任务三 道床施工
道床是轨道的重要组成部分,是轨道框架的基础。道床通常指的是铺设于路基、桥梁或隧道等下部结构之上,钢轨、轨枕或支承块之下的碎石、卵石层或混凝土层,如图2-13所示。主要作用是支撑轨枕,把轨枕上部的巨大压力均匀地传递给路基面,并固定轨枕的位置,阻止轨枕纵向或横向移动,大大减少路基变形的同时还缓和了机车车辆轮对钢轨的冲击,便于排水。
观察与思考
有砟道床与无砟道床的优点有哪些?有砟道床有哪些施工流程?常用的无砟道床有哪几种?CRTSⅠ型、CRTSⅡ型和CRTSⅢ型板式无砟轨道有何不同?CRTSⅠ型双块和CRTSⅡ型双块式无砟轨道床施工上有何异同?下来就对此内容进行学习。
2.3.1 有砟道床
传统的有砟轨道结构仍然是当前普速铁路的主要结构形式,新建铁路有砟轨道一般一次性铺设成跨区间无缝线路,有砟轨道造价低、弹性好、对下部基础适应能力强、便于养护维修,所以常用于普速铁路、快速铁路。下面主要以有砟道床施工的传统有缝线路铺设加以叙述,无缝线路将在后续加以说明。
1.有砟道床要求
(1)碎石道床材料应符合国家现行标准《铁路碎石道砟》(TB/T 2140—2008)和《铁路碎石道床底碴》(TB/T 2897—1998)的规定,Ⅰ、Ⅱ级铁路轨道的碎石道床材料应采用一级道砟。站线轨道可采用二级碎石道砟。
(2)单线铁路正线道床顶面宽度要符合设计规定,双线道床顶面宽度应分别按单线设计,无缝线路轨道半径小于800m,有缝线路轨道半径小于600m的曲线地段,曲线外侧道床顶面宽度应增加0.10m。
(3)正线轨道道床边坡坡度符合设计规定,无缝线路轨道砟肩应使用碎石道砟堆高15cm,堆高道砟的边坡坡度应采用1∶1.75。
2.有砟道床轨道铺设条件
1)轨道铺设基本条件
(1)检测机构设置及相应设备。施工前应根据质量控制需要设置经认证的检测机构,并配备相应的检测设备;试验检测设备主要包括:钢轨焊接接头质量检测设备、有砟道床状态参数指标检测设备、轨道几何尺寸检测设备、轨温计等。
(2)线路基桩设置。预铺道砟前按设计要求设置好线路基桩。线路基桩材质、标准、设置位置、数量和精度应符合设计要求。
铺轨前与线下施工单位交接:铺轨前,路基、桥梁、隧道及过渡段应有检验合格资料,并提供沉降变形观测资料及评估报告;铺轨施工单位应接收线下施工单位的线路测量资料及控制桩,核实基桩、水准点应钉设齐全,缺损点应在铺轨前补齐。铺轨施工单位与线下施工单位交接应在铺轨前1个月进行。
2)轨道铺设适应方法
(1)铺设方案选择:轨道铺设施工方案是施工组织设计的核心,它确定铺设程序和顺序、施工起点流向,以及确定铺轨、铺碴、铺道岔等分部分项工程的施工方法和施工机械。
一条铁路线的轨道铺设,依其工作面的不同可分为单面铺设和多面铺设。单面铺设由线路的一端开始,铺设至线路的终端;多面铺设是从线路的两端或线路中部展开的铺设。采用何种方案取决于线路位置、轨道材料供应条件和施工机械的配备情况。轨道铺设可选择在新建铁路与营业铁路的接轨点、大宗轨料和设备来源的通航港口或内河码头。在施工工期紧迫、材料设备供应条件许可情况下,可将全线分段同时展开铺设。
(2)铺设方法选择:轨道铺设方法可分为机械铺轨和人工铺轨。机械铺轨是将轨道铺设基地组装好的轨排,用轨排列车运至铺设地点,再用铺轨机铺设到预铺道砟的路基上;人工铺轨主要适用于便线、专用线等铺轨工程量较小的工程。
3)轨道铺设基本作业选择
长大铁路宜选择机械化铺轨;较短的铁路及站场股道宜选择人工铺轨。
3.人工铺轨方法
较短的铁路及站场股道宜选择人工铺轨。人工铺轨主要包括检配钢轨、挂线散枕、排线散枕、排摆轨枕、混凝土枕硫磺锚固(木枕打印、钻孔、注油)、散布钢轨及扣配件、钢轨划印、方正轨枕、安装扣配件、初步整修等技术作业。
1)测量定位
铺设前需作线路测量定位,其方法是提前设置线路中桩和水平桩。
