朱 娜

(中鐵株洲橋梁有限公司,湖南株洲 412005)

1 概述

客運專線用預埋套管式混凝土道岔板(以下簡稱道岔板)適用于時速350 km客運專線板式無砟軌道道岔區(qū),是具有完全自主知識產(chǎn)權的新型客運專線產(chǎn)品,2010年6月～7月,首次在滬杭客運專線鋪設了8組,隨后在石武客運專線、杭甬客運專線等線路鋪設,使用效果良好。它具有高平順性、高穩(wěn)定性、剛度均勻性好、結(jié)構(gòu)耐久性強和少維修等的特點。由于道岔板的形狀復雜,且每塊板的形狀、尺寸、釘孔位置等均不相同,所以道岔板的生產(chǎn)組織比較復雜,產(chǎn)品質(zhì)量將會直接影響道岔鋪設的平順性,道岔板的生產(chǎn)工藝控制也是高速道岔質(zhì)量好壞的關鍵。

2 道岔板的結(jié)構(gòu)特點

(1)道岔板分為到發(fā)線和渡線,按道岔方向又分為左開和右開。

(2)道岔板的質(zhì)量在5.3～9.6 t,最大外形尺寸為5 300 mm×3 075 mm,最小外形尺寸為2 531 mm×3 500 mm,厚240 mm。18號道岔板1號板外形如圖1所示。

圖1 1號道岔板外形(單位：mm)

(3)到發(fā)線道岔板板面0.5%的坡度從直股向側(cè)股傾斜,渡線道岔板板面0.5%的坡度從側(cè)股向直股傾斜,承軌臺面無坡度。

(4)混凝土設計強度等級不低于C55,脫模時混凝土強度不低于45 MPa。

(5)采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),分上、下兩層縱、橫向鋼筋。配筋按截面中心為非對稱布置。

(6)縱、橫向受力鋼筋采用Ⅱ級熱軋帶肋鋼筋,橫向鋼筋、箍筋、連接鋼筋和架立筋采用環(huán)氧涂層鋼筋。橫向接地鋼筋采用Ⅰ級熱軋光圓鋼筋。

(7)預埋套管采用(研線0405-4)Ⅲ型預埋塑料套管,起吊套管采用(研線0711)混凝土軌道板起吊套管。

3 道岔板生產(chǎn)工藝研究

3.1 組合鋼模設計

由于一組道岔板中每一塊板的形狀、尺寸及孔距均不相同,若每塊板采用不同的鋼模,則模具數(shù)量多,費用巨大。以18號道岔板為例,到發(fā)線道岔板有27種板型,渡線有23種板型,左右開道岔的排水坡方向相反,則共有100種板型。

因此,充分考慮板型特征及排水坡方向等因素,綜合經(jīng)濟性原則,設計組合模具,18號道岔板共設15套模具。模具結(jié)構(gòu)為底模固定,按不同板型配備不同的側(cè)模和端模,模具支腿與預設基礎相連。模具結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

圖2 道岔板模具結(jié)構(gòu)示意(單位：mm)

模具底板固定,通過變換側(cè)模和端模來滿足生產(chǎn)不同板型,大部分組合模具的組合板型為12種,其中最多的模具可組合14種板型,根據(jù)板型特點,也有不可組合、固定板型的模具,如生產(chǎn)21號板的模具。

底模是道岔板鋼模的主體件,它采用板鋼為主件,焊接后消除內(nèi)應力,整板經(jīng)數(shù)控龍門銑床精密加工,承軌面、排水坡和預埋套管定位孔一次整體加工而成。其結(jié)合面和成形面平整光亮、密封溝槽規(guī)范、各安裝定位孔準確,從而保證了底模的平面度和表面粗糙度要求。側(cè)模和端模下部整體加工的倒角滿足道岔板板面四周倒角的要求。為了使側(cè)模、端模與底模定位準確、密貼、牢固,在側(cè)面安裝了多套定位裝置,定位采用錐體錐套定位方式,保證了定位的準確性,除定位固定位外,安裝了若干個螺栓緊固點,以保證側(cè)、端模與底模緊固的可靠性和密貼性。

模具組裝后的尺寸允許偏差見表1。

表1 模板尺寸允許偏差

3.2 生產(chǎn)工藝流程及質(zhì)量控制要點

3.2.1 生產(chǎn)工藝流程

道岔板生產(chǎn)工藝流程見圖3。

圖3 道岔板生產(chǎn)工藝流程

3.2.2 質(zhì)量控制要點

(1)模型組裝

依據(jù)所需生產(chǎn)的板型尺寸選擇相應的側(cè)模和端模,在對應的底模上進行組裝。將底模和側(cè)模上需要用的預埋套管、起吊套管、接地端子等固定孔打開,封堵其他不用的孔。模型組裝完成后,對整個模型型腔進行清理。

