武廣鐵路客運(yùn)專線 18#高速道岔板施工技術(shù)

張曉華

(中鐵十八局集團(tuán)有限公司武廣客運(yùn)專線項(xiàng)目部,武漢 430205)

1 工程概述

按照武廣公司的統(tǒng)一部署和要求,我集團(tuán)公司承擔(dān)了新汨羅、新赤壁 2座車站共計(jì) 16組板式無砟軌道18#道岔板的鋪設(shè)施工任務(wù)。自 2008年 9月 21日進(jìn)駐新汨羅車站,積極做好施工前的各種工藝性試驗(yàn)工作,特別是自流平混凝土的配制,同時(shí)加大與兄弟單位的溝通、協(xié)調(diào),于 2008年 11月 7日正式開始鋪板及混凝土灌注,2008年 12月 10日提前 12 d完成了 8組道岔板的施工任務(wù)。新赤壁車站于 2008年 12月 11日進(jìn)駐現(xiàn)場(chǎng),2009年 1月 15日前完成了 4組道岔施工,并在 2009年 4月另 4組具備條件后,全力施工,于2009年 5月 7日?qǐng)A滿完成施工任務(wù)。

2 道岔板施工工藝及方法

2.1 施工工藝流程(圖1)

2.2 道岔板施工工藝

2.2.1 施工準(zhǔn)備

1)施工機(jī)具準(zhǔn)備。道岔板鋪設(shè)前首先應(yīng)制作用于道岔板鋪設(shè)、精調(diào)的特殊專用設(shè)備和預(yù)制件,包括精調(diào)墊塊、吊具、精調(diào)爪及墊板、扣壓裝置、精調(diào)系統(tǒng)和自流平混凝土灌注的特殊設(shè)備以及專用設(shè)備等。

2)自流平混凝土配比準(zhǔn)備。自流平混凝土設(shè)計(jì)的重點(diǎn),是要保證混凝土具有良好的流動(dòng)性和黏聚性,使得混凝土能夠自動(dòng)貫穿于整個(gè)道岔板中,不離析、不泌水。細(xì)骨料選擇 0～5 mm的天然砂,粗骨料粒徑為5～10 mm且骨料密度應(yīng) ＜2.9 t/m3,經(jīng)過多次試配,最終確定了水膠比在 0.3左右、外加劑摻量在 8%左右時(shí)能滿足設(shè)計(jì)要求。

圖1 道岔板施工工藝流程

3)構(gòu)筑物沉降觀測(cè)及 CPⅢ精密測(cè)量網(wǎng)。高速鐵路對(duì)于構(gòu)筑物的施工精度及沉降的要求是非常高的,為確保施工成品滿足設(shè)計(jì)要求,道岔板鋪設(shè)前,構(gòu)筑物沉降觀測(cè)及 CPⅢ精密測(cè)量網(wǎng)必須通過專家評(píng)估,同時(shí)還應(yīng)進(jìn)行 CPⅢ精密測(cè)量網(wǎng)的復(fù)核工作,要求其交會(huì)精度縱向、橫向誤差控制在 ±0.3 mm、高程誤差控制在±0.5 mm。

4)道岔板存放。為加快現(xiàn)場(chǎng)施工速度,可事先將預(yù)制好的道岔板集中存放于施工現(xiàn)場(chǎng)附近。預(yù)制板采用 2排木墩進(jìn)行支墊,最多堆碼 2層。

2.2.2 找平層驗(yàn)收

按照驗(yàn)標(biāo)要求,對(duì)找平層表面平整度、高程、切縫等進(jìn)行道岔板施工前的驗(yàn)收,要求高程誤差 ±10 mm,平整度誤差應(yīng)在 15 mm/4m范圍內(nèi),平面縱橫向誤差±20 mm,并用風(fēng)力滅火機(jī)對(duì)表面雜物進(jìn)行清理。

2.2.3 道岔板施工放樣

找平層驗(yàn)收合格后,依據(jù)道岔相對(duì)坐標(biāo)及公共點(diǎn)坐標(biāo),換算出設(shè)計(jì)大地坐標(biāo),分別放出道岔板用的基準(zhǔn)點(diǎn)、粗鋪點(diǎn),調(diào)節(jié)系統(tǒng)的混凝土墊塊點(diǎn)的位置,并且在混凝土墊塊點(diǎn)附近標(biāo)明找平層高程以及到混凝土墊塊上沿的高程,其放樣的精度控制在 ±5 mm,高程精度控制在 ±1 mm。