(1)中桩。中桩桩距:直线不得大于25m,圆曲线应为20m,缓和曲线应为10m。在曲线起讫点、缓圆点、圆中点和圆缓点、道口中心点、道岔中心点及岔头、岔尾点,均应钉设带钉的中桩。隧道内的中桩可标记在边墙上。
(2)水平桩。水平桩应在铺轨后、铺砟整道前钉设,并符合下列规定。桩距:直线不得大于50m,曲线不大于20m。线路纵断面变坡点和竖曲线起讫点,应增设水平桩。水平桩应钉设在道床外的路肩上,曲线地段钉设在内侧路肩上。
2)铺轨温度
在最佳铺轨温度范围内铺轨。
3)铺底砟
铺轨前,应先铺部分道砟。双层道床宜按垫层厚度铺足,单层道床铺设厚度宜为150~200mm。顶面应平整,中间拉成槽。铺设混凝土枕地段,中间凹槽宽宜为600mm。
道砟来源困难时,铺轨前可在每股钢轨下先铺厚度不小于100mm、宽度不小于800mm的2条道砟带。底砟或砟带应按中桩铺设,其宽度、厚度、中部凹槽应符合施工要求,表面基本平整。
4)铺枕
轨枕宜用平板车或低边车运往工地。人工搬运轨枕的距离不宜大于50m。轨枕严禁抛摔。卸车时,应防止轨枕滚落到路堤外。卸车后应有专人检查清道。
轨枕应按规定数量散布均匀。混凝土枕上应标示中心位置,布枕时对准线路中心线。木枕应按一端取齐的要求布设,布设时应宽面在下,底、面宽度接近的,应使树心面向下,钻好道钉孔后应做防腐处理。
同一种类的轨枕应集中连续铺设(不同类型钢轨接头处除外)。两个木枕地段间的长度小于50m时,应铺设木枕。同一种类不同类型的轨枕不得混铺。在不影响轨道设计强度的条件下,可成段铺设与设计不同类型的轨枕。同类型轨枕成段铺设的最小长度,国家铁路的正线、到发线轨道为500m,其他线和地方铁路、专用铁路、铁路专用线轨道为200m;困难条件下,地方铁路、专用铁路、铁路专用线的站线轨道可减少到50m。钢轨接头前后应各铺设不少于5根同种类同类型的轨枕。
5)铺轨
钢轨应按铺设顺序成对装车,同一轨节的2根钢轨,应装在车中心线两侧的对称位置。缩短轨应装在铺设位置的同侧。钢轨应采用相对式接头。直线地段同一轨节宜选用长度偏差相同的钢轨配对使用,相差量不得大于3mm,并应前后左右随时调整抵消,累计不得大于15mm。曲线外股用标准长度轨,内股接头位置超限时,用厂制缩短轨调整。
4.机械铺轨方法
长大铁路宜选择机械化铺轨。机械化铺设普通轨道主要包括轨节(轨排)组装、轨节运输、轨节铺设、铺砟整道等4个基本环节。轨节组装是施工准备工作,轨节运输、轨节铺设及铺砟整道是基本技术作业。
1)施工准备
施工准备同人工铺轨,设置线路标桩、选择铺轨温度、铺设底砟;轨道部件的质量检验及储存;铺轨基地设置。
2)轨节组装、轨节运输
轨节组装方式可按工程规模大小、施工单位技术装备能力,选用活动工作台或固定工作台生产线。规模较大的铺轨工程,宜选用活动工作台生产线组装轨节。
轨节生产应按铺设计划表进行。各工段用料规格、数量必须执行计划表的规定。计划表主要内容应包括:轨节编号及铺设里程,钢轨类型、长度和曲线内股缩短轨缩短量,相对钢轨接头相错量,轨枕种类、类型、数量和间距布置,轨枕扣件号码或每块垫板道钉数,曲线半径、转向和轨距加宽值,以及其他特殊要求的说明。轨节计划铺设里程应及时根据实际铺设里程调整,并对计划表作相应修正。
钢轨连接配件和轨枕扣件应分类堆置在相应工段的生产线两侧,并在生产过程中随时补充。堆置高度不应大于1.2m。
组装轨节时,应在一轨钢轨轨腰的内侧(曲线在外轨轨腰的内侧)用白油漆标示轨枕位置。组装轨节时,轨端应在前进方向一端方正。直线两端应取齐,曲线按计算确定。应做好配轨设计。采用相对式接头轨道的配轨设计。螺旋道钉锚固用硫磺水泥砂浆锚固。硫磺水泥砂浆配方及配制工艺,应符合铁路轨道施工及验收规范相关规定。钢轨连接配件应涂油后,成套放置在轨节前端第二、三根轨枕上,随同轨节装车。其他零星用料应按铺轨计划随车配发。铺轨列车应备有工地临时急用料。
轨节组装完毕,质量应经检查。直线轨端应方正,曲线按计算错开,允许偏差为±10mm。轨距允许偏差为±2mn。轨枕应正位,并与轨道中线垂直。轨枕中心线允许偏差:国家铁路的止线和到发线为20mm,其他线和地方铁路、专用铁路、铁路专用线轨道为30mm。
