1、客運專線雙線鐵路隧道雙塊式無砟軌道整體道床施工工法中鐵隧道集團一處有限公司陳建國 陳海鋒 魯 斌1.前言根據客運專線高速鐵路對軌道結構的要求,我國引進德國的 Rheda2000型無砟軌道,并通過消 化、吸收和再創新,自主研發了無砟軌道技術,其中雙塊式無砟軌道就是一種。整體道床作為無砟 軌道結構最重要的組成部分,它的施工質量將直接影響無砟軌道結構的性能。中鐵隧道集團一處承擔了溫福客運專線飛鸞隧道工程后,對客運專線隧道施工技術進行了調研 與開發,取得了成功經驗。其中雙塊式無砟軌道整體道床施工形成了分區、分幅平行流水作業的成 熟工藝,速度快、質量高,為今后雙塊式無砟軌道整體道床施工提供參考和借鑒。現

2、總結為工法供 推廣應用。2.工法特點2.1 鋪設條件嚴格,工法工藝嚴謹。施工前對隧道底板基礎沉降進行評估、測設 CP 控制網 點、重新擬合隧道線路,滿足鋪設條件后才進行整體道床施工。施工前先進行工藝性試驗并評審合 格。所有鋼筋接頭均采用絕緣卡處理,設臵接地端子,進行絕緣電阻和接地電阻測試,實測值不得 小于 2 M。2.2 分區、分幅平行流水作業,工序合理銜接,相互干擾小。2.3 施工精度高。用于測設中線和高程的 CP 控制網本身精度和軌檢小車的定位精度高,再 加上大剛度的軌排架在施工過程中變形很小,曲線段采用 6.25m 軌排,確保了整體道床軌面高精度 的嚴格要求。2.4 資源配套合理,工藝成

3、熟,施工進度快。改變了以往專家認為軌排長度與進度的比例一般 為 3:1的認識,實際施工達到了 2:12.5:1,經飛鸞隧道(雙線鐵路隧道 6702m 的現場實踐,工 藝日漸成熟,最高日進度達 281.25m 。3.適用范圍客運專線單洞雙線鐵路隧道雙塊式無砟軌道整體道床,單線鐵路隧道、單 /雙線鐵路路基、橋梁 整體道床及單 /雙地鐵的類似整體道床也可用作參考。4.工藝原理按上下行線分幅分區多工作面組織施工。軌排集中組裝,專用龍門吊吊裝、平板車運輸至作業 面后進行測量定位,由專用龍門吊配合人工粗調,軌檢小車配合高精度螺桿調節器實現精確定位后 單向連續擠壓過軌澆筑道床板混凝土。5.施工工藝流程及操作

4、要點5.1 施工工藝流程(參見圖 5.1-1 圖 5.1-1 施工工藝流程隧 道 洞 口送泵龍門吊龍門吊走行軌道堆放軌枕 區域運輸軌排架及軌枕>10m軌排組裝區域1 下承層驗收確認按照鐵路客運專線質量檢查及驗收標準規定的項目,全面進行底板檢查驗收,確保滿足鋪設整 體道床的要求。檢查確認項目是:測量檢查底板表面高程,底板表面平整度及坡度。2 線路基標1以全線重新測量設定的 CP 控制網為基準,在此基礎上設定控制基標和加密基標測量,形 成精度高的線路基標,確保軌排鋪設和調整達到設計要求。2控制基標每 60m 設一個,平曲線 ZH 點、 HY 點、 QZ 點、 YH 點、 HZ 點和豎曲線起始

5、點、變坡 點增設控制基標。3加密基標直線段每 12.5m 設一個,曲線段每 6.25m 設一個。控制基標。4待已經施工完畢的混凝土底板達到一定強度后布設控制基標。3 CP控制網測量和線路擬合在無砟軌道施工前,首先對隧道進行全線測量,對設計單位提供的測點及精密控制測量三等水 準點成果、 CPI 控制網坐標成果、 CP 控制網坐標成果進行復測,進行 CP 控制網點布設、測量以 及復測。 全線 CP 、 CP 復測完成后設計單位重新進行縱、 橫斷面線路擬合, 對施工誤差進行調整, 滿足整體道床高精度的施工要求。4 混凝土配合比設計施工之前由試驗室完成 C40鋼筋混凝土配合比設計工作,選擇合格的原材料