2.2.4 安裝混凝土墊塊及綁扎底座板鋼筋

1)墊塊設(shè)置。依據(jù)放樣好的位置進(jìn)行精調(diào)墊塊安裝,其安裝方式為先采用早強(qiáng)、黏結(jié)性好的砂漿在支撐墊塊安放位置鋪設(shè)一層 2 cm厚的砂漿墊層來調(diào)節(jié)其高度及平整度,墊塊位置橫向 ±3 mm、縱向 ±5 mm、高度 ±5 mm,對(duì)影響墊塊安裝的鋼筋可適當(dāng)調(diào)整間距以避讓。

2)底座板鋼筋綁扎。依據(jù)事先用墨線標(biāo)記的位置進(jìn)行鋼筋綁扎施工,縱橫向鋼筋搭接處及縱向鋼筋連接處均采用絕緣卡扣進(jìn)行隔離,鋼筋保護(hù)層采用預(yù)制好的 45 m×50 m×800 mm的混凝土條來實(shí)現(xiàn)。底座板鋼筋綁扎完成后應(yīng)進(jìn)行絕緣測(cè)試,要求絕緣電阻不小于 2 M Ω。

2.2.5 隔離墻混凝土

1)板間扣壓裝置。板間扣壓裝置植筋采用鉆頭打孔,注入喜力得速凝膠,植筋位置應(yīng)在道岔板板縫中心,縱向誤差 ±20 mm、橫向應(yīng)在道岔板中線處但不能影響精調(diào)時(shí)全站儀的架設(shè)位置。

2)隔離墻混凝土。隔離墻混凝土采用與底座板同強(qiáng)度等級(jí)的 C 40混凝土,寬度應(yīng)為板縫寬度兩側(cè)各加 7 cm,高程控制為道岔板底面以下 3 cm,誤差在 +5、-10 mm。

2.2.6 基準(zhǔn)點(diǎn)的測(cè)量及平差

隔離帶混凝土施工完成后(混凝土凝固),通過CPⅢ網(wǎng)精確測(cè)量線路中心,標(biāo)出每一塊道岔板接頭中心點(diǎn),用鉆機(jī)在中心點(diǎn)上鉆取孔徑為 20 mm、深度 100 mm的孔,安裝錨桿。同時(shí)預(yù)埋基準(zhǔn)點(diǎn)(GRP點(diǎn))紫銅釘,并在混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度測(cè)釘穩(wěn)固后進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)(GRP點(diǎn))的精確坐標(biāo)測(cè)量,并對(duì)測(cè)量結(jié)果用平差軟件進(jìn)行平差處理。要求平差精度:平面 ±0.2 mm,高程±0.1 mm,作為精調(diào)道岔板的設(shè)站點(diǎn)和定位點(diǎn)。

2.2.7 粗鋪道岔板

首先將專用吊具上的帶有導(dǎo)鏈的螺栓與道岔板上預(yù)埋螺栓孔連接,然后用 50 t吊車將道岔板緩慢吊放至臨時(shí)方木塊支墩上,初鋪平面精度控制在 ±10 mm,高程精度控制在 ±5 mm,最后將精調(diào)爪(精調(diào)爪三個(gè)方向調(diào)到活動(dòng)量的中間位置)安裝在岔道板兩側(cè)的指定位置,旋緊高度調(diào)節(jié)螺栓使所有的支承點(diǎn)基本相同,保證其均勻受力。精調(diào)爪安裝完后,取出道岔板下的方木塊支墩,準(zhǔn)備進(jìn)行精調(diào)。

2.2.8 精調(diào)道岔板

1)總體思路:利用徠卡 T C A 2003全站儀測(cè)量道岔板四個(gè)角點(diǎn)測(cè)量板上棱鏡孔位置的棱鏡三維坐標(biāo),經(jīng)全站儀快速精調(diào)系統(tǒng)對(duì)比后,確定三維方向的調(diào)整量,再使用精調(diào)爪的三維調(diào)整器進(jìn)行逐步調(diào)整,最終達(dá)到設(shè)計(jì)的理論位置及高程。

2)全站儀建站及定向:全站儀架設(shè)在道岔板之間的 GRP基準(zhǔn)點(diǎn)上,利用基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)站(站位距精調(diào)道岔板在 6～20 m)和對(duì)中,利用一塊已精調(diào)到位的軌道板直股上的一個(gè)棱鏡點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)定向。

