王有能 上海鐵路局上海高鐵維修段

高速鐵路CRTSⅠ型軌道板換板施工技術(shù)

王有能 上海鐵路局上海高鐵維修段

結(jié)合某城際鐵路3塊CRTS-Ⅰ型無(wú)砟軌道板換板施工作業(yè)實(shí)踐，提煉和總結(jié)出利用夜間天窗時(shí)間對(duì)運(yùn)營(yíng)條件下更換軌道板的施工技術(shù)。通過(guò)對(duì)鋸軌和不鋸軌兩種方案的施工工藝流程及方法進(jìn)行闡述，提出在有條件的情況下盡可能采用不鋸軌方案進(jìn)行換板施工?？蔀楦咚勹F路同類無(wú)砟軌道養(yǎng)護(hù)維修提供參考。

高速鐵路；CRTSⅠ型板式無(wú)砟軌道；軌道板；換板；施工技術(shù)

1 引言

高速鐵路CRTS-Ⅰ型板式無(wú)砟軌道主要由鋼軌、扣件、預(yù)制混凝土軌道板、凸形擋臺(tái)及周圍填充樹(shù)脂、CA砂漿及鋼筋混土底座等部件構(gòu)成[1-2]。在高速鐵路運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)維修中，發(fā)現(xiàn)個(gè)別軌道板出現(xiàn)裂紋、起鼓、掉塊、地圖狀裂損等傷損現(xiàn)象，呈現(xiàn)裂紋貫通成片及剝落掉塊趨勢(shì)，如圖1所示。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)，目前這些病害尚未影響軌道幾何不平順，但如果不及時(shí)處理可能會(huì)影響軌道板結(jié)構(gòu)承載能力及其幾何狀態(tài)控制，存在巨大安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，為了確保行車安全，必須對(duì)存在病害的軌道板進(jìn)行更換。本文對(duì)某城際鐵路3塊CRTSⅠ型無(wú)砟軌道板換板施工作業(yè)進(jìn)行提煉和總結(jié)，提出利用夜間天窗時(shí)間對(duì)運(yùn)營(yíng)條件下更換軌道板的施工技術(shù)，可為高速鐵路同類無(wú)砟軌道養(yǎng)護(hù)維修提供參考。

圖1 軌道板嚴(yán)重裂紋病害

2 換板施工原則及技術(shù)特點(diǎn)

2.1 施工原則

根據(jù)CRTSⅠ無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及高速鐵路運(yùn)營(yíng)的要求，換板施工主要應(yīng)堅(jiān)持以下幾點(diǎn)原則：

（1）應(yīng)以不鋸軌或少鋸軌為前提，以高效、安全、精確為原則進(jìn)行施工方案的設(shè)計(jì)，盡量較少對(duì)無(wú)縫線路的影響；

（2）根據(jù)施工需要鑿除凸形擋臺(tái)周圍填充樹(shù)脂，不破壞凸臺(tái)以及相鄰軌道結(jié)構(gòu)，且應(yīng)盡量減少對(duì)無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的影響；

（3）必須制定周密的施工計(jì)劃以及與之相匹配的白天行車限速要求，以保障高速鐵路正常運(yùn)營(yíng)及安全；

（4）必須制定完善的施工安全控制措施和應(yīng)急預(yù)案。

2.2 技術(shù)特點(diǎn)

2.2.1 施工難度大

CRTSⅠ型板式無(wú)砟軌道無(wú)縫線路換板施工技術(shù)迄今為止暫無(wú)很成熟的技術(shù)可沿用，必須自行對(duì)整個(gè)施工過(guò)程進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究，邀請(qǐng)專家進(jìn)行技術(shù)方案論證和相關(guān)檢算；施工場(chǎng)地狹窄，大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)場(chǎng)困難，橋面可操作空間相當(dāng)有限。

