豐成林

(上海鐵路局 建設(shè)管理處工程安全質(zhì)量科，上海 210071)

1 42號無砟道岔使用概況

滬寧城際高鐵正線全長300.209 km，經(jīng)過兩年時間建設(shè)于2010年7月1日正式開通運營。滬寧城際高鐵全線首次采用了有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)高速道岔，其中聯(lián)絡(luò)線使用了大號碼42號無砟道岔。本文著重介紹滬寧高鐵安亭北線路所1號岔位42號無砟道岔岔枕埋入式原位鋪設(shè)技術(shù)，并通過動態(tài)試驗檢測動車組直向、側(cè)向過岔的安全性和平穩(wěn)性。

道岔采用了法國42號及65號道岔為代表的“圓+緩”線型，即“半徑為5 000 m的圓曲線+緩和曲線”平面線型，圓曲線與緩和曲線切點處支距636 mm，道岔長度按照4.6 m間距單渡線對接設(shè)計。列車直向通過速度350 km/h;側(cè)向通過速度160 km/h。

1)道岔組件長且重。道岔前長60.573 m，后長96.627 m，轍岔角 1°21'50.13″，全長 157.2 m，總重81.6 t。最長組件49.192 m，最重組件13.9 t，運輸?shù)跹b要求高(見圖1)。

圖1 國產(chǎn)42號無砟道岔(單位:mm)

2)尖軌制造精密。尖軌采用60D40鋼軌制造，便于滑床板結(jié)構(gòu)設(shè)計，有利于減小扳動力;為減小尖軌后端的不足位移，采用了預(yù)頂彎技術(shù)，尖軌長度控制在42.240 m，同時預(yù)頂彎技術(shù)運用在直線尖軌的密貼端，解決了電務(wù)轉(zhuǎn)換裝置夾片不對稱的問題;尖軌設(shè)六個牽引點，采用分動鉤型外鎖閉裝置;尖軌為切線形，尖端為藏尖式，從尖軌實際尖端向后200 mm的位置做補充藏尖刨切;為防止尖軌伸縮位移過大產(chǎn)生卡阻，主要通過設(shè)置限位器減少基本軌所受的附加力。

3)可動心轍岔制造精密。采用雙肢彈性可彎心軌，取消了心軌前端的轉(zhuǎn)換凸緣，采用機(jī)加工的方式進(jìn)行制造，心軌前端采用水平藏尖結(jié)構(gòu)，設(shè)三個牽引點，采用鉤型外鎖閉裝置;為控制心軌的跳動，通過頂鐵扣壓尖軌或心軌軌底;為防止60AT鋼軌鍛壓的特種斷面翼軌磨耗不均等問題，42號道岔采用了新軋制的特種斷面翼軌，在心軌可動處對翼軌軌頭和軌底進(jìn)行機(jī)加工;翼軌跟端與心軌或岔根尖軌采用間隔鐵連接，在間隔鐵與鋼軌之間采用膠接，在彈性可彎中心位置取消了一個間隔鐵，減少心軌轉(zhuǎn)換阻力。

4)滑床板螺栓優(yōu)化設(shè)計。為避免滑床板扣壓彈片安裝和拆卸不便問題，改用彈性夾扣壓;為減少扳動和不足位移，尖軌和心軌的滑床臺板表面增設(shè)鎳基合金自潤滑復(fù)合鍍層減摩，并在尖軌部分每隔3 m左右設(shè)置一對錕輪，共設(shè)置12對錕輪。為提高螺栓防松性能，優(yōu)化了水平螺栓防松系統(tǒng)。

2 國產(chǎn)42號無砟道岔鋪設(shè)施工

2.1 道岔的運輸

依據(jù)施工現(xiàn)場的條件和道岔鋪設(shè)精度的要求，滬寧高鐵安亭北線路所1號岔位42號無砟道岔采用岔枕埋入式原位鋪設(shè)技術(shù)，其優(yōu)點是增加了工作面，能加快工程進(jìn)度，減少了設(shè)備投入，節(jié)省了投資，避免道岔的縱向、橫向移動，既簡化了作業(yè)程序又能保證道岔不受外力影響產(chǎn)生變形。

