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        高速鐵路無碴軌道板封邊方案的技術經(jīng)濟比選

        2011-08-21 00:44:36王丙辰
        山西建筑 2011年28期
        關鍵詞:封邊中砂角鋼

        王丙辰

        1 工程概況

        京滬高速鐵路是我國第一條一次建設規(guī)模大、標準高、設計時速350 km的高速鐵路,起自北京南站,終至上海虹橋站,全長1 317.84 km,正線絕大部分地段采用無碴軌道。途經(jīng)河北、山東、安徽、江蘇四省和北京、天津、上海三個直轄市。

        無碴軌道軌道板精調完成后,在底座板和軌道板之間形成一條平均寬度為3 cm的縫隙,需用水泥乳化瀝青砂漿(CA砂漿)填充,為防止在灌漿時砂漿從軌道板側面溢出,必須將軌道板和底板之間的縫隙邊緣進行密封。本文介紹的無碴軌道板封邊施工里程為 DK238+470.17 ~DK259+431,長度為單線20.959 km,共有兩種方案備選,方案一是采用角鋼加海綿條封閉;方案二是采用水泥砂漿封閉。

        2 封邊方案選定原則

        無碴軌道軌道板封邊必須滿足“施工方便、經(jīng)濟適用”的基本原則。方案的確定還要從原材料的供應、環(huán)境污染、工期合理方面綜合考慮。本文從兩種備選方案的技術經(jīng)濟角度進行分析,最終選定封邊總成本最省的施工方案。

        3 備選方案情況

        3.1 方案一施工流程

        1)封邊角鋼下料制作。無碴軌道板長度為6.45 m,寬度為2.55 m,軌道板精調完成后進行封邊作業(yè)。每塊軌道板封邊需要2.8 m長角鋼4根,0.5 m長角鋼4根才能將軌道板與底座板間的縫隙完全封閉,為了保證角鋼的鋼度,減少扣壓裝置的用量,角鋼采用∠75型角鋼進行封邊。

        2)扣壓裝置安裝??蹓貉b置是用來固定軌道板兩側的角鋼,使角鋼能與底座板和軌道板充分的密封,保證砂漿不溢出(見圖1)??蹓貉b置主要起到對角鋼的橫向壓緊和垂直壓緊,靠自身的水平力和垂直力使其密貼。軌道板寬度為2.55 m,扣壓裝置設計寬度為2.65 m,采用外徑5 cm、臂厚3 mm的空心方鋼,軌道板兩側保留5 cm縫隙。

        3)海綿條裁剪。角鋼與底座板和軌道板之間采用1 cm厚的海綿條進行填充起密封作用,海綿條寬度為150 mm~200 mm,根據(jù)角鋼的長度進行裁剪,角鋼兩端富裕5 cm,封閉角鋼與調腳之間的空隙。

        4)安裝軌道板封邊角鋼和海綿條。海綿條與角鋼底邊對齊,海綿條頂面高出角鋼棱角頂,角鋼緊貼海綿條安放在軌道板兩側,將海綿條拉展,防止海綿條侵入軌道板底。

        5)人工拆除封邊角鋼。CA砂漿灌注完成,待強度符合要求后,人工拆除封邊角鋼后回收。

        圖1 軌道板角鋼封邊剖析圖

        3.2 方案二施工流程

        1)封邊砂漿材料的選用。軌道板封邊采用強度為M10的干硬性水泥砂漿,所用原材料為P.O32.5硅酸鹽水泥、中砂及外加劑。每立方米砂漿用量為水泥∶中砂∶水=334∶1 430∶300,外加劑按水泥用量的2%摻加。

        2)人工拌制封邊砂漿。由于封邊砂漿受橋上作業(yè)空間的限制采用人工拌和,操作中要嚴格按配合比控制拌制,避免出現(xiàn)砂灰分離現(xiàn)象,從而造成封邊后“崩邊”現(xiàn)象,形成質量隱患。

        3)封邊前底座板表面的濕潤及雜物的清理,封邊前底座板上、軌道板下及兩側的預濕,潤濕不到位會降低封邊砂漿與底座板間的粘結力,灌漿時砂漿的流動性,雜物清理不徹底會影響灌漿后CA砂漿層的質量。

        4)現(xiàn)場封邊。封邊幾何尺寸為高0.2 m,寬0.2 m等邊直角三角形,封邊質量的好壞將直接影響后續(xù)的灌漿工作,如操作工人振搗不密實,在沒有壓實前即將鐵皮擋板抽出很可能在灌漿中會出現(xiàn)四邊開裂,造成CA砂漿泄漏現(xiàn)象,影響灌漿質量。

