劉紅桃

(中鐵株洲橋梁有限公司，湖南株洲 412005)

長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線混凝土軌枕工藝工裝的研制

劉紅桃

(中鐵株洲橋梁有限公司，湖南株洲 412005)

參考國(guó)內(nèi)地鐵混凝土軌枕的預(yù)制技術(shù)，結(jié)合長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線地鐵混凝土軌枕的技術(shù)要求及多年來(lái)軌枕產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，研制長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線地鐵混凝土軌枕的工藝工裝，重點(diǎn)研究成組聯(lián)整體模型和生產(chǎn)工藝。通過(guò)成組聯(lián)整體模型的成功研制，克服了目前地鐵混凝土軌枕生產(chǎn)中存在的功效低、成本高的缺陷，為地鐵建設(shè)提供了有利保證。

地鐵；混凝土軌枕；工裝；研制

1 研究背景

隨著城市軌道交通的發(fā)展，對(duì)地鐵線路基礎(chǔ)組件短軌枕的需求日益增多，但目前地鐵短軌枕的生產(chǎn)中，普遍存在端部漏漿、鋼筋骨架定位不準(zhǔn)確及端部掉角嚴(yán)重等問(wèn)題，既影響產(chǎn)品的外觀，也不利于地鐵線路的鋪設(shè)。

長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線一期工程范圍為望城坡站—光達(dá)站，線路全長(zhǎng)21.926 km，均為地下線。我公司參與了長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線軌枕和岔枕的生產(chǎn)，在借鑒國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的地鐵軌枕預(yù)制模型及工藝基礎(chǔ)上，吸取其優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)其不足之處，研制出了成組聯(lián)整體模型。使用成組聯(lián)整體模型生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低，最大的優(yōu)點(diǎn)是由于模型采取整體形式，避免了側(cè)模和端模的頻繁安裝和拆卸，生產(chǎn)出的產(chǎn)品外觀沒(méi)有缺陷，非常漂亮。研制出的成組聯(lián)整體模型已經(jīng)申請(qǐng)了國(guó)家專利(專利號(hào)：201220659488.5)。

2 地鐵軌枕的工藝工裝研制

2.1 地鐵軌枕設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

長(zhǎng)沙地鐵短軌枕分為A型、B型、C型、D型和E型，由C50混凝土和鋼筋組成，預(yù)埋塑料套管。A型枕用量最多，A型枕結(jié)構(gòu)如圖1所示，B、C、D、E型短軌枕結(jié)構(gòu)與A型枕一樣，僅外形尺寸有變化。每根A型枕混凝土用量0.017 6 m3，質(zhì)量45 kg。地鐵軌枕的檢驗(yàn)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1，鋪設(shè)在線路上的地鐵軌枕見(jiàn)圖2。

2.2 地鐵軌枕生產(chǎn)工藝方案研究

目前地鐵混凝土軌枕生產(chǎn)中主要使用單塊獨(dú)立模型和成組聯(lián)組裝兩種模型。單塊獨(dú)立模型的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備投資費(fèi)用小，操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)品外觀漂亮，缺點(diǎn)是機(jī)械化程度低，勞動(dòng)強(qiáng)度較大；成組聯(lián)組裝模型生產(chǎn)效率較高，但由于生產(chǎn)過(guò)程中端?；騻?cè)模的頻繁拆卸和組裝影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量，產(chǎn)品經(jīng)常出現(xiàn)端部漏漿、鋼筋骨架定位不準(zhǔn)確及端部掉角嚴(yán)重等問(wèn)題，端模或側(cè)模的頻繁拆卸和組裝同時(shí)在很大程度上影響了生產(chǎn)效率。我公司根據(jù)現(xiàn)有的設(shè)備條件和短軌枕的市場(chǎng)需求量，設(shè)計(jì)如下2套工藝方案。

圖1 A型枕結(jié)構(gòu)(單位：mm)

序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)技術(shù)要求/mm檢驗(yàn)類別1長(zhǎng)度±5C2寬度±5C3高度±5B4套管中心距離±1B5套管下沉≤1B6套管歪斜≤1B7承軌面不平度±1B8承軌臺(tái)表面缺陷長(zhǎng)度≯15,深度≯5B9其他部位表面缺陷長(zhǎng)度≯30,深度≯10C10鋼筋外露(除錨固鋼筋)不允許A11肉眼可見(jiàn)裂紋不允許A12標(biāo)記A

圖2 鋪設(shè)在線路上的地鐵軌枕

方案一：采用單塊模型結(jié)構(gòu)

采用單塊模型，全人工手工作業(yè)，混凝土通過(guò)下料斗落入模型，或由人工將混凝土鏟入模型，振動(dòng)采用插入式振動(dòng)棒或?qū)⒛Ｐ头胖谜駝?dòng)臺(tái)上振動(dòng)，振動(dòng)密實(shí)并抹面后，將模型依次碼放后吊入養(yǎng)護(hù)池進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)。因?yàn)槟Ｐ腕w積較小、質(zhì)量輕，模型的垂直運(yùn)輸和翻模、拆模工序均可由2個(gè)人完成。