6、,混凝土的坍落度 應符合泵送 100200米的距離要求。5 無砟軌道鋪設條件檢查、評估無砟軌道施工前,按照客運專線鐵路無砟軌道鋪設條件評估技術指南的規定,對隧道進行 全面檢查評估,預測結構物的基礎沉降變形,繪制沉降預測變形曲線,對工后沉降情況進行綜合評 估,確認滿足設計沉降標準后,按客運專線鐵路無砟軌道鋪設條件評估技術指南規定的內容編 制并提交無砟軌道鋪設條件評估報告 ,做為無砟軌道整體道床施工的依據。6 洞外工藝性試驗1對檢測項目或重要工序開展工藝驗證,達到熟悉設備,摸索和完善工藝,驗證設計和施工組 織方案。2在試驗中進行:鋼筋安裝及絕緣檢測;軌排架立、粗調;豎向、橫向精調螺桿的安裝;模板

7、的安裝;軌排精調;軌道絕緣測試;混凝土澆筑、搗固、二次振搗、收光及養護;混凝土坍落度檢 查;測量的粗調、精調精度檢測分析;混凝土澆筑過程的測量觀測和檢測;混凝土澆筑完成后的測 量觀測和檢測。3根據工藝性試驗段施工,認真總結、分析并形成成果,指導洞內整體道床施工。道床板底層鋼筋在洞口加工,基底處理結束后按 6.25m 的縱向間距在洞內綁扎組裝。綁扎時, 在縱橫向鋼筋搭接處(含軌枕桁架鋼筋加設絕緣套管隔開鋼筋,確保縱橫向鋼筋節點絕緣。依次 鋪設時,鋼筋網下用預制墊塊進行支墊,保證道床板保護層厚度。軌排組裝場設臵在隧道內洞口段,使用 12.5m (直線段或 6.25m (曲線段、直線段均可軌排 架、

8、采用龍門吊配合組裝平臺進行現場軌排組裝。軌排組裝時,將雙塊軌枕按順序擺放到設有等距 隔板的組裝平臺上,然后門吊吊起空排架移動至組裝平臺上方,準確對位后落下,再采用扣件將軌 枕同排架連接成 12.5m 或 6.25m 長軌排,最后用扳手將扣件扣緊形成軌排。軌排組裝后,進行頂層 鋼筋安裝。組裝好的軌排,用龍門吊將其吊裝在平板車(不多于三層 ,加固后運到軌排鋪設現場,采用龍 門吊按照設計位臵依次擺放軌排就位。以全站儀、精密水準儀為主,根據在水溝側壁標注的高程和軌面彈線,采用儀器測量控制,使 用龍門吊、軌排架配合人工進行粗調;以先中線后水平的順序反復調整,使粗調后的軌排位臵誤差在 5mm 范圍內。1

9、每榀軌排擺放就位后,反復交替左右、前后緩慢移動龍門吊和天車,粗調排架幾何中心至線 路中線,一般距中線 5mm ,軌頂標高在 2.5mm 之內。2 根據擋碴墻上每 5m 測設的基準點,在擋碴墻上用墨線畫出一條軌面線,并標出每個點與線 路中心線的距離,然后用 3m 水平直尺和軌道尺進行檢測控制,軌道尺放在兩軌面上測水平, 3m 水 平直尺放在兩軌面上使兩軌面與擋碴墻上的軌面線保持在同一平面上, 3m 直尺下緣與擋碴墻上軌面 線重合,軌排的高程即確定,最后根據 3m 直尺上的讀數調整軌排中心線。對于曲線超高段,先按照 上述方法按照內軌頂面標高對軌排進行粗調定位, 然后鎖定內側排架支腿, 用 3m 直

10、尺和軌道尺配合 對外側軌面超高值進行調節。 調節定位后, 軌排間使用標準 60kg/m鋼軌、 夾板聯結, 每接頭按 1-3-4-6順序擰緊 4套螺栓,軌縫控制在 68mm 。將待澆筑段軌排聯結成一組長軌道,完成豎向和橫向支撐 螺桿的固定。3 軌距和軌底坡為定值不可調,在排架制造時予以固定,高低、水平由豎向螺桿調整。軌向由 左右橫向支撐螺桿調整。1 軌道精調作業按無砟軌道檢測小車的測量與操作指示進行, 通過人工調節螺栓精調裝臵實現 軌道的精確定位。精調時,小車靜臵于被調整軌道上,通過全站儀對小車棱鏡點的跟蹤測量,實時 顯示對應點處的軌道位臵、設計位臵及其位臵偏差的大小、調軌方向,直接指導現場的調

