范文一:CRTSIII型板式无砟轨道工装工艺改进要点
CRTSIII型板式无砟轨道工装工艺改进要点 CRTSIII型板式无砟轨道工装工艺改进要点
□ 中铁四局集团第一工程有限公司 张家德
摘要:郑徐客专是第一条在我国时速350km客专线路采用的CRTSⅢ型板无砟轨道客运专线。在施工过程中,完善施工工艺和配套工装,施工中引用线外试验成果的同时,从细节入手,不断地完善各项工序工艺的作业规范化和标准化。过程中做了大量的摸索和改进。为类似工程施工积累了经验,具有借鉴意义。
关键词:CRTSIII型;板式无砟轨道;工装工艺;改进要点
郑徐客专是第一条在我国时速350km客专线路采用的CRTSⅢ型板无砟轨道客运专线。CRTSⅢ型板式无砟轨道是我国研发的最新轨道体系,具有完全自主知识产权。
CRTSⅢ型板式无砟轨道由钢轨、扣件、预制轨道板、配筋的自密实混凝土、限位凹槽、中间隔离层(土工布)和钢筋混凝土底座等部分组成。
CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构设计横断面图
郑徐客专也是我局首次施工CRTSⅢ型板式无砟轨道,在无砟轨道施工过程中为了进一步验证线外试验成果,完善施工工艺和配套工装,施工中引用线外试验成果的同时,从细节入手,不断地完善各项工序工艺的作业规范化和标准化。过程中做了如下方面的摸索和改进。
1、模板改进
试验中首次分别加工了板角排气和侧面排气的两种模板,并分别以相同状态的混凝土进行了试验灌注,经过揭板检验发现,侧面排气方式比板角排气方式的混凝土表面工艺性气泡较多;板角排气模具由于模具加工精度较低,插板与轨道板角不密贴,自密实混凝土外观质量较差。
图1 首次加工的封边模板
第二次改进后,继续沿用板角排气方式的模板,优化了板角模具的组合方式,改进了加工精度。经过拼装、紧固以及拆模的检查,发现模板的整体钢度不足,施工过程中容易发生变形,拆模后混凝土表面的平整度较差。
图2 第二次次加工的封边模板
第三次改进重新优化了模板的组合方式,侧面模板由4块改为3块,端头模板由2块改为1块,端头封边模板化零为整,消除模板接缝,改善外观质量 减少模板接缝,提升了混凝土外观质量。
图3 第3次改进 增加侧面模板长度,减少接缝
第四次改进后,排气孔模板“一插到底”改善板角混凝土外观质量,并增加插板限位螺栓,消除混凝土错台。
图4 增加插板限位螺栓
第五次改进后,增加模板的钢材的规格,增大模板整体的钢度;依旧采取板角排气的方式,但由第二次的封闭式改为敞开式,有助于观察板腔排出混凝土的状态,从而准确判断是否具备封堵插板的条件,提升了板角混凝土施工质量;在外侧增加收集排出混凝土的料斗,防止污染板面。
图5 第五次改进
经过五次改进,最终确定了封边模板。模板总高度140mm,面板厚度5mm,敞开式板角排气,排气孔处插板模板一插到底,每块轨道板模板分为10个安装单元。
2、灌注工装的改进
在试验过程中分别采取了侧面直接灌注、侧面溜槽灌注、中间直接灌注、中间溜槽灌注、整体式平台灌注五种灌注方式,经过现场揭板检验结果显示,最终采用了中间溜槽灌注的方式。
图6 改进后整体移动式灌注平台
3、限位凹槽模板改进
前期施工中,限位凹槽采用老式的凹槽模板,其下部分为全封闭,上部分用通长的压杆固定在底座板模板上。
经过研究,这种固定限位凹槽方式有缺点:①模板比较笨重,不利于工人操作,安装和拆卸耗时耗工,效率低。②凹槽模板上浮量大,不容易控制,且不利于规模化施工。
图7 改进前采用的凹槽模板
通过研究比选,最终确定的限位凹槽模板采用半封闭的框架结构,由于凹槽模板底部未封闭,凹槽的上浮得到有效控制;凹槽模板在梁面上以螺栓支撑,通过调节螺栓可以有效地调节凹槽顶面标高;在凹槽模板周围用凹槽防裂筋绑扎垫块固定,可以有效防止凹槽左右移动;且凹槽的固定无需利用底座边模,为整平设备的走行减少了障碍。
图8 改进后的凹槽模板
4、伸缩缝模板改进
在前期模板设计的过程中,底座之间2cm伸缩缝的处理采用1块6mm挡板+1块8mm夹板+1块6mm挡板的方式,但在施工过程中,发现以下问题:①拆模比较难控制,拆除伸缩缝模板容易导致混凝土缺棱掉角;②拆模工效底,挡板长度为3m,高度0.3m,重量大,需要四人同时施工,拆模时间长;
经过研究,与混凝土接触面采用软性的泡沫,这样可以有效解决拆模损伤混凝土棱角的问题,所以对底座板伸缩缝位置的挡板进行了改进,最后我们确定采用5mm泡沫板+10mm钢挡板+5mm泡沫板,通过现场验证,拆模时减少了混凝土的损伤,也大大提高了拆模工效。
图9 改进前伸缩缝模板
图10 改进后的伸缩缝模板
5、结束语
CRTSⅢ型板无砟轨道施工要树立“标准化、精细化”管理和施工理念。自密实混凝土工作性能受原材料、环境变化影响较大,施工过程中应严格以“四固一强”(固定原材料、固定配合比、固化施工工艺、固定人员、强化过程检查)的理念组织现场施工。
过程中要加强技术创新,总结一套科学、先进、合理的CRTSⅢ型板无砟轨道施工工艺,形成一套客运专线CRTSⅢ型板无砟轨道施工工法。为我国在CRTSⅢ型板式无砟道施工技术领域积累经验,为中国高铁走出去贡献力量!