3)精調(diào)數(shù)據(jù)測(cè)量。全站儀架設(shè)在軌道基準(zhǔn)點(diǎn)上,通過快速測(cè)量系統(tǒng),測(cè)量正在調(diào)整的道岔板上的 4個(gè)(或 6個(gè))定位孔上棱鏡的實(shí)際三維坐標(biāo),電腦通過事先輸入的置放棱鏡點(diǎn)理論坐標(biāo)與實(shí)測(cè)坐標(biāo)對(duì)比后,其偏差值會(huì)實(shí)時(shí)地顯示在快速精調(diào)系統(tǒng)的屏幕上。

4)道岔板精調(diào)。依據(jù)電腦屏幕顯示的偏差值,按照先調(diào)整 4個(gè)角點(diǎn)高程,再調(diào)整平面位置;短板精調(diào)時(shí),盡量使用對(duì)角兩點(diǎn)調(diào)整,在角點(diǎn)的高度及平面調(diào)整好后,再調(diào)整板中部高程,通過道岔板四周的精調(diào)爪,對(duì)道岔板進(jìn)行橫向、豎向、縱向的調(diào)整,消除偏差量,直到道岔板達(dá)到高程 ±0.2 mm、橫向 ±0.3 mm、縱向 ±0.4 mm的偏差范圍的要求。

5)施工注意事項(xiàng)。①精調(diào)完成后,借助輔助量尺、游標(biāo)卡尺等,對(duì)相鄰道岔板上的定位孔之間測(cè)距進(jìn)行測(cè)量檢查,可獲得縱向補(bǔ)充控制;②儀器三角架的尺寸,目標(biāo)棱鏡的高度,棱鏡加常數(shù)等必須準(zhǔn)確無誤;③精調(diào)完成后,對(duì)道岔板要加以保護(hù),嚴(yán)禁踩踏。

2.2.9 道岔板的封邊和扣壓裝置、模板安裝

1)封邊。道岔板板縫處應(yīng)采用和自流平混凝土強(qiáng)度相等的 C 40混凝土進(jìn)行封邊,岔板封邊應(yīng)嚴(yán)密并保證灌注自流平混凝土?xí)r不溢出,封邊過程中應(yīng)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)釘用 PVC管進(jìn)行保護(hù)。

2)扣壓裝置。為了確保自流平混凝土澆注過程中道岔板不發(fā)生移位,應(yīng)在道岔板兩側(cè)及板間設(shè)置扣壓裝置,側(cè)向扣壓裝置間距為 3.7m?？蹓毫τ慑^桿和角鋼共同作用來實(shí)現(xiàn),錨桿的植筋深度應(yīng) ＞10 cm,其抗拔力≥30 k N。

3)側(cè)向模板。采用定型鋼模板,依據(jù)底座板邊線進(jìn)行支立,模板應(yīng)垂直、穩(wěn)固、平順,相鄰模板錯(cuò)臺(tái)≤1 mm,采用黏貼雙面膠來確保接縫嚴(yán)密。模板安裝時(shí),模板與混凝土墊塊外側(cè)有 2 cm軟纖維墊層。

2.2.10 道岔板自流平混凝土灌注

1)澆注前準(zhǔn)備工作。①首先利用風(fēng)力滅火機(jī)清除道岔板下的雜物,然后再用可旋轉(zhuǎn)的高壓噴槍對(duì)道岔板與找平層間的空間提前進(jìn)行充分濕潤(rùn);②依據(jù)計(jì)劃澆筑的道岔板號(hào),提前計(jì)算出所需的混凝土數(shù)量,根據(jù)計(jì)算數(shù)量及損耗確定混凝土每次的運(yùn)輸量;③對(duì)道岔板的平面、高程進(jìn)行一次復(fù)核測(cè)量;④安裝道岔板變形觀測(cè)裝置(百分表)。

2)自流平混凝土灌注。灌注前,應(yīng)對(duì)混凝土的擴(kuò)展度和入模溫度進(jìn)行及時(shí)檢測(cè),需滿足擴(kuò)展度在 70～80 cm,入模溫度控制在 5～30℃之間。對(duì)于窄板(寬度小于 4.5m)可采用運(yùn)輸罐車通過溜槽直接從一邊進(jìn)行不間斷灌漿或采用吊車吊漏斗灌注,灌注必須一次性完成,嚴(yán)禁二次灌注作業(yè)。在寬板灌注時(shí),必須在板的兩側(cè)以均勻速度同時(shí)進(jìn)行灌注,利用板間的排氣孔排氣。待混凝土灌注超過道岔板下沿大于 1.5 cm時(shí),在排氣孔中插入 S形鐵鉤,已確保灌注層和后澆混凝土更好地連接。