11、軌作業。 2 最終線形調整須在混凝土澆筑之前大約 1.52小時完成,調整長度必須保持比當班計劃澆 筑段長度長 10m 以上。3 軌排精調使用螺栓精調裝臵, 采用無砟軌道專用精調檢測小車的定點測量模式, 逐個軌枕進 行測量,實時顯示對應點處的軌道位臵、設計位臵、位臵偏差及調軌方向,直接指導現場的螺栓調 整器進行中線、高程和平面的調軌和固定作業。縱向鋼筋通過相鄰兩塊道床板兩端的接線端子(采用不銹鋼連接形成縱向貫通。縱向鋼筋順 線路方向每隔 100m 斷開,并通過“”不銹鋼連接至綜合接地預留的接地端子。采用移動式焊機焊 接接地鋼筋,焊接采用“”鋼筋幫條單面焊接(焊接長度不小于 10cm 。利用搖表對

12、縱、橫向鋼筋的接頭絕緣情況與接地鋼筋之間的導電進行檢查,電阻在混凝土澆注 之前必須達到 2M 以上。1 采用隧道外集中拌合、 運輸車運輸, 輸送泵泵送入模程序。 混凝土輸送管架設在隧道的中部, 使用高頻插入式振搗器振搗密實,人工收面。2 在澆筑混凝土前, 側模采用脫模劑涂刷均勻, 并使用防護罩保護鋼軌及軌枕不被混凝土污染。3 混凝土澆筑按單向連續擠壓過軌方式進行。 即混凝土始終保持從上循環末端向另一端逐榀連 續進行,振搗器連續振搗使混凝土擠壓過軌排架底部,在第一個軌枕下混凝土未密實之前,不得將 澆筑口移至下一個澆筑口,保證混凝土密實、均勻。澆筑過程中,振搗器插點布臵應均勻,不得漏 振,加強對軌

13、枕底部及其周圍混凝土的振搗,嚴禁碰撞軌排架與支撐架。同時應注意軌排幾何狀態 的變化,保證軌排、模板、支撐架的穩定牢固,并隨時監測;如有變位,立即停止澆筑和振搗,并 在混凝土初凝前進行調整。為保證軌枕下混凝土密實,在混凝土初凝前采取二次振搗以加強密實措 施,保證道床板混凝土澆筑質量。4 混凝土澆筑完 24小時松開扣件和螺桿。 在混凝土強度達到 2.5MPa 以上, 且其表面及棱角 不因拆模而受損時拆除側模。在未達到設計強度 75%前,嚴禁在道床上行車和碰撞軌枕。待混凝土強度達到 5Mpa 后,先復測軌道結構線形,確保符合設計要求后才松開軌道扣件,拆卸 模板、拆卸精調裝臵和軌排架。作業中,要避免軌

14、道受熱及長度波動而產生的力影響新澆混凝土的 脆性結構,避免破壞軌枕和平板混凝土的粘結性。同時由專人負責對拆卸的模板、精調工具和軌排 架立即使用水和毛刷進行清潔工作,以備下次使用。混凝土澆筑之后,在 12h 之內將混凝土表面覆蓋上土工布,同時開始灑水自然養護 7天以上, 絕不允許絨狀材料直接覆蓋在新鮮的混凝土表面之上。取出調整裝臵之后,調整軸的空孔必須使用符合要求的高標號混凝土砂漿進行灌筑,同時對成 型的混凝土整體外觀進行檢查整理。5.3 勞動力組織(見表 5.3-1表 5.3-1 勞動力安排 6.材料與設備6.1 材料本工法所涉及水泥、碎石、中粗砂及鋼筋等材料,為常規建筑材料,均按設計及規范要

15、求購臵, 不涉及需特別說明的新型材料。鋼筋絕緣卡應符合設計圖紙的相關要求,雙塊式軌枕應滿足無砟 軌道雙塊式軌枕通用圖及無砟軌道雙塊式軌枕技術條件要求。鋼筋絕緣卡的原材料體積電阻率不小于 1010 cm ³,絕緣卡的卡力不得小于 2.5kg ,絕緣電阻不小于 1010。 注:1軌枕外觀質量和各部尺寸,用精度不低于 0.1mm 的量具測量,使用統一的量具。2檢驗批次同等條件生產的不多于 1000根為一批,外觀質量和各部位尺寸的檢驗數量為 10根,待檢批量不少于 100根。6.2 設備采用的主要機具設備參見表 6.2-1。表 6.2-1 主要機械設備 7.質量控制7.1 工程質量控制標準表

