CRTSⅡ型軌道板預制場的規(guī)劃設計

王 浩

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司,北京 102600)

1 概述

CRTSⅡ型板式無砟軌道系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)精度高,施工專業(yè)化等特點。其中,軌道板的制造是CRTSⅡ型板式無砟軌道施工技術(shù)中的關(guān)鍵,具有機械化程度高、工藝標準高、產(chǎn)品質(zhì)量好的特點。由于CRTSⅡ型板生產(chǎn)工藝復雜,板場使用的機械設備多,板場建設前需要對板場各功能區(qū)進行合理規(guī)劃布局,以保證軌道板生產(chǎn)流程經(jīng)濟合理、高效順暢。

2 CRTSⅡ型軌道板場的生產(chǎn)效率

CRTSⅡ型軌道板生產(chǎn)過程中的兩個控制節(jié)點為毛坯板生產(chǎn)與成品板打磨。其中,根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗,在調(diào)試正常后,打磨機的生產(chǎn)能力為每天打磨80～120塊軌道板,與1臺打磨機匹配的毛坯板生產(chǎn)線產(chǎn)量也應控制在每天80～120塊。軌道板場的生產(chǎn)效率應該結(jié)合施工周期、供板里程等因素統(tǒng)籌考慮。

毛坯板生產(chǎn)24 h為一循環(huán),軌道板模具數(shù)量直接體現(xiàn)毛坯板的生產(chǎn)效率。CRTSⅡ型板標準長度為6.50 m,每月標準工作日按25 d計算,板場配置軌道板模具數(shù)量的確定公式總結(jié)為

式中M——模具數(shù)量；

n——單線n=1,雙線n=2；

S——供板里程，km；

T——生產(chǎn)工期，月。

以某板場為例,雙線鐵路供板里程為S=72.4 km,軌道板生產(chǎn)周期為T=9個月。則按上式計算需要模具數(shù)量為

綜合考慮生產(chǎn)過程可能出現(xiàn)設備故障等因素影響,可將軌道板預制車間布置4條生產(chǎn)線,為方便管理,統(tǒng)一生產(chǎn)線長度,每條生產(chǎn)線25組鋼模,則該板場生產(chǎn)效率為100塊/d。

3 CRTSⅡ型軌道板場總體規(guī)劃

3.1 板場功能區(qū)劃分

軌道板場按照CRTSⅡ型板生產(chǎn)、存放等工藝條件分為軌道板預制區(qū)、軌道板打磨區(qū)、軌道板存放區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)及生活區(qū)。各功能區(qū)內(nèi)部、各功能區(qū)之間設置運輸聯(lián)絡線。

軌道板預制區(qū)為毛坯板生產(chǎn)區(qū),主要完成鋼筋網(wǎng)片加工、混凝土供應、軌道板澆筑、預應力張拉、毛坯板脫模、臨時養(yǎng)護等作業(yè)。包括鋼筋加工車間、混凝土攪拌站、砂石料存放場及軌道板預制車間,其中,鋼筋加工車間與軌道板預制車間為室內(nèi)生產(chǎn)區(qū),一般采用新型鋼構(gòu)廠房。

軌道板打磨區(qū)為毛坯板打磨及裝配區(qū),經(jīng)打磨裝配區(qū)生產(chǎn)的成品板可轉(zhuǎn)至成品板存放區(qū)或直接運至鋪裝現(xiàn)場。打磨區(qū)主要作業(yè)包括毛坯板翻轉(zhuǎn)、鋼筋余頭切割、軌道板打磨、軌道板清洗及扣件裝配。其中毛坯板翻轉(zhuǎn)及鋼筋余頭切割作業(yè)在廠房外完成。其余工作應設置在廠房內(nèi)部完成。

軌道板存放區(qū)分為毛坯板存放區(qū)和成品板存放區(qū)2部分。毛坯板存放區(qū)為軌道板提供養(yǎng)護1個月的存放場地。成品板存放區(qū)為成品板出場前的臨時存放地。

輔助生產(chǎn)區(qū)是為保證軌道板生產(chǎn)環(huán)境條件、磨床工作環(huán)境條件以及生產(chǎn)生活的需要而設置的水、電、氣等配套設施的功能區(qū)。

為滿足管理、生產(chǎn)人員的工作生活,還需要設置辦公生活區(qū)及職工生活區(qū)。分別配備成套的辦公、生活設施及職工文化娛樂設施。

3.2 各功能區(qū)的聯(lián)系

CRTSⅡ型軌道板場軌道板各功能區(qū)即相互獨立又相互聯(lián)系,在總體規(guī)劃時應深入研究各功能區(qū)之間的關(guān)系,才能合理布置各功能區(qū)位置。各功能區(qū)主要聯(lián)系如下。

