（中鐵四局集團(tuán)第五工程有限公司，江西 九江 332000）

0 前言

CRTS雙塊式無砟軌道因其結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性高、平順性好、結(jié)構(gòu)耐久性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好、維修少等特點(diǎn)[1]，廣泛應(yīng)用于我國高速鐵路建設(shè)中。無砟軌道施工技術(shù)，一直采用傳統(tǒng)施工技術(shù)，勞動力投入量大，既費(fèi)時又費(fèi)力，施工功效低，施工精度控制難度大，后期扣件更換率高，施工成本亦是居高不下[2]目前各方面均未得到較大發(fā)展。其中用于道床板施工的軌排支撐架的穩(wěn)定性是決定道床板混凝土澆筑前后軌面數(shù)據(jù)是否穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。該文通過研究CRTS雙塊式無砟軌道道床板施工技術(shù)，對傳統(tǒng)軌排支撐架進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化。優(yōu)化后的新型嵌套式軌排支撐架托梁采用了內(nèi)外嵌套式結(jié)構(gòu)，通過內(nèi)外套滑動的方式實(shí)了軌向與高低的調(diào)節(jié)互不干涉以及精調(diào)后內(nèi)外套單獨(dú)鎖定，解決了傳統(tǒng)軌排支撐架精調(diào)時費(fèi)時費(fèi)力，精調(diào)后軌排支撐架整體穩(wěn)定性差、應(yīng)力集中造成精度不易控制的問題。該文主要闡述了新型嵌套式軌排支撐架在橋梁無砟軌道施工中的應(yīng)用。

1 傳統(tǒng)的施工技術(shù)

CRTS雙塊式無砟軌道道床板傳統(tǒng)施工技術(shù)的主要框架是軌排支撐架。傳統(tǒng)軌排支撐架因其結(jié)構(gòu)簡單、適用性強(qiáng)等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于各種工況的雙塊式無砟軌道道床板的施工中，在托梁兩側(cè)以設(shè)置橫向可調(diào)節(jié)撐桿的方式進(jìn)行固定[3]（如圖1所示）。施工精調(diào)是通過反復(fù)調(diào)整軌排支撐架，橫向可調(diào)節(jié)撐桿和豎向調(diào)節(jié)螺桿，使軌排支撐架軌面數(shù)據(jù)滿足要求。橫向調(diào)整是通過硬撐托梁兩側(cè)的可調(diào)節(jié)撐桿完成的，這種采用傳統(tǒng)軌排支撐架的施工技術(shù)精調(diào)至少需要4遍以上（日進(jìn)度120 m需耗時3 h～4 h以上）的循環(huán)調(diào)整才能滿足要求，工序煩瑣，需耗費(fèi)大量勞動力，費(fèi)時費(fèi)力，施工功效低。并且精調(diào)后軌排支撐架豎向調(diào)節(jié)螺桿與地面之間受兩側(cè)撐桿的硬撐作用會產(chǎn)生反作用力，極易造成軌排支撐架局部應(yīng)力較集中的現(xiàn)象，在道床板混凝土澆筑過程中受混凝土沖擊作用和振搗影響產(chǎn)生應(yīng)力釋放導(dǎo)致軌排支撐架軌面數(shù)據(jù)超限，整體穩(wěn)定性差，施工精度不易控制，也是后期長軌精調(diào)時扣件更換率較高的原因之一，施工成本更是居高不下。

圖1 傳統(tǒng)軌排支撐架固定圖

2 新型嵌套式軌排支撐架施工技術(shù)

