李 鵬,夏 銘
(中鐵十一局集團(tuán)滬杭高速鐵路項(xiàng)目經(jīng)理部,浙江嘉興 314511)
CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道混凝土軌道板從國(guó)外引進(jìn)后在京津城際高速鐵路第一次運(yùn)用,到目前已廣泛運(yùn)用于中國(guó)高速鐵路建設(shè)中,新建上海到杭州高速鐵路即采用CRTSⅡ型軌道板。
結(jié)合滬杭高速鐵路工程實(shí)際,通過(guò)改進(jìn)創(chuàng)新,形成了具有中國(guó)特色的軌道板生產(chǎn)工藝。本工藝主要具有以下特點(diǎn)。
(1)軌道板的全部生產(chǎn)均在廠房?jī)?nèi)完成,施工環(huán)境良好,實(shí)行了工廠化管理。
(2)采用長(zhǎng)線臺(tái)座生產(chǎn)方式,生產(chǎn)線自動(dòng)化程度高,采用流水作業(yè)方式,工裝設(shè)備加工精度高,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化數(shù)控操作,人為因素制約程度大大降低,能夠有效保證生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
(3)使用了大量的非標(biāo)設(shè)備及工裝
為滿足Ⅱ型軌道板的生產(chǎn)需要,必須配置專用設(shè)備和工裝。這些非標(biāo)設(shè)備是根據(jù)Ⅱ型軌道板特點(diǎn)而量身定做的,是軌道板生產(chǎn)流水線上不可缺少的重要裝備,包括軌道板生產(chǎn)中的模板、布料系統(tǒng)、磨床。專業(yè)化的設(shè)計(jì)增加了設(shè)備工裝采購(gòu)、加工和使用難度。
(4)精度要求高
軌道板生產(chǎn)中從基礎(chǔ)處理、模板安裝、混凝土澆筑到軌道板打磨、存放過(guò)程中控制精度都在毫米級(jí),對(duì)施工過(guò)程控制要求極高。
CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道混凝土軌道板包括標(biāo)準(zhǔn)板、特殊板和補(bǔ)償板,標(biāo)準(zhǔn)板長(zhǎng)6 450 mm、寬2 550 mm、厚200 mm,為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu),每塊板混凝土用量3.452 m3,板質(zhì)量約8.6 t,軌道板為有擋肩、先張法預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制板,橫向配置60根φ10 mm預(yù)應(yīng)力筋,縱向配置6根φ20 mm精軋螺紋鋼筋,用于軌道板鋪設(shè)時(shí)的縱向連接,在縱、橫向鋼筋的上、下層分別配置1層鋼筋網(wǎng)片,所有鋼筋交叉點(diǎn)均做絕緣處理。每塊軌道板設(shè)置10對(duì)承軌臺(tái),10道V形預(yù)裂縫,承軌臺(tái)設(shè)計(jì)適用于有擋肩扣件(WJ-8C扣件),經(jīng)過(guò)打磨后確定了其在線路上唯一位置,特殊板和補(bǔ)償板與標(biāo)準(zhǔn)板有著類(lèi)似的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),分別用于補(bǔ)償調(diào)整線路長(zhǎng)度、道岔前后過(guò)渡、曲線半徑小于1500 m的地段。軌道板結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖1。
圖1 標(biāo)準(zhǔn)軌道板結(jié)構(gòu)示意
CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道混凝土軌道板的生產(chǎn)流程主要包括:鋼筋網(wǎng)片加工制作、網(wǎng)片絕緣檢測(cè)與就位、預(yù)應(yīng)力筋下料及入模、張拉與鋼筋間絕緣性能檢測(cè)、混凝土制備、灌注與養(yǎng)護(hù)、打磨與扣配件安裝和軌道板存放等工序,生產(chǎn)工藝詳見(jiàn)圖2。
