客运专线长枕埋人式大号无砟道岔铺设施工工艺

2020年10月8日00:00:52 评论 18 9553字阅读31分50秒

1 前言

1.1 BWG道岔结构特点

为满足铁路客运专线铁路高速行车安全性和舒适度的要求,BWG道岔采用了较大半径的导曲线设计,尖轨处理则采用FAKOP方案处理为切线线型,39,113号码道岔则采用了三次抛物线线型。主要有以下特点。

(1)转辙机器尖轨与基本轨结合部采用FAKOP设计技术,其尖轨较普通线路轨距加宽15mm,列车通过该道岔时具有与区间相似的运行轨迹,极大地降低了车轮对尖轨的动力冲击。

(2)增加下拉装置设备,下拉装置的功能是在可动心轨牵引到位后利用下拉力将可动心轨扣拉于翼轨相连的滑板上,以确保翼轨与可动心轨受轮载时有同步的弹性变形量,以减少轮载过渡段的冲击力。

(3)39,113号道岔导曲线采用多段曲线连接形式,曲线中段为R=4000m的圆曲线和两侧各为三次抛物线的连接曲线,在保证道岔行车要求的前提下大大缩短道岔长度。

(4) BWG大号无砟​道岔平面线型设计见表1。

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表1 BWG大号无砟道岔平面线型设计表

1.2长枕埋入式大号道岔轨道结构

长枕埋人式轨道结构的BWG大号无作道岔,其岔枕采用R2000型铰接式长,短枕结构,岔枕内埋入了预应力螺栓装置。铰接式长、短枕结构不仅方便工厂预组装时轨排节段的运输,也降低了振幅,延长了混凝土道床寿命。除岔枕采用R2000型长,短枕结构外,道岔轨下基础,以路基(桥面)以上依次为,30cm厚C30钢筋混凝土底座、40cm厚C40钢筋混凝土道床板,底座宽3.80m(轨道中线外1.90m),道床板宽3.20m(轨道中线外1.60m),道床板表面设置横向向外0.5%的排水坡。施工过程中,按轨道结构和设计需要,在上下混凝土间设置PE滑动膜和剪力杆,混凝土节段按一定间距设伸缩缝和传力杆,预埋接地端子及其他部件(图1)。

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图1 BWG大号无作道岔的岔枕图

根据道岔类型的不同,长枕埋入式无砟道岔结构在道岔前后各设置6.5m.26m(45m)的长枕埋入式或R2000型双块枕式无砟​轨道与正线无砟​轨道或站线有砟轨道顺接过渡。

为满足制式轨道电路传输的需要,道岔轨下混凝土钢筋间采取设置绝缘卡隔离措施以增加绝缘,以防止产生杂散电流影响轨道电路传输。

1.3大号无砟道岔施工的特点

除了制造精度高的特点外,为满足高速铁路高速、舒适、安全的运营要求,BWG大号无砟道岔对钢轨结构,轨枕下混凝土基础、安装精度、钢轨焊接等方面有着特殊的要求,这些要求也构成了BWG大号无砟​道岔的主要特点。

(1) 钢轨部件长,装配精度高,轨排运输困难。

(2)轨枕下混凝土设计为高性能混凝土,其结构须满足中国制式轨道电路传输的要求。

(3)高平顺性的轨道线性,施工测量和控制精度要求高。

(4)钢轨焊接接头质量及平顺度要求高。

2 适用范围

本工艺适用于现场运、铺长枕埋入式18号和39号大号无砟​道岔。

3 主要技术标准

(1)《客运专线无砟​轨道铁路工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2007]85号)。

(2)《客运专线无砟​轨道铁路工程测量暂行规定》铁建设[2006]189号)。

(3)德国BWG公司提供的有关技术标准资料。

4 施工方法

BWG大号无砟道岔,采取“工厂预组装、分节段运输、现场精调并灌注混凝土”的施工方法。道岔预组装在工厂内进行;专业运输公司负责将道岔轨排节段通过公路运输进场﹔工地内运输、安装、精调、混凝土浇筑、道岔钢轨焊接等;信号施工单位负责道岔组装及调试过程的电务配合工作。