軌道板預制區(qū)以生產(chǎn)線為核心,鋼筋加工區(qū)、混凝土攪拌站分別向軌道板預制車間提供鋼筋網(wǎng)片及混凝土,輸送方式均采用軌道平車與車間內(nèi)橋吊配合。

軌道板預制區(qū)向毛坯板存放區(qū)輸送毛坯板,毛坯板的輸送采用電瓶軌道平車,車間內(nèi)無需吊車配合,平車采用頂升裝置頂起軌道板運輸至毛坯板存放區(qū),使用存放區(qū)內(nèi)龍門吊吊至存放場地。

毛坯板存放區(qū)向軌道板打磨區(qū)提供養(yǎng)護強度達標的毛坯板進入打磨工序,采用毛坯板存放區(qū)設置的龍門吊將軌道板吊至打磨線的始端—軌道板翻轉(zhuǎn)機。

軌道板打磨區(qū)向成品板存放區(qū)輸送打磨裝配完成的成品板,通過電瓶軌道平車輸送至存板場,成品板存放區(qū)龍門吊吊至存放位置。

3.3 板場總體規(guī)劃布置原則

CRTSⅡ型軌道板場的規(guī)劃布局應充分考慮Ⅱ型板生產(chǎn)各工序間流水作業(yè)要求,各功能區(qū)的銜接設置縱橫向軌道和運輸小車以及換轉(zhuǎn)機和滾輪托架線等輸送裝置。為使物流合理高效板場規(guī)劃應遵循以下原則。

(1)原材料、半成品、成品的輸送線應避免交叉影響,提高物流效率。

(2)軌道板預制車間與鋼筋加工車間聯(lián)跨設置,便于鋼筋網(wǎng)片向生產(chǎn)線轉(zhuǎn)移。

(3)混凝土攪拌站臨近車間布置,盡量縮短混凝土轉(zhuǎn)移時間。

(4)鋼筋加工車間、混凝土攪拌站應布置在軌道板生產(chǎn)線的同一側(cè),臨時存放線布置在軌道板生產(chǎn)線的另一側(cè),避免毛坯板運輸與鋼筋網(wǎng)片、混凝土供應產(chǎn)生交叉影響。

(5)各條生產(chǎn)線設置鋼模數(shù)量應相同,便于生產(chǎn)組織。

(6)軌道板打磨區(qū)優(yōu)先與軌道板生產(chǎn)區(qū)設置聯(lián)跨廠房,必要的情況下,可單獨設置。

(7)軌道板打磨區(qū)與毛坯板存放區(qū)、成品板存放區(qū)應臨近設置。

(8)軌道板的運輸盡量避免出現(xiàn)二次轉(zhuǎn)移。

(9)毛坯板存放區(qū)與成品板存放區(qū)在條件允許的情況下可通過設備建立有效聯(lián)系,使2個存放區(qū)具備協(xié)調(diào)存板功能。

4 主要功能區(qū)規(guī)劃設計

4.1 軌道板預制區(qū)規(guī)劃設計

軌道板預制區(qū)包括鋼筋加工車間、混凝土攪拌站及軌道板預制車間3部分。

軌道板預制車間采用鋼結(jié)構(gòu)廠房,是軌道板預制生產(chǎn)的主體車間。軌道板生產(chǎn)中的大部分工序在這里完成,包括鋼筋網(wǎng)片入模、預應力張拉、混凝土灌注、軌道板脫模、毛坯板臨時存放等。軌道板預制車間主要布置2線1區(qū),毛坯板生產(chǎn)線、軌道板臨時存放線、預應力鋼筋存放加工區(qū)。為節(jié)省設備投資及優(yōu)化生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)線優(yōu)先采用長線臺座法布置,為便于預應力鋼筋的定長加工及生產(chǎn)組織管理,每條生產(chǎn)線設置相同數(shù)量的鋼模。