DOI:10.16116/j.cnki.jskj.2017.02.027
范文二:CRTS I型双块式无砟轨道简易工装施工
CRTS I型双块式无砟轨道 简易工装施工
目 录
1 前言 .................................................................................................................................................................... 1
2 适用范围 ............................................................................................................................................................ 1
3 主要标准和技术参数 ......................................................................................................................................... 1
3.1主要技术标准 . ............................................................................................................................................ 1 3.2CRTS I 型双块式无砟轨道结构形式 ........................................................................................................ 1
4 施工工艺流程 .................................................................................................................................................... 3
4.1总体施工顺序 . ............................................................................................................................................ 3 4.2施工工艺流程 ............................................................................................................................................. 3
5 施工方法和过程控制标准 . ................................................................................................................................ 5
5.1施工准备 . .................................................................................................................................................... 5 5.2路基地段支承层施工 . ................................................................................................................................ 7 5.3桥梁地段保护层、凸台施工 . .................................................................................................................. 10 5.4施工材料运输和卸车 . .............................................................................................................................. 12 5.5梁面土工布铺设及凸台弹性垫板安装 . .................................................................................................. 12 5.6道床工作面清理、施工放线 . .................................................................................................................. 14 5.7钢筋铺设 . .................................................................................................................................................. 14 5.8轨枕铺设 . .................................................................................................................................................. 15 5.9组装轨排、锚固销钉 . .............................................................................................................................. 16 5.10粗调轨排、安装调节器螺杆 . ................................................................................................................ 