BWG大号无砟道岔施工按每个作业面月安装4组道岔配置施工队伍,每个作业面设1个混凝土作业组和1个道岔组装作业组,每个车站设1个钢轨焊接作业组负责道岔内外的钢轨铝热焊接。

每组BWG大号无砟道岔的施工周期为47天,其中底座混凝土8天、等待混凝土强度3天、道岔安装及道床板混凝土26天,等待混凝土强度及岔内钢轨焊接准备7天,钢轨焊接与锁定3天。各作业面可分工序开展流水作业以加快施工进度。

5 工艺流程及施工要点

5.1 施工工艺流程

见图2。

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图2 施工工艺流程

5.2 施工要点

5.2.1 施工测量及设备配置

(1)CPⅢ点复测

CPⅢ控制网基点采用后方交会法测量,即CPⅢ控制网与CPⅡ或CPⅠ控制网进行联测,每站测设6对CPⅢ控制点,换站后搭接前一测站3对点,通过最小二乘法获得最合理的联接。

高程测量用电子水准仪进行往返观测,启闭于CPⅢ网点间。

单程水准测量闭合差E的计算公式:

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式中

α———控制点允许偏差为0.5mm;

b———每公里水准线路允许偏差为2mm;

S———为单程水准测量线路长度(km)。

(2)铺岔基标测量

铺岔基标的设置原则以满足施工需要为准,道岔直股按6m间距、曲股按5m间距、设置等边距基标,通过线路两侧的CPⅢ控制点进行自由设站,按已经计算好的道岔基标理论值进行放样,每测站放样距离控制在50m以内。

(3)道岔线性测量

道岔线性测量针对道岔前后过渡段进行测量,使用预先加工的精密测量标架,以达到精确测量的目的,精密测量标架的空间几何位置与线路轨道一致。通过线路两侧的CPⅢ控制点进行自由设站,对过渡段每个承轨槽进行测量,测量结果通过PVP软件计算,生成实测值与理论线性对照图。以此判断道岔铺设精度,并进行调整。

此项测量工作借助轨检车与全站仪完成,全站仪架设在线路中线上,通过后视线路两侧8个CPⅢ控制点进行自由设站,观测轨检车上的棱镜,测量轨道的高低、方向。轨检车通过自身携带的传感器对轨道的超高,轨距进行测量。通过这些数据反映道岔铺设的内部几何精度,继而进行调整。

(4)主要测量设备

①TCA1800全站仪

a,TCA1800测角精度:1",测距精度:1mm+2ppm;b.马达驱动、ATR动照准棱镜测量;c,测量时间快,精测模式仅需要3秒(跟踪模式:0.3秒)即可得出成果;d.独有的温控与动态频率校正技术确保测距的高精度和稳定性;e.静态绝对度盘编码系统,单次测角读取60条编码,确保高精度、高稳定性;f.支持256K~4M的国际标准PCMCIA卡,方便数据存储及传输。

②蔡司电子水准仪

a.每公里往返测中误差0.3mm;b.先进的感光读数系统;c.感应可见白光即可测量;d.为了准确确定基准点的高程水准尺应使用可对中的底部配件,该配件在出场时加以检校。

③轨检车等

a、为了能够精确且迅速的在标志点上架设棱镜使用专用的带有可调节螺旋的地面三角支架。b.置于设标网上的专用棱镜。

④安博格GRP1000型轨检车见图7、徕卡TPS1201全站仪(测距精度1+2ppm,测角精度1秒。

5.2.2 道岔区混凝土底座施工

(1)道岔区底座为C30钢筋混凝土结构,随道岔线形呈梯形布置。混凝土采用厂拌混凝土、连续浇筑施工。道岔区底座混凝土浇捣完成。

后人工平整并压光抹面,插入剪力钢筋,风镐对底座混凝土表面凿毛。

(2)施工测量及放样。采用高精度全站仪、电子水准仪复测道岔前后各300m范围的CPⅢ基准网,放样道岔岔心、岔尾、岔首、曲股曲线起讫点及过渡段起讫点等铺岔基桩,并按5m间距加密向线路两侧1.8m布置施工基桩,用墨线或油漆标识道岔外轮廓边线、混凝土模板安装位置、纵移台车走行轨道中线、预埋件埋设位置、侧向调节支架固定点等。