2.2.11 安裝道岔前剩余工作

當(dāng)凝土強(qiáng)度 ＞10 MPa時(shí)可以拆除精調(diào)爪及模板,混凝土達(dá)到足夠強(qiáng)度后兩邊做 2%的排水坡,之后,用土工布覆蓋、灑水養(yǎng)護(hù) 7 d。期間,用同強(qiáng)度混凝土完成道岔板橫向接縫及轉(zhuǎn)轍機(jī)平臺(tái)的施工,在道岔板間接縫位置,對(duì)伸縮縫用熱瀝青澆注。

2.2.12 道岔板復(fù)測(cè)結(jié)果

1)平面位置復(fù)測(cè)如表1。根據(jù)測(cè)量結(jié)果可以看出偏差均在驗(yàn)標(biāo)要求的合格范圍之內(nèi),線路平順性良好。

2)高程復(fù)測(cè)。根據(jù)測(cè)量結(jié)果發(fā)現(xiàn)澆注完成后的道岔板表面高程普遍比澆注前低 0.1～0.2 mm,偏差均在驗(yàn)標(biāo)要求的合格范圍之內(nèi),平順性良好。檢測(cè)結(jié)果詳見表2所示。

3 施工體會(huì)及建議

1)板式道岔施工工藝簡(jiǎn)便,施工質(zhì)量容易保障,同時(shí)施工進(jìn)度快。道岔板在工廠內(nèi)集中預(yù)制、精確加工,施工質(zhì)量好,同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)施工中不需要道岔組裝好后再進(jìn)行灌注施工。汨羅站 8組道岔從正式開始施工到完成只用了 33 d。

2)在鋼筋綁扎前必須把道岔板抗剪筋的位置在找平層上標(biāo)記出來,在鋼筋綁扎時(shí)錯(cuò)開,保證粗鋪時(shí)道岔板預(yù)埋抗剪筋與底座板鋼筋不相沖突,以保證精調(diào)的質(zhì)量與速度。不錯(cuò)開時(shí),會(huì)出現(xiàn)精調(diào)過程中道岔板調(diào)不動(dòng)(抗剪筋與底座鋼筋沖突),造成道岔板必須重新吊裝返工,將會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間。

表1 混凝土澆注前后道岔板(右股)平面位置變化情況

表2 混凝土澆注前后道岔板表面(左側(cè))高程變化情況

3)在安裝精調(diào)爪過程中,精調(diào)爪的三個(gè)螺栓行程在放置前一定調(diào)到 1/2處,保證道岔板精調(diào)時(shí)一次能調(diào)到位,三個(gè)螺栓中任何一個(gè)調(diào)整行程不在中間,都會(huì)增加重新安裝精調(diào)爪的概率,造成大量工期浪費(fèi)。

4)灌漿前一定要把精調(diào)爪保護(hù)起來(建議在安裝精調(diào)墊板時(shí)套一個(gè)塑料帶,灌漿前把精調(diào)爪包裹好),以免灌漿的混凝土灌入精調(diào)爪里面,造成灌漿拆卸后損壞,降低精調(diào)爪使用壽命。

5)每組道岔板精調(diào)完后(灌漿前),必須要進(jìn)行相應(yīng)的復(fù)測(cè)工作,復(fù)測(cè)完后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,再進(jìn)行調(diào)整。精調(diào)的數(shù)據(jù)與復(fù)測(cè)的數(shù)據(jù)往往存在一些波動(dòng),為保證道岔板的精度,數(shù)據(jù)符合要求才能灌漿。復(fù)測(cè)調(diào)整完的時(shí)間與灌漿的時(shí)間間隔不能太長(zhǎng)(最好 ＜12 h),否則必須重新復(fù)測(cè),以保證道岔板的精度。

6)為保證無砟軌道道岔結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期的耐久性,C 40自流平混凝土的配制是一項(xiàng)相當(dāng)重要的工作,自流平混凝土配合比設(shè)計(jì)是底座板灌注能否順利的關(guān)鍵,施工前必須進(jìn)行嚴(yán)格的原材料選擇和多次的室內(nèi)試驗(yàn),以及在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行大量的仿真模擬灌注試驗(yàn)。直至混凝土擴(kuò)展度、和易性、強(qiáng)度等性能穩(wěn)定后才能進(jìn)行正式道岔板灌注施工。

[1]中華人民共和國(guó)鐵道部.TZ 216—2007 客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程施工技術(shù)指南[S].北京:中國(guó)鐵道出版社,2007.

[2]王志明.京津城際鐵路無砟軌道板生產(chǎn)測(cè)量與控制技術(shù)[J].鐵道建筑,2008(增):38-40.