2.2.2 精度要求高

高鐵施工測(cè)量采用CPⅢ基準(zhǔn)網(wǎng)，基準(zhǔn)精度為1/100 000精度。兩相鄰基準(zhǔn)點(diǎn)間相對(duì)精度為：平面位置±1.0 mm，高程± 0.5 mm，軌道板加密基標(biāo)點(diǎn) GRP的相鄰平面位置±0.2 mm，高程±0.1 mm。軌道板精調(diào)主要指標(biāo)為：相鄰軌道板接縫處承軌臺(tái)相對(duì)高差±0.3 mm，平面位置±0.3 mm，軌道板中線偏差0.5 mm，軌道板頂面高程±0.5 mm。水泥乳化瀝青砂漿填充層灌筑厚度直線段為30 mm，誤差±10 mm[3-5]。

2.2.3 工期緊

所有施工作業(yè)均需按照運(yùn)營(yíng)線施工要求，進(jìn)行要點(diǎn)封鎖施工。封鎖要點(diǎn)時(shí)間內(nèi)必須完成軌道起道、軌道板分離、軌道板外移、CA砂漿層清理、軌道板復(fù)位、軌道板精測(cè)、CA砂漿重新灌筑、軌道精調(diào)等工作，工期非常緊張。

3 施工方案設(shè)計(jì)與安排

3.1 施工方案擬定

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)地形條件限制，施工難易程度、施工風(fēng)險(xiǎn)等，擬定方案一（鋸軌換板方案，簡(jiǎn)稱鋸軌方案）、方案二（不

鋸軌換板方案，簡(jiǎn)稱不鋸軌方案），兩種方案各有優(yōu)勢(shì)，可適用于不同條件，通過(guò)技術(shù)、工機(jī)具設(shè)備及優(yōu)缺點(diǎn)綜合分析，建議曲線超高大于50 mm地段采用鋸軌方案，直線或曲線地段超高小于50 mm地段采取不鋸軌方案。詳見(jiàn)表1所示。

表1 換板方案

3.2 施工計(jì)劃安排及行車限速要求

3.2.1 施工計(jì)劃

本項(xiàng)目施工期間，利用3個(gè)施工天窗、2個(gè)維修天窗，其中前3個(gè)施工天窗分別為鋼軌切割（1天）、更換軌道板（1天），1個(gè)天窗鋼軌焊接；2個(gè)維修天窗，其中1個(gè)線路測(cè)量，1個(gè)線路精調(diào)。每個(gè)天窗點(diǎn)施工時(shí)間為300 min，施工路用列車跨站界施工，按照《技規(guī)》(第333條）規(guī)定辦理。

3.2.2 行車限速要求

換板施工后限速60 km/h（首列限速45 km/h）至焊接施工時(shí)止；焊接施工后限速120 km/h（首列限速80 km/h）至精調(diào)結(jié)束時(shí)止；線路精調(diào)結(jié)束后限速160 km/h、200 km/h、250 km/h各24 h，供電配合施工。

4 換板施工工藝技術(shù)流程與方法

換板施工主要包括施工前準(zhǔn)備、換板施工及后續(xù)焊接、精調(diào)三個(gè)階段。本節(jié)首先對(duì)上述兩種方案共同點(diǎn)進(jìn)行介紹，然后單獨(dú)對(duì)不鋸軌方案的特殊作業(yè)進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。

4.1 施工前準(zhǔn)備階段

施工前準(zhǔn)備階段主要包括軌道板試吊、定位線標(biāo)注、零配件緊固及編號(hào)以及鋼軌切割等工序，具體如下：

（1）軌道板試吊。全面檢查重型軌道車性能，在存板基地模擬線上接觸網(wǎng)導(dǎo)高、線間距、曲線超高等條件進(jìn)行試吊工作。

（2）定位線標(biāo)注。采用彈墨線、靠尺、鋼尺、弦線等對(duì)原軌道板的平面及高程位置進(jìn)行測(cè)量和標(biāo)識(shí)，并做好數(shù)據(jù)記錄，主要包括原軌道板和鄰近軌道板之間的相對(duì)水平位置、板間距離、板間高差、凸臺(tái)間隙等具有定位軌道板狀態(tài)的參數(shù)，具體參照?qǐng)D2所示。