(3)绑扎底座钢筋。清洗底座混凝土表面,铺设接缝滑动膜,用预先加工的钢筋绑扎道床板底层钢筋,钢筋间距采用角钢胎模控制。对处于影响纵移台车走行轨道等后续施工的部分,可调整钢筋间距,或暂缓施工。之后,将道床板面层钢筋放在底层钢筋上方。

(4)底座混凝土的浇筑

底座板设计采用低弹性模量的C30混凝土。混凝土采用罐车运送至现场,混凝土泵车将混凝土输送浇筑点。底座板混凝土采用插入式捣固器振捣,梁端钢筋搭接密集区应用直径30mm捣固棒振捣密实,严禁漏捣。混凝土捣固时,必须从钢筋的间隙插入,尽量避免碰触钢筋和绝缘卡。混凝土表面用木抹子抹平,然后采用长柄塑料刷横向拉毛。底座板混凝土养护采用薄膜+土工布覆盖洒水养护的方式。覆盖洒水保湿养护时间至少7天。

5.2.3 大号道岔的运输及吊装

BWG长枕埋入式大号无砟道岔工厂预组装后,采取分节段运输和吊装的方式。18号道岔分为3段4节,最长节段长29.5m,重约20t;39号道岔分为4段7节,最长节段54.5m、重约42t。

为保证道岔节段运输和吊装不变形,应选择有足够长度和载重量的拖挂汽车或运输长大物件的专用汽车,并在车体安装有足够刚度的专用托架,用塑胶带将道岔节段固定在车辆上,道岔节段的层与层之间按不小6m间距用木枕设置横向支垫;吊装时使用带吊索的吊具梁,吊点的布置应保证道岔节段竖向变形不超过1‰,横向变形不超过2‰。

(1)道岔运输车的选择。根据道岔节段的长度及重量,选择拖挂汽车或运输长大物件的专用汽车运输道岔节段,其中30m以下的道岔节段选用拖挂汽车,30m以上的道岔节段选用运输长大物件的专用汽车。运输时,道岔节段超出运输车辆末端的距不得超过3m。

(2)选择合理的公路通道。从工厂到工地附近的正式公路应宽于4m,满足运输车辆最小转弯半径的要求,30m道岔节段最小转弯半径21m,54.5m道岔节段最小转弯半径40m。

按规定办理长大货物运输手续,提前拆除影响通行的建筑物,或临时帮宽既有道路。道岔的运输时间应安排在车辆较少时段或夜间。

(3)对临时便道的要求。若道岔轨排卸车地点不能直通正式公路,需修建临时便道,临时便道的标准应符合山区二级公路技术条件。路面应宽于4m;最小转弯半径:30m道岔节段最小转弯半径2lm,54.5m道岔节段最小转弯半径40m。

(4)选择的道岔节段卸车地点应满足汽车吊作业及运输车辆停靠,尽量使用汽吊能将道岔节段直接吊铺到线路上,或靠近道岔铺设位置。卸车作业前,应对地面进行硬化处理并作必要的测试,以保证地基有足够的承载力。

(5)道岔的吊装。采用200t级及以上的汽吊吊装道岔节段,并配备专用吊具梁。吊具梁上设有多根等距布置的吊索,吊索按对称布置,最大间距1.80m,吊索与道岔节段夹角不得小于65°,道岔节段与吊具梁间最小距离为1.30m。

5.2.4 道岔工地组装

(1)安装道岔平移台车

按道岔设计铺设高程,中线计算平移台车走行轨道的位置和高度。平移台车走行轨道采用24kg/m钢轨铺设,轨道以下按1.0m间距铺设厚10cm的方垫木。自下而上依次安装台车纵梁及走行部、横抬梁,之后安装就位设备和横移设备。

(2)道岔轨排节段的运输

用液压模块式轴线车或长拖车运输道岔轨排节段。运输前预先规划车辆进出通道和吊卸方案,对施工便道及吊装场地加宽加固,办理公路运输超限货物相关手续,临时迁改或拆除障碍物,必要时委托公安、路政专车护送)。