該方案投入費(fèi)用較低，僅需新制模型，且模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是機(jī)械化程度不高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度較大，生產(chǎn)效率低。

方案二：采用成組聯(lián)整體模型結(jié)構(gòu)

以A型短軌枕為例，A型枕尺寸為460 mm×270 mm，采用2×12聯(lián)的方式，則模型外形尺寸可設(shè)計(jì)為6 000 mm×610 mm，生產(chǎn)工藝可采用機(jī)組流水法，脫模不采用翻模機(jī)，可利用橋式起重機(jī)起吊模型翻轉(zhuǎn)后將軌枕脫出。

通過(guò)對(duì)單塊模型結(jié)構(gòu)和成組聯(lián)整體模型結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)效益及產(chǎn)品質(zhì)量的對(duì)比分析，決定采用成組聯(lián)整體模型結(jié)構(gòu)形式。

2.3 成組聯(lián)整體模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)地鐵軌枕的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，總結(jié)出地鐵軌枕模型的設(shè)計(jì)重點(diǎn)主要如下：實(shí)現(xiàn)機(jī)組流水法工藝即保證生產(chǎn)效率；保證產(chǎn)品外觀質(zhì)量；保證套管在產(chǎn)品中的安裝精度等關(guān)鍵尺寸的合格率。我公司根據(jù)以上3點(diǎn)要求，在多次試制的基礎(chǔ)上，研制出了成組聯(lián)整體模型，即保證了產(chǎn)品的外觀，又大大提高了生產(chǎn)效率。下面重點(diǎn)介紹A型軌枕成組聯(lián)整體模型的結(jié)構(gòu)。A型軌枕成組聯(lián)整體模型總體結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖3、圖4、圖5，其結(jié)構(gòu)主要包括鋼模殼體1、槽鋼制成的主梁2和端梁3，鋼筋定位鉤4，脫模支撐組合5、吊鉤筋板6、主梁加強(qiáng)板7、預(yù)埋套管定位套8、縱板9及支撐角鋼10。為保證生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，每套A型軌枕鋼模殼體共有24個(gè)，鋼模殼體結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖6，均為整體沖壓成型件，且鋼模殼體的端部形成圓弧倒角，鋼模殼體的側(cè)面帶一定脫模斜度；將單個(gè)鋼模殼體面板間隔焊接在已經(jīng)成型的、含有2根主梁2和2根端梁3的槽鋼骨架上，便構(gòu)成了2×12雙聯(lián)整體槽形結(jié)構(gòu)。同排模板在每個(gè)隔斷處采用不共用端模的形式，兩塊端模鋼板之間均要將側(cè)模與端模之間以及端模與端模之間以焊接方式連接固定。每個(gè)鋼模殼體底板上設(shè)有兩個(gè)預(yù)埋套管定位套8，并與安裝預(yù)埋套管用道釘連接，以使預(yù)埋套管定位精確，預(yù)埋套管定位套結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖7；主梁2上設(shè)有鋼筋定位鉤4、吊鉤筋板6和主梁加強(qiáng)板7，鋼筋定位鉤結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖8，主梁加強(qiáng)板7固定在主梁2上以增強(qiáng)其剛性，吊鉤筋板6也固定在主梁2上以便模型起吊時(shí)掛鉤，每個(gè)鋼模殼體分別與3個(gè)鋼筋定位鉤4相對(duì)應(yīng)，以利鋼筋骨架準(zhǔn)確定位；脫模支撐組合5固定在主梁2和端梁3上，以便軌枕脫模時(shí)起到緩沖作用并提高蒸汽養(yǎng)護(hù)的效果，且主梁2和端梁3均用槽鋼制作。

圖3 A型軌枕成組聯(lián)整體模型總體結(jié)構(gòu)示意

圖4 A型軌枕成組聯(lián)整體模型總體結(jié)構(gòu)俯視

圖5 圖3中的A-A剖視

圖3～圖5中各序號(hào)分別表示：1-鋼模殼體，2-主梁， 3-端梁，4-鋼筋定位鉤， 5-脫模支撐組合，6-吊鉤筋板，7-主梁加強(qiáng)板，8-預(yù)埋套管定位套，9-縱板，10-支撐角鋼。

圖6 鋼模殼體結(jié)構(gòu)示意

圖7 預(yù)埋套管定位套結(jié)構(gòu)示意

圖8 鋼筋定位鉤結(jié)構(gòu)示意

在澆筑混凝土前，須將預(yù)埋套管定位套8固定在鋼模殼體1的底部，將鋼質(zhì)道釘通過(guò)預(yù)埋套管定位套8與預(yù)埋套管形成剛性連接，使得預(yù)埋套管與鋼模殼體1的底部表面緊密接觸，而鋼質(zhì)道釘安裝和拆卸時(shí)需將模型側(cè)立，直至軌枕脫模時(shí)取出道釘。這種預(yù)埋套管安裝方式徹底避免了套管的下沉和歪斜。由于有脫模支撐組合5、吊鉤筋板6和主梁加強(qiáng)板7，所以在澆筑、振搗和脫模過(guò)程中，整個(gè)模型骨架均不會(huì)移位變形。本模型一次可成型24根美觀的軌枕產(chǎn)品，且可反復(fù)循環(huán)使用。