廠房跨度結(jié)合生產(chǎn)線跨度、臨時存放線寬度及物流通道寬度確定,一般以21 m跨為佳,廠房長度根據(jù)具體設置的生產(chǎn)線長度及數(shù)量確定,生產(chǎn)線上應預留設備停放及清洗位置。生產(chǎn)線中間布置毛坯板模具,模具下設置同步溫控養(yǎng)護系統(tǒng)及壓縮空氣管路,兩端布置預應力鋼筋張拉設備。生產(chǎn)線上布置多功能小車、混凝土布料機、拉毛機、預應力鋼筋切割小車等設備。廠房內(nèi)設置真空吊具存放托盤、活動擋板存放托盤、清洗托盤及高壓清洗裝置等。生產(chǎn)線一側(cè)設置24 h臨時存放臺座,臺座下布置軌道板運輸車軌道,便于將軌道板運出廠房。廠房內(nèi)根據(jù)起吊任務需求設16 t電動雙梁橋式起重機、8 t+8 t電動雙鉤雙梁橋式起重機。

鋼筋加工車間采用鋼結(jié)構(gòu)廠房,與軌道板預制車間聯(lián)跨布置。廠房內(nèi)劃分為鋼筋原料存放、鋼筋切割加工、鋼筋網(wǎng)片制作等區(qū)域。為使鋼筋網(wǎng)片的產(chǎn)量與軌道板的產(chǎn)量匹配,應合理設置鋼筋切割、加工設備,上層鋼筋網(wǎng)片胎具,下層鋼筋網(wǎng)片胎具,絕緣卡加工胎具,熱縮管加工胎具等的數(shù)量。鋼筋加工廠房內(nèi)配備5 t的電動單梁橋式起重機吊運鋼筋原料及鋼筋網(wǎng)片,并配備2臺橫移小車將上、下層鋼筋網(wǎng)片運送至軌道板預制車間。

在軌道板預制車間外側(cè)設置與軌道板生產(chǎn)任務匹配的混凝土攪拌站,攪拌站提供的混凝土采用混凝土輸送設備應能夠方便輸送到軌道板生產(chǎn)線。其中,混凝土輸送設備應優(yōu)先采用混凝土運輸平車及運輸罐方式。砂石料存放場應臨近攪拌站布置,同時方便原料運輸。并配有砂石料裝載機,砂石料清洗設備等。軌道板預制區(qū)典型布置如圖1所示。

4.2 軌道板打磨區(qū)規(guī)劃設計

軌道板打磨區(qū)采用鋼結(jié)構(gòu)廠房,可與軌道板預制廠房聯(lián)跨布置,必要情況下獨立設置。軌道板打磨區(qū)的布置需要與2個存放場地聯(lián)系緊密。毛坯板存放場提供打磨毛坯,而打磨裝配合格的軌道板需要輸送至成品板存放區(qū)存放。

軌道板打磨區(qū)主要布置1線,即滾輪托架線,從打磨區(qū)第一道工序毛坯板翻轉(zhuǎn)開始,一直到裝配完成,所有工序均在托架線進行。打磨區(qū)廠房外配翻轉(zhuǎn)機、預應力鋼筋切除設備、清洗設備、污水處理設備,廠房內(nèi)配備打磨機、清洗機、高壓吹掃設備、軌道板運輸車等。成品板通過運輸小車運到成品板存放場。

軌道板打磨區(qū)典型布置如圖2所示。

4.3 軌道板存板區(qū)規(guī)劃設計

軌道板的存放可采用連續(xù)基礎或獨立基礎,具體形式結(jié)合板場實際地質(zhì)情況確定。毛坯板與成品板分別按12層、9層碼垛,軌道板垛之間橫向、縱向需留有足夠的空間。每垛軌道板之間及底層軌道板與基礎之間使用方木三點支承。毛坯板的擺放方向應與滾輪托架線走向一致,避免旋轉(zhuǎn)。成品板方向使從打磨車間輸送出的軌道板起吊后無需旋轉(zhuǎn)直接碼垛。

毛坯板場在軌道板的制造過程中處于承上啟下的位置,上接軌道板預制車間下接軌道板打磨車間,因此整體規(guī)劃應充分合理的協(xié)調(diào)三者的位置關(guān)系。根據(jù)CRTSⅡ型板生產(chǎn)工藝,毛坯板在打磨前養(yǎng)護時間為1個月,因此,毛坯板存板臺座數(shù)量應為能保證存放1個月產(chǎn)量的毛坯板。毛坯板場可根據(jù)需要設置1～2臺龍門吊,用于碼放新生產(chǎn)出的毛坯板及給翻轉(zhuǎn)機上板。

成品板存放區(qū)的規(guī)模主要綜合各方面因素考慮確定存板臺座數(shù)量,一般考慮能夠存放1～2個月的產(chǎn)量。由于生產(chǎn)建設的不確定性因素影響導致成品板過多時,可通過與毛坯板場協(xié)調(diào)存放或考慮沿鋪設線路現(xiàn)場存放。成品板場也需要設置1～2臺龍門吊,用于碼放新生產(chǎn)出的成品板及為成品板運輸裝車。