整個(gè)制板場(chǎng)占地面積130畝,分為鋼筋加工區(qū)、毛坯板生產(chǎn)區(qū)、打磨裝配區(qū)和軌道板存放區(qū)、攪拌站、生產(chǎn)輔助區(qū)等區(qū)域,依據(jù)CRTSⅡ型板生產(chǎn)工藝流程、工序順序和物流方便布置設(shè)計(jì)。按原材料進(jìn)入至毛坯板出車(chē)間的順序方向,以3條毛坯板生產(chǎn)線為主軸,橫向成3跨結(jié)構(gòu),主廠房設(shè)3條預(yù)制生產(chǎn)線,每條生產(chǎn)線設(shè)置27套模具,24 h最大毛坯板生產(chǎn)量81塊,同時(shí)投入軌道板打磨用磨床及其配套設(shè)備1套,24 h正??纱蚰コ善钒?0~120塊。
圖2 CRTSⅡ型軌道板生產(chǎn)流程
CRTSⅡ型板主要設(shè)備有:HZS150型混凝土攪拌站1座、混凝土布料機(jī)1臺(tái)、5 t單梁橋式起重機(jī)2臺(tái)、16 t雙梁橋式起重機(jī)3臺(tái)、(8+8)t雙梁橋式起重機(jī)1臺(tái)、預(yù)應(yīng)力工裝(含張拉臺(tái)、卡具、液壓泵)3套、真空吊具2臺(tái)、軌道板翻轉(zhuǎn)機(jī)1臺(tái)、數(shù)控磨床1臺(tái)、40 m-16 t龍門(mén)吊4臺(tái)、DNA03數(shù)字水準(zhǔn)儀1臺(tái)、TCA1800高精度全站儀1臺(tái)。
模具制作及安裝是建廠過(guò)程中工藝難點(diǎn)。模具加工精度要求高,平面精度±0.5 mm,承軌槽模具尺寸精度±0.3 mm。標(biāo)準(zhǔn)板模具設(shè)計(jì)長(zhǎng)6.45 m、寬2.55 m,由地腳螺栓及支撐鋼板、緩沖橡膠塊、支架、面板、承軌臺(tái)、縱向隔模、橡膠端模以及輔助部件組成。
模具安裝首先采用萊卡DNA03數(shù)字水準(zhǔn)儀測(cè)出張拉臺(tái)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(yīng)處于同一水平,最大允許相差±1 mm,全局布置模板,要求模板V形槽口中線與φ5 mm鋼絲張拉槽口中心對(duì)齊,其精度要求達(dá)到 ±1 mm。用數(shù)字水準(zhǔn)儀測(cè)量承軌臺(tái)高程在同一水平面上,誤差范圍±0.3 mm。模型調(diào)整示意見(jiàn)圖3。
圖3 模型調(diào)整示意
4.2.1 安裝程序
上、下層鋼筋網(wǎng)絕緣檢測(cè)→φ5 mm定位預(yù)應(yīng)力鋼筋入?!惭b下層鋼筋網(wǎng)→φ10 mm預(yù)應(yīng)力鋼筋入模→預(yù)應(yīng)力筋20%初張拉→安裝縱向隔板→預(yù)應(yīng)力筋100%終張拉→安裝塑料套管、上層鋼筋網(wǎng)片及橡膠端?!摻罹W(wǎng)片絕緣檢測(cè)。
4.2.2 吊入鋼筋網(wǎng)
鋼筋網(wǎng)放入模板時(shí),應(yīng)注意保證保護(hù)層的厚度:澆筑面上鋼筋保護(hù)層標(biāo)準(zhǔn)值為3.5 cm,連接縫側(cè)鋼筋保護(hù)層標(biāo)準(zhǔn)值為2.5 cm,其余鋼筋保護(hù)層標(biāo)準(zhǔn)值均為5.0 cm,下層鋼筋網(wǎng)與所有φ5 mm預(yù)應(yīng)力筋及上層鋼筋網(wǎng)與所有φ10 mm預(yù)應(yīng)力筋的接觸點(diǎn)必須位于絕緣熱縮套管上方。鋼筋網(wǎng)如有偏斜、扭曲,應(yīng)進(jìn)行調(diào)整?,F(xiàn)場(chǎng)采用平板靠尺,擔(dān)置在兩邊側(cè)模上,用鋼尺檢查靠尺邊緣至鋼筋邊緣距離,對(duì)鋼筋網(wǎng)在軌道板厚度方向的位置進(jìn)行調(diào)整。不得損壞鋼筋表面環(huán)氧涂層,下層鋼筋網(wǎng)擺放位置時(shí)必須確保接地端子和Ⅱ型板Ⅱ型承軌槽在同一側(cè)。
4.3.1 預(yù)應(yīng)力筋下料