18 5.11绑扎上层钢筋、模板安装 . .................................................................................................................... 19 5.12轨排精调 . ................................................................................................................................................ 23 5.13浇筑道床板混凝土 . ................................................................................................................................ 25 5.14松螺杆调节器和扣件、混凝土养生 . .................................................................................................... 28 5.15拆模板、螺杆调节器及工具轨 . ............................................................................................................ 30 5.16路桥、路隧过渡段施工 ......................................................................................................................... 31
6 主要机具设备试验测量仪器 . .......................................................................................................................... 32
7 施工组织要点 .................................................................................................................................................. 34
7.1劳动力组织 . .............................................................................................................................................. 34 7.2技术管理 ................................................................................................................................................... 34 7.3质量管理 ................................................................................................................................................... 35 7.4设备维护管理 . .......................................................................................................................................... 36 7.5物流组织 . .................................................................................................................................................. 36
8 质量控制要点 .................................................................................................................................................. 37
8.1常见问题及主要对策 . .............................................................................................................................. 37 8.2质量控制措施 . .......................................................................................................................................... 38
9 安全控制要点 .................................................................................................................................................. 39 10 环境保护要点 ................................................................................................................................................ 40
1 前言
本手册总结整理了中铁十一局武广客运专线简易工装施工 CRTS I型双块式无砟轨 道的施工经验,在实践基础上对排架法施工技术进行了完善。
本手册共 10章,主要包括适用范围、主要技术标准和参数、施工工艺流程、主要 施工方法和过程控制标准、主要材料及机具设备、施工组织管理以及各种保证措施等。 2 适用范围
适用于 CRTS I型双块式无砟轨道排架法施工。
3 主要标准和技术参数
3.1 主要技术标准