生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)將散件用火車運至上海閔行貨場并指導(dǎo)現(xiàn)場鋪設(shè)，專業(yè)運輸公司負(fù)責(zé)將道岔散件通過公路運輸?shù)降啦硎┕さ攸c，建設(shè)單位滬寧城際公司負(fù)責(zé)組織設(shè)計、施工、監(jiān)理、咨詢等單位進(jìn)行道岔安裝、精調(diào)、混凝土澆筑、鋼軌焊接等。

42號道岔從閔行站經(jīng)A5高速公路到虹橋聯(lián)絡(luò)線，路程66 km。由于無砟道岔的高平順性要求，滬寧公司發(fā)文明確42號道岔必須采用50 m以上平板車運輸，且裝卸、運輸方案均需通過道岔廠家和咨詢公司確認(rèn)。道岔鋼軌和岔枕堆疊后，用防水塑膠帆布覆蓋，防止雨水銹蝕鋼軌及雨水進(jìn)入岔枕孔眼內(nèi)。

一輛車運一組道岔，運輸堆碼為3層。底層放基本軌組件(配軌)，用150 mm×150 mm墊木墊實墊平;中層放可動心軌轍叉組件，用300 mm×300 mm墊木墊實墊平;最上層放尖軌，用150 mm×150 mm墊木墊實墊平。

裝卸作業(yè)采用起重機(jī)械和專用吊具(H型鋼橫梁吊具)，根據(jù)工件重心和長度計算選擇吊點。

根據(jù)現(xiàn)場道岔鋪設(shè)方向及車輛進(jìn)場方向，決定道岔的裝車方向。

2.2 岔枕埋入式原位鋪設(shè)技術(shù)

施工測量及放樣→綁扎道床板底層鋼筋→組裝道岔拼裝平臺→道岔吊裝到位→預(yù)拼→道岔初調(diào)→調(diào)節(jié)支架安裝及拼裝→平臺拆除→綁扎道床板鋼筋→道岔精調(diào)→道床板混凝土澆筑→拆除模板及調(diào)節(jié)支架→道岔焊接及應(yīng)力放散→尾工處理。

2.2.1 測量放樣

1)與線下單位交接CPⅢ點，根據(jù)交接資料對底座混凝土進(jìn)行復(fù)核，如果超限立即返工處理。

2)用徠卡全站儀精確測設(shè)3個控制點:岔前、岔心、岔尾，以及節(jié)段界面并在混凝土底座上標(biāo)識。

3)在橫向距線路中線1.7 m處兩側(cè)測放控制基標(biāo)，在控制基標(biāo)間每隔5 m測放加密基標(biāo)。

4)道岔與區(qū)間無砟軌道銜接，以道岔控制基樁為依據(jù)進(jìn)行調(diào)整。

2.2.2 道床板底層和面層鋼筋施工

1)清理底座混凝土表面及限位槽內(nèi)的雜物及積水，將限位槽的彈性墊板刷膠固定在限位槽壁上。

2)橋上分隔層鋪設(shè)兩布一膜。上下各一層2 mm厚的土工布，中間一層1 mm厚的PE膜。

3)綁扎下層鋼筋。上層縱向鋼筋擺放在已經(jīng)綁扎好的下層鋼筋網(wǎng)上，確保不影響拼裝平臺和調(diào)整螺栓。

4)檢查絕緣卡的設(shè)計數(shù)量和位置、架立筋的穩(wěn)定性，做好絕緣測試，確保電阻測試合格。

2.2.3 組裝道岔拼裝平臺

1)先擺放一定數(shù)量長條硬方木在鋼筋間隙處，利用舊鋼軌在方木上拼裝成貫通的拼裝架。

2)將岔枕位置標(biāo)識在拼裝平臺上，采用吊車將岔枕按編號擺放到位，將道岔組件吊裝到位并安裝。

3)待道岔拼裝完畢后，岔前、岔后過渡段采用P60工具軌進(jìn)行現(xiàn)場原位軌排拼裝，并與道岔進(jìn)行聯(lián)調(diào)。

4)按照道岔鋪設(shè)圖和鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)檢查道岔鋼軌、岔枕及扣件系統(tǒng)的完整性，將道岔撥到中線位置，尖軌密貼度的調(diào)整由電務(wù)專業(yè)配合調(diào)試。