(2)鋼筋籠綁扎、入模

鋼筋籠綁扎在專用胎具上進行,采用絕緣綁扎絲,并在涂層鋼筋之間、涂層鋼筋與普通鋼筋之間墊絕緣膠墊。鋼筋籠綁扎完成后,用500 V兆歐表測量鋼筋籠的絕緣性能,保證鋼筋間的電阻值不小于2 MΩ。采用專用吊具將鋼筋籠平衡起吊入模。

(3)安裝預埋件

按產(chǎn)品圖要求安裝預埋套管、起吊套管和接地端子等預埋件。

(4)混凝土制備

混凝土攪拌站采用微機控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng),通過自動控制方式實現(xiàn)混凝土的生產(chǎn)與管理,微機控制系統(tǒng)包括信號監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理、人機對話功能,裝有混凝土生產(chǎn)專用控制軟件,具有配比儲存、落差自動補償、砂石含水率補償?shù)裙δ?攪拌站配料計量控制誤差：砂、石,±2%;水泥、水、外加劑,±1%。

在每個班的任意一塊道岔板澆筑成型中,取樣制作3組混凝土抗壓強度試件,用于混凝土脫?？箟簭姸燃?8 d強度；每隔15 d制作1組28 d彈性模量試件。

(5)混凝土澆筑及振動成型

混凝土必須連續(xù)、分層澆筑,下料均勻、適量。振動成型采用氣動振動器,底振和側(cè)振相結(jié)合,邊澆筑邊振動,嚴格控制振動時間,確?；炷琳駝用軐?。

(6)養(yǎng)護

自然養(yǎng)護：澆筑后及時在混凝土表面覆蓋養(yǎng)護薄膜,并對整個模型加蓋養(yǎng)護篷布。

蒸汽養(yǎng)護：采用自動溫控系統(tǒng),嚴格按照產(chǎn)品技術條件的要求控制養(yǎng)護溫度。通過做混凝土芯部溫度測試,得出混凝土芯部溫度和蒸汽溫度關系曲線如圖4所示。

圖4 道岔板蒸養(yǎng)溫度曲線

蒸汽養(yǎng)護制度分靜停、升溫、恒溫、降溫4個階段,升溫/降溫速度不大于15 ℃/h,混凝土芯部溫度不超過55 ℃。

(7)脫模

道岔板脫模時,混凝土抗壓強度不應低于45 MPa。首先拆除側(cè)模和各預埋件的固定裝置。用千斤頂水平緩慢頂升道岔板,保證道岔板不受沖擊、各起吊點受力均勻,并用專用吊具水平緩慢地吊起。

(8)翻板

將道岔板吊到翻轉(zhuǎn)機上,平衡放置,控制翻板機,操作均衡、緩慢,進行翻板作業(yè)。

(9)水養(yǎng)

將道岔板置于水中養(yǎng)生3 d以上,養(yǎng)生的水溫不低于10 ℃。

(10)存放

道岔板成品應按型號分別存放,道岔板宜豎立存放,應保證存放時的穩(wěn)定、牢固和可靠。道岔板平放時,不超過3層。

4 產(chǎn)品檢測

道岔板出廠檢驗項目主要是外形尺寸和外觀質(zhì)量檢驗,外形尺寸檢驗除長、寬、厚等,還有承軌面平整度及預埋套管間距等。其中預埋套管間距包括每一橫排套管間距和各排套管相對位置等尺寸,測量數(shù)量大。為保證檢測精度,提高工作效率,道岔板套管間距檢測采用自動檢測系統(tǒng),檢測系統(tǒng)包括高精度自動全站儀、釘孔適配器、球型棱鏡和檢測后數(shù)據(jù)處理軟件等,能快速、準確地檢測道岔板的預埋套管尺寸。

5 結(jié)語

(1)道岔板生產(chǎn)工藝設計合理、可靠,能滿足道岔板技術條件和產(chǎn)品圖的要求。

(2)研制的道岔板組合模具整體性強、精度高,套管定位方式可靠,有效提高了道岔板的外形、外觀質(zhì)量。

(3)采用自動檢測系統(tǒng)對道岔板進行檢測,有效地減少人為因素的影響,快速、準確地進行檢測,保證了道岔板的質(zhì)量。

(4)經(jīng)廠內(nèi)驗收合格的道岔板已在滬杭客運專線和杭甬客運專線等新建鐵路上使用,效果良好。

[1] 王其昌,韓啟孟.板式軌道設計與施工[M].成都：西南交通大學出版社,2002.

[2] 盧祖文.客運專線鐵路軌道[M].北京：中國鐵道出版社,2005.

[3] 鐵道部工程管理中心.工管技[2010]145號 客運專線鐵路預埋套管式混凝土道岔板制造及驗收技術條件[S]. 北京：中國鐵道出版社,2010.

[4] 劉延龍.CRTSⅢ型路基縱連軌道板制造技術[C]∥2010工程建設優(yōu)秀科技論文選編.北京：中國鐵建股份有限公司,2011.