2.4 成組聯(lián)整體模型結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)

(1)鋼模外型采用[20型鋼作為框架，根據(jù)地鐵軌枕產(chǎn)品的外形確定內(nèi)部殼體采用單列或雙列，由于槽鋼型號(hào)所限，太長(zhǎng)鋼模容易變形等原因，成組聯(lián)整體模型長(zhǎng)度控制在6 m左右，1套鋼?？梢淮紊a(chǎn)11～34根軌枕。

(2)各型號(hào)產(chǎn)品在殼體制作時(shí)采用四周折邊(全部用R20的圓弧過(guò)渡)，殼體高度方向采用焊接再打磨而成，采用R20圓弧過(guò)渡，是通過(guò)幾次實(shí)踐得出的結(jié)果，此過(guò)渡方式脫模對(duì)軌枕幾乎沒(méi)有傷損，外觀也相當(dāng)美觀。

(3)殼體脫模斜度在產(chǎn)品設(shè)計(jì)允許的情況下盡量加大，以利于這種整體式殼體的脫模，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)脫模斜度單邊最少保證15 mm。

(4)預(yù)埋套管的定位方式采用螺桿固定，脫模前將螺桿取出，這樣有利于脫模。

(5)鋼筋籠在鋼模上表面有限位及固定鉤，此方式操作簡(jiǎn)單而且定位較準(zhǔn)確。

(6)從實(shí)際生產(chǎn)來(lái)看，殼體與框架要聯(lián)接牢固且盡量采用滿焊，有利于提高模型的整體剛度，避免振動(dòng)和脫模時(shí)對(duì)模型造成損害。

(7)實(shí)踐表明成組聯(lián)整體模型結(jié)構(gòu)具有預(yù)埋套管定位準(zhǔn)確、鋼筋骨架定位準(zhǔn)確、脫模容易、產(chǎn)品端部圓角平滑且無(wú)掉角、端部不漏漿且操作簡(jiǎn)單、產(chǎn)品外觀漂亮、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。

3 結(jié)論

通過(guò)成組聯(lián)整體模型的成功研制，避免了在生產(chǎn)過(guò)程中端模或側(cè)模的反復(fù)拆卸和安裝，實(shí)現(xiàn)了地鐵軌枕的機(jī)組流水法生產(chǎn)，提高了功效和產(chǎn)品質(zhì)量，以A型枕2×12聯(lián)為例，每套模班產(chǎn)可達(dá)24塊，由于工藝工裝設(shè)計(jì)中充分考慮了關(guān)鍵項(xiàng)的控制，因此產(chǎn)品合格率幾乎可達(dá)100%。采取上述工裝及工藝，我公司在工期相當(dāng)緊張的情況下，保質(zhì)保量地完成了長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線的地鐵軌枕供貨任務(wù)，滿足了長(zhǎng)沙地鐵2號(hào)線的施工工期，取得了用戶的信任和好評(píng)。由于成組聯(lián)整體模型的一系列優(yōu)點(diǎn)，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，為日后生產(chǎn)此類型產(chǎn)品積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

[1] 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司.長(zhǎng)沙市軌道交通2號(hào)線一期工程軌道系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖冊(cè)[Z].武漢：中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，2011．

[2] 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991.

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[4] 中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10082—2005 鐵路軌道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)鐵道出版社，2005.

[5] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50010—2010 混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.

[6] 蔣昕.城市軌道交通用60 kg/m 9號(hào)對(duì)稱三開(kāi)道岔的設(shè)計(jì)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013(8)：41-44.

[7] 馬晉，王俏.超長(zhǎng)軌道交通線分期建設(shè)及運(yùn)營(yíng)方案分析探討[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2014(1)：53-56.

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[9] 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB50490—2009 城市軌道交通技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009．

[10] 中華人民共和國(guó)國(guó)家技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB700—2006 碳素結(jié)構(gòu)鋼[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007．

[11] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50299—1999 地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范(2003版)[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，1999．

[12] 中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10413—2003 鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)鐵道出版社，2004．

Development of Concrete Sleeper Production Model for Changsha Subway Line 2

Liu Hongtao

(China Railway Zhuzhou Bridge Co. Ltd. Zhuzhou 412005， Hunan， China)

With reference to domestic techniques for the prefabrication of subway concrete sleepers， and following the technical requirements for the production of concrete sleeper for Changsha Subway Line 2 and the years’ experiences in this regard, a processing model is developed， focusing on grouped and integrated model and production processes. The success of the model helps overcome such current problems as low efficiency and high cost， and contributes to subway construction．

Subway; Concrete sleeper; Model; Development

2014-04-16；

：2014-05-18

劉紅桃(1975—)，女，高級(jí)工程師，1999年畢業(yè)于中南大學(xué)(原長(zhǎng)沙鐵道學(xué)院)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造專業(yè)，工學(xué)學(xué)士，E-mail：taozi1017@126.com。

1004-2954(2014)10-0044-03

U213

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.10.011