2.2.4 道岔初調(diào)

1)使用拼裝平臺的豎向調(diào)節(jié)器，將道岔調(diào)整至低于設(shè)計軌面高程5 mm處。

2)以方尺方正左右股鋼軌，按照鋪設(shè)圖加裝軌縫片(軌縫按照8 mm控制)，采用無眼夾板連接固定。

3)根據(jù)現(xiàn)場放樣的基線及兩側(cè)控制樁位將道岔橫向調(diào)整到誤差5 mm之內(nèi)，然后安裝豎向和側(cè)向調(diào)整支架。

4)拆除道岔拼裝平臺，分類堆碼存放。

2.2.5 道床板上層鋼筋綁扎及模板安裝

1)縱向鋼筋下擺放橫向鋼筋、架立鋼筋并在縱向鋼筋搭接范圍安裝絕緣卡，加裝混凝土保護(hù)層墊塊，進(jìn)行絕緣性能測試。

2)安裝和固定混凝土模板，并對模板接縫進(jìn)行檢查和密封，涂刷脫模劑。

3)單元板與單元板、單元板與區(qū)間之間設(shè)置剪力棒，剪力棒一端涂瀝青防銹處理。

2.2.6 道岔精調(diào)

1)用安伯格GRP1000s軌道檢測小車全面檢查道岔位置、方向、軌距、支距、轉(zhuǎn)換性能、密貼程度等達(dá)到設(shè)計要求，根據(jù)軌檢小車檢測數(shù)據(jù)確定精調(diào)數(shù)值。

2)道岔精細(xì)調(diào)整到位后，線路幾何形位指標(biāo)符合國家驗收標(biāo)準(zhǔn)。即容許偏差，軌距±1 mm;軌向2 mm(弦長10 m);高低2 mm(弦長10 m);水平 1 mm;扭曲2 mm。

2.2.7 道床板混凝土灌注

1)檢查豎向調(diào)節(jié)支架和塑料套管是否完好，在道岔及岔枕部件上加防護(hù)罩，防止混凝土灌注時被污染。

2)清理岔區(qū)雜物后灑水濕潤混凝土支承層及軌枕特別是軌枕底部，以利于界面結(jié)合。

3)混凝土灌注過程中，從岔心開始往兩端灌注。

4)混凝土強(qiáng)度達(dá)到5 MPa后，松動固定裝置1/2圈～1圈，松動鋼軌扣件，次日拆除其它臨時支撐及模板，豎向調(diào)整支架拆除后留下的洞用無收縮砂漿填充。

2.2.8 測量竣工數(shù)據(jù)

養(yǎng)生結(jié)束后，用軌檢小車再次檢測道岔幾何尺寸，并通過調(diào)整道岔扣件系統(tǒng)的方式使道岔的幾何尺寸滿足要求，復(fù)緊岔枕扣件。測量最終線形，做好記錄。

2.3 道岔焊接鎖定及工電聯(lián)整

2.3.1 接頭焊接

1)道床混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，道岔鋼軌接頭采用鋁熱焊接，道岔焊接順序見圖2。

圖2 道岔焊接順序

2)焊接完畢后拆模并打磨。焊接接頭平直度符合TB/T1632要求。焊接接頭容許偏差:軌頂面 +0.2 mm，軌頭內(nèi)側(cè)工作面 +0.2 mm，軌底(焊筋)+0.5 mm。

2.3.2 應(yīng)力放散與鎖定

岔內(nèi)分別以道岔轉(zhuǎn)轍器和轍叉心為兩個中心點向兩側(cè)放散鎖定，放散應(yīng)力時拆掉與岔枕固定的扣件，內(nèi)部聯(lián)結(jié)的螺栓不拆，并用聚四氟乙烯滑塊代替滾輪。