铁建设 [2007]85号 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 [2006]189号 客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定
铁建设 [2006]158号 客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指南
TZ216-2007 客运专线无砟轨道铁路工程施工技术指南
铁建设函 [2005]754号 客运专线无砟轨道铁路设计指南
铁建设 [2005]160号 铁路混凝土工程施工质量验收补充标准
TZ210-2005 铁路混凝土工程施工技术指南
科技基 [2008]74号 客运专线铁路无砟轨道支承层暂行技术条件
科技基 [2008]74号 客运专线轨道几何状态测量仪暂行技术条件
3.2 CRTS I型双块式无砟轨道结构形式
3.2.1 轨道结构形式
根据路、桥、隧等线下结构物的不同, CRTS I型双块式无砟轨道可分三种轨道形 式,分别如图 3.2.1-1、图 3.2.1-2、图 3.2.1-3所示。
340011001100轨枕内轨道横断面
心 线 3400轨枕间轨道横断面
800800
外侧凸台横断面图
14001400心 线 中间凸台横断面图
11001100
14001400
图 3.2.1-2 桥梁地段轨道结构 (单位:mm )
轨枕间轨道横断面
14001400心 轨枕内轨道横断面
1100110014001400隧道地段
图 3.2.1-3 隧道地段轨道结构 (单位:mm )
3.2.2 扣件系统
本手册以武广客运专线使用的 Vossloh 300-1U 型扣件系统为例, 如图 3.2.2所示。
图 3.2.2 CRTSⅠ型双块式无砟轨道扣件系统
钢轨垫板 钢轨
弹性垫层
弹条 轨距挡板 混凝土枕
铁 垫 板
塑料套管 螺纹道钉
4 施工工艺流程
4.1 总体施工顺序
4.1.1 对路基、桥梁、隧道工后沉降和桥梁收缩徐变情况进行评估,满足设计要求后, 方可进行无砟轨道施工。
4.1.2 复测 CP Ⅰ、 CP Ⅱ控制点并布设测量加密桩控制点,布设测量 CP Ⅲ控制网。 4.1.3 路基支承层及桥梁保护层、凸台施工。
4.1.4 运卸工具轨、双块式轨枕、钢筋等施工材料;工地散布纵向钢筋;散布双块式轨 枕;组装 12.5 m工具轨轨排;粗调轨排;绑扎纵、横向钢筋;立纵、横向模板;精调 轨排;浇筑道床板混凝土。
4.1.5拆模,倒运模板、施工机具、工具轨等,养护混凝土。
4.2施工工艺流程
轨排法施工工艺流程如图 4.2所示。
图 4.2 CRTS Ⅰ型双块式无砟轨道排架法施工工艺流程
5 施工方法和过程控制标准
5.1 施工准备
5.1.1 施工文件准备和审核
1. 施工前应根据施工内容准备相关施工、设计文件。
2. 准备并熟悉无砟轨道相关规范、规程、标准、技术条件、指南等。
3. 接收和复核其它施工技术文件,包括: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, 结构物沉降变形评估报告, CPⅢ 测设成果等。
4. 审核施工设计文件。
5.1.2施工调查和物流组织方案编制
在常规工程施工调查的基础上,着重调查以下内容:
1. 施工道路的分布情况,包括可利用道路长度、宽度、坡度、转弯半径、会车点位 置、便桥(涵)的承载能力、通道出入口的具体位置、新增便道条件等。
2. 混凝土拌合站的具体位置、供应能力,以及 线上 混凝土供应方式和物流情况。
3. 预制轨枕场的位置, 预制轨枕的运输距离、 运输方式、 装卸储存及现场存放条件。
4. 线下工程结构物分布情况,相关接口工程施工安排。
5. 长钢轨、道岔铺设施工计划。
6. 根据施工调查,结合无砟轨道施工特点,编制物流组织方案。
5.1.3 施工组织设计和作业指导书编制
1. 无砟轨道工程施工前应编制详细的施工组织设计,细化各工序的质量控制标准、 方法及进度计划,编制作业指导书,经审查后实施。
2. 无砟轨道施工方案应与箱梁运架、 长钢轨铺设等工程实施情况相协调, 明确工期 控制节点。
3. 综合分析现场道路运输条件、材料供应、工装设备配置、工序衔接等因素,制定 无砟轨道施工物流组织方案。
4. 根据无砟轨道的结构特点和现场实际条件 , 选择合理的施工方法和施工配套机 具,编制完整施工工艺流程,针对关键工序提出质量保证措施。
5.1.4 CPⅢ控制网测设与评估
1. 配置测量设备与测量软件。
2. 接收控制网桩橛和成果资料。
3. 测设 CPⅢ控制网。
4. 评估 CPⅢ成果资料。
5.1.5 结构物沉降变形评估
无砟道床施工前由建设单位组织,设计、施工、监理单位参加,对结构物沉降变形 观测资料进行分析评估, 确认符合设计和 《客运专线铁路无砟轨道铺设条件评估技术指 南》 (铁建设〔 2006〕 158号 ) 要求后方可进行无砟轨道施工。
5.1.6施工人员培训及机械设备准备
1. 所有无砟轨道施工及管理人员应进行岗前培训,经考试合格后持证上岗。
2. 无砟轨道施工前应根据施工方法配置无砟道床成套施工设备, 对关键设备进行操 作和精度确认。
5.1.7工艺性试验段施工
1. 无砟轨道正式施工前应组织工艺性试验段施工,进一步提高作业人员的操作水 平,优化施工工艺,验证施工设备及劳力的组合。
2. 进行水硬性支承层、混凝土保护层和道床板现场实体施工试验。
3. 验证钢筋绝缘措施、预制轨枕与扣件匹配等接口技术问题。
4. 验证工艺方法对轨道静态几何状态变化的影响, 针对性制定工艺保障措施。 掌握 轨道几何尺寸测量关键技术。
5. 工艺性试验段施工完毕后应及时总结, 总结关键工序和环节的施工质量控制, 根 据总结报告,修改完善作业指导书。
6. 经评估验收单位评估通过并出具审批书后,即可按照试验方法进行全面施工。 5.1.8原材料进场检验与存放
1. 无砟轨道原材料及轨道部件进场时应提供质量证明文件,按有关要求进行抽检, 合格后方可使用。
2. 所有原材料及轨道部件进场后分类、 标识存放, 存放场地及措施应满足有关技术 条件和现场施工要求。
5.1.9施工交接
1. 无砟轨道施工前,线下主体工程全部完工,检验合格。
2. 无砟轨道工程与线下工程交接宜在轨道工程施工一周前进行。
3. 重点对线下路基、桥梁、隧道等与无砟轨道接口位置的中线、高程、平整度、几 何尺寸进行复核。
5.2 路基地段支承层施工
一般情况下,在土质路基基床表层采用滑膜摊铺机铺设支承层,如图 5.2-1。在不 便于机械化施工的地段采用模筑法施工, 如图 5.2-2。 支承层施工前应对路基进行验收, 表层平整度为 20mm/4m,高程允许偏差为±20mm 。
图 5.2-1 滑膜摊铺机铺设支承层 图 5.2-2 模筑法施工支承层
5.2.1 滑膜摊铺机施工
1. 施工时混合料采用自卸车运输, 滑膜摊铺机进行摊铺, 在摊铺前应对基床表面进 行洒水湿润。
