...wd......wd......wd...CRTSⅡ型板式無砟軌道系統技術介紹材料中鐵十七局京津城際軌道工程經理部二〇〇七年十二月五日Ⅱ型板式無砟軌道技術博格板式無砟軌道系統技術是我國引進的第一條無砟軌道構造形式，經過消化、吸收、再創新，形成中國特色的板式軌道，稱為Ⅱ型板式無砟軌道技術，已應用于京津城際軌道交通工程。系統技術的構成Ⅱ型板式無砟軌道系統技術從施工生產的角度來分包括軌道板工廠化生產技術和軌道板現場鋪設兩大局部。軌道板工廠化生產技術按照工業化設計思路，最大程度實現了機械化作業、設備的高效周轉利用，以及勞動力資源、作業效率的充分發揮。軌道板的生產包括軌道板預制、軌道板存放和軌道板打磨。軌道板現場鋪設通過將成品軌道板在軌道砼基床上的準確定位和固定來最終確定鋼軌道的空間幾何形態，包括橋梁底座砼/路基支承層砼及側向擋塊施工、軌道板粗鋪(含現場運輸存放)、軌道板精調、瀝青水泥砂漿灌注、軌道板張拉連接、軌道板剪切連接。Ⅱ型板式無砟軌道系統技術從技術屬性來分包括：軌道板預制工藝，軌道板打磨工藝，軌道板鋪設前的沉降評估，準確測量技術(包括軌道板生產與打磨測量控制，設標網的測量與控制(相當于CPⅡ)，軌道基準網的測量與評估(相當于CPⅢ)以及軌道板粗鋪后的準確調整及精調后的測量評估)，軌道板及底座砼的絕緣措施，長橋上底座砼張拉工藝，瀝青水泥砂漿攪拌及灌注工藝。其中，軌道板生產(預制及打磨)、準確測量和瀝青水泥砂漿的攪拌和灌注是Ⅱ型板系統的三大核心技術。構造組成介紹軌道板的構造縱向連接錨固鋼筋預設斷裂位置縱向連接錨固鋼筋預設斷裂位置軌道扣件灌漿孔橫向預應力軌道板分標準板和異型板。標準板構造如上圖所示。標準板長6.45m，寬2.55m，厚0.2m，為預應力砼構造。標準板縱向分20個承軌道臺，承軌臺設計適應于有擋肩扣件(VOSSLOH扣件)，經過打磨后確定了其在線路上唯一位置屬性，所以每一塊板都有各個的順序編號。異型板包括補償板、特殊板、小曲線半徑板以及道岔板，其中補償板、特殊板、小曲線半徑板均在標準板根基上開展變化而來，與標準板有著類似的構造特點，分別用于補償調整線路長度、道岔前后過渡、曲線半徑小于1500米地段。道岔板是單獨設計道岔區。橋梁上軌道構造橋梁上軌道構造包括：兩布一膜滑動層，底座砼，瀝青水泥砂漿聯結層，軌道板及側向擋塊。如圖2、圖3所示。橋梁上軌道構造特點表達在底座砼施工工藝上。曲線超高設置通過底座砼斷面控制，其次底座砼為鋼筋砼連續板帶構造，施工方法特殊。圖2橋梁上直線段軌道構造示意圖圖3橋梁上曲線段軌道構造示意圖路基上軌道構造路基上軌道構造包括路基防凍層、支承層砼(無筋)、瀝青水泥砂漿聯結層、軌道板。路基上的曲線超高通過支承層下的防凍層控制。如圖4所示。圖4路基上軌道構造示意圖路橋過渡段軌道構造摩擦板端刺為滿足橋梁底座砼縱向力平衡，采用了特殊的摩擦板及端刺構造，做為橋梁與路基之間的過渡。摩擦板上軌道構造與橋梁上略有不同，底座砼與摩擦板之間采用單層土工布，底座板終端與端刺構造剪切聯接。摩擦板端刺圖5路橋過渡段軌道構造示意圖系統技術的主要特點Ⅱ型板式無砟軌道系統在施工技術中主要表達以下幾個特點：精度要求高、工序控制嚴格精度高表達在位置、幾何尺寸、時間、溫度等方面，譬如：現澆梁的頂面平整度控制4m/8mm；底座板高程精度±5mm，軌道板粗定位≤10mm，軌道板準確定位控制在≤0.2mm；CA砂漿從攪拌成品到提升上橋，最終到灌注入板縫控制在30分鐘內；底座混凝土根本澆筑段必須在一天內完成等。