冉紅玲，舒磊，徐書飛，任振宇，曾曉輝，劉建芬

（1.京津冀城際鐵路投資有限公司，北京 101520；2.中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230012；3.中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410075；4.湖南鐵科軌道科技有限公司，湖南 長沙 410012）

0 前言

CTRSⅢ型板式無砟軌道相對于其他建造技術(shù)具備更低的建造成本和建造難度，更有推廣性[1]。目前，國內(nèi)針對CTRSⅢ型板式無砟軌道的標(biāo)準(zhǔn)化工藝工裝、標(biāo)準(zhǔn)化流程管理、集成便捷化信息系統(tǒng)等尚存在不足之處。

軌道板標(biāo)高控制關(guān)系到軌道結(jié)構(gòu)平順性，進(jìn)而影響列車運(yùn)營的穩(wěn)定性、安全性及乘客的舒適性[2]。由于自密實(shí)混凝土灌注過程中的水擊效應(yīng)（流體流動(dòng)受阻，流速突然下降時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢能，由于流體的不可壓縮性，產(chǎn)生大的壓強(qiáng)），混凝土灌注過程中極易造成軌道板上浮，從而對軌道標(biāo)高控制及軌道結(jié)構(gòu)的平順性產(chǎn)生影響。

1 國內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀

為保證軌道板在自密實(shí)混凝土灌注過程中不出現(xiàn)上浮現(xiàn)象，需在軌道板精調(diào)完成后，在混凝土底座預(yù)埋孔中插入錨固銷子，安裝抗上浮裝置[3]。壓緊裝置安裝是影響軌道板施工的關(guān)鍵工序，壓緊力度過大會(huì)發(fā)生軌道底座板開裂，壓力過小會(huì)造成軌道板上浮較大。

目前，CRTSⅢ型板式無砟軌道施工過程中采用了圖1所示的壓桿裝置將軌道板壓緊，壓桿的預(yù)緊力通過緊固螺栓來實(shí)現(xiàn)[4]，而緊固螺栓一般采用扭力扳手進(jìn)行操作，只有操作人員能看到每個(gè)緊固螺栓的扭力值，而檢測或監(jiān)理人員只能通過抽檢，使用扭力扳手進(jìn)行復(fù)查。如果操作人員作業(yè)不規(guī)范，會(huì)導(dǎo)致緊固螺栓的扭力值達(dá)不到規(guī)定要求，而檢測或監(jiān)理人員只能抽檢，存在不合格緊固螺栓的質(zhì)量隱患。

圖1 普通軌道板壓緊裝置Fig.1 Ordinary pressing device for track slab

對于傾斜軌道板，現(xiàn)有施工保證主要通過安裝抗側(cè)拉力工裝來防止在軌道板與地基間隙灌注自密實(shí)混凝土?xí)r產(chǎn)生位移，而在實(shí)際施工過程中，由于抗側(cè)拉力工裝不能及時(shí)顯示拉力和位移，發(fā)生位移時(shí)也不能進(jìn)行報(bào)警，因此現(xiàn)場作業(yè)人員主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)施工，由此容易出現(xiàn)軌道板上浮及側(cè)移超出標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)象，影響軌道板的安裝質(zhì)量[5]。

2 新型壓板工裝的應(yīng)用

本文以雄安至大興機(jī)場快線工程三標(biāo)段揭板試驗(yàn)為依托，驗(yàn)證新型軌道板壓板工裝的實(shí)用性。

2.1 工程概況

雄安至大興機(jī)場快線工程全長約86千米。全線高架段最高運(yùn)行速度200km/h，地下段最高運(yùn)行速度160km/h。

2.2 揭板試驗(yàn)

2.2.1 試驗(yàn)流程

揭板試驗(yàn)按照模擬現(xiàn)場實(shí)際工況最不利原則進(jìn)行，連續(xù)灌注4塊軌道板，分別模擬兩直兩曲灌注，并按本標(biāo)段最大縱坡和最大超高設(shè)置。流程見圖2。