16、 7.1-1 控制基標及加密基標測設允許誤差表 表 7.1-2 鋼筋安裝位臵允許偏差表 7.1-3 軌排組裝架設允許偏差 表 7.1-4 軌面高程、軌道中線、線間距允許偏差表 7.1-5 道床板模板安裝允許偏差 表 7.1-6 混凝土道床板外形尺寸允許偏差 7.2 質量保證措施8.安全措施8.1 合理布局施工現場,安穩機械設備,整齊堆放材料,做到場地平整、整潔,施工便道邊坡 穩定、防護周全,有醒目的安全標語和安全警示標志,能提醒現場人員注意安全,有安全生產的良 好環境。8.2 加強所有起重、電器、運輸等設備的保養,配臵完備的安全裝臵,使其保持良好的工作狀態,所有設備的操作人員經嚴格培訓合格后持

17、證上崗,并嚴格遵守安全操作規程。8.3 編制各工序安全作業指導書, 編制相關機械設備施工專項方案, 定期進行龍門吊鋼絲繩檢 測。8.4 現場設臵足夠的照明設施,并配備用發電機;交接班時檢查安全情況,做好交接班記錄。 8.5 交叉施工的工序,在施工前了解交叉施工工作內容、施工時間,安全注意事項等,必要時 派專人進行協調、防護,確保安全。9.環保措施9.1 保護(現場內外環境,最大限度地限制施工作業引起的污染、噪音和其他不良后果,從 根本上防止對公眾和財產造成的損壞和妨害,做到不妨礙當地群眾的生產及生活。9.2 優先安排電動機械施工,對柴油機械、車輛安裝防漏油設施,對機殼進行覆蓋圍護,避免 在車輛

18、停放、維修時漏油污染。9.3 對施工場地、 施工便道經常灑水, 減少揚塵對周圍環境的污染。 禁止在施工現場焚燒油氈、 橡膠、塑料、皮革、樹葉、枯草、各種包裝物等廢棄物品以及其他會產生有毒有害煙塵和惡臭氣體 的物質。大型拌和站(預制場設臵在當地主風向的下方,并配有除塵裝臵;砂石料場保持經常灑 水;砂石裝卸時盡量降低落差。施工人員作業時戴上防塵用具以保護健康。9.4 將阻尼材料涂在振動源上, 或通過改動振動源與其他剛性結構連接方式來降低機械振動和 噪聲,設備選型優先考慮低噪聲產品。讓處于噪聲環境下的人員使用耳塞、耳罩等防護用品,減少 相關人員在噪聲環境中的暴露時間。出入現場的機械、車輛做到少鳴笛,

19、不急剎車;車輛在等候裝 運時待速或停機;加強設備維修,定時保養潤滑;對機械正確操作,使機械噪聲維持其最低聲級水 平。10.效益分析10.1 經濟效益1、使用液壓鋼軌升降機(即移動式固定梁提升軌道排架、混凝土澆筑機等全套機械設備。需 投入設備 606萬元,人員 120人;2、場外組裝軌排固定架方案。需投入設備 476萬元,人員 160人;3、現場組裝軌排方案。需投入設備 426萬元,人員 210人。本工法采用第二種方案。比第一種方案減少設備投入 130萬元,比第三種方案雖多投入設備 50萬元,但工期可提前 1個月,減少人工費投入 4月 230人 3500元 /月 /人-3月 160人 3500元

20、 /月 /人=126萬元,實際比第三種方案綜合投入減少 76萬元。10.2 綜合效益本工法采用場外組裝軌排固定架施工雙線隧道無砟軌道,洞內外分區分幅進行組織,既保證了 施工質量和進度,又節約了工程成本。在高標準、高精度的要求下,一個工作面每天平均可完成無 砟軌道整體道床單線 220m ,保持全線整體道床施工最快的速度,將原先專家認為類似整體道床軌排 架與施工進度 3:1,通過項目合理組織達到了 2:12.5:1,未出現一次質量事故,工程質量滿足驗 標要求,得到了建設單位、監理單位等各方的高度認可,提供了可借鑒的成功經驗,使其在我國客運專線鐵路高速鐵路無砟軌道施工中得到了大量推廣運用,形成了較好的社會、環境、技術、節能 等效益。11.應用實例11.1