大量使用非標設備及工裝，對操作要求提高。為滿足Ⅱ型軌道板的生產及施工，必須配置專用非標設備和工裝。設備工裝與系統技術密不可分，突破了傳統施工中對機具的使用要求。這些非標設備包括軌道板生產中的模板、布料系統、磨床；現場鋪設所需的瀝青水泥砂漿攪拌設備、軌道板精調系統；以及大量使用專用工具。專業化的設計增加了設備工裝采購、加工和使用難度。新材料的廣泛使用Ⅱ型板式技術大量使用了新材料，需要與材料供給商共同研制和開發。譬如用于軌道板生產的高標號早強水泥、預應力鋼筋，用于現場鋪設的硬泡沫板、兩布一膜、瀝青水泥砂漿中的干粉材料和乳化瀝青等。伴隨著新材料的使用，必然提出一些新檢測方法和檢測標準。主要施工工藝法軌道板生產制造工藝軌道板生產制造流程圖外加劑外加劑原材料、配件進場及檢驗普通鋼筋塑料套管模板安裝檢測水泥砂石預應力鋼筋∮10預應力筋入模預應力筋初張拉20%安裝縱向隔板及塑料套管預應力筋終張拉100%安裝上層鋼筋網片及橡膠端模∮5定位預應力筋入模安裝下層鋼筋網片預制上層鋼筋網片鋼筋加工預制下層鋼筋網片模板清理及噴脫模劑脊絕緣合格絕緣合格入模后網片絕緣檢測合格砼灌注振動成型、刮平、刷毛、安裝S2鋼板初凝后吊起側模、清理覆蓋養護膜、養護16h放松預應力試件制作R≥48Mpa水池同溫條件養護計量攪拌運輸砼切割預應力筋、博格板脫模車間靜放24小時運至存板場存放28天翻轉軌道板28天后R≥55Mpa切割外露預應力筋打磨并編號安裝扣件運至存板場運至鋪筑現場合格板廠概況整個制板場占地面積為80000m2，其中生產車間占地11089m2，全場分廠車間內作業的鋼筋加工區、毛坯板預制區、成品板打磨裝配區和廠房外的存板區、混凝土拌和站、輔助工區等6個工區。生產車間依據博格板生產工藝流程、工序順序和物流方便布置設計。按鋼筋原材料進入至預制軌道板出車間的順序方向，以三條毛坯板生產線為主軸，橫向成三跨構造，主廠房設三條預制生產線，全長288米。車間整體構造采用鋼框架構造。板場設備的制作安裝是按照博格公司工藝設計進展制作加工安裝的，分直接引進、國內研發制造加工、以及利用國產設備三種情況，共33種，64臺套。其中主要設備有：HZS150型混凝土攪拌站1座、混凝土布料機1臺、LDA5T電動單梁橋式起重機2臺、LH16T電動雙梁橋式起重機3臺、LH〔8+8〕T16t電動雙梁橋式起重機1臺、預應力工裝〔含張拉臺、卡具、液壓泵〕3套、GDB-VG-K25T/4真空吸盤吊具2臺、提升力100KN軌道板翻轉機1臺、混凝土軌道板打磨機1臺、OGFD-6.3空氣壓縮機1臺、MG32/5-50.4龍門吊2臺、DNA03數字水準儀1臺、TCA1800高精度全站儀1臺。板場設計生產能力為，主廠房投入三條毛坯板生產線，每條生產線設置27套模具，24小時最大毛坯板生產量81塊。投入軌道板打磨用磨床及其配套設備一套，24小時正常可打磨成品板80-100塊。板廠的布置與設計表達以下兩個特點：整套工藝較多使用了計算機數控操作、機械化、機電一體化作業，自動化程度很高，實現了工程的高科技施工。整個制作、加工過程工序銜接合理，物流組織與工藝配套。重難點工程介紹模具制作與安裝模具制作及安裝是建廠過程中工藝難點。