圖2 揭板試驗(yàn)流程Fig.2 Process of plate uncovering test

2.2.2 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過帶拉力顯示的扣壓裝置，研究軌道板安裝時(shí)的緊固螺栓預(yù)緊力。通過帶位移檢測的傳感器，監(jiān)測軌道板上浮、側(cè)移變形量。

2.3 工藝原理

軌道板安裝分為直線段和曲線段兩種方式。

直線段安裝軌道板時(shí)，每個(gè)軌道板安裝5根壓桿，在壓桿兩端安裝拉力傳感器和位移傳感器，拉力傳感器可在灌注前顯示壓桿的預(yù)緊力，在灌注過程中顯示軌道板受到的上浮力，位移傳感器可在灌注時(shí)顯示軌道板的上升量（精度達(dá)0.01mm），達(dá)到設(shè)定值時(shí)及時(shí)報(bào)警。

曲線段安裝軌道板時(shí)，每個(gè)軌道板安裝5根壓桿，在壓桿低端側(cè)安裝拉力傳感器和位移傳感器，在灌注前顯示壓桿的預(yù)緊力，在灌注過程中顯示軌道板受到的上浮力和上升量，在壓桿高端側(cè)還需在抗側(cè)拉力工裝上安裝測量側(cè)位移和側(cè)拉力的傳感器，可在灌注過程中顯示壓桿的側(cè)拉力和軌道板的側(cè)位移量。

2.4 工藝流程

新型軌道板壓桿的施工流程見圖3。

圖3 扣壓裝置受力監(jiān)控施工工藝流程圖Fig.3 Process flow diagram for force monitoring of clamping device

圖4 壓桿裝置及抗側(cè)拉裝置Fig.4 Pressure rod and anti side tension device

2.5 操作要點(diǎn)

1）壓桿安裝

壓桿放置后，安裝兩側(cè)的拉力傳感器和位移傳感器，并對緊固螺栓進(jìn)行預(yù)緊力設(shè)定。對曲線段軌道板，還需在高端側(cè)安裝抗側(cè)拉力工裝。

對直線段軌道板，安裝10個(gè)拉力傳感器和位移傳感器。對曲線段軌道板，安裝10個(gè)拉力傳感器和位移傳感器，同時(shí)在高端側(cè)安裝5個(gè)側(cè)拉力傳感和側(cè)位移傳感器。

2）軌道板的受力、位移報(bào)警參數(shù)設(shè)定

在灌注自密實(shí)混凝土前，對拉力傳感器和位移傳感器進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。

根據(jù)自密實(shí)混凝土的擴(kuò)展度不同，所設(shè)置的拉力也不一樣。可選擇擴(kuò)展度650mm、680mm、700mm、750mm、800mm的不同灌注模式，設(shè)定的傳感器報(bào)警數(shù)據(jù)也不相同。

上升位移傳感器報(bào)警可設(shè)定為1.5mm。在軌道板灌注過程中，當(dāng)軌道板上浮量達(dá)到1.5mm時(shí)進(jìn)行報(bào)警，灌注流量及時(shí)降低。

3）自密實(shí)混凝土的灌注

根據(jù)檢測的自密實(shí)混凝土的擴(kuò)展度，在操作界面選擇相應(yīng)的擴(kuò)展度操作按鈕，按設(shè)定的流量下料。在灌注過程中，傳感器會(huì)實(shí)時(shí)將檢測到的數(shù)據(jù)反饋回控制系統(tǒng)，判斷是否達(dá)到設(shè)定的報(bào)警值。達(dá)到報(bào)警值時(shí)，下料流量會(huì)及時(shí)減小，確保軌道板的受力和上升位移量或下滑位移量滿足施工要求。

4）自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)

對直線段軌道板，在長度方向的兩側(cè)安裝5個(gè)拉力傳感器和位移傳感器，在灌注前檢測壓桿的預(yù)緊力（軌道板的預(yù)緊力），灌注過程中檢測軌道板受力情況和位移量。