圖2 定位線標(biāo)注示意圖

備注：①縱向：用鋼尺量出換板前圖中相應(yīng)位置d1、d2、d3、d1'、d2'、d3'距離，換板后按原距離進(jìn)行控制，精度控制在±1 mm內(nèi)；

②橫向：以軌道板中心線為粗調(diào)控制線，兩鐵墊板邊線作為精調(diào)控制線，并用換板前后a1、a2、a1'、a2'四個(gè)橫向距離作為校核，精度控制在± 0.5 mm內(nèi)；

③高程：用電子水準(zhǔn)儀精確測(cè)量出換板前后圖中相應(yīng)位置A、B、C、A'、B'、C'高程，換板后按原高程±2 mm進(jìn)行控制，精度控制在±0.2 mm內(nèi)。

（3）零配件緊固及編號(hào)。對(duì)作業(yè)點(diǎn)前后各100 m范圍內(nèi)的T型螺栓進(jìn)行緊固，防止無(wú)縫線路爬行。同時(shí)對(duì)零配件按照左右股、內(nèi)外側(cè)進(jìn)行編號(hào)，確保恢復(fù)線路時(shí)原位安裝。

（4）鋼軌切割。提前進(jìn)行鋼軌切割。切割點(diǎn)的選擇須滿足插入短軌長(zhǎng)度不小于20 m及“兩軌三縫”要求，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)既有焊縫，盡量減少焊縫數(shù)量。切割完畢后，用無(wú)損夾具進(jìn)行聯(lián)接，電務(wù)采取臨時(shí)跳線導(dǎo)接，限速60 km/h開(kāi)通線路。

4.2 換板施工階段

換板施工階段的工藝流程和方法主要包括接觸網(wǎng)停電、零配件拆除、凸臺(tái)樹(shù)脂鑿除、鋼軌移位、舊板吊裝、CA砂漿表面清理、密封條粘貼、新板吊裝、軌道板精調(diào)、凸臺(tái)樹(shù)脂澆筑、鋼軌恢復(fù)、板底注膠、回檢清場(chǎng)共13個(gè)步驟。具體如下：

（1）接觸網(wǎng)停電。按照電調(diào)命令，進(jìn)行接觸網(wǎng)停電、驗(yàn)電、掛地線，并做好相關(guān)防護(hù)措施。

（2）零配件拆除。拆除需更換軌道板上所有零配件，拆除需移動(dòng)鋼軌范圍內(nèi)的T型螺栓及軌距塊，接頭夾板、聯(lián)接導(dǎo)線等，拆下的配件規(guī)范擺放。拆除鋼棒防護(hù)槽鋼、靜電連接線。

（3）凸臺(tái)樹(shù)脂鑿除。利用鋼釬等工具鑿除既有凸臺(tái)樹(shù)脂，并清理干凈。

（4）鋼軌移位。安裝輥輪，沿線路方向移動(dòng)鋼軌，留出作業(yè)空間。負(fù)責(zé)人統(tǒng)一指揮移除鋼軌，指定每個(gè)撬棍、夾鉗等工具的使用人，并確定作業(yè)位置。

（5）舊板吊裝。安裝四個(gè)精調(diào)爪，同步均勻頂升軌道板，在軌道板與CA砂漿層脫離后拆除精調(diào)爪。安裝起吊螺栓，經(jīng)吊裝負(fù)責(zé)人對(duì)吊點(diǎn)和螺栓松緊度核查后，統(tǒng)一指揮將舊板吊到軌道車平板上。重型軌道車停于鄰線對(duì)應(yīng)位置，在起吊作業(yè)前必須用墊木墊實(shí)，確保液壓支腿穩(wěn)固。起吊過(guò)程中作業(yè)人員撤離吊裝區(qū)域，嚴(yán)禁任何人站在吊臂和軌道板下方。施工過(guò)程中要嚴(yán)密注意控制吊臂高度，不得觸碰破壞供電接觸網(wǎng)。