轨节经检查合格后,应按轨节铺设计划表用色彩醒目的油漆编号存放或直接按铺设顺序编组装车,运往工地。轨节装车不得超载超限,上下层摆正,轨端对齐。装载后应封车加固,防止运输途中轨节错动。装载层数应根据所用铺轨机确定,并保障行车和作业安全。
3)铺轨机
目前广泛应用的是悬臂铺轨铺轨机,代表机型为DPK32型铺轨机和PG28型铺轨机,主要由主机(一号车)、机动平车(二号车)和倒装龙门三大部分组成。采用主机铺设轨节、倒装龙门成组(一般6层轨节为1组)倒装轨节、机动平车成组转运轨节的作业程序,铺轨机三部分平行作业。
铺轨机应保持状态良好,进场前必须按使用说明书进行准备与保养,上场前必须进行试运转。
4)轨节铺设、铺砟整道
铺轨前铺砟,路基面(含桥梁、隧道)经检验合格后,方可预铺道砟。
轨节运输列车在工地作业时的移动速度不得大于5km/h,并应开停及时、位置准确。两倒装龙门应按中心距13.8m支立在直线线路上,路基应基本水平,承压不小于1.5kg/cm2,两侧等高,与线路中心线对中。复线铺轨时,应选择线间距大于4.3m地段支立倒装龙门吊,否则应拨道。机动平车向主机喂送轨节时,应在主机后停车,在不影响主机作业和安全的情况下与主机联挂、拖拉轨节。轨节拖拉宜在直线或曲线半径较大地段进行。轨机主机前轮不得超越已铺轨节前端的第三根轨枕。在下坡地段铺轨时,应有铺防溜措施。轨节下落接近路基面时,应配合人工稳住轨节,对准中线就位。各轨端至少上紧2个接头螺栓,经检查中线无误后,继续铺设下排轨节。接头螺栓应随后及时补足,并按规定力矩上紧,同时拆除轨隙片。铺轨过程,应检查轨节的铺设里程与计划是否相符。如因积累偏差或差错可能影响前方曲线轨节布置或钢轨接头可能进入禁止接头的地点时,应及时采取措施加以纠正。当天收工时,应将最后铺设的轨节号,连同实际铺设的终点里程,报告铺轨基地。
有砟轨道上砟整道。铺轨后应及时上砟整道,以保证线路稳定,临时行车安全。其施工方法有两种:一种是人工整道,另一种是大型机械化养道(简称大机养)。
2.3.2 无砟道床
无砟轨道是以混凝土或沥青混合料等取代散粒道砟道床而组成的轨道结构形式。无砟轨道具有轨道稳定性好、平顺性高、舒适性好、整洁美观、利于环保、养护维修工作量少、使用寿命长等优点。
1.无砟轨道道床结构形式
正线轨道有条件时,特大桥、大桥及长度大于1000m的隧道内,宜采用无砟道床。铁路客运专线宜采取无砟轨道结构形式。无砟道床宜采用轨道板式、双块式轨枕等结构形式。目前,铁路客运专线正线无砟轨道道床结构形式主要有:
板式无砟轨道有三种结构形式,即CRTSⅠ型板式无砟轨道、CRTSⅡ型板式无砟轨道和CRTSⅢ型板式无砟轨道。双块式无砟轨道有两种结构形式:即CRTSⅠ型双块式无砟轨道和CRTSⅡ型双块式无砟轨道。
1)CRTSⅠ型板式无砟轨道
CRTSⅠ型板式无砟轨道一般分为普通型和减振型两种。
普通型板式无砟轨道分为普通A型板式无砟轨道(见图2-14)和框架型板式无砟轨道(见图2-15)两种。
图2-14 普通A型板式无砟轨道
图2-15 框架型板式无砟轨道
普通型板式无砟轨道由钢轨、扣件、整体轨道板或框架式轨道板(简称轨道板)、乳化沥青水泥砂浆调整层(简称CA砂浆层)、混凝土凸形挡台(简称凸形挡台)、混凝土底座(简称底座)等部分组成。预制轨道板通过水泥沥青砂浆调整层,铺设在现场浇注的钢筋混凝土底座上,由凸形挡台限位,适应ZPW-2000轨道电路的单元轨道板无砟轨道结构形式。
CA砂浆层作为调整层和弹性层,厚度一般为50mm。凸形挡台作为限位装置,直径一般为500mm,高度为250mm。凸形挡台与轨道板间用树脂材料填充,树脂层厚度为40mm。
2)CRTSⅡ型板式无砟轨道
预制轨道板通过水泥沥青砂浆调整层,铺设在现场摊铺的混凝土支承层或现场浇筑的具有滑动层的钢筋混凝土底座(桥梁)上,适应ZPW-2000轨道电路的连续轨道板无砟轨道结构形式。