2.3.3 道岔工電聯(lián)調(diào)

安裝道岔電務(wù)轉(zhuǎn)換設(shè)備，對尖軌和可動心軌等密貼段檢查調(diào)整，使允許偏差符合設(shè)計要求。工電聯(lián)調(diào)后鎖閉裝置正確鎖閉，標(biāo)示正確，道岔軌距、方向、密貼和間隔等檢測項點達(dá)到設(shè)計要求。

2.4 高速道岔鋪設(shè)質(zhì)量控制重點建議

2.4.1 長大桿件的吊裝

道岔轉(zhuǎn)轍器組件長度均 ＞40 m，基本軌6根鋼軌長度＞40 m，可動心轍岔長且重。吊裝時采用專用柔性多點吊具吊裝并附加襯墊加以保護(hù)，裝卸鋼軌軌頭朝上，繩索的吊點布置須根據(jù)工件重心和長度計算確定，避免撓度過大。兩個吊點間距最大為3 m，鋼軌端頭距離最近吊點間距不大于6 m，最大撓度不超過100 mm，可動心軌轍叉最大撓度不超過20 mm。

2.4.2 工裝設(shè)備的制作改進(jìn)

工裝設(shè)備制作是道岔原位鋪設(shè)的前提條件，同時針對現(xiàn)場實際狀況修改工裝，達(dá)到預(yù)算精省、工裝安全，確保組裝平臺的平整性和可靠性，確保拆除平臺時升降操作的整體性和穩(wěn)定性。

1)支承系統(tǒng)改進(jìn)及設(shè)置建議。調(diào)整線形和調(diào)整高程的兩個支承系統(tǒng)組合成一個，減少測量難度，縮短軌道的調(diào)整時間。為避免鋼軌因自重而彎曲過大難以調(diào)整，建議以每隔兩根軌枕安裝一支豎向調(diào)整螺桿，并且為保持接口處的線形狀況鋼軌在接口處兩側(cè)均需設(shè)置豎向調(diào)整螺桿。

2)調(diào)整支架豎向垂直并左右對稱，支承拉桿筆直不可彎曲，螺絲插銷與孔徑公差不超過0.5 mm，支架下用帶中間凹槽的鐵墊板支墊防止移動。

3)為確保調(diào)整支架牢固，增加道岔安裝精度，側(cè)向調(diào)整支架的底板膨脹螺栓要安裝牢固，上部拉環(huán)部分改進(jìn)成可雙邊互拉環(huán)，可節(jié)省人力與物力的支出;橋上用C型夾具聯(lián)結(jié)在防撞墻上，頂面無空隙側(cè)面部分放置三角鐵件固定，不能用木頭。

4)在岔心位置的托盤安裝，要確保拖盤兩側(cè)高度一致，中間位置需要多加一支支承螺桿，避免受力不平均影響岔心處的幾何線形。

5)不管如何升起或是降下道岔，都必須使用起道器來進(jìn)行而不是用豎向螺桿，豎向螺桿僅是用來支撐。

6)搗振棒配備三臺備用一臺，為避免粒料分布不均勻搗振棒緊緊跟隨著混凝土出料口工作。

2.5 測量工作的管理

測量是無砟道岔鋪設(shè)的基礎(chǔ)條件，測量儀器的準(zhǔn)確性和測量數(shù)據(jù)的真實性直接關(guān)系到道岔鋪設(shè)精度。

1)測量培訓(xùn)。因過去有砟道岔鋪設(shè)較多，施工單位對測量重視的程度不夠，所以道岔鋪設(shè)前要配齊各類有經(jīng)驗的測量人員并多次培訓(xùn)掌握測量儀器運用。

2)測量儀器主要有安博格 GRP、Gedo CE、徠卡1200和1800/2000系列、天寶 S6等，要按照時間間隔定期對儀器進(jìn)行校正，在長時間存放、運輸或溫差較大季節(jié)等特殊條件下要對儀器進(jìn)行校正，特別是在每次測量作業(yè)前必須要檢查鎖緊三角架。