2. 滑膜摊铺机施工时,在施工前先通过 CP Ⅲ控制网测设混凝土支承层中线,进而 设置两侧的引导线, 引导线到线路中线的距离为 3.5m , 引导线高度距设计路基面 60cm , 引导线桩纵向间距 10m ,平、竖曲线路段视曲线半径大小加密布置,最小值为 2.5m ;引 导线桩定位限差,高程为±5mm ,中线±2mm 。引导线的最大长度不宜大于 500m ,以利 质量控制及方便卸料。引导线接头不得大于 1cm 。每 100m 引导线不得多于 2个接头。 3. 摊铺机就位, 并采用导线法校准摊铺机四角点高程和侧模行进方向, 检查机械操 作性能无误后方可进行作业。在开始摊铺的 5m 内,必须对所摊铺出的支承层标高、边 缘厚度、中线、横坡度等技术参数进行复核测量,确定最佳振捣频率、最佳摊铺走行速 度和捣固棒最佳插入深度。 滑模摊铺机应匀速连续摊铺, 不得随意停机或改变摊铺速度。
4. 混凝土材料采用水泥胶接混合料,其物理、力学性能应满足设计要求。
5. 混合料采用挖掘机布料, 布料时要在摊铺范围内保证其均匀。 支承层摊铺完成后, 要保证表面粗糙, 从而达到支承层和道床板更好的粘接。 路基支承层成型后在初凝前对 其两侧边缘各 350mm 的区域应进行修边处理, 并让其表面光滑, 同时对表面及边角有缺
陷的部分及时进行修补。
6. 支承层 300mm 厚的混凝土要一次摊铺完成,一股道完成后再进行另一股道施工。
7. 支承层摊铺完成后 12小时内, 在不大于 5m 设置一深度约 105mm 的横向假缝, 当 气温高于 20℃时应每隔 4m 进行切缝,缝宽不大于 5mm 。具体位置根据计算确定,以保 证切缝位于两轨枕中间。切缝完成后要及时进行覆盖和洒水养护,养护时间不少于 7d , 湿度较小或气温较低时延长养护时间。其次还要在施工完成后每隔 500m 用灌沙法测混 凝土拌合料的密实度,每 500m 进行钻心取样,以进行抗压测试。其钻心直径为 150mm , 待强度达到要求后,按设计要求进行两线间级配碎石的回填。
5.2.2 模筑法施工
1. 在施工前通过 CP Ⅲ控制网测设出两侧模板边线,根据放样出的边线,支立两侧 模板, 再次测量复核模板位置和高程。 待安装模板完成后在模板内侧做好支承层标高控 制标记,以保证支承层的顶面标高符合设计要求。
2. 支承层采用的 C15混凝土用混凝土罐车运输至工地, 到达现场后应先做塌落度试 验,其数据符合要求后才能进行施工。
3. 施工过程中要保证每个区域都要捣固到位, 路基支承层成型后在初凝前对其两侧 边缘各 350mm 的区域应进行修边处理,如图 5.2.2-1。除了支承层两侧各 350mm 区域内 表面光滑外,其余表面均要粗糙。
图 5.2.2-1 支承层两侧各 350mm 区域修边处理
4. 支承层尽量做到连续施工,因外界因素而中断后,应设施工缝,施工缝处要设端 模板,留直茬,但表面一定要粗糙,对接缝表面进行凿毛,并保持湿润,在下次浇筑混 凝土前清理干净浮渣,并再次湿润,以保证新老混凝土能更好的粘结。
范文三:无砟轨道技术
1 武广铁路工程概况
武广铁路是我国首条设计时速 350km 的铁路客运专线,是京广客运专线的一部分,与既有京广线平行,并与其构成京广铁路通道。全线设计为双线,总长1068.8km。设计为一次性铺设双块式无砟无缝轨道。 时速350km的武广客运专线双块式无砟轨道的施工机具设备简便、实用、安全、可靠,工具轨、扣件、螺杆调整器等周转材料周转率高,轨道精度满足时速350km客专线的验收标准。 路基上双块式无砟轨道施工技术的关键是无砟轨道的施工 精度和轨道几何形位的控制,这必须依赖于先进的施工工艺、成 熟的施工技术、完整配套的施工机械、训练有素的施工队伍和合 理的施工工期。
编辑本段2 工艺原理
时速350km客运专线无砟轨道施工根据无砟轨道道床施工精度要求高和控制困难的特点,采用就近铺设和便于精度控制的原则,在施工道床板的附近将双块式轨枕吊放至待铺位置,再经过钢筋绑扎、轨排组装、综合接地和轨道粗调等关键工序后,用轨检小车测量系统对轨道的几何尺寸进行精调,使其满足设计精度要求,最后浇筑道床混凝土一次成型。该工艺具有操作简便、安全实用和轨道几何尺寸精确、快速定位等特点。
编辑本段3 施工工艺流程
施工工艺流程图见图1。
编辑本段4 施工技术流程
编辑本段4.1 测量放样
根据设计院交付的武广线铁路基础平面控制网及线路控制网桩和水准基点桩,进行施工区域内的基桩控制网布设。铺设轨枕前,对施工作业段区域内中线控制桩和边桩加密布设,直线间距6.25m、曲线5m。 4.2 布置上、下层纵向主钢筋在施工现场附近进行钢筋下料、加工,并将施工范围内的支承层混凝土面凿毛并清洗干净。按设计文件要求将上、下层纵向主钢筋摆放于支承上。 4.3 轨枕的拼装直接在道床板铺设位置进行,按照轨枕间距散放轨枕,大致调整轨枕中心线位于承轨台同一条直线上。选定轨枕的一侧作为基准侧,将25m工具轨平稳地摆放在挡板座槽内,并与轨下垫板密贴吻合在一起。调整轨枕间距并紧固基准轨上的扣件,再用轨距尺调整轨距并用轨距拉杆固定,最后紧固非基准轨上的扣件。使用手摇式起道机将拼装好的轨排整体起升到接近设计高度。 4.4 安装螺杆调整器每隔2 根轨枕安装1 对,钢轨托盘装到轨底,扣紧压轨块,使轨底与螺杆调整器托板接面处无空隙,使之密贴。在轨排端的第1、2、4 根轨枕前(或后)需要各配一对螺杆调整器,用于精确调整轨道的高低和水平。螺杆调整器中的平移板安装在中间位置,以保证能够向两侧移动。根据超高的不同选择螺杆调整器托盘的倾斜插孔(用于调节与底座面的角度,确保垂直),旋入螺杆,安装PVC管。用扳手拧紧调节螺杆使之接触混凝土支承层。 4.5 轨道的粗调 在轨排的一端,以加密基桩为基标,在基标处使用“L”型轨道卡尺量取基标垂线至钢轨轨头水平距离及基标至轨面的垂直高度,通过横向调整丝杆使轨排横向移动调整轨排方向。调整螺杆调整器支腿处竖向丝杆,调整轨排高程, 4.6 钢筋的绑扎、绝缘及综合接地 在轨道粗调之后,布置横向钢筋,并使用绝缘卡按设计要求绑扎上、下层钢筋,安装接地钢筋。纵向接地钢筋与横向接地钢筋及双块式轨枕块桁架筋间均采用绝缘卡绝缘。横向接地钢筋与其余纵向结构钢筋采用绝缘卡绝缘。将接地端子焊接到纵向钢筋上。利用道床板内两根纵向结构钢筋和一根横向接地钢筋作为综合接地钢筋,综合接地钢筋交叉处采用搭接焊工艺,用φ16 的“L”形钢筋进行焊接。焊缝长度:单面焊焊接长度不小于200mm;双面焊焊接长度不小于100mm;焊接厚度不小于4mm。 4.7 模板及固定体系的安装 模板安装时用电钻在支承层面上放置模板的位置钻孔,然后用膨胀螺栓固定特
制的模板三角支撑架。每隔2~3 根轨枕,对应轨枕埋设钢制地锚,地锚上设横向调整螺杆,螺杆一端与双块式轨枕块桁架钢筋焊接,可用以轨道微调同时防止浇筑混凝土时轨排上浮。
