張銳 何喆 李康 高春雷 何國(guó)華

中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司鐵道建筑研究所，北京 100081

CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道具有整體穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)耐久性強(qiáng)、施工造價(jià)低等特點(diǎn)，是高速鐵路首選軌道形式之一［1］。但作為主要部分的現(xiàn)澆道床混凝土板存在抗裂性能差、易產(chǎn)生八字形裂紋等現(xiàn)象，尤其在雨水多、凍害較為嚴(yán)重的地區(qū)，混凝土耐久性降低，導(dǎo)致道床混凝土表面粉化、碎裂，影響其使用壽命、增加了維護(hù)成本，甚至可能影響線路安全［2-4］。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)可知，造成道床板混凝土開(kāi)裂的原因除混凝土材料自身抗裂性不足外，還與現(xiàn)行施工技術(shù)密切相關(guān)［5］。

1 施工現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道現(xiàn)場(chǎng)施工流程［6］如圖1所示。施工時(shí)，利用鋼軌、扣件、預(yù)制雙塊式軌枕等組成臨時(shí)軌排，經(jīng)精調(diào)及固定后進(jìn)行混凝土澆筑施工，形成整體道床?；炷潦┕すに嚵鞒虨椋夯炷凛斔汀鷿仓駬v→抹面→噴養(yǎng)護(hù)劑→土工布養(yǎng)護(hù)→拆模→側(cè)模養(yǎng)護(hù)等［7］。其中，混凝土澆筑及振搗作業(yè)方式將直接影響無(wú)砟軌道板的質(zhì)量。

圖1 雙塊式無(wú)砟軌道現(xiàn)場(chǎng)施工流程

1）混凝土澆筑。現(xiàn)有道床混凝土施工時(shí)，混凝土澆筑采用吊車斗送方式，需大量人工鋪料，澆筑不均勻，且施工效率低，嚴(yán)重影響整體施工進(jìn)度，施工成本也難以控制。應(yīng)進(jìn)行混凝土均勻分布式澆筑，保證澆筑施工質(zhì)量［8］。

2）混凝土振搗。現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行混凝土振搗施工時(shí)，多采用人工振搗方式［9］，容易出現(xiàn)過(guò)振或漏振現(xiàn)象，漏振會(huì)造成混凝土內(nèi)部密實(shí)度不足，而過(guò)振又會(huì)引起混凝土分層、離析等其他問(wèn)題。因此，應(yīng)逐步采用機(jī)械化振搗方式代替人工振搗，通過(guò)合理的振搗模式控制，避免漏振、過(guò)振現(xiàn)象，保證混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

2 混凝土施工裝備設(shè)計(jì)

2.1 混凝土澆筑裝置

2.1.1 澆筑點(diǎn)位設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)混凝土均勻澆筑，每個(gè)斷面設(shè)置4個(gè)澆筑點(diǎn)，澆筑口半徑為100 mm，假定澆筑點(diǎn)布料輻射半徑為325 mm，基本能夠?qū)崿F(xiàn)全斷面均勻澆筑，如圖2所示。

圖2 澆筑點(diǎn)位及布料輻射范圍（單位：mm）

2.1.2 澆筑裝置初步設(shè)計(jì)

混凝土機(jī)械化澆筑裝置由料斗、長(zhǎng)短螺旋輸送機(jī)、走行小車等組成，如圖3所示。

圖3 澆筑設(shè)備整體設(shè)計(jì)（單位：mm）

1）料斗用來(lái)儲(chǔ)存混凝土，料斗容積不小于3根雙塊式軌枕間的混凝土需求量；料斗下部設(shè)分料裝置，將混凝土均勻分配至2個(gè)螺旋輸送機(jī)上。

2）螺旋輸送機(jī)為U形，上蓋可打開(kāi)，方便布料結(jié)束后清洗；長(zhǎng)螺旋輸送機(jī)負(fù)責(zé)輸送混凝土至道床板兩側(cè)2個(gè)澆筑點(diǎn)處，短螺旋輸送機(jī)負(fù)責(zé)輸送混凝土至道床板中間2個(gè)澆筑點(diǎn)處；每個(gè)螺旋輸送機(jī)的輸送效率單獨(dú)可調(diào)，使得道床板4個(gè)澆筑點(diǎn)同時(shí)啟動(dòng)和結(jié)束澆筑，如圖4所示。

圖4 U形開(kāi)口式混凝土螺旋輸送機(jī)

3）料斗和螺旋輸送機(jī)通過(guò)支撐桿件固定在具有自動(dòng)走行功能的小車上，走行小車通過(guò)電機(jī)控制；同時(shí)，整個(gè)布料環(huán)節(jié)的作業(yè)通過(guò)可編程控制系統(tǒng)控制，大幅提高施工效率。

2.2 混凝土振搗裝置

2.2.1 振搗點(diǎn)位設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)混凝土均勻振搗，每個(gè)斷面設(shè)置12處振搗點(diǎn)，選用常規(guī)50#振搗棒，振搗輻射半徑為200 mm，基本能夠?qū)崿F(xiàn)全斷面均勻振搗，如圖5所示。

圖5 振搗點(diǎn)位置及振搗輻射范圍（單位：mm）

2.2.2 振搗裝置初步設(shè)計(jì)

混凝土機(jī)械化振搗裝置由振搗棒平臺(tái)、升降裝置、走行小車等組成，如圖6所示。

圖6 振搗裝置設(shè)計(jì)

1）振搗棒平臺(tái)可通過(guò)升降裝置進(jìn)行上下移動(dòng)，以確保全斷面道床混凝土的振搗密實(shí)；振搗棒的振搗參數(shù)（振搗時(shí)間和振搗深度）可根據(jù)工作狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整。具體作業(yè)時(shí)，12個(gè)振搗棒同時(shí)啟停。

2）升降裝置采用電傳動(dòng)方式提供動(dòng)力，通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)實(shí)現(xiàn)振搗棒的升降，如圖7所示。利用振搗棒自身重量保證振搗棒在下壓時(shí)切實(shí)插入混凝土中。

圖7 振搗小車的升降裝置設(shè)計(jì)

3）走行小車具有自動(dòng)走行功能。同時(shí)，整個(gè)振搗環(huán)節(jié)的作業(yè)通過(guò)可編程控制系統(tǒng)控制，大幅提高施工效率。

2.3 混凝土施工裝備整體聯(lián)動(dòng)

混凝土澆筑裝置自帶走行功能，可將振搗裝置連掛在澆筑車上跟隨走行。澆筑完成后，振搗裝置可跟隨進(jìn)行振搗作業(yè)，實(shí)現(xiàn)混凝土施工的連續(xù)作業(yè)，見(jiàn)圖8。

圖8 混凝土施工裝備連掛

3 結(jié)語(yǔ)

無(wú)砟軌道板施工是高速鐵路線路施工的后期階段，往往面臨施工工期短、進(jìn)度要求高等問(wèn)題，如何更合理地利用機(jī)械設(shè)備提高作業(yè)效率，成為了施工階段的重要研究方向。同時(shí)，混凝土施工方式將直接影響工程質(zhì)量，CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道混凝土施工中采用機(jī)械化均勻布料及振搗方式，能夠高效、高質(zhì)量完成施工任務(wù)，提高無(wú)砟軌道的施工效率。