3)確保有8個CPⅢ點用于全站儀設(shè)站，設(shè)站前后要對遠(yuǎn)處的一個CPⅢ點進(jìn)行放樣，軌距小車一次測量最大軌道長度為60 m，兩次設(shè)站測量的搭接區(qū)至少要有10根軌枕。全站儀設(shè)站必須設(shè)在與小車?yán)忡R、軌道在同一直線上，不能把全站儀架設(shè)在軌道外。

4)建議在校正完儀器和在小車進(jìn)行測量作業(yè)時使用軌距尺作為復(fù)合檢測，確保軌檢小車是在正常且精確狀態(tài)下進(jìn)行測量，能有效地降低超高和軌距的誤差。

2.6 精調(diào)工作的重視

精調(diào)是道岔澆筑前的最后一道工序，稍有不慎將帶來巨大的損失，因此滬寧公司要求施工單位道岔精調(diào)完畢后必須將采集數(shù)據(jù)報外方咨詢和監(jiān)理單位審定，符合要求后才能進(jìn)行混凝土灌注。

1)在測量工作開始前需要對道岔全面進(jìn)行檢查作業(yè)，主要包括:7項密貼檢查，即尖軌和基本軌、直曲尖軌軌底和滑床板、直曲尖軌和頂鐵、可動心軌和翼軌、可動心軌軌底和滑床板、可動心軌和頂鐵間、鋼軌外側(cè)和軌距擋塊;6項扣件檢查，即鐵墊板的方向、T型螺栓扭力彈條的扣壓力及彈條中間和軌底的縫隙、軌底橡膠墊板是否缺失及其位置是否正確、扣板的方向、墊板螺栓是否缺失、墊板螺栓的扭力;另外還需要檢查未焊接焊縫是否安裝魚尾板、已焊接的焊縫質(zhì)量、軌面是否黏附混凝土等?，F(xiàn)場檢查仍然存在螺栓扭力未達(dá)標(biāo)，扣件未鎖定，調(diào)整墊塊未放置就位，橡膠墊板放置錯失，頂鐵未密貼等不達(dá)標(biāo)現(xiàn)象。

2)軌距及支距調(diào)整以直基本軌一側(cè)為基準(zhǔn)，按照先調(diào)支距再調(diào)軌距的步驟進(jìn)行。道岔前后過渡段采用工具軌將軌枕及扣件系統(tǒng)組裝成軌排(加軌距接桿)固定后測量，若與道岔連接處的正線區(qū)間未安裝Ⅰ型板，軌枕和調(diào)節(jié)螺桿必須安裝至工具軌末端。

3)滬寧公司聘請的外方咨詢公司主要負(fù)責(zé)對精調(diào)測量結(jié)果的數(shù)據(jù)分析和調(diào)整量的計算。需要注意的事項:軌枕需要編號，并且逐根軌枕測量;同一組道岔的測量，要求每次測量的過程都一樣，包括全站儀的設(shè)站位置、設(shè)站使用的CPⅢ控制點、測段的位置、軌道測量小車(如Amberg)的推行方向、測段的搭接段等;岔內(nèi)、道岔和正線焊縫要平順，不可有軌底吊板;道岔和其前后雙塊式軌枕、前后軌道間銜接要平順;道岔曲股精調(diào)要高度重視。

4)最終調(diào)整結(jié)果。通過四次精調(diào)，外方咨詢和監(jiān)理單位確認(rèn)合格(見表1)，進(jìn)行下一道工序道岔澆筑。

表1 2010年虹橋聯(lián)絡(luò)線(安亭北線路所)道岔狀態(tài)統(tǒng)計 %

5)建議記錄道岔與軌枕上各鋼軌扣件的可調(diào)范圍和方向，形成一項表單;記錄道岔每個軌距調(diào)整塊大小和方向、緩沖調(diào)距塊大小和方向、以及調(diào)高墊片的厚度。每次調(diào)整后都需要對其進(jìn)行更新，達(dá)到準(zhǔn)確掌握軌枕處軌道的可調(diào)量。建議借鑒國內(nèi)外軌道施工經(jīng)驗，對軌道的線形變化率進(jìn)行嚴(yán)格的控制:要求軌距、水平、橫向和縱向正矢的枕間變化率為1/1 000，即0.6 mm/根枕。