4.8 轨道精调 使用轨检小车逐一检测每根轨枕处的轨顶高程、轨道中线位置、线间距、轨道平顺度等几何形位。根据轨检小车显示的数据,通过调整螺杆调整器和斜向支撑来精确调整轨道的高低、方向、水平、超高。因为调整每个螺杆调整器都会对其相邻的调整器产生影响,所以此项工作需反复多次方能达到精度。 4.9 浇筑混凝土 混凝土浇筑前,反复测量轨道几何形位、钢筋保护层厚度,检测钢筋网绝缘性能,当全部满足设计要求后,方可进行混凝土的浇筑。混凝土振捣快插慢拔,直到轨枕底部没有气泡为止,但也不得过振,防止混凝土离析。浇筑完的混凝土,经过3 次找平收光:第一次是在浇筑完成后;第二次是在混凝土刚初凝的时候;第三次是在初凝后快产生强度的时候。第三次收光之后,立即清理轨枕和钢轨面的污染。 4.10 混凝土养护及支架拆除 混凝土浇筑后,避免与流动水相接触,并在12h 内覆盖洒水养护,洒水次数应能保持混凝土处于润湿状态,道床混凝土的养护期不少于7d。混凝土初凝后解开夹板螺栓,同时将两根钢轨上支承丝杆放松一圈,再用扳手放松扣件等固定装置,释放钢轨温度应力。待道床混凝土强度达到 5MPa 后,开始拆卸工具轨、模板和支承架。支承架丝杆拆除后,遗留的螺栓孔采用高强度无收缩砂浆封堵。 4.11 铺轨 100m厂制轨经焊轨厂焊接成500m长轨后,运至现场存轨基地,在存轨基地装入长轨支架车运至铺轨现场,由WZ500 型铺轨机铺设,K922 闪光接触焊机焊接成无缝线路。
编辑本段5 轨道安装具体流程
1)铺设轨枕。 在铺设轨枕前,测量人员用画线器将轨枕两端位置直接画在土工织物上;加工制作木块,木块高度与凸台高度齐平或略高于 凸台,木块高度与轨枕底宽一致。在底层钢筋问的土工织物上放 置木块,木块方向与轨道中心线平行,位于轨枕两端。木块边缘与画在土工织物上轨枕端线位置对齐。人工将轨枕从存放地抬 到木垫块上。 2)调整轨枕问距。 将两股钢轨端头放正,并使其对正无砟轨道铺设起点位置处,根据设计图纸,在钢轨上画标识线识出轨枕的中心位置,人工使用套橡胶的撬棍或橡皮锤将轨枕中心调整到标识线位置处。 3)轨排精调施工。 根据双块式无砟轨道施工工艺要求,在精调检测中的小车有两种测量模式:定点三维测量模式,简称定点测量模式;连续相对不平顺测量模式,简称连续相对测量模式。 精调施工内容如下:a.确定全站仪坐标。全站仪采用自由设站法定位,通过观测附近8个固定在接触网杆上的控制点棱镜,自动平差,计算确定位置。改变测站位置,必须至少交叉观测后方利用过的4个控制点。为加快进度,每工作面配备2台具有自动搜索,跟踪,计算,传输数据功能的全站仪。b.测量轨道数据。全站仪测量轨道精测小车顶端棱镜,小车自动测量轨距,超高。 c.反馈信息。接收观测数据,通过配套软件,计算轨道平面位置,水平,超高,轨距等数据,将误差值迅速反馈到精测小车的电脑显示屏幕上,指导轨道调整。d.调整标高。用普通六角螺帽扳手,旋转竖向螺杆,调整轨道水平,超高。高度只能往上调整,不能下调。e.调整中线。采用双头调节扳手,调整轨道中线。精调好轨道后,尽早浇筑混凝土。浇筑混凝土前,如轨道放置时间过长或环境温度变化超过l5℃,或受到外部条件影响,必须重新检查或调整。 。
编辑本段6 道床板混凝土浇筑和养护
1)混凝土浇筑前准备工作。 道床板混凝土和易性采用二次搅拌的方法来控制。先在试验室进行混凝土配合比设计,确定混凝土外加剂的最佳掺量。混凝土的坍落度应控制在70 iTl/n~140 FfI1TI之间。当所有的模板都固定、紧固与密封后,用空压机将碎片垃圾清除,保持轨道板范围内清洁。在混凝土中间层上洒水,直到混凝土表面处于饱和状态。在轨枕和扣件上覆盖保护层,在浇筑}昆凝土期问不能损坏保护层,防止在浇筑?昆凝土过程中污染轨枕和扣件。对调整螺栓涂刷油脂,便于混凝土浇筑后调整螺栓可以拆下。轨枕底部必须
湿润。当混凝土浇筑高度高于轨枕底部时,向前变换浇筑位置。人工使用3根振捣棒进行振捣。禁止在一个地方长时间振捣,造成 混凝土离析。混凝土振捣完成10 ITI后,将轨枕扣件和钢轨上的覆盖物移除。当混凝土开始产生强度时,进行二次抹灰找平。 2)调整螺栓及扣件拆除。 当混凝土初凝后,松开调整螺栓。先用扳手将调整螺栓放松一圈,用螺栓紧松机松开扣件,再用套筒扳手放松调整螺栓支架。钢轨连接处鱼尾板用扳手松开。松开扣件的时间取决于混凝土性能和环境温度,由混凝土质检工程师根据现场混凝土硬化情况确定。 3)混凝土养护。 混凝土采用化合物进行养护。养护用化合物使用在整个道床混凝土表面,用棉/麻布袋材料覆盖,在混凝土浇筑后,至少要覆盖3 d且应保持棉 麻布袋湿润。 双块式无砟轨道道床容易开裂,为保证道床板的施工质量,在施工过程中采取以下防开裂措施:a.根据环境温度和混凝土产生强度的情况及时松开钢轨扣件,让钢轨处于自由伸缩状态。b.根据工艺试验的情况考虑在混凝土中掺加纤维以增加混凝土的抗开裂性能的可能性。c.加强混凝土养护。环境温度小于5℃ 或大于30℃时,不宜浇筑?昆凝土。当环境温度大于25℃时,应采取防护措施以免阳光直射。对道床?昆凝土覆盖进行充分养护。当环境温度大于30℃时禁止在上午浇筑?昆凝土,浇筑时间最好选择在气温稍低的下午和晚间。
编辑本段7 德国铁路无砟轨道的研究和发展
德国是世界上研究及应用无碴轨道较早的国家。德国铁路研究开发无碴轨道采用的体制是由德铁制定统一设计基本要求,有公司、企业自行研制开发。新开发的无碴轨道在进入德铁路网之前,必须通过指定试验室的实尺模型激振试验及性能综合评估,并经EBA(德铁技术检查团)认证、批准后,方有资格在铁路线上进行有线长度的试铺。试铺的无碴轨道要经过5年的运营考验并经EBA的审定,通过后方可正式使用。 德国自1959年开始研究、试铺无碴轨道,首先在希尔塞德车站试铺了3种结构,随后又在雷达车站和奥尔德车站试铺了2种结构,1977年又在慕尼黑试验线试铺了6种。1959-1988年是德国无碴轨道的试铺期,共铺设无碴轨道36处,累积21.6km。在此期间先后在土质路基、高架桥及隧道内试铺了各种混凝土道床的无碴轨道。经过不断改进、优化和完善,形成了德国铁路无碴轨道系列和比较成熟的技术规范及管理体系,研制了成套的施工机械设备和工程质量检测设备,为无碴轨道在德铁的推广应用创造了良好的条件。经过几十年的开发和研究,德国已经成功研发了雷达型、Bogl型、Zubin型、ATD型、Getrac型、BTD型、SATO型、FFYS型、Walter型、Heitkamp型等十几种无碴轨道结构形式。到2003年,德国铁路无碴轨道总铺设长度600多公里。德国无碴轨道的主要结构式轨枕埋入式和博格板式无碴轨道。初期铺设的雷达型和博格板式轨道都经历了30年的运营考研,轨道状态始终良好。
编辑本段8 日本铁路无砟轨道的研究和发展
日本式发展无碴轨道较早的国家之一,从20世纪60年代中期开始进行板式无碴轨道的研究到目前大规模地推广应用,走过40年的历程。日本的高速无碴轨道占当年铺设铁路的比例,在20世纪70年代达到60%以上,而90年代则达到80%。目前,其累计铺设里程已达2700多km(其中新干线约1600多km),为世界上铺设无碴轨道最长的国家。在规模发展的同时,日本还不断改进、完善结构设计参数和技术条件,最终将普通A型和框架型板式结构作为标准定型。框架型在混凝土和CA砂浆用量上较A型板少,可减少板的成本,也可减少日温差引起的板的翘曲。最初的A型和框架型板为普通钢筋混凝土结构,适用于温暖地区和隧道内,在东北、上越新干线等寒冷地区则采用双向预应力A型板。 另外,为解决新干线的噪声及振动问题,实现客运专线高速铁路发展与社会环保兼容的目的,经试验后,将减振G型板式轨道作为标准形式,规定在减震降噪区段铺设。