4.4 輔助生產(chǎn)區(qū)規(guī)劃設計

CRTSⅡ型軌道板按生產(chǎn)工藝需要,需設置供電系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、供氣(壓縮空氣)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)及污水處理系統(tǒng)等配套輔助設施。

CRTSⅡ型軌道板制造所需各種機械設備較多,大多為高耗電型大功率機械設備。根據(jù)用電負荷設置1 000 kVA變壓器1臺,備用500 kW發(fā)電機組1臺。

供熱系統(tǒng)需根據(jù)板場當?shù)貙嶋H氣候條件,確定供熱面積,設置相應規(guī)格的蒸汽鍋爐房1座,一般情況下采用4 t蒸汽鍋爐可滿足需用,車間采暖、拌和站和貯料倉地熱管供熱、水池加熱等可直接采用蒸汽供給。生產(chǎn)線臺座養(yǎng)護采暖宜采用熱水循環(huán)供給方式,用熱力交換站將蒸汽供給轉(zhuǎn)換為水暖系統(tǒng),從生產(chǎn)線每個臺座中間位置用鋼管引入生產(chǎn)線地槽,分兩路為每套模型下設置的環(huán)形散熱管供熱,溫控系統(tǒng)自動控制養(yǎng)護溫度。

供氣系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)驗設置6.3 m3×10 bar(1 bar=100 kPa)空氣壓縮機1臺,備用6.3 m3×8 bar空氣壓縮機1臺。供給管路出口處設2 m3儲氣罐1臺,油水分離器2套,管路系統(tǒng)沿墻布設,地溝穿越車間。系統(tǒng)主要為打磨車間及軌道板生產(chǎn)線供氣。

CRTSⅡ型板場用水主要是混凝土制備、軌道板打磨、軌道板養(yǎng)護用水及生活用水等,打磨用水應設置污水處理系統(tǒng)做到循環(huán)利用。整個板場的正式生產(chǎn)用水量為60 m3/h,供水管從泵房分別進入各用戶單元。

5 工程實例

京滬高速鐵路定遠軌道板場位于安徽省滁州市定遠縣境內(nèi),預制場西側(cè)毗鄰京滬高速鐵路,東側(cè)距離101省道約1 km,占地面積約7.333 hm2(110畝)。該板場承擔京滬高鐵四標段(DK843+500～DK915+039)范圍內(nèi)軌道板預制任務,總鋪板里程為正線71.5 km。由于征地面積狹長,采用打磨車間與軌道板預制車間分離布置,軌道板預制車間設4條生產(chǎn)線,每條生產(chǎn)線布置鋼模24套。軌道板存放區(qū)共規(guī)劃存板臺座780個,毛坯板存放區(qū)、成品板存放區(qū)可通過配置門吊的高差協(xié)調(diào)軌道板的存放。其平面布置如圖3所示。

圖3 京滬高速鐵路定遠軌道板場平面布置

6 結(jié)語

由于實際征地情況、生產(chǎn)任務等因素均不相同,CRTSⅡ型板場的規(guī)劃建設應綜合考慮各方面因素,靈活掌握總體規(guī)劃原則。通過對CRTSⅡ型板場各功能區(qū)的生產(chǎn)效率、平面布局以及各功能區(qū)之間物流關(guān)系的深入論述,力求使板場的規(guī)劃建設達到布局合理、物流順暢、經(jīng)濟實用的目標,為今后的CRTSⅡ型板場規(guī)劃建設提供參考。

[1] 中鐵第五勘察設計院集團公司.客運專線CRTSⅡ型無砟軌道板制造工藝說明書[Z].北京:2008.

[2] 中鐵第五勘察設計院集團公司.京滬高速鐵路定遠軌道板場規(guī)劃與土建設計圖[Z].北京:2008．

[3] 中鐵第五勘察設計院集團公司.滬杭客運專線嘉善軌道板場規(guī)劃與土建設計圖[Z].北京:2008．

[4] 鐵道部工程管理中心.客運專線鐵路預制軌道板(枕)場建設手冊[Z].北京:中國鐵道出版社，2009．

[5] 張立青.客運專線CRTSⅡ型無砟軌道板場建場技術(shù)研究[J].鐵道標準設計，2009(9).

[6] 薛 琪，韓建紅，李志強.石武客運專線CRTSⅡ型軌道板生產(chǎn)技術(shù)[J].鐵道標準設計，2010(9).