3 安亭北線路所42號無砟道岔動態(tài)檢測結(jié)果

2010年4月13 日—20日鐵道部動態(tài)試驗檢測車CRH2-061C和CRH2-068C對滬寧城際高鐵安亭北線路所1號岔位42號無砟道岔進(jìn)行了直向通過動態(tài)測試，直向通過的最高速度為347.5 km/h。4月28日進(jìn)行了42號道岔動車組側(cè)向試驗，動車組為 CRH2-061C，側(cè)向通過的速度等級為 150，160，170 km/h。

1)列車運行安全性參數(shù)。動車組直向、側(cè)向通過時，脫軌系數(shù)實測最大值為0.19和0.12;輪重減載率實測最大值為0.30和0.28;輪軸橫向力實測最大值為12.90 kN和11.89 kN，均小于動車組相應(yīng)限值。

2)輪軌力過渡。動車組直向通過道岔時，直尖軌頂寬20 mm斷面開始承受垂直力，30 mm斷面承受大概92%的垂直力，輪軌垂直力的轉(zhuǎn)移主要在尖軌頂寬20～30 mm處完成，40 mm斷面承受大概99%的垂直力，50 mm斷面直尖軌承受100%輪軌垂直力。輪軌荷載的轉(zhuǎn)移符合設(shè)計要求，能夠滿足列車安全平穩(wěn)運行的要求。

3)動態(tài)位移試驗結(jié)果。動車組直向、側(cè)向通過安亭北線路所42號道岔時尖軌第一密檢器最大位移為0.9 mm，尖軌第二密檢器最大位移為0.5 mm和0.9 mm，尖軌第三密檢器最大位移0.9 mm。均小于《鐵路信號維護(hù)規(guī)則技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)I》規(guī)定的1.5 mm的標(biāo)準(zhǔn)值。

4 結(jié)語

鐵道部動態(tài)試驗檢測車測試結(jié)果和滬寧高鐵開通一年來道岔穩(wěn)定運行表明，安亭北線路所1號岔位42號無砟道岔各項動力性能能夠滿足動車組直向350 km/h及以下速度，側(cè)向分別以80 km/h，160 km/h速度運行的安全性和平穩(wěn)性要求。滬寧城際高鐵42號道岔是充分吸收了國外高速道岔的成熟經(jīng)驗并結(jié)合國內(nèi)的實際情況研制出來的大號碼道岔，其突出“吊裝、工裝、測量、精調(diào)”等重點的岔枕埋入式原位鋪設(shè)技術(shù)完善了我國道岔技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和驗收標(biāo)準(zhǔn)，為我國大號碼道岔的鋪設(shè)方法提供了有效借鑒，為我國大號碼道岔進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。建議對道岔密貼檢查器安裝位置、轉(zhuǎn)轍機(jī)防水作進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計。

［1］ 中鐵寶橋集團(tuán)有限公司．時速 350 km客運專線鐵路60 kg/m鋼軌42號單開道岔(無砟)CZ2686鋪設(shè)圖［S］．寶雞:中鐵寶橋集團(tuán)有限公司，2009．

［2］ 中華人民共和國鐵道部．TZ211—2005 客運專線鐵路軌道工程施工技術(shù)指南［Z］．北京:人民鐵道出版社，2005．

［3］ 中華人民共和國鐵道部．鐵建設(shè)［2010］241號 高速鐵路軌道工程施工技術(shù)指南［Z］．北京:人民鐵道出版社，2011．

［4］ 張東風(fēng)．時速350 km客運專線鐵路60 kg/m鋼軌42號單開道岔結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2009(5):6-9．

［5］ 向淑智．福廈鐵路客運專線42號有砟道岔鋪設(shè)技術(shù)［J］．鐵道建筑，2010(12):108-111．