        4 方案比較

        方案一優(yōu)點:

        1)原材料為角鋼、海綿條,購買方便,可利用既有鋼筋加工廠集中加工,周轉使用。

        2)每100塊板周轉一次,角鋼封邊較傳統(tǒng)水泥砂漿封邊可節(jié)約工期1 d,施工段21 km(軌道板約6 400塊)內軌道板封邊于2010年4月25日開始,2010年9月6日完工,較計劃工期提前了80 d。

        3)工藝簡單,可操作性強,減少砂漿完工后養(yǎng)護環(huán)節(jié)。

        方案二缺點:

        1)原材料采用為水泥、中砂、外加劑、水,需從橋下倒運至橋上施工點增加倒運費用。

        2)在橋面人工拌制,存在污染橋面并增加現(xiàn)場文明施工。

        3)完工后須人工拆除砂漿進行消納處理。

        5 經(jīng)濟性比較

        5.1 方案一21 km范圍成本費用

        1)工程數(shù)量計算。a.封邊角鋼重量計算。每塊軌道板封邊需要2.8 m長角鋼4根,0.5 m長角鋼4根,角鋼采用∠75型。角鋼重量為(2.8 m ×4根 +0.5 m ×4 根)×5.818 kg/m=76.8 kg;本段分兩個工作面,每個工作面考慮100 m,則需要制作200 m的封邊角鋼,角鋼按周轉100次考慮,共6 347塊無碴軌道板,可以滿足施工需要,本段角鋼重量為76.8 kg×(200/6.45)=2 381 kg。b.壓緊裝置重量計算。每塊軌道板封邊需要5 cm方鋼,長度為2.65 m 共4 根,重量為 2.65 m ×4 根 ×4.399 kg/m=46.63 kg。本段重量為 46.63 kg×(200/6.45)=1 446 kg。

        2)角鋼封邊成本費用計算結果見表1。

        表1 角鋼封邊成本費用計算結果

        表2 M10砂漿封邊成本費用計算結果

        5.2 方案二21 km范圍成本費用

        1)封邊砂漿體積計算。

        體積計算公式:P=[(A×A)/2]×L×4;整理后得出:P=A2×2L。

        代入數(shù)字后得出 P=0.2 m2×2 ×20 959 m=1 676.72 m3。

        其中,P為砂漿體積,m3;A為封邊砂漿的三角形邊長,m;L為封邊單線長度,m。

        2)原材料數(shù)量計算。

        按每立方米用量(kg)水泥∶中砂∶水=334∶1 430∶300可得出:

        P.O32.5 水泥:1 676.72 m3×334 kg/m3=560 024 kg=560 t;

        中砂:1 676.72 m3×1 430 kg/m3=2 397 709 kg/1 440 kg/m3=1 665 m3,中砂容重按1 440 kg/m3計算;

        水:1 676.72 m3×300 kg/m3=503 016 kg=503 t;

        外加劑:560 t×2%=11.2 t。

        3)成本費用計算結果見表2。

        5.3 成本費用對比分析

        1)原材料對比分析見表3。

        表3 封邊原材料成本對比分析

        2)總成本費用分析見表4。

        表4 封邊總成本對比分析 元

        6 結論

        經(jīng)過上述經(jīng)濟分析比較,方案一成本費用最省,且便于施工,本段長度為21 km,方案一節(jié)約64萬元,如果在全線1 318 km推廣開來,則可節(jié)約4 016萬元。同時,該方案解決了傳統(tǒng)水泥砂漿封邊中封邊時間等待較長、資源浪費嚴重的問題,大大減少了環(huán)境污染和資源浪費,大大降低了勞力消耗和施工成本,有效縮短了工期,綜合考慮,封邊方案最終確定為方案一。

        7 結語

        無碴軌道施工技術是高速鐵路和客運專線的關鍵技術,封邊是無碴軌道板CA瀝青砂漿灌注施工中的一個重要環(huán)節(jié),傳統(tǒng)封邊所用的干硬性水泥砂漿不僅浪費人工、材料,而且封邊也難以保證砂漿是否侵入軌道板下0.5 mm,灌漿后還需鑿除清理垃圾,采用角鋼封邊,它對精調軌道板產(chǎn)生的擾動較小,而且不存在“崩邊、跑模、漏漿”問題,同時節(jié)約了成本,加快了工程進度,可以在今后的高速鐵路施工中推廣應用。

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