编辑本段9 法国铁路无砟轨道的研究和发展
法国是以有碴轨道为代表的高速铁路国家,一直以有碴轨道能以270~300km/h运营而
感到骄傲。但后来发现在早期建造的东南线、大西洋线上,道碴的粉化严重,使轨道几何尺寸难于保持,维修周期缩短,维修费用大大增加,甚至影响正常的运营,结果使用不到10年就不得不全面大修,更换道碴,且不得不通过提高道碴标准及采取一些辅助措施来维持有碴轨道的高速运营。于是法国也逐渐认识到无碴轨道的优越性,开始了无碴轨道的研究和试验。法国开发的VSB-STEDEF是双块式无碴轨道,属于LVT型无碴轨道。
编辑本段10 英国铁路无砟轨道的研究和发展
英国的无碴轨道主要有两种,即LVT型无碴轨道和PACT型无碴轨道。LVT型无碴轨道是在双块式轨枕(或两个独立支撑块)的下部及周围设橡胶套靴,在块底与套靴间设橡胶弹性垫层,在双块式轨枕周围及底下灌注混凝土而成形,为减振型轨道,现已铺设总长度约为360km。 PACT型无碴轨道:这种轨道为就地灌注的钢筋混凝土道床,钢轨直接与道床相连接,轨底与道床相连接,轨底与道床之间设连接带状橡胶衬垫,钢轨为连续支承,现已铺设总长度约为80km。
编辑本段11 韩国高速铁路上的无砟轨道
韩国首尔至釜山的高速铁路全长412km,分2期工程建设,一期工程由首尔至大邱,全长289.3km,二期工程由大邱至釜山南段,全长122.7km。一期工程在光明车站和章上、花信、黄鹤3个隧道铺设了53.841km无碴轨道,主要采用德国普通雷达型无碴轨道。二期工
程已于2002年6月开工,预计2010年12月竣工,计划全部铺设雷达2000型无碴轨道。 目前,韩国铁路无碴轨道建设中采用较多的是Rheda双块式轨道(德国)、Zublin双块式轨道(德国)、Bogl板式轨道(德国)、日本板式轨道。
范文四:无砟轨道
城际铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道 施工关键设备及施工技术
为适应城际铁路CRTS Ⅱ型板式无砟轨道系统施工高质量、高精度、高速度的要求,需要重点研究以下2个方面的内容。 1.主要研究内容
(1)CRTS Ⅱ型板式无砟轨道施工关键设备研制。
主要包括“铺板龙门吊、双向运板车、轨道板精调系统、水泥沥青砂浆搅拌车、500m长轨铺轨机。 (2)CRTS Ⅱ型板式无砟轨道施工技术研究。
主要包括“无砟轨道板底座施工、轨道板运铺与精确定位、水泥沥青砂浆制备与灌注、无缝线路钢轨焊接与铺设、大号码无砟高速道岔铺设”等施工技术
1.1CRTSⅡ型板式无砟轨道施工关键设备研制
1.1.1 铺板龙门吊
铺板龙门吊主体结构由轮胎式走行轮组、转向机构、龙门架、起重小车、吊具、动力系统、液压系统、控制系统等组成。主要技术参数:起重能力16 t;跨度8.65~9.45 In(横梁设可拆卸节段,跨度可调);起重小车2个(4点起升/3点平衡),起升高度4 In(立柱设可拆卸节段,满足隧道施工);整机重载走行速度4 km/h;前后轮转向角度±20。及±90。,适用于变跨和场地内变向行驶。
主要技术创新:铺板龙门吊具有轮胎式走行和可变跨、变高、倾斜起吊等功能特点,使用灵活、方便。
1.1.2轨道板运输车
研制的轨道板运输车主要技术参数:重载运行速度9.2 km/h;爬坡能力4% ;转弯半径12m;整车调平高差±150 mm;发动机功率150 kW;外形尺寸(长×宽×高)9 897×2 832×2 889(mm)。
主要技术创新:运板车具有轮胎式、双向行驶、车体自动调平等功能特点。运输过程中,轨道板满足4点支承和3点平衡,安全快捷;车体两头驾驶室的两套操纵系统能够自动切换,以实现双向驾驶;走行系统采用运行平稳、驱动力大、无级调速、微控性能好的变量泵一变量马达闭式液压驱动回路,以提高车辆对位精度和方便操作;车体通过油缸连杆机构实现250。转向;走行轮组通过油缸串接组成3点支承系统;轮组采用均衡油缸支撑方式,以保持车体水平。 1.1.3 轨道板精调系统
研制的轨道板精调系统,主要由全站仪CA2003/TCA1800、工控机(精调控制系统)、测量三角架及标架、精调装置4个部分组成。其中工控机的硬件部分包括带触摸屏的工业控制电脑、显示器、数传电台、温度传感器、倾斜传感器、电源等部分,所有接插件防潮防水。
主要技术参数:全站仪测角精度0.5”,测距精度1mm+1ppm,搜索精度1 mm/200 m;全站仪对中三脚架和专用对中棱镜支架对中精度≤0.5 mm;标架棱镜位置误差±1 mm;测量标架到位接触开关的行程≤2 mm;温度传感器精度4-0.05% ;高差测量范围4-180 mm,分辨力0.1 mm。
主要技术创新开发建立在Windows XP平台上的软件系统,全中文界面操作方便;电脑采用高亮度低功耗触摸屏工业控制机,抗干扰能力强,适合野外及恶劣天气条件下工作;工控机更加集成化,减少了外部的接线总盒,硬件结构上更加清晰;数据传输电台设计为多频段可调,防止多套系统同时工作造成干扰;除全站仪外,其他用于无砟轨道精调测量的标架、棱镜及特殊装置等组件,均实现了国产化,降低了成本。 1.1.4水泥沥青砂浆车
研制的水泥沥青砂浆车是一种集装箱式可移动的小型搅拌站,具有砂浆拌制和灌注功能。砂浆车的构造可分为上装、下装两部分:上装部分主要由干粉储料仓、一级螺旋输送机、干粉中转螺旋机及称量称、搅拌主机、成品料斗及举升装置、辅助吊布料机构、沥青计量装置、水计量装置、外加剂计量装置、发电机组、液压系统、电控系统、操纵台、顶盖及爬梯、高压清洗装置、除尘系统、气动系统、空调和机架等组成;下装部分由空气悬挂底盘、调平系统和牵引车头组成。砂浆车上装可以脱离行走底盘单独使用。
对比分析主要技术参数(见表1)可见,研制的砂浆车优于德国博格公司的原车。
主要技术创新:选用导弹发射车调平系统,解决了设备自动调平问题;底盘采用空气悬挂,对设
备保护效果佳;设计了以高计量精度、高效低泡搅拌机及合理搅拌工艺为核心的称量搅拌系统;实 现了整车工作环境及全自动过程控制的工厂化系统。
1.1.5 500 m长钢轨铺轨机
研制的铺轨机,主体结构由钢轨拖拉机、滚轮、运输小平车、滚轮箱、滚轮小车、分轨小车、钢轨运输车等组成。主要技术参数如表2所示。施工过程中采用拖拉式作业法铺轨。
主要技术创新:铺轨机主要解决了在CRTS lI型板式无砟轨道板边缘行走、导向、智能化避让长桥侧向挡
块及500m长钢轨分轨及拖拉等技术难题。
2.1CRTSⅡ板式无砟轨道施工技术
2.1.1主要施工设备