模具加工精度要求高，平面精度±0.5mm，承軌道模具尺寸精度±0.3mm。模具分標準板、小半徑曲線板、補償板和特殊板。標準板模具設計長6.45m、寬2.55m，由地腳螺栓及支撐鋼板、緩沖橡膠塊、支架、面板、承軌臺、縱向隔模、橡膠端模以及輔助部件組成。小半徑曲線板模具分600-1500m和350-600m兩種半徑的曲線模具。由于左右線排水坡方向相反，承軌臺在左右線也位置相反，曲線模具又分內外線兩種。特殊模具總長12.5m，專門制造補償板使用，通過橫向端模板的位置變化可調節適應補償板的不同長度。eq\o\ac(○,模)eq\o\ac(○,具)eq\o\ac(○,安)eq\o\ac(○,裝)首先采用萊卡DNA03數字水準儀測出張拉臺座兩端張拉橫梁上張拉鋼絲鉗口的高程，并求出兩端的高程平均值，要求張拉池兩端張拉橫梁的高度應處于同一水平，最大允許相差±1mm，全局布置模板，要求模板V型槽口中線與Φ5鋼筋張拉槽口中心Φ5鋼筋張拉槽口中心對齊，其精度要求到達±1mm。用數字水準儀測量承軌臺高程在同一水平面上，誤差范圍±0.3mm。鋼筋加工及絕緣檢測軌道板內鋼筋由∮10mm、∮5mm預應力絲、∮20mm精扎螺紋鋼筋及上下兩層鋼筋網片組成。鋼筋間縱橫節點用絕緣卡連接，或用熱縮管隔離。鋼筋網片入模安裝順序為：∮5mm預應力絲入槽——下層鋼筋網片安放——∮10mm預應力絲入模——初張拉〔20%〕——縱向隔模安裝——終張拉〔100%〕——上層鋼筋網片安裝的順序進展。鋼筋網片加工完和入模后均要進展絕緣檢測。軌道板采用整體橫向張拉工藝，用大噸位張拉橫梁，同時張拉60根預應力絲，張拉力達470噸。預應力鋼筋張拉采取雙向雙控方法，分兩個過程：先張拉到理論拉力的約20%，用環形螺母鎖緊，靜停30分鐘，在此期間安裝縱向模板；再張拉到理論拉力的100%，并放上支承板，鎖緊環形螺母，穩定后停頓全部預加應力設備。要求張拉過程同端千斤頂位移差不大于2mm，兩端千斤頂位移差不大于4mm。張拉完成后，實際張拉力、伸長量讀數與理論計算值的誤差不得超過5%。單根實際張拉力與理論張拉力誤差不大于15%。軌道板混凝土材料選定及其灌注工藝砼材料選擇上與國內指標差異較大的工程主要為水泥，其中水泥比外表積與早期強度要求與國內有較大差異,其中水泥比外表積指標要求為：500~600m2/㎏。早期強度要求為：標準膠砂抗壓強度要求2天到達＞38Mpa。Ⅱ型板混凝土采用C55混凝土強度等級，要求混凝土的早期強度16小時≥48Mpa，28天混凝土抗壓強度到達55Mpa。灌注混凝土采用布料機均勻布料，可將混凝土定量投入模板，同時也保證了混凝土澆筑的均勻性和底板面平整度及軌道板厚度的可控性。采用模具下安裝的附著式振搗器搗固的方法，混凝土澆注前模板溫度要在20-30℃。混凝土入模溫度在15-30℃。澆筑完畢混凝土初凝并起出側模板后，應及時在混凝土外表覆蓋帆布養護。在混凝土灌注完成后16h，試件強度到達48Mpa以上時，即可撤掉帆布，進展預應力放張及切割預應力筋，開場軌道板脫模作業。毛坯板在車間自然存放24h后，即可運到車間外堆放。打磨翻轉軌道板軌道板在存板場存放28天后即可進展打磨，打磨時用龍門吊車、抓鉤式吊梁將毛坯板運送到翻轉機，啟動翻轉機液壓裝置，將毛坯板夾緊;將翻轉裝置上升到極限位置，并翻轉180°，將翻轉裝置下降到軌道板至滾輪線位置后，解開翻轉機鎖緊裝置。