用車(chē)間天車(chē)將整盤(pán)φ5、φ10 mm預(yù)應(yīng)力筋吊放到預(yù)應(yīng)力筋存料倉(cāng)中,并適時(shí)取掉捆扎鐵片。用天車(chē)配合人工將鋼筋頭從存料倉(cāng)中抽出,長(zhǎng)度應(yīng)稍大于存料倉(cāng)至預(yù)應(yīng)力筋推送器之間的距離。人工將鋼筋頭裝入推送器的推送槽中。開(kāi)啟電源,推送裝置將按既定長(zhǎng)度自動(dòng)下料,并將成品置于推送裝置的一側(cè)。φ10 mm鋼筋制作60根、φ5 mm鋼筋制作6根,且現(xiàn)場(chǎng)具備安裝條件后,將預(yù)應(yīng)力筋送到預(yù)定安裝臺(tái)座。制作好的預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度誤差控制在±14 mm。在預(yù)應(yīng)力筋運(yùn)送到安裝工位以前,人工目測(cè)所有預(yù)應(yīng)力筋,在確認(rèn)無(wú)外觀缺陷(如銹蝕、裂痕、機(jī)械損害等)后,方可進(jìn)行下一步作業(yè)。
4.3.2 預(yù)應(yīng)力張拉、放張
φ5 mm,φ10 mm預(yù)應(yīng)力筋入槽。安放預(yù)應(yīng)力筋過(guò)程中,不要肆意踩踏模板表面,確保模板表面清潔,保證預(yù)應(yīng)力筋位置準(zhǔn)確,避免出現(xiàn)鋼筋錯(cuò)位等現(xiàn)象。鎖緊錨具,保證預(yù)應(yīng)力筋外露錨具長(zhǎng)度為2~4 cm,啟動(dòng)張拉設(shè)備,初張拉20%,千斤頂伸長(zhǎng)量為55 mm時(shí)張拉結(jié)束。100%終張,此次張拉主要以張拉力控制張拉,伸長(zhǎng)值作為校核,張拉過(guò)程中,要注意千斤頂伸長(zhǎng)量,同端偏差小于2 mm,異端小于4 mm。伸長(zhǎng)到位后,迅速安裝卡環(huán)并鎖緊千斤頂,油泵卸壓。并做好張拉過(guò)程記錄。當(dāng)軌道板混凝土經(jīng)過(guò)養(yǎng)護(hù),在同條件養(yǎng)護(hù)試塊抗壓強(qiáng)度達(dá)到80%且達(dá)到48 MPa以上時(shí),開(kāi)始放張作業(yè)。
(1)CRTSⅡ型軌道板混凝土采用C55高性能混凝土,混凝土制備采用1臺(tái)HZS150混凝土攪拌站,采用電子計(jì)量系統(tǒng)計(jì)量原材料,在配制混凝土拌和物時(shí),混凝土原材料嚴(yán)格按照施工配合比要求進(jìn)行準(zhǔn)確稱量,水泥、摻合料、外加劑和水的稱量誤差為±1%;砂、石料的稱量誤差為±2%。澆筑時(shí)模具溫度控制在10~30℃,混凝土拌和物控制指標(biāo):入模溫度5~30℃,坍落度(14±2)cm,含氣量≤3%。
(2)天車(chē)配合將拌制好的混凝土倒入待灌注混凝土的模具正上方布料機(jī)料斗中,啟動(dòng)布料機(jī)上布料系統(tǒng),分兩步進(jìn)行布料。第一步:布料機(jī)從模具一端勻速運(yùn)行到另一端的過(guò)程中,將約75%的混凝土灌注入模;第二步:布料機(jī)上的料斗在返回過(guò)程中布設(shè)剩余25%的混凝土,同時(shí)啟動(dòng)安裝在模具下部的8個(gè)振動(dòng)器,振動(dòng)密實(shí)混凝土,直到表面泛漿和只有零星氣泡出現(xiàn)為準(zhǔn),避免過(guò)振,振動(dòng)時(shí)間一般不超過(guò)2 min;在振搗混凝土過(guò)程中,加強(qiáng)檢查模板的穩(wěn)定性和接縫的密封情況,以防漏漿,最容易出現(xiàn)漏漿的側(cè)隔板處可填充被膠泡棉等材料,如果發(fā)現(xiàn)灌注的混凝土過(guò)少,根據(jù)實(shí)際需要手動(dòng)調(diào)節(jié)混凝土的灌注速度進(jìn)行補(bǔ)料。
(3)混凝土密實(shí)成型后,先將布料機(jī)上刮平板降至緊切模型橫隔板的高度,然后布料機(jī)開(kāi)到下一個(gè)模具的位置,同時(shí)啟動(dòng)刮平板上的振動(dòng)器,刮平混凝土表面,將多余的混凝土推進(jìn)下一個(gè)空模具中。刮平后再次啟動(dòng)模具下的振動(dòng)器,振動(dòng)約30s同時(shí)輔以小功率(約1.5 kW)平板振動(dòng)器沿側(cè)模板來(lái)回振動(dòng),引導(dǎo)上側(cè)模附近混凝土中的氣泡排出,能很好保證軌道板外觀質(zhì)量(說(shuō)明:由于軌道板側(cè)模板被預(yù)應(yīng)力鋼絲分為上下兩部分,模板底部橫梁上的8個(gè)附著式高頻振動(dòng)器激振力在向上傳遞過(guò)程中出現(xiàn)跳躍式損失,調(diào)整振動(dòng)器的振動(dòng)頻率也很難達(dá)到預(yù)期效果,因此混凝土很容易在與上側(cè)模接觸部位出現(xiàn)空洞和蜂窩麻面,影響外觀質(zhì)量,采用平板振動(dòng)器輔振簡(jiǎn)單有效)。