CRTSⅡ型板式无砟轨道系统构成层次由下至上依次为:级配碎石构成的防冻层(FSS)、30cm厚的水硬性混凝土支承层(HGT)、3cm厚的沥青水泥砂浆层、20cm厚的轨道板,在轨道板上安装扣件,如图2-16所示。
3)CRTSⅢ型板式无砟轨道
CRTSⅢ型板式无砟轨道(CRTSⅢ)预制轨道板,通过自流平混凝土调整层,铺设在现场摊铺的混凝土支承层或现场浇筑的具有滑动层的钢筋混凝土底座(桥梁)上,适应ZPW-2000轨道电路的连续轨道板无砟轨道结构形式,如图2-17所示。
图2-16 CRTSⅡ型板式无砟轨道
图2-17 CRTSⅢ型板式无砟轨道
4)CRTSⅠ型双块式无砟轨道
CRTSⅠ型双块式无砟轨道(CRTSⅠ)将预制的双块式轨枕组装成轨排,以现场浇注混凝土方式,将轨枕浇入均匀连续的钢筋混凝土道床内,并适应ZPW-2000轨道电路的无砟轨道结构形式。其特点是先将双块式轨枕安装就位,然后浇筑轨道板混凝土,如图2-18所示。
图2-18 CRTSⅠ型双块式无砟轨道
5)CRTSⅡ型双块式无砟轨道
CRTSⅡ型双块式无砟轨道(CRTSⅡ)将预制的双块式轨枕,通过机械振动法嵌入现场浇注的均匀连续的钢筋混凝土道床内形成整体,并适应ZPW-2000轨道电路的无砟轨道结构形式。其特点是先浇筑轨道板混凝土,然后将双块式轨枕安装就位,通过振动法将轨枕嵌入压实的混凝土中直至到达精确的位置,如图2-19所示。
图2-19 CRTSⅡ型双块式无砟轨道施工图
CRTSⅡ型双块式无砟轨道与CRTSⅠ型双块式无砟轨道相似,都是在水硬性混凝土承载层上铺设双块埋入式无砟轨道,但采用的施工工艺不同。
6)道岔区轨枕埋入式无砟轨道
客运专线正线与站线、道岔区连接处无砟道床一般采用轨枕埋入式无砟轨道。道岔区轨枕埋入式无砟轨道:将预制的混凝土岔(轨)枕组装成标准道岔轨排,现浇入混凝土形成均匀连续的钢筋混凝土道床,并适应ZPW-2000轨道电路的无砟轨道结构,如图2-20所示。
图2-20 道岔区轨枕埋入式无砟轨道
2.板式无砟轨道道床施工
无砟轨道是指采用混凝土、沥青混合料等整体基础取代散粒碎石道床的轨道结构,是当今世界先进的轨道技术。无砟轨道避免了道砟飞溅,平顺性好、稳定性好、使用寿命长、耐久性好、维修工作少,列车运行时速可达350km以上。下面主要以无砟道床施工加以叙述,无砟道床上铺设的是无缝线路,无缝线路将在后续加以说明。
无砟轨道施工前,需先进行线下工程与无砟轨道工序交接等工作。
路基填筑完成或施加预压荷载后应有不少于6个月的观测和调整期,观测数据不足以评估或工后沉降评估不能满足设计要求时,应延长观测期或采取必要的加速或控制沉降的措施。桥涵主体工程完工后,沉降观测期一般应不少于6个月;岩石地基等良好地质区段的桥梁,沉降观测期应不少于2个月。观测数据不足或工后沉降评估不能满足设计要求时,应适当延长观测期。隧道主体工程完工后,变形观测期一般不应少于3个月。观测数据不足或工后沉降评估不能满足设计要求时,应适当延长观测期。路基、桥涵、隧道沉降变形观测资料应齐全、翔实、规范,符合相关的规定,并及时整理、汇总分析,提交相关单位作为轨道铺设条件评估的依据。
无砟轨道施工前应由建设、设计、咨询、施工和监理单位组成的验评小组对沉降变形观测资料进行分析评估,并提出分析评估报告。无砟轨道施工单位应接收《无砟轨道铺设条件评估报告》,工后沉降变形符合设计要求后方可进行无砟轨道施工。
无砟轨道施工前,线下工程主体应全部完工,检验合格。未完成的附属工程不得影响无砟轨道施工。无砟轨道工程与线下工程工序交接应在轨道工程施工一个月前进行。线下单位应向轨道施工单位提交线下构筑物竣工测量资料、桩橛和与轨道工程有关的变更设计、线下工程施工质量检验合格报告等资料。无砟轨道施工前应接收基桩测设单位的线路测量资料及基桩控制网,并复测基桩控制网、中线桩和路面高程、平整度及几何尺寸等,核实中线和高程贯通情况。复核时发现同设计不符时应及时联系有关单位,共同解决。