切割外漏預應力筋軌道板翻轉后由滾輪托架線將軌道板運送到鋼筋切割工位，由盤鋸對其兩側外漏預應力筋進展切割。打磨軌道板打磨軌道板由打磨機完成，工作過程需要水、電、氣及污水處理系統協同運行，正常情況下，軌道板打磨時間約15min。主要工作程序如下：固定軌道板：托架線將軌道板運送到打磨工位，然后通過設置在軌道板下的6個油缸將毛坯板頂起并進展找平調整，用4個油缸控制，從側面6個夾緊油缸將軌道板卡緊。此時即可開場對毛坯板進展測量和磨削加工。生成子程序：通過磨床內激光測量系統〔或傳感器測量系統〕測量軌道板承軌臺的各個關鍵點，計算出板平面相對于加工面的位置，然后將加工面轉換到軌道板上，并借助路線控制數據〔每個承軌臺的Y、Z坐標和傾斜角〕自動生成加工該塊板的數控打磨子程序。打磨軌道板：根據打磨程序給出的打磨次數和打磨量，打磨機的兩個磨輪對軌道板進展打磨行程，直至符合質量標準。雕刻編號：軌道板打磨完成后，測量系統自動對軌道板打磨質量進展檢測，經檢測合格后，自動生成雕刻程序將軌道板的布板編號雕刻在軌道板上。清洗出板：編號雕刻完成，用固定在機床上的沖洗裝置沖洗軌道板。之后，松開夾緊油缸，將軌道板放到滾輪托架線上，翻開打磨室的進出料口，打磨完成的軌道板被運出，下一塊毛坯板進入打磨室。7〕、扣件安裝及整板絕緣檢測軌道扣件在場內安裝，打磨完成后軌道板沿滾輪線運至扣件安裝工位裝，首先利用吸塵器對存滿水和雜質的螺栓孔進展清潔并吹干，再用注油機定量注入潤滑油脂，人工插螺栓和擺放扣件，最后用氣動扳手采用固定力矩〔30-50Nm〕擰緊每個螺栓。并經絕緣檢測工位對成品板進展整體絕緣性能檢測后，將其運至成品板存放區。軌道板鋪設工藝工藝流程詳見下頁《Ⅱ型軌道板鋪設工藝流程圖》軌道板的現場鋪設的重難點工程是橋梁底座砼施工、準確測量、軌道板精調和瀝青水泥砂漿灌注。底座砼施工底座砼為鋼筋砼構造，為適應中國鐵路長橋設計方案及快速施工的特點，底座砼施工工藝比原博格工藝進展了較大改良，具體包括三方面：首次采用了后澆帶構造。梁跨中部或橋梁固定齒槽連接處設置兩種類型后澆帶。通過后澆帶張拉和剪切聯接時間的不同控制，解決了砼溫度應力及變形應力的放散。首次采用了臨時端刺方案。采用臨時端刺方案可以保證長橋上分段實現鋪設軌道板，為國內長橋上多標段、多作業、多點施工的提供了可行性，既在底座板全部形成板帶構造前為后續鋪板創造了條件，增加了工序搭接時間，有效縮短了工期。底座砼鋼筋的絕緣措施。為適應中國軌道電路傳輸方式，減少由于構造鋼筋形成回路后，對軌道電路傳輸帶來的感抗及阻抗影響，保障信號傳輸長度滿足高速鐵路運行要求，底座砼鋼筋采取了絕緣措施。按照上述工藝要求，底座砼施工應控制以下要點：Ⅱ型軌道板鋪設工藝流程圖合理布置臨時端刺和劃分施工段落。臨時端刺布置的數量和位置要同時考慮工期、梁型梁跨、本錢等因素，是底座砼施工準備中最重要的環節，必須重點關注。嚴格控制鋼筋綁扎作業程序，確保絕緣測試通過鋼筋綁扎分橋下鋼筋網片制作和橋上連接兩階段。標準梁跨區鋼筋網由于重復率高，可在橋下批量生產加工，然后整體吊裝上橋。臨時端刺、后澆帶工藝的提出使得鋼筋設置變得復雜，特別是梁縫區及后澆帶區配筋隨著臨時端刺的設置及超高的變化而變化，必須橋上綁扎，對鋼筋加工及物流配送提出了較高的要求。兩階段的綁扎聯接均要求絕緣措施到位。