2.1 新型嵌套式軌排支撐架結(jié)構(gòu)設(shè)計

新型嵌套式軌排支撐架是結(jié)合傳統(tǒng)軌排支撐架的缺點(diǎn)，為配合智能精調(diào)機(jī)的使用而設(shè)計的。新型嵌套式軌排支撐架打破固有思維，將托梁優(yōu)化為內(nèi)外嵌套式結(jié)構(gòu)。托梁內(nèi)套與橫向調(diào)節(jié)螺桿連接，橫向調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)動帶動托梁內(nèi)套，相對托梁外套橫向移動，實(shí)現(xiàn)了對軌向的單獨(dú)調(diào)節(jié)；托梁外套與豎向調(diào)節(jié)螺桿連接，帶動托梁外套上下移動，實(shí)現(xiàn)了對高低的單獨(dú)調(diào)節(jié)[4]。新型嵌套式軌排支撐架由托梁系統(tǒng)、調(diào)節(jié)螺桿、角度調(diào)節(jié)裝置、工具軌及固定扣件、固定及鎖定裝置等組成（如圖2、圖3所示）。

圖2 新型嵌套式軌排支撐架結(jié)構(gòu)設(shè)計圖

圖3 新型嵌套式軌排支撐架實(shí)物圖

2.1.1 托梁系統(tǒng)

托梁系統(tǒng)為嵌套式結(jié)構(gòu)，分托梁內(nèi)套和托梁外套。內(nèi)外套相對獨(dú)立，通過十字銷軸在豎向調(diào)節(jié)螺桿處連接，托梁內(nèi)外套可相對滑動而不影響豎向高低的調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)軌排支撐架的高低（高程）和軌向（中線）單獨(dú)調(diào)節(jié)而不互相牽扯。

2.1.2 調(diào)節(jié)螺桿

調(diào)節(jié)螺桿分為豎向調(diào)節(jié)螺桿和橫向調(diào)節(jié)螺桿。旋轉(zhuǎn)豎向調(diào)節(jié)螺桿可實(shí)現(xiàn)軌排支撐架的高低調(diào)節(jié)，豎向調(diào)節(jié)螺桿結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。旋轉(zhuǎn)橫向調(diào)節(jié)螺桿可實(shí)現(xiàn)軌排支撐架的軌向調(diào)節(jié)，橫向調(diào)節(jié)螺桿結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。避免了傳統(tǒng)軌排支撐架軌向與高低的調(diào)節(jié)相互干擾的問題。

2.1.3 角度調(diào)節(jié)裝置

角度調(diào)節(jié)裝置主要由調(diào)節(jié)螺栓和連接板組成。調(diào)節(jié)螺栓與豎向調(diào)節(jié)螺桿通過連接板連接，調(diào)節(jié)螺栓的正、反向旋轉(zhuǎn)通過連接板實(shí)現(xiàn)豎向調(diào)節(jié)螺桿的角度調(diào)整，如圖6所示。

2.1.4 固定及鎖定裝置

固定及鎖定裝置包括托梁內(nèi)外套鎖定裝置、防護(hù)墻側(cè)上層外套鎖定拉桿及下層內(nèi)套鎖定拉桿和線間的橫向輔助鎖定拉桿。精調(diào)前先通過防護(hù)墻側(cè)上層外套鎖定拉桿對托梁外套進(jìn)行鎖定，精調(diào)完成后通過防護(hù)墻側(cè)下層內(nèi)套鎖定拉桿及線間橫向輔助鎖定拉桿對托梁內(nèi)套進(jìn)行鎖定。為了消除內(nèi)外套托梁的間隙誤差，在復(fù)核軌面數(shù)據(jù)無誤后通過托梁內(nèi)外套鎖定裝置實(shí)現(xiàn)軌排支撐架的最終鎖定（如圖7所示）。從結(jié)構(gòu)力學(xué)的角度分析，防護(hù)墻側(cè)鎖定拉桿、線間的橫向輔助鎖定拉桿及內(nèi)外套鎖定裝置使新型嵌套式軌排支撐架與梁體之間形成了超靜定結(jié)構(gòu)，整體穩(wěn)定性較好（如圖8所示）。