1)轨道板预制
轨道板预制场址选择在现场的,进场时应考虑可以水、电、大临设施共用,可以工厂化标准建设预制厂房,可以各生产线共用一座拌合站,统一进行钢筋加工焊接,进行轨道板预制,轨道板预制施工工艺流程如图2-21所示。
图2-21 轨道板预制施工工艺流程
预应力或非预应力轨道板均需要在徐变1个月后,对承轨台进行切削打磨。切削采用专用数控机床,计算机智能控制切削参数,达到要求的精确度。对切削加工后的轨道板进行编号,以便安装时各就各位。轨道板出场前完成道钉、垫板、扣件的安装。
2)轨道板存放、运输
轨道板生产后存放在堆放场,码堆层数不超过8层。堆放场设置40m跨度走行式龙门吊,配备专用吊具,进行出车间后的起重运输及装车。有绝缘轨道板和无绝缘轨道板分区堆放。
装卸轨道板应利用轨道板上的起吊装置水平起吊,使起吊螺栓均匀受力,严禁碰、撞、摔。轨道板运输前应确认装车平稳,捆绑牢固,严禁三点支撑,严防冲击。轨枕铺设前,采用专用平车运往工点临时存放或直接堆放在路基上。各种条件下堆放时,每层轨道板间都应设置垫木进行层间分隔和缓冲。
3)支承层施工方法
路基基床上支承层摊铺方法。轨道板布设前在路基上施作水硬性支承层的施工程序为:
施工准备(待路基本体和地基沉降趋于稳定后,再行开始施工基床表层和支承层)→测量放样→水硬性的材料拌合与运输→摊铺准备→摊铺→抹面成型→养护(混凝土支承层采用覆盖膜洒水的方式进行养护)。
桥梁上保护层、底座混凝上浇筑方法。桥梁上保护层、底座混凝土铺筑采取模筑法方案,钢筋常规法施工,混凝土铺筑采取平板式振动,人工抹面成型。保护层、底座混凝土在桥梁徐变基本完成后进行,一般架梁后该区段没有运梁车通过时即可施工。
隧道上底座混凝土浇筑方法。隧道地段底座与隧道仰拱回填层合为一体,按照设计混凝土强度进行模筑法浇筑混凝土。
4)CRTSⅠ型板式无砟轨道铺设方法
CRTSⅠ型板式无砟轨道主要由钢轨、扣件、预制轨道板、CA砂浆充填层、底座等组成。CRTSⅠ型板式无砟轨道为单元分块式结构,是将工厂化预制的高精度轨道板铺设在浇筑好的底座上,其空间状态精调到位后,将水泥乳化沥青砂浆灌注在板下约50mm的间隙内,从而构成板下全面支承的结构。
板式无砟轨道结构设置凸形挡台,轨道板不采用纵向连接,轨道板的纵横向约束是靠凸形挡台。灌注CA砂浆(厚度为50~100mm)给轨道一定的弹性。采用铁垫板弹性分开式扣件系统,无级调高充填式垫板实现线路高低的无级调整。在轨道板底粘贴20mm厚的微孔橡胶垫板形成减振型无砟轨道。
主要优点:
(1)采用后张法,避免了先张法的预应力自由锚固区,减小了板的宽度,降低了轨道结构自重。
(2)轨道结构采用凸形挡台结构,轨道板单独成一单元,轨道结构的维护。
(3)充填式垫板解决了轨道高低调整及轨道板翘曲引起的变形。
(4)轨道板生产、现场铺设方法简单可靠、灵活机动。
主要缺点:
(1)轨道板变形后只能靠充填垫板调整。
(2)设置凸形挡台,使其成为轨道主要的受力构件,且成为轨道结构的薄弱环节。由于凸形挡台处砂浆容易破坏,国内设计采用灌注树脂的方式保证该部位的耐久性能,但造价提升很高。
(3)存放不当轨道板易产生翘曲变形。
CRTSⅠ型板式无砟轨道道床施工的施工顺序如图2-22所示。
图2-22 CRTSⅠ型板式无砟道床施工工艺流程
5)CRTSⅡ型板式无砟轨道铺设方法
CRTSⅡ型板式无砟轨道主要由钢轨、扣件、预制轨道板、高弹模CA砂浆、底座板或支承层等组成。轨道板相互之间通过纵向螺纹钢筋连接,是一种连续结构。轨道板下仍设有CA砂浆调整层,但起着传递水平荷载的作用。
CRTSⅡ型板式无砟轨道结构包括路基上和桥梁上两种类型。路基和桥梁过渡段采用轨道板与端刺摩擦板结构过渡。桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道的轨道板、水泥乳化沥青砂浆、钢轨、扣件等与路基上相同,与路基上的主要区别在于:
铺设滑动。桥梁面上没有级配碎石防冻层,而是在验收合格的梁面上施作喷涂防水层、5mm厚两布一膜滑动层和梁端缝5cm厚硬泡沫塑料板,使底座板与梁面可相对滑动。
纵连底座板。桥上采用的是C30的钢筋混凝土底座而路基上采用的是C14素混凝土支承层。
端刺及固结机构。为了适应底座板连续结构,在桥梁两端路基上设置摩擦板及端刺,以限制底座板中的应力及温度变形,两端刺间底座板纵向跨梁缝连续,在桥梁固定支座上方设置预埋螺纹钢筋和抗剪齿槽与梁体固结,形成底座板纵向传力机构。
限位挡块。底座板两侧设置侧向挡块,限制底座板、轨道板横、竖向位移和翘曲。
硬泡沫塑料板。在梁端接缝处纵向两侧1.5m范围内铺设泡沫塑料板(1.5m+0.1m+1.5m),厚度5cm,宽度与轨道板一致,硬泡沫塑料板可以减缓梁端转角对底座板、扣件等的不利影响。
以桥上CRISⅡ型板式无砟轨道铺设技术为例,介绍CRTSⅡ型板式无砟轨道道床施工的顺序为:
施工准备→测设基桩→桥上滑动层铺设→接缝板铺设→混凝土底座施工→定位圆锥安装→轨道板粗放→轨道板精调→水泥沥青砂浆灌注(CA砂浆)→轨道板纵向连接→轨道板锚固和剪切连接→侧向挡块施工→质量检查。
(1)施工准备。检查梁面,核对梁面高程、半整度等,不符合标准的梁面应进行修整,达到梁面验收标准;做好复核、复测基准网的准备工作,根据铺板需要对导线点进行加密,并将控制点引至梁面或固定的结构物上;检查运输便道平整性,以便于Ⅱ型板和其他材料及施工机械设备的吊装和运输;桥梁面的防水层必须按设计施工完毕。
(2)桥上滑动层铺设。滑动层由两层无纺布和一层聚乙烯薄膜构成,两层无纺布之间铺一层聚乙烯薄膜。
(3)铺设接缝板。接缝板采用硬泡沫塑料板,硬泡沫材料板放在两片梁之间。从固定支座端的上部结构梁端连接的锚固螺栓到可移动的桥梁端终止,粘合硬泡沫塑料板时不能有交叉接头。
(4)混凝土底座施工。混凝土底座板是CRTSⅡ型轨道板的支承基础和结构元件,桥上底座板采用现浇混凝土,采用混凝土运输车运输,泵送入模。
(5)定位圆锥安装。轨道板精调前需用铺设机械进行粗放。在轨道板的接头处使用辅助安装工具圆锥体,可使轨道板铺设精度达到10mm,使随后的精调工作量减少。施工前应对全桥进行贯通测量,轨道基准点和圆锥体安装点位于CRTSⅡ型板横接缝的中央,使圆锥体的轴线与安置点重合。
(6)轨道板粗放:
①准备作业。混凝土底座经过检查验收,其断面尺寸、表面平整度及最大允许偏差应符合要求。
②轨道板的调用计划。轨道板从工厂通过临时运输便道运送至施工段的桥下或提前在桥下备板,由履带式吊机吊至梁上直接进行铺设。
③轨道板的粗放。轨道板安装前要在精调装置的安设部位先放上发泡材料制成的模制件,用硅胶固定,垫层灌浆时作密封用,以防垫层砂浆溢出。
(7)轨道板精调。轨道板精调时采用全站仪和电子数字水准仪,同时应配套使用用于轨道板精调的测量滑架、用来精确近地面架设全站仪及棱镜的专用三脚架、与测量滑架配套的标准棱镜。
在已知的轨道基准点上对速测仪进行程控设站,并通过已精调好轨道板上的卡尺进行定向,再使用其他已知轨道基准点进行定向检查。出现较大偏差时,则应对轨道基准网以及前一块铺好的轨道板的精调精度进行进一步的检查,粗略定位后,在轨道板的两侧分别放置3个两轴的校正架,借助全站仪和安装在轨道板端部的激光感应器对轨道板进行精细调整。
根据测量结果,对轨道板进行纵向和横向移动。为此必须根据测量员的口令同步操作所有4个位置的调节装置。然后根据测量人员的要求调整高度。同时也须同步调整有关的定位装置。当经过多次调整后各角均达到最终位置后,对轨道板中间的高度进行补调。
(8)轨道板沥青砂浆灌注:
①轨道板边缝密封。精细调整完成并满足精度要求后,在轨道板和底座板之间有一平均2~4cm厚的缝隙,要用垫层砂浆对轨道板逐块填充。为防止沥青水泥砂浆在垫层灌浆时不受控制地从轨道板侧面溢出,必须将轨道板和底板之间的缝隙进行密封,侧缝采用稳固的水泥砂浆。在密封开始时底板的表面,包括轨道板以外的部分应清扫干净。在气候很干燥时还必须浇湿这一范围。在进行密封砂浆施工这一工作流程中不允许触动定位装置以及铺设的轨道板,否则会再次破坏已调好的精确度。
②轨道板的固定。为保证在垫层砂浆灌浆时轨道板不浮起要加装压紧装置。压紧装置设置在轨道板的中间和安装圆锥体用过的锚杆处。在轨道板中间设置时也采用精轧螺纹钢锚固件,在锚固杆上用冀形螺母充分拧紧,以防止轨道板移动。
③灌注沥青水泥砂浆。在轨道板和底板间有一平均厚度为2~4cm的空隙,空隙用沥青水泥砂浆逐块填充。
(9)轨道板的纵向连接。为实现CRTSⅡ型板式轨道系统的适用性,要将轨道板相互连接起来。用张拉锁件和螺母套在预制轨道板两端露出的螺纹钢筋上对其进行张拉连接,使接缝处始终处于压应力状态,以此提高耐久性。
(10)轨道板锚固和剪切连接。在桥梁固定端处,轨道板上预留四排孔眼,混凝土底座板在对应位置打孔,轨道板精调后注入专用胶体,把螺栓与底座板锚固起来,灌注沥青水泥砂浆后锁紧轨道板上螺栓。
(11)挡块施工:
①侧向挡块施工。侧向挡块的连接钢筋通过在桥面钻孔或预埋钢套筒埋入桥梁,然后在该钢筋上绑扎挡块钢筋,在混凝土底座板侧面粘贴橡胶支垫,支立模型,灌注混凝土。侧向挡块和混凝土底座板之间通过橡胶支垫进行传力,其余缝隙用矿物纤维(即硬泡沫材料)进行填塞。
②竖向挡块施工。竖向挡块与混凝土底座板和轨道板之间均通过橡胶支垫进行传力,其余缝隙用矿物纤维(即硬泡沫材料)进行填塞。在竖向挡块施工之后清理桥面,喷涂防水层。
6)CRTSⅢ型板式无砟轨道
CRTSⅢ型板式无砟轨道主要由钢轨、扣件、预制轨道板、自密实混凝土、底座或支承层等部分组成。CRTSⅢ型板式无砟轨道为分块式结构,轨道板与板下自密实混凝土通过门型钢筋形成整体结构,轨道板与底座之间通过限位凹槽限位,结构承力和传力路径明确。
CRTSⅢ型板式无砟轨道道床施工的顺序为:
施工准备→底座验收→轨道板测量放样→中间隔离层及限位凹槽弹性垫层铺设→自密实混凝土钢筋绑扎→轨道板初安装→轨道板初调→轨道板精调→轨道板限位装置安装→自密实混凝土模板安装→自密实混凝土灌注→观察孔填充→混凝土养护→质量检查验收→长钢轨铺设→轨道静态精调。
3.双块式无砟轨道道床施工
双块式无砟轨道主要由钢轨、扣件、预制轨枕、道床板、混凝土底座或支承层组成。双块式无砟轨道在桥梁地段采用单元结构,路基和隧道地段采用连续结构。我国双块式无砟轨道结构分为CRTSⅠ型和CRTSⅡ型两种,CRTSⅠ型双块式无砟轨道是将预制好的双块式轨枕,在现场通过浇筑混凝土将轨枕埋入混凝土道床板中,而CRTSⅡ型是将轨枕“振入”混凝土道床板中,使轨枕与混凝土道床板成为一个整体的无砟轨道结构形式。
(1)双块式无砟轨道的主要优点:
①道床混凝土灌注成型,未设特殊的垫层(如板式轨道的CA砂浆)均为常规的施工工艺,利于掌握及技术革新。
②采用常规轨枕的结构形式,预制件的生产经验及生产设备利于掌握。
③由于采用单根枕,平整度利于保证,避免了板式轨道需模型精细加工或车床加工等工序。
④预制件较小,运输吊装方便。
⑤轨道基本为混凝土构筑,耐久性保证概率高。
(2)双块式无砟轨道的主要缺点:
①新老混凝土结合面易产生裂纹,裂纹控制较困难。
②轨道结构宽度较板式轨道宽,自重大。
③现场混凝土施工量大。
④采用工具轨施工,质量受工具轨、扣件的影响。工具轨的刚度、热膨胀性等影响轨道精度。
1)双块式轨枕预制
轨枕预制场址选择在现场,水、电、大临设施共用,工厂化标准建设厂房,各生产线共用一座拌合站,统一进行钢筋加工焊接。双块式轨枕预制施工工艺流程如图2-23所示。
图2-23 双块式轨枕预制施工工艺流程
2)支承层施工方法
路基水硬性支承层施工方法、桥梁上保护层、底座混凝土浇筑方法、隧道上底座混凝土浇筑方法见CRTSⅠ型板式无砟轨道。