梁縫區域固定齒槽連接筋后澆帶鋼板后澆帶搭接區域標準梁跨區域梁縫搭接區梁縫梁縫區域固定齒槽連接筋后澆帶鋼板后澆帶搭接區域標準梁跨區域梁縫搭接區梁縫圖6底座砼鋼筋分布圖(半幅半跨)模板設計與配置要準確按照施工段落的劃分情況，同時考慮不同段落的曲線超高設置。施工中采取可調高式模板設計，有利用模板的周轉，同時數量上考慮充足。張拉工序橋梁底座砼張拉是底座砼施工中最重要的一道工序。張拉的控制要點來于溫度、時間、張拉順序。首先要根據環境溫度確定張拉方法；其次同一張拉段落必須在規定時間內一次張拉完成并時間澆筑后澆帶砼；張拉順序是指要后澆帶的先后張拉順序依次張拉。準確測量準確測量是Ⅱ型板無砟軌道施工最重要、最難控制的一項技術。準確測量不僅包含了傳統工程測量中的平面及高程測量，還包括了軌道板的空間三維姿態調整和定位，也就是精調測量。測量技術涵蓋了線路設計、軌道板生產、梁體變形控制、底座砼/支承層砼、軌道板鋪設和準確調整以及灌漿完畢后的軌道幾何驗收。并涉及設計院、梁廠、制板廠、施工現場多個作業主體，數據往來交流頻繁。整個測量技術精度要求高、系統性強。為此，在施工組織中首先解決的一個問題的測量管理。局工程部一級要設專人(測量總協調人)負責對設計方數據的接收和計算，并分發至各作業點，同時對工程分部上報數據進展分析計算和評估，分部一級也要設測量協調人負責承受上級數據分發和現場數據的采集、整理和上傳。在數據處理過程中，要隨時與設計方勾通，對異常情況提請設計方復核。建設專業測量管理框架是實施準確測量工作的前提和保證，測量人員必須經過專門的培訓方可上崗。從施工現場層面來看，準確測量的主要工作內容包括：底座砼模板放樣數據的計算和現場放樣，底座砼施工完成的斷面復核，軌道板基準網的放樣，粗鋪前軌道設標網與軌道基準網測量評估，精調數據的計算，精調結果的評估，灌漿后的軌道幾何檢測。現場測量的核心設備是全站儀及精調測量系統。測量技術的關鍵是對這兩種設備的熟練使用。測量工作的數據處理圍繞著專用軟件PVP布板軟件進展，數據流程如下：圖7測量作業數據流程圖我公司在京津工程50公里施工里程范圍內共投入TCA1800全站儀及DN03電子水準儀各9臺，精調測量系統(SPPS)14套，分別負責全線9個施工段落的精測和精調任務。精調作業施工場景軌道板準確調整測量系統(簡稱SPPS)由我公司主持開發，成都經緯為開發合作伙伴。該系統嚴密配合上游布板設計軟件，并獨立建模、編程，形成完全自主知識產權的軟件，在硬件開發設計上更是兼中德軟件共同運行。系統于2006年10月樣機生產并通過博格公司初步鑒定，2007年4月通過最終驗收。2007年9月批量用于京津城際軌道交通工程。瀝青水泥砂漿灌注瀝青水泥砂漿墊層是軌道板與底座砼/支承層砼之間的填充層，一般為3㎝，可調范圍控制在2-5㎝，瀝青水泥砂漿墊層既要保持一定的彈性又要有必需的強度。瀝青水泥砂漿組成瀝青水泥砂漿是由乳化瀝青、水、干混砂漿以及各種添加劑拌和而成，拌制成的，該砂漿必須具備如下要求：良好的流動性:施工時，瀝青水泥砂漿必須能夠在流體靜壓力下坡高25CM情況下流動3.5M的距離。溫度:新拌砂漿在溫度5°C至35°C之間時，進展灌漿施工。彈性:由于瀝青水泥砂漿的彈性模量低，有助于板式無砟軌道的使用壽命。抗腐蝕性:板式無砟軌道使用中會持續對瀝青水泥砂漿造成動力荷載，這些荷載不能造成疲乏現象、細縫或甚至破裂的出現。