圖4 豎向調(diào)節(jié)螺桿結(jié)構(gòu)圖

2.2 新型嵌套式軌排支撐架工作原理

圖5 橫向調(diào)節(jié)螺桿結(jié)構(gòu)圖

新型嵌套式軌排支撐架相比傳統(tǒng)軌排支撐架，其工作原理和操作流程上均發(fā)生了根本的轉(zhuǎn)變。結(jié)合無砟軌道道床板智能化施工工藝，首先在智能分枕機(jī)上完成軌排支撐架的智能組裝，松開軌排支撐架托梁內(nèi)外套鎖定螺栓，通過調(diào)節(jié)橫向調(diào)節(jié)螺桿使內(nèi)外套托梁完成對中，并將軌排支撐架的豎向調(diào)節(jié)螺桿的角度和高度調(diào)節(jié)至適當(dāng)位置，由智能粗鋪機(jī)運(yùn)送軌排支撐架至預(yù)鋪設(shè)位置；全站儀通過CPⅢ控制網(wǎng)自由設(shè)站后轉(zhuǎn)為自動測量模式，實(shí)時測量軌排支撐架的空間三維狀態(tài)，配合智能粗鋪機(jī)進(jìn)行粗調(diào)后完成粗鋪。安裝防護(hù)墻固定座及配套拉桿，通過上層的外套鎖定拉桿并對完成粗鋪的軌排支撐架托梁外套進(jìn)行鎖定。依次類推，完成當(dāng)日進(jìn)度的所有軌排支撐架的粗鋪和外套鎖定。智能精調(diào)機(jī)（1組2臺）上道并完成自校，全站儀重新自由設(shè)站后與智能精調(diào)機(jī)進(jìn)行通信鎖定，智能精調(diào)機(jī)的機(jī)械臂伺服調(diào)整器連接至軌排支撐架的橫向和豎向調(diào)節(jié)螺桿上（如圖9所示）。啟動全站儀自動測量模式和智能精調(diào)機(jī)連續(xù)自動精調(diào)模式，實(shí)測數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)實(shí)時處理并傳回智能精調(diào)機(jī)的控制系統(tǒng)，控制機(jī)械臂伺服調(diào)整器精確轉(zhuǎn)動軌排支撐架的橫向和豎向調(diào)節(jié)螺桿（單次動作精度可以達(dá)到0.001 mm），實(shí)現(xiàn)軌排支撐架的軌向（中線）和高低（高程）的調(diào)整。軌向和高低的調(diào)整雖為同時完成卻互不干擾，均為獨(dú)立調(diào)節(jié)，避免了傳統(tǒng)軌排支撐架人工來回調(diào)整撐桿和調(diào)節(jié)螺桿既費(fèi)時又費(fèi)力的現(xiàn)象，同時避免了大量勞動力的投入，極大地提高了軌排支撐架精調(diào)的功效。智能精調(diào)機(jī)工作時2臺為1組，聯(lián)機(jī)后同時完成每榀軌排支撐架的精調(diào)（如圖10所示）。以此類推，完成當(dāng)日進(jìn)度的所有軌排支撐架的第1遍精調(diào)；之后，全站儀與智能精調(diào)機(jī)重新建站聯(lián)機(jī)鎖定，智能精調(diào)機(jī)自動行走對已完成第一遍精調(diào)的所有軌排支撐架的軌面進(jìn)行數(shù)據(jù)校核（智能精調(diào)機(jī)自動行走復(fù)核120 m數(shù)據(jù)僅需要4 min），發(fā)現(xiàn)超限數(shù)據(jù)會通過聲光系統(tǒng)提示預(yù)警；對局部超限點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整后對所有軌排支撐架的軌面數(shù)據(jù)重新進(jìn)行自動復(fù)核，確認(rèn)無誤后安裝防護(hù)墻側(cè)下層內(nèi)套鎖定拉桿及線間橫向輔助鎖定拉桿，對托梁內(nèi)套完成鎖定；確認(rèn)所有軌排支撐架鎖定完成后，智能精調(diào)機(jī)再次自動行走對所有軌排支撐架的軌面數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核，確認(rèn)無誤后通過托梁內(nèi)外套鎖定裝置實(shí)現(xiàn)軌排支撐架的最終鎖定并完成混凝土澆筑前軌面數(shù)據(jù)的采集。整個精調(diào)過程中軌排支撐架的鎖定均為逐級完成，避免了軌排支撐架局部應(yīng)力較集中的現(xiàn)象，完成120 m軌排支撐架的全部精調(diào)工作用時不到1.5 h，極大地縮短了軌排支撐架的精調(diào)時間。待道床板混凝土初凝后，松開豎向調(diào)節(jié)螺栓1/4圈～1/2圈，同時松開扣件和魚尾板螺栓，避免溫度變化時軌排支撐架工具軌伸縮對混凝土造成破壞。在軌排支撐架拆除前，需先拆除防護(hù)墻側(cè)鎖定拉桿及線間橫向輔助鎖定拉桿后，重新復(fù)緊全部扣件和魚尾板螺栓，智能精調(diào)機(jī)對軌面數(shù)據(jù)進(jìn)行采集（用于與混凝土澆筑前的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析）后按順序拆除軌排支撐架進(jìn)入下1個循環(huán)作業(yè)。