(4)再?gòu)?2)開(kāi)始重復(fù)以上操作,直至臺(tái)座中27套模具混凝土灌注成型全部完成。
(5)在刮平過(guò)程中,要及時(shí)清洗刮平板,保證軌道板混凝土表面刮平效果,在每個(gè)臺(tái)座混凝土灌注成型過(guò)程中,施工班組的操作人員與攪拌機(jī)司機(jī)要保持緊密聯(lián)系,并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況及時(shí)調(diào)整混凝土拌和物工作性能,確?;炷涟韬臀餄M足施工要求。通常情況下,從攪拌機(jī)出料到完成混凝土灌注入模的時(shí)間間隔不超過(guò)15 min,確?;炷涟韬臀锍尚颓坝辛己玫暮鸵仔浴?/p>
(6)冬季當(dāng)廠房?jī)?nèi)溫度過(guò)低時(shí),應(yīng)采取加熱養(yǎng)護(hù)。由自動(dòng)溫度控制系統(tǒng)控制,在每個(gè)臺(tái)座模具下方,均勻布置2個(gè)溫度傳感器,傳感器將檢測(cè)到得溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給溫度控制系統(tǒng),通過(guò)溫控系統(tǒng)調(diào)節(jié)來(lái)控制混凝土澆筑前、澆筑中和養(yǎng)護(hù)過(guò)程中的模具溫度。養(yǎng)護(hù)期間混凝土芯部溫度最高不得超過(guò)55℃,養(yǎng)護(hù)時(shí)間總計(jì)不小于16 h。
4.5.1 打磨工序簡(jiǎn)述
軌道板打磨由數(shù)控磨床完成,工作過(guò)程需要滾輪運(yùn)輸線、供水、污水處理系統(tǒng)、空氣壓縮機(jī)、穩(wěn)壓器等設(shè)備協(xié)同運(yùn)行。
軌道板打磨的主要工作程序?yàn)?數(shù)據(jù)輸入、固定軌道板、生成子程序、軌道板打磨、質(zhì)量檢驗(yàn)、編號(hào)、清洗出板、形成記錄。
4.5.2 影響打磨主要因素
在打磨生產(chǎn)中,物流組織和毛坯板的生產(chǎn)精度是影響打磨的主要因素。
(1)工作人員方面:每班組配備12人,每天3個(gè)工班,滿足全天24 h打磨生產(chǎn)的同時(shí),有效地提高了人員工作效率。
(2)毛坯板加工方面:提高CRTSⅡ型軌道板模型的調(diào)整頻率,將會(huì)有效降低軌道板的打磨量,大大提高軌道板的打磨效率。余杭板場(chǎng)不同的調(diào)整頻率下的軌道板打磨量的比較對(duì)照見(jiàn)表1。
表1 模型調(diào)整頻率與打磨量對(duì)照
4.5.3 質(zhì)量檢驗(yàn)
打磨完成后,對(duì)成品板進(jìn)行外形外觀檢查。正常打磨過(guò)程中,每周用全站儀測(cè)量1塊成品板。
檢測(cè)合格的成品板經(jīng)滾輪運(yùn)輸線運(yùn)輸至扣件裝配區(qū),扣件裝配前,先采用工業(yè)吸塵器吸出預(yù)埋套管內(nèi)水和雜物,采用定量油脂加注機(jī)將油脂注入預(yù)埋套筒內(nèi),在每個(gè)套管內(nèi)注入21 g防銹油脂。
扣件安裝時(shí)依次將彈性墊板、鐵墊板、軌下墊板、軌距擋板、絕緣塊、彈條、平墊圈、螺旋道釘?shù)妊b入承軌臺(tái)上,采用氣動(dòng)扭矩扳手依次將擺放好的螺桿扭緊,扭緊力矩為30~50 N·m,不得使用錘子錘擊。
扣件裝配完成后,將成品板運(yùn)輸至絕緣檢測(cè)工位,采用智能型可編程電橋測(cè)試儀(ZL5型LCR智能檢測(cè)儀)對(duì)成品板進(jìn)行絕緣測(cè)試。軌道板的絕緣性能每批檢驗(yàn)10%。如檢驗(yàn)不合格,該批軌道板應(yīng)逐塊檢驗(yàn)。