防凍性:為了保證板式無砟軌道的使用壽命，瀝青水泥砂漿須具有經歷證的防凍性。瀝青水泥砂漿配合比的研制瀝青水泥砂漿配合比研制分試驗室試配和砂漿車工藝攪拌兩階段進展。試驗室階段確定各組分材料的根本用量及材料間的相容性；在試驗室通過的根基上，進一步通過與砂漿車攪拌工藝的結合生產出適宜大規模應用施工生產的瀝青水泥砂漿，才最終完成對配合比確實定。京津線我公司做技術引進消化吸收牽頭單位，共開發研制砂漿配合比3個，其中1個全線推廣使用。瀝青水泥砂漿攪拌車的研制中國首臺瀝青水泥砂漿攪拌設備中國首臺瀝青水泥砂漿攪拌設備瀝青水泥砂漿攪拌車是Ⅱ型板施工中除精調系統以外的另一必需的核心的設備。由于我公司聯合南方路基進展開發，并由我公司擁有該車的完全知識產權。該樣機于2006年9月生產成功，2006年12月產品定，2007年4月投入量產。目前京津線除我公司使用14臺以外，還供中鐵大橋局、十八局使用4臺。經過近段時施工生產檢驗，設備運轉性能完全到達了博格公司設計水平。整車具備如下特點：高性能的硬件配置確保控制的穩定、可靠工業級觸摸屏控制計算機。高性能長壽命的MITSUBISHIPLC：超高速的運行速度，根本指令0.08μs，平均無故障連續運行30萬小時。MITSUBISHI人機界面：全中文、寬視角、高速回應、高性能。MITSUBISHIA/D模塊：500μs高速轉換，1/20000的分辨率。主要低壓電器采用Schneider、ABB、OmRon等世界知名品牌。完善的控制功能軟件登陸和電子秤調校需要用戶密碼，有效的保證了重要生產數據的安全。全立體界面動畫模擬生產工況，實時顯示配料值、稱量值、誤差值等生產數據。全中文快速校稱，并具有自診斷和提示功能，提供在線使用幫助。自動調整骨料落差并具有趨勢判斷功能、負值自動修正、零位自動跟蹤、按鍵去皮等功能。操作簡單、維護方便智能化參數設定，所有生產經歷參數一鍵完成。拌缸卸料門由系統自動控制，并提供手動開門定位功能，操作簡單、靈活、方便。全方位在線實時檢測設備生產狀態，并進展安全聯鎖控制。假設出現異常工況，可準確提示設備故障點并提醒工作人員進展定位查看與檢修，實現準確故障定位排除。瀝青水泥砂漿灌注工藝瀝青水泥砂漿攪拌車采取加料站集中加料，現場攪拌，利用中間罐提升上橋灌注。整個砂漿灌注工藝的控制要點包括以下幾方面：原材料的倉儲及物流現場攪拌由于瀝青水泥砂漿對溫度的敏感性，成品料必須在5-35℃之間方可灌注，干粉料、乳化瀝青、水在裝車前必須進展控制溫度。所以材料的保溫措施應在加料站進展解決。倉儲及物流的另一環節是保證干粉不離析、不起潮，乳化瀝青不沉淀。現場攪拌現場攪拌工藝的調整中間罐吊裝上橋現場攪拌工藝的調整是指在一定范圍內通過填加劑、砂漿車攪拌時間和轉速的調整使得成品料能夠保持一個穩定的狀態，保證灌注工作的順利實施。調整依據組份材料變化、現場溫度變化而進展，通過現場試驗而確定。中間罐吊裝上橋灌注工藝的控制軌道板封邊軌道板壓緊封邊、壓緊、預濕、排氣是灌注現場作業的要點。在砂漿質量合格的情況下，四項工作是否到位是決灌漿飽滿與否的關鍵因素。軌道板封邊軌道板壓緊經歷及體會Ⅱ型板無砟軌道技術在京津線尚處于起步階段，通過近期的實踐，體會如下：京津線施工我們從主要設備、材料、小型工裝全部是國內生產制造，盡管有一些存在問題，但可以肯定地是，從施工作業層面，已經有把握把獨立自主地Ⅱ型板技術進一步推廣使用。Ⅱ