3)轨道组装与定位、道床混凝土浇筑方法
以CRTSⅡ型双块式无砟轨道为例,施工方法如下:
梁面、隧底及路基面检查→测设基桩→梁面、隧底凿毛、清理→混凝土支承层施工(路基)→支撑柱准备、安装支撑柱→安装侧模及走行轨→铺设混凝土道床板钢筋网、钢筋绝缘性能检查并可靠接地→测量、精确调整支脚→道床板混凝土浇筑、抹平→安装横梁→轨枕振动嵌入→道床表面抹平→拆除固定架、横梁、支脚及横板→混凝土养护→质量检查。
(1)支撑柱及模板安装。根据设计图纸先测量放出支撑柱位置,支撑柱位置由测量人员,在轨道板两侧每隔一定距离进行标注,并在下部结构上为支撑柱和钢模板安装钻孔。每隔一定距离,在将要浇筑混凝土的底座板两侧设置支撑柱并固定好。
机械施工使用的模板为配套的定型轨道模板。隔离层土工布与侧模板的接缝处用胶带密封,防止漏浆。轨道模板侧模插板可直接放在底座板上,用胶带密封接缝,用扎丝或绑扎带将插板固定在侧模板上。
(2)铺设钢筋。先测量放出线路的中心线,根据设计图纸定出纵向钢筋在横向上的铺设位置,将纵向钢筋全部按定出的位置摆放好,纵向钢筋的搭接除接地钢筋外长度不少于600mm。
在底层钢筋完成后,安放垫块于钢筋网下面,以满足钢筋保护层厚度要求。
(3)道床板的接地与绝缘检测。道床板结构内有三根纵向钢筋作为接地钢筋。纵向上每隔大约100m的长度设置为一个绝缘绑扎节点,纵向钢筋之间相互绝缘,搭接长度不小于600mm。
利用绝缘电阻表对纵、横向钢筋的绝缘情况及接地钢筋之间的导电进行检查,每两根相交的钢筋都必须进行绝缘检测,即每根横向钢筋和所有纵向钢筋之间,上下层钢筋之间,以及上下层钢筋与轨枕结构钢筋之间都必须用绝缘电阻表进行测量,测量结果应不小于2MΩ。
(4)支脚精调:
①测站的选取。双块式无砟轨道主要使用带自动锁定功能全站仪配合相应的精调软件进行支脚精确调整。为了将支撑柱设置到设计位置上,将全站仪安装在位于固定端一侧的还未调整的支撑柱上,使用自由测站。将支撑柱垂直于超高放置时,配合使用平衡楔,以便全站仪平衡角度保持水平。
②自由测站。通过在工作区域前后均匀8个CPⅢ网络衔接点作为自由测站,使可以将全站仪设置在固定点区域内。自由测站的精确度必须在1~2mm范围内。
③支撑柱点的设置。支撑柱的设置需要球形棱镜,棱镜放置在支撑柱上并调整好,通过全站仪的追踪系统,可获得球形棱镜的三维坐标,并一直显示基于轨道设计尺寸的里程偏差、侧向位置偏差和高度的偏差。全站仪与将要设置的支撑柱之间的标准距离为9.8~86m。
④支撑柱将交替安置于固定端和活动端。相对于前一个支座点的剩余偏差必须小于0.5mm(横向和高度)。在活动端一侧需要精确地设置高度,两相邻点的允许偏差为0.5mm。测量剩余误差需要将实际值与设计值的差别在所有测站的剩余支撑柱上呈线性均匀分配。
(5)混凝土施工。在运输通道条件允许的情况下,混凝土搅拌车直接将混凝土运送至施工点,接滑槽将混凝土导入模板内;运输通道不具备条件时,采用混凝土巡回车或混凝土泵车将混凝土输送至施工点模板内。
通过刮板将混凝土表面精确地、按规定地进行刮光。刮平以后安装轨枕。安装机械将一根横梁和一个轨枕框架运送到即将施工的段落内。先将横梁放置在一对支撑柱上,然后将安装好5根轨枕的框架压入混凝土中。
完成轨枕框架压入混凝土以后,立刻使用0.2nm的金属塞尺检查轨枕框架和横梁之间的接触面。必须保证所有的接触点都相互接触到,并且之间没有任何空隙。
(6)后期处理。混凝土灌注完毕后,一是将轨枕框架从已浇筑好混凝土的轨枕上拆下,二是拆掉支撑柱,三是拆掉钢模板轨道。支撑柱和钢模板轨道都是通过相应的辅助机械,从施工段末尾向头运送,这样就形成了一个循环。当混凝土已经达到一定的强度后,就可以将轨枕上的框架拆掉。
(7)混凝土的养护。用薄膜覆盖喷湿养护或洒水养护。在道床混凝土未达设计强度70%之前,严禁各种车辆在道床上通行。雨期施工时准备防雨棚罩,一旦需要,能立即对新浇筑混凝土加以保护。