圖6 角度調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)圖

圖7 軌排支撐架鎖定結(jié)構(gòu)圖

圖8 軌排支撐架鎖定后穩(wěn)定性示意圖

表1 新型嵌套式軌排支撐架應(yīng)用效果對比

圖9 智能精調(diào)機(jī)機(jī)械臂伺服調(diào)整器與軌排支撐架調(diào)節(jié)螺桿連接圖

圖10 智能精調(diào)機(jī)聯(lián)機(jī)精調(diào)作業(yè)

3 新型嵌套式軌排支撐架應(yīng)用效果

新型嵌套式軌排支撐架托鄭萬高鐵無砟軌道智能化施工改進(jìn)優(yōu)化而來，并在鄭萬高鐵無砟軌道施工中進(jìn)行了推廣應(yīng)用。通過對比傳統(tǒng)軌排支撐架施工技術(shù)（見表1），CRTS雙塊式無砟軌道道床板施工采用新型嵌套式軌排支撐架后，測量人員和作業(yè)人員數(shù)量大幅度減少，整個精調(diào)用時節(jié)約了一半以上，縮短了施工工期，減少了勞動力的投入和作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，施工工效有了顯著提高。新型嵌套式軌排支撐架采用的內(nèi)外嵌套式托梁和獨(dú)立的橫向和豎向調(diào)節(jié)螺桿實(shí)現(xiàn)了軌向和高低的獨(dú)立調(diào)節(jié)，避免了精調(diào)過程中局部應(yīng)力集中造成的數(shù)據(jù)超限，整體穩(wěn)定性較好，施工精度容易控制。后期長軌精調(diào)扣件更換率明顯降低，實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)費(fèi)時費(fèi)力的施工技術(shù)向智能化施工技術(shù)的根本轉(zhuǎn)變。

4 結(jié)語

該文闡述的新型嵌套式軌排支撐架顛覆了傳統(tǒng)軌排支撐架設(shè)計思維，通過托梁內(nèi)外套滑動的方式實(shí)現(xiàn)軌向調(diào)整。鎖定后的軌排支撐架有很強(qiáng)的穩(wěn)定性，解決了傳統(tǒng)軌排支撐架費(fèi)時費(fèi)力、穩(wěn)定性差及施工精度不易控制等問題。施工功效顯著提升，從根本上降低了后期長軌精調(diào)扣件的更換率和施工成本。新型嵌套式軌排支撐架配合智能精調(diào)機(jī)在高速鐵路建設(shè)方面具有廣闊的應(yīng)用前景和推廣應(yīng)用價值。