對曲線段軌道板，在長度方向的兩側(cè)安裝5個(gè)拉力傳感器和位移傳感器，在灌注前檢測壓桿的預(yù)緊力（軌道板的預(yù)緊力），灌注過程中檢測軌道板受力情況和位移量，同時(shí)在高端側(cè)面安裝5個(gè)側(cè)拉力傳感和側(cè)位移傳感器，檢測軌道在灌注過程中的側(cè)拉力和側(cè)位移量。

3 結(jié)果分析

由于5根壓桿受力有差異，當(dāng)任意一個(gè)傳感器監(jiān)測到受力或位移達(dá)到設(shè)定報(bào)警值，即會(huì)觸發(fā)自動(dòng)灌注料斗減小卸料速度，使軌道板上浮量和受力穩(wěn)定在規(guī)定范圍內(nèi)。本文選取受力和位移均為最大值的一組壓桿進(jìn)行分析。

3.1 平面軌道板壓桿受力及軌道板位移變化

在多次自密實(shí)混凝土灌注過程中，選取最接近實(shí)際施工的工況，自密實(shí)混凝土到達(dá)灌注點(diǎn)時(shí)測得的擴(kuò)展度為680mm，T500=3.26s，含氣量5%，符合灌注要求。從圖5可見，隨著灌注時(shí)間的推移，平面軌道板的受力呈快速上升趨勢，相對應(yīng)的軌道板上浮量也迅速上升，當(dāng)軌道板上浮量達(dá)到設(shè)定的預(yù)警值1.5mm時(shí)，自動(dòng)灌注系統(tǒng)中的中轉(zhuǎn)料斗會(huì)減小閘閥的開啟程度，減緩灌注速度，此時(shí)平面板受力增加值明顯減小，對應(yīng)的軌道板上浮量也不再發(fā)生明顯變化，整個(gè)灌注過程持續(xù)472s，軌道板受力和軌道板的位移保持在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。

圖5 平面軌道板灌注過程受力及位移變化Fig.5 Changes in force and displacement during the pouring process of flat plates

3.2 曲線軌道板板壓桿受力及軌道板位移變化

同樣，在多次自密實(shí)混凝土灌注過程中，選取有代表性的灌注，測得的自密實(shí)混凝土擴(kuò)展度為660，T500=3.5s，含氣量5%。從圖6可見，與平面軌道板灌注過程相同的是，隨著灌注時(shí)間的推移，在快速灌注的60～330s之間，曲線軌道板受力呈拋物線快速上升，相對應(yīng)的上浮量也呈直線上升趨勢，側(cè)移量也迅速上升，當(dāng)軌道板上浮量到達(dá)設(shè)定的預(yù)警值1.5mm時(shí)，自動(dòng)灌注料斗減小了下料閘閥的開合度，灌注速度下降，軌道板的上浮量和側(cè)移增加變得緩慢。在灌注的后期（320～480s），曲線軌道板的受力出現(xiàn)了一定程度的下降，到480s灌注完成時(shí)，軌道板受力從最高的30.9MPa下降到27.34MPa，受力指標(biāo)和位移指標(biāo)都在規(guī)范允許范圍以內(nèi)。

圖6 曲線板灌注過程受力及位移變化Fig.6 Changes in force and displacement during the pouring process of curved plates

4 結(jié)論

通過使用帶監(jiān)測裝置的壓板和抗側(cè)拉裝置，配合自動(dòng)灌注系統(tǒng)進(jìn)行CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實(shí)混凝土揭板試驗(yàn)，較真實(shí)反映出灌注過程中軌道板的受壓情況、上浮量和側(cè)移量的實(shí)時(shí)變化。灌注過程中，任意一個(gè)拉力傳感器或位移傳感器報(bào)警都會(huì)觸發(fā)自動(dòng)灌注系統(tǒng)減小閘閥的開啟程度，使灌注速度下降，以實(shí)現(xiàn)正常灌注，且數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存入電腦。此新設(shè)備在CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實(shí)混凝土灌注過程中節(jié)省了人力、物力，能有效減少人為操作失誤導(dǎo)致的灌注失敗等。