(3)道岔轨排节段的吊卸

依据工地环境的不同,18号道岔选用单台300t汽吊,36号道岔选用2台或3台300t汽吊,并配备专用吊梁吊装道岔轨排节段。道岔轨排吊装时,须专人指挥。

(4)推送平移台车就位及道岔连接

逐段推送平移台车至道岔铺设位置,用特制方尺方正道岔始端和尖轨尖端,检查道岔钢轨长度和道岔全长,用无孔夹具将道岔轨排连接成整体。对道岔侧股轨排需要将侧股和直股轨排同时落在台车上,安装岔枕连接夹板和轨距拉杆,将侧股和直股轨排连接成整体。

(5)道岔粗调

按照道岔铺设图和铺设标准检查道岔钢轨、岔枕及扣件系统的完整性,调整岔枕位置、轨距等。依据铺岔基桩,拉钢弦线,用专用检查尺,调整平移台车上横移工装将道岔拨到中线位置。

对道岔内部结构尺寸的48项指标进行逐项检查并调整到位,尖轨密贴度的调整由电务专业配合调试。道岔各部的容许误差见表2。

客运专线长枕埋人式大号无砟道岔铺设施工工艺

表2 道岔各部的容许误差

(6)调节支架安装和平移台车拆除

道岔粗调完成,按2m间距在两侧钢轨外侧对称安装侧向调节支架,侧向调节支架采用三角结构设计,用膨胀螺栓将固定基座固定在底座混凝土上。调节前,侧向调节丝杆应居中,对道岔方向的对中调整在左右两侧对称进行,并沿线路方向逐步调整,使道岔方向正确且居于设计中线上。

纵向按2m间距错开侧向调节支架在钢轨侧面对称安装竖向调节器,支撑螺杆加装PVC套筒,沿线路方向将道岔轨排调整至设计标高。辙叉位置可适当增加竖向调节器数量。

平移台车在侧向、竖向调节器安装并调试完成后逐段拆除,由上而下依次为拆除平移台车横梁、纵梁及走行轮、走行轨道等,拆除下来的杆件及螺栓应及时清理、养护并分类存放,留待下次使用。

采用60kg/m工具轨(新轨)组装道岔前后长枕埋人式无作轨道过渡轨节并与道岔轨排连接在一起,安装调节支架、轨距拉杆等。

(7)道床板钢筋绑扎和模板安装

先完善道岔底层钢筋,再绑扎面层钢筋。钢筋交叉处采用塑料绝缘卡和塑料扎带隔离和固定。

安装侧向组合钢模板和转辙机开槽模板。在钢筋网与模板间设塑料垫块或砂浆垫块预留混凝土保护层厚度。

钢筋绑扎完毕,按要求进行绝缘测试。

(8)道岔精调定位

使用GRP1000轨道检查车检测道岔方向、高低,水平、轨距等几何形位指标,根据检测数据确定精调数值,通过调节支架予以调整。

调整尖轨、心轨密贴和顶铁间隙应同调整轨距、支距相结合,使尖轨尖端缝隙、心轨尖端缝

隙、顶铁与尖轨,心轨的轨腰满足设计技术要求。进行工电联调。

5.2.5 混凝土施工

(1)对施工环境的要求

长枕埋入式无砟​道岔混凝土浇筑,宜在晴天少风时进行,环境温度5℃~30℃,温差变化小,应避开烈日,雨天或大风天气。夏季宜在夜间进行,砂石料和搅拌用水采取降温措施。冬季宜在白天进行,气温达到冬季施工条件时采取预热加温措施,混凝土用热水搅拌、砂石料不得结冰,缩短运输和灌注周期,必要时对混凝土浇筑区搭设暖棚,用煤炉或暖风加热。