（6）CA砂漿表面清理。對(duì)更換的軌道板處CA砂漿表面進(jìn)行檢查，用鼓風(fēng)機(jī)、磨光機(jī)、掃把等，對(duì)殘留浮渣進(jìn)行打磨平整、清理干凈，同時(shí)對(duì)凸臺(tái)再次清理。清理完畢后，嚴(yán)禁站人。

（7）密封條粘貼。在距CA砂漿邊緣（2～3）cm處，黏貼（2～3）mm厚密封條，確保砂漿周邊全部密封，并留出注膠孔和排氣孔。

（8）新板吊裝。將新板吊至安裝位置，落板時(shí)每端利用三個(gè)預(yù)制木條對(duì)新軌道板橫向、縱向位置進(jìn)行限位。落板后，利用弦線對(duì)軌道板平面位置進(jìn)行復(fù)核，利用鋼直尺等對(duì)高程進(jìn)行復(fù)核。利用精測(cè)小車對(duì)作業(yè)區(qū)段及前后各100 m進(jìn)行測(cè)量，對(duì)線型進(jìn)行分析，并制定精調(diào)方案。

（9）軌道板精調(diào)。安裝精調(diào)爪，將軌道板精調(diào)到位，精度控制在2 mm內(nèi)。按照精調(diào)方案對(duì)線路進(jìn)行調(diào)整，作業(yè)時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)要求，嚴(yán)肅作業(yè)回檢制度。

（10）凸臺(tái)樹(shù)脂澆筑。粘結(jié)凸臺(tái)灌注袋，均勻攪拌樹(shù)脂料，立即進(jìn)行澆筑。

（11）鋼軌恢復(fù)。將鋼軌移回原位，安裝扣件、接頭夾板及聯(lián)接導(dǎo)線。在施工時(shí)應(yīng)準(zhǔn)備足夠的WJ-7型扣件配件用于更換和調(diào)整軌道線型。對(duì)更換區(qū)段內(nèi)的鋼軌切割勻縫，原位焊接、精細(xì)打磨、焊縫探傷。

（12）板底注膠。采用與原CA砂漿性能相似的砂漿樹(shù)脂進(jìn)行壓漿填充，壓力控制在0.1 MPa，確保板下空隙填充密實(shí)。

（13）回檢清場(chǎng)。供電拆除地線。對(duì)軌道結(jié)構(gòu)、幾何尺寸進(jìn)行全面檢查。清理現(xiàn)場(chǎng)，將工具、垃圾全部撤出線路。負(fù)責(zé)人確認(rèn)并申請(qǐng)銷記。限速60 km/h開(kāi)通線路（其中首列限速45 km/h）。

4.3 后續(xù)階段

該階段包括鋼軌焊接、線路測(cè)量、軌道精調(diào)等工作。

（1）鋼軌焊接。對(duì)更換區(qū)段內(nèi)的鋼軌切割勻縫，原位焊接、精細(xì)打磨、焊縫探傷。

（2）線路測(cè)量。利用精測(cè)小車對(duì)作業(yè)區(qū)段及前后各100 m進(jìn)行測(cè)量，對(duì)線型進(jìn)行分析，并制定精調(diào)方案。

（3）軌道精調(diào)。按照精調(diào)方案對(duì)線路進(jìn)行調(diào)整，作業(yè)時(shí)嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)要求，嚴(yán)肅作業(yè)回檢制度。

4.4 不鋸軌方案特殊作業(yè)說(shuō)明

上一小節(jié)中介紹了兩種方案共同的工藝流程和方法，本節(jié)對(duì)不鋸軌方案的一些特殊作業(yè)即舊板移出和新板移入兩方面進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。