測(cè)試前對(duì)測(cè)試儀進(jìn)行調(diào)零處理,調(diào)零分為開(kāi)路調(diào)零和短路調(diào)零兩部分,調(diào)零完畢后進(jìn)行軌道板絕緣檢測(cè)。在檢測(cè)過(guò)程中,禁止輻射較強(qiáng)的設(shè)備在周?chē)ぷ?如電焊機(jī)),且鋼軌必須與承軌面緊密接觸,確保檢測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠。
對(duì)讀取的電阻和電感值采用以下公式進(jìn)行計(jì)算
其中R和L表示讀取的電阻值和電感值;R0和L0表示運(yùn)板小車(chē)未運(yùn)板時(shí)電阻和電感檢測(cè)值;R檢和L檢表示軌道板電阻和電感值。
當(dāng) R檢≤16.50 mΩ、12.75 μH≤L檢≤13.75 μH時(shí),表示軌道板絕緣測(cè)試合格。
在接到入庫(kù)通知單后,采用橫、縱移運(yùn)板小車(chē)將軌軌道板運(yùn)至成品板指定存放區(qū)域進(jìn)行存放。在存放前,先將175 mm×175 mm×175 mm木墊塊按照設(shè)計(jì)位置擺放(圖4),并確保墊塊頂面高差不大于2 mm,然后將成品板平穩(wěn)放在墊塊上,且每垛成品板允許存放9層,每層上下對(duì)齊。成品板存放在臺(tái)座后,及時(shí)形成存放記錄。
圖4 軌道板之間木墊塊擺放位置(單位:mm)
在存板期間,應(yīng)每周對(duì)成品板存放臺(tái)座進(jìn)行1次檢查,檢查內(nèi)容包括:墊木的支承情況、存板臺(tái)地基沉降情況等并做好記錄。如發(fā)現(xiàn)異常情況,應(yīng)及時(shí)采取措施。
成品板裝車(chē)時(shí),最下層采用2根200 mm×200 mm×2 300 mm枕木并用螺栓固定在載重汽車(chē)上,每層板間放置4個(gè)方木墊塊,墊塊要上下對(duì)齊,支點(diǎn)位置和數(shù)量與存板相同,在載重汽車(chē)四周設(shè)置立柱,縱向的2個(gè)立柱用吊帶拉緊。軌道板在裝卸時(shí)要使用專用吊具,嚴(yán)禁碰、撞、摔,一般采用載重30 t以上汽車(chē)通過(guò)公路運(yùn)輸,運(yùn)輸時(shí)最多可存放3層。
滬杭高速鐵路工程是一條建設(shè)工期緊、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、運(yùn)營(yíng)速度高的高速鐵路,在CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道混凝土軌道板生產(chǎn)過(guò)程中,嚴(yán)格按照客運(yùn)專線標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求,并多次請(qǐng)專家進(jìn)行論證,認(rèn)真組織施工。施工生產(chǎn)過(guò)程中根據(jù)需要開(kāi)發(fā)研制了多種新的設(shè)備工具、新的工藝、新的材料,基本掌握了CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道混凝土軌道板施工生產(chǎn)成套技術(shù),并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,有所改進(jìn)和創(chuàng)新,積累了施工經(jīng)驗(yàn),鍛煉了施工隊(duì)伍。
長(zhǎng)線生產(chǎn)臺(tái)座是綜合考慮施工工藝、工裝設(shè)備的銜接配合、生產(chǎn)成本和勞動(dòng)力強(qiáng)度等各種因素的制約,生產(chǎn)線自動(dòng)化程度高,采用流水作業(yè)方式,工裝設(shè)備加工精度高,實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化和計(jì)算機(jī)數(shù)控操作,人為因素制約程度大大降低,能夠全面提高生產(chǎn)效率,保證產(chǎn)品質(zhì)量。
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