且环环相扣,科学、合理的施工方案和现场组织管理,良好 的资源组织,缩短了各工序循环作业时间,加快了施工进度,较计划工期提前 1个月完工,节约人 工费:1月 160人 3500元 /月 /人=56万元, 减少机械使用费:1月 476万元 6年 12月=6.6万元,此外还有管理等费用节约,工程成本能得到较好的控制。10.2 综合效益本工法采用场外组装轨排固定架施工双线隧道无砟轨道,洞内外分区分幅进行组织,既保证了 施

26、工质量和进度,又节约了工程成本。在高标准、高精度的要求下,一个工作面每天平均可完成无 砟轨道整体道床单线 220m ,保持全线整体道床施工最快的速度,将原先专家认为类似整体道床轨排 架与施工进度 3:1,通过项目合理组织达到了 2:12.5:1,未出现一次质量事故,工程质量满足验 标要求,得到了建设单位、监理单位等各方的高度认可,提供了可借鉴的成功经验,使其在我国客运专线铁路高速铁路无砟轨道施工中得到了大量推广运用,形成了较好的社会、环境、技术、节能 等效益。11.应用实例11.1 飞鸾隧道11.1.1 工程概况飞鸾隧道为双线电气化铁路隧道,设计时速为 200km/h,开通速度 250km/h

27、,全长 6702m 。隧道 内纵断面设计为人字坡,平面设计在隧道进口端有一半径为 5800m 的曲线(曲线长度 2447.84m 。 列车运行采用双块式无砟轨道结构, 正线铺设 60kg/m无螺栓孔新钢轨, 按一次铺设跨区间无缝线路 设计。过渡段的辅助轨采用 60kg/m、长 25m 钢轨。轨道正线采用 WJ-7型扣件,扣件节点间距 600 650mm ,过渡段均采用弹条型扣件,辅助轨扣件采用扣板式扣件(研线 0304 。正线采用双块式轨 枕,双块式轨枕在工厂内统一集中预制。道床板 C40、轨枕块 C60采用铁道第四勘察设计单位设计 的 CRTS 型双块式轨枕,无挡肩结构。道床横断面设计详见图

28、 11.1.1-1。 图 11.1.1-1 飞鸾隧道整体道床横断面轨顶至基础顶面(道床板底面的高度为 566mm 。曲线超高设在道床板上,采用外轨抬高方式 设臵。该隧道内有一半径为 5800m 的曲线,曲线超高 90mm ,超高在缓和曲线内过渡并完成,超高顺 坡率不大于 1。11.1.2 应用情况双块式无砟轨道作为我国最新引进的国外轨道技术,在温福铁路处于开通时速 250km/h的客运 专线铁路试验段。我们根据设计资料进行了认真的调研和学习消化,在初步编制施工方案的基础上 首先进行了洞外试验段施工研究,在总结出可行方案的情况下再开始组织实施。轨道结构按堆放轨枕和轨排组、钢筋加工、轨排铺设和粗调

29、、轨排精调固定、混凝土浇筑、检 查整理和养护六个区,左右线分幅进行组织与布臵,认真进行了工艺与设施的配套、管理和完善提 高,并强化了测量控制与监测,直线段采用 44榀 12.5m 轨排,曲线段改为 6.25m 轨排。单侧每次一 般铺设 125m 长轨道,浇筑长度一般为 112.5m 。由于前期各项技术条件及标准均未明确,导致在施工准备和施工过程中不断更新,对施工进度 和工程成本造成一定的影响。但我们通过不断的探索创新与优化完善,在整个施工过程中未发生一 次安全、质量事故,一个工作面平均每天可完成单线 220m 以上,最高达到 281.25m/天,成为全线 施工的亮点。工程计划工期 4个月,实际开工日期 7月 28日,完成日期 10月 30日,在工期异常紧张、质量 要求高的前提下,比计划工期提前近 1个月,节约了大量人工、机械、管理等费用的投入,得到了 各方的好评,取得了较好的社会、经济、环境和技术等效益。