（1）舊軌道板移出。松開(kāi)換板地段兩端各100 m線路扣件，利用起道機(jī)把鋼軌頂升50 cm，墊好枕木，防止鋼軌落下；同時(shí)利用軌道板精調(diào)爪安裝孔做為支點(diǎn)，用起道機(jī)頂升軌道板，舊軌道板底部抬升至既有軌道板面高10 cm，將自制起滑移裝置安裝其中（如圖3所示），經(jīng)技術(shù)人員對(duì)滑移裝置支點(diǎn)、滑塊位置和螺栓松緊度核查無(wú)誤后，由現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人下令由舊軌道板緩慢降落到滑移裝置上，滑移裝置的兩個(gè)軌道要平行，置于軌道板正中間不得偏位且垂直于待換裂損軌道板（該裝置可以采用測(cè)量方法在裂損板上做標(biāo)記將其居中）。隨后將舊軌道板通過(guò)滑移裝置使其滑移至兩線之間，利用鄰線相對(duì)應(yīng)位置軌道車進(jìn)行吊裝，放入到軌道平板車上。

（2）新軌道板移入。用軌道吊把新板吊至兩線間橫移裝置上，利用移出舊板的起滑橫移裝置，把新板移入所需移入位置，橫向到位后拆除橫移裝置，緩慢松開(kāi)起道機(jī)，4臺(tái)起道機(jī)同步操作，把新板進(jìn)行落位，利用精調(diào)爪進(jìn)行粗調(diào)。

圖3 滑移裝置安裝示意圖

5 材料設(shè)備及人員組織

進(jìn)行 CRTSⅠ型板式軌道板換板時(shí)，需要的機(jī)具設(shè)備比較多，在施工前必須由專人負(fù)責(zé)機(jī)具設(shè)備的準(zhǔn)備工作，確保施工順利進(jìn)行并且不超過(guò)審批封鎖要點(diǎn)工期。軌道板換板作業(yè)，必須由具有 CRTSⅠ型板式軌道板施工經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)管理人員帶班作業(yè)，配置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)工程師、測(cè)量工程師、安全員及一定數(shù)量工人進(jìn)行換板作業(yè)。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)高速鐵路CRTSⅠ型軌道板換板施工技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，筆者建議盡量采取不鋸軌施工方案，減少前期鋸軌準(zhǔn)備及后續(xù)焊接施工環(huán)節(jié)，減少現(xiàn)場(chǎng)焊接接頭數(shù)量，減少焊接施工風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)應(yīng)根據(jù)鎖定軌溫條件，選擇合適封鎖天窗；另外，應(yīng)在現(xiàn)有換板機(jī)械設(shè)備的基礎(chǔ)上，著手研究開(kāi)發(fā)適應(yīng)無(wú)砟軌道換板大修作業(yè)的機(jī)具，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化施工，進(jìn)一步實(shí)踐高速鐵路運(yùn)輸天窗條件下無(wú)砟軌道換板施工技術(shù)，為高鐵鐵路養(yǎng)修儲(chǔ)備和積累更多經(jīng)驗(yàn)。

[1]李培剛,劉學(xué)毅,黎國(guó)清.砂漿層脫空對(duì)橋上單元板式無(wú)砟軌道動(dòng)力特性影響研究[J].中國(guó)鐵道科學(xué),2014(03).

[2]趙國(guó)堂.高速鐵路無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社,2006．

[3]鐵建設(shè)函［2009］674號(hào)高速鐵路無(wú)砟軌道工程施工精調(diào)作業(yè)指南［S］

[4]TB 10754-2010高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［S］.

[5]熊云,劉學(xué)信,翟重珍.無(wú)砟軌道板安裝精調(diào)控制施工技術(shù).[J]．鐵道建筑技術(shù),2008(6).

責(zé)任編輯：王華 胡雄偉

來(lái)稿日期：2015-02-04