(2)混凝土拌和质量

混凝土拌和质量包括原材料选择和配合比试验、厂拌、运输、泵送一直到人模前的质量。

混凝土配合比中适当减少水泥用量,增加Ⅰ级粉煤灰和减水剂的掺量,以避免裂纹产生。

混凝土拌和质量按工艺要求取样试验,测试混凝土泌水性、和易性和坍落度。坍落值在满足泵送的前提下应尽量的小,一般控制在14~17cm。

(3)混凝土浇筑

与普通混凝土施工不同,长枕埋人式无碎道岔道床板混凝土浇筑时须兼顾对道岔节段的扰动和混凝土与岔枕间粘结。

混凝土浇筑前,清洁混凝土模板,涂脱模剂,对支承螺杆.竖向调节器上的PVC管用胶带密封,采用防护罩遮盖道岔钢轨部件、岔枕面,以免造成污染。

道床板混凝土采用厂拌混凝土,罐车运输、汽车泵泵送人模、机械振捣的施工方式。混凝土浇筑应由一端向另一端逐段推进,混凝土通过移动导管直接注入钢轨内侧岔枕盒内,并左右移动导管。当第二个岔枕盒内混凝土高出岔枕底部时,方可移动导管灌注第二个岔枕盒,以此类推。人工配合扒平、均匀轨枕盒内混凝土,插入捣固棒振捣,对轨枕底部加强振捣,捣固时应防止捣固棒碰撞竖向调节螺杆及其他固定装置。

混凝土浇筑过程,派专人负责对道岔轨道线形和位置的检查。当道岔线性发生微小变形后,及时调整恢复,若调节支架遭遇意外撞击而使道岔变形时,混凝土浇筑必须马上停止,待测量检查后再恢复浇筑。

待混凝土初凝后,及时撤除遮盖在钢轨、岔枕上的防护罩,人工对混凝土表面压光抹面,设置表面排水坡。在混凝土表面喷洒养护剂。

(4)模板、调节支架拆除及养护

待混凝土终凝且强度达到5MPa以上后,逐步松开调节支架、轨枕扣件,以免气温变化产生的温度应力造成混凝土表面裂纹。用土工布覆盖混凝土表面,洒水养护14天。

混凝土浇筑24小时后,拆除模板,调节支架和支承支架。采用无收缩混凝土或砂浆修复混凝土表面缺陷。

在混凝土养生期间,严禁行人、车辆在道岔上通过。

5.2.6 道岔轨道几何精细调整

道岔轨道几何尺寸精细调整是根据GRP1000轨检车采集数据,使用CTC公司提供的计算软件计算调整量,然后进行反复调整,使道岔轨道线性符合要求,并将调整工作进行全程记录并留给后续养护维修工作的单位。

道岔轨道精细调整采用偏心锥体和调高垫片调整道岔水平,高低.轨距、轨向等几何尺寸。

5.2.7 道岔钢轨焊接及锁定

(1)先焊接的部分

道岔的焊接采用铝热焊。按BWG道岔技术条件,在混凝土灌注结束并完成轨道线性第一次精细调整之后,即可优先焊接道岔内导轨与导轨连接的4个接缝、(如果有,焊接导轨与辙叉连接的4个接缝)和基本轨与导轨连接的2个接缝,而其他6个接缝的焊接,则在道岔锁定时进行。

道岔焊接的顺序如图2所示。

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图2 道岔内钢轨焊接顺序

按照BWG道岔系统施工的要求,道岔内钢轨焊接顺序为;辙叉轨排与导轨连接部,先直股,后曲股;导轨与导轨之间,先直股,后曲股;导轨与尖轨跟部,先基本轨,后尖轨。道岔前后钢轨焊接顺序:先岔前,再岔后;先直股,再曲股。

(2)道岔及前后线路锁定

为方便道岔焊接施工的管理,将道岔及前后至少50m的线路作为一个单元轨节进行锁定。因铺轨时道岔前后相连的一般为100m以上的长轨,故该钢轨不能按道岔前后50m进行切割分区。结合区间无缝线路拉伸法锁定,道岔前后50m范围的钢轨按火焰法加热锁定,道岔区分为前后两段锁定。

①将道岔前或后50m范围的钢轨松开,按10m间距支垫滚筒,靠道岔位置用大滚筒支垫,使钢轨底面高于道岔钢轨,使需锁定的钢轨能自由伸长,在50m范围两端钢轨上设临时钢轨位移观测标记,量测实际轨温,按以下公式计算钢轨的预伸长量△L;

△L=(0.118×(T设计一T实测)×L)mm

式中

0.118——钢轨的线膨胀系数;

T设计-----设计锁定温度℃;

T实测-----施工时温度。

②采用特制的燃气加热器对钢轨轨腰进行火焰加热,燃气加热器由液化气罐带一火焰喷头,火焰呈黄蓝色,火焰温度600C~800℃。燃气加热器按3~5m布置,对钢轨均匀加热,加热过程中随时检查加热区两端钢轨位移量和实际轨温,并用橡胶锤敲打钢轨;

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