混凝土泵车与摊铺机;铺板龙门吊、双向运板车、精调系统、水泥沥青砂浆搅拌车及灌注设备;焊轨机、长轨输送列车、铺轨机;道岔轨排运输车、道岔轨排吊梁、道岔轨道式平移台车、轨道检测车、道岔精调支架系统等。 2.1.2主要施工方案
(1)轨道板制作:采用工厂化生产线生产CRTS lI型轨道板。
(2)底座混凝土施工:采用混凝土泵车泵送,四辊摊铺机摊铺。
(3)轨道板铺设:采用运板汽车将轨道板运至上板站点,吊机装放于双向运板车运至铺设点,铺板龙门吊粗放于底座上,再用轨道板精调系统将轨道板定位至设计坐标及高程位置。
(4)水泥沥青砂浆拌制与灌注:使用砂浆车搅拌高性能水泥沥青砂浆,通过中转仓运送与灌注,实现底 座与轨道板的连接。
(5)500 m长钢轨铺设:采用焊轨机将短轨焊接成500m长钢轨、长钢轨输送列车输送到位、铺轨机拖 拉铺设至轨道板上,并进行工地焊接锁定。
(6)大号码(18、39号)无砟道岔铺设:采用“工厂预组装、分节段运输、现场精调并灌注混凝土”的施工方法施工。
2.1.3无砟轨道施工质量控制标准
(1)施工测量精度? :采用CPⅢ基准网,基准网测量精度为1/100 000。
(2)底座混凝土表面精度 :高程±5 mm,中线10 mm,表面平整度7 mm/4 m。
(3)轨道板铺设精度 :高程±0.5 mm,中线0.5mm,相邻轨道板接缝处承轨台相对高差及中线
±0.3 mm 。
(4)水泥沥青砂浆材质性能指标:应满足《CRTSⅡ型板式无砟轨道质量验收暂行细则》要求。轨道板 下水泥沥青砂浆垫层灌注厚度20~40 mml2J。
(5)道岔铺设精度l2 J:轨距±1 mm,高低、轨向、扭曲、水平均为2 mm。 (6)钢轨焊接平直度 J:焊接质量应符合轨顶面和内侧作用边0~+0.2 mm/m,轨底(焊筋)0~+0.5 mm要求。
3.1无砟轨道板铺设施工技术 3.1.1轨道板制作
采用工厂化生产线集中预制横向预应力混凝土(强度等级C60)板,纵向通过完工后的张拉锁件连接; 轨道板内钢筋采用特殊措施相互绝缘;轨道板混凝土收缩徐变完成后,对承轨槽采用数控磨床机械进行精磨,达到0.2 mm的精度要求。 3.1.2底座板施工 (1)桥面交接验收;
(2)施工测量底座板放样; (3)铺设两布一膜滑动层;
10
(4)底座板钢筋绑扎,采用绝缘卡进行钢筋问的连接,检测每一钢筋交叉点绝缘电阻值不小于10~ 12
10 Ω:
(5)摊铺机施工底座混凝土。 3.1.3轨道板铺设与精调定位
(1)测量放样:依据设标网测设每块轨道板基准点GRP和圆锥体安放点。
(2)轨道板运输与粗放:轨道板运、吊至桥上的双向运板车运输到位后,采用铺板龙门吊对轨道板进行粗放。
(3)轨道板精调:采用轨道板精调系统对轨道板进行精调定位,使轨道板的空问位置满足设计要求。 3.1.4 沥青水泥砂浆制备及灌注
(1)使用砂浆搅拌车,在桥下搅拌水泥沥青砂浆,利用中转仓将砂浆吊装至桥面。
(2)采用重力式灌浆法灌注轨道板垫层砂浆厚度20~40 mm。当砂浆抗压强度达到1 MPa以上方可拆除轨道板压紧装置和调节支架,防止轨道板上浮;砂浆抗压强度达到3 MPa以上方可在轨道板上运行工具小车。
试验室增项方案及时间安排
沪宁Ⅱ中心试验室对用于CA砂浆试验检测试验室的建立与试验设备的购置及时着手准备。同时,报请集团公司试验检测中心及早进行相关CA砂浆试验检测项目的申报与资质增项工作,以便集团公司试验中心与项目部试验室CMA资质的合法性。
板式无砟轨道施工所需试验设备及原中心试验室配备情况
主要人员配备及培训计划
目前工区所有人员均未参加过类似工程施工,需在技术准备及技术培训方面提前筹划。同时,需提前筹划轨道施工架子队1152骨干人选(队长、技术负责人、技术员、材料员、试验员、机械管理员、劳资员、工班长、领工员)与所需劳务人员的来源。在正式施工前至少两月必须确定上述人选,以便进行提前培训与前期试验段的施工。沪宁城际公司赵新宇副总经理根据京津城际的经验,要求各施工单位进行在正式施工前进行广泛、深入、不厌其烦的培训。因此,培训工作宜及早准备。
施工组织框图
CRTS I形无渣轨道施工流程
范文五:板式无砟轨道
板式无碴轨道
板式无砟轨道是用双向预应力混凝土轨道板及CA砂浆(乳化沥青水泥砂浆)替换传统有砟轨道的轨枕和道砟的一种新型轨道形式,由板下混凝土底座、CA砂浆垫层、轨道板、长钢轨及扣件等四部分组成。
日本板式轨道特点
(一)结构整体性能
日本板式轨道具有无碴轨道所具有的线路稳定性、刚度均匀性好、线路平顺性、耐久性高的突出优点,并可显著减少线路的维修工作量。
从轨道结构每延米重量看,小于有碴轨道,而板式轨道结构高度低,道床宽度小,重量轻。框架式板式较轨道为非预应力结构,便于制造。可节省钢筋和混凝土材料,降低桥梁的二期恒载,造价低廉,但没有降低轨道板实际承受列车荷载的有效强度、不影响列车荷载的传递。
在隧道内应用时可减小隧道的开挖断面。
与德国博格板式轨道相比,日本板式轨道在基础上设置了凸形挡台,因此,纵向与博格板的连接不同。凸形挡台与基础混凝土板一起建造,依靠凸形挡台对轨道板进行定位,施工更为简便。日本板式轨道用的轨道板,没有在工厂内机械磨削的工序,制造相对简单。
(二)制造和施工
板式轨道结构中的轨道板(RC或PRC)为工厂预制,其质量容易控制,现场混凝土施工量少,施工进度较快;道床外表美观;由于其采用“由下至上”的施工方法,施工过程中不需工具轨;在特殊减振及过渡段区域,通过在预制轨道板底粘贴弹性橡胶垫层,易于实现下部基础对轨道的减振要求(如日本板式轨道结构中的防振G型)。但在桥上铺设时,受桥梁不同跨度的影响,需要不同长度的轨道板配合使用,无形中增加了制造成本;曲线地段铺设时,线路超高顺坡、曲线矢度的实现对扣件系统的要求较高;板式轨道结构中CA砂浆调整层的施工质量直接影响轨道的耐久性;板式轨道的制造、运输和施工的专业性较强,包括:轨道板的制造、运输、吊装、铺设;CA砂浆的现场搅拌、试验、运输和灌注;轨道状态整理过程中的充填式垫板树脂灌注等。
(三)线路维修
由于板式轨道水泥沥青(CA)砂浆调整层的存在,受自然环境因素的影响较大,在结构凸形挡台周围及轨道板底边缘的CA砂浆存在破损现象,特别是在线路纵向力较大的伸缩调节器附近。因此日本铁路除相应开发了修补用的树脂砂浆外,在设计方面,用强度高、弹性和耐久性好的合成树脂材料替代凸形挡台周围的CA砂浆。对于轨道板底的CA砂浆调整层,以灌注袋的形式取代初期的设模式的直接灌注,以减少CA砂浆层的环境暴露面,从而显著提高了板式轨道结构的耐久性,以实现无碴轨道结构少维修的设计初衷。
五、日本板式轨道的应用
各种型式的板式轨道在山阳、东北、上越、北陆和九州新干线的桥梁、隧道和部分路基区段上广泛应用。
六 目前国内各种板型的应用:
目前国内使用的无砟轨道板主要有:德国博格板,日本单元板,纵联式双向预应力混凝土轨道板以及在博格板和日本单元板这两类轨道板基础上的各种改进型轨道板.国内现有的无砟轨道板精调测量系统也是根据不同类型的轨道板,直接全套引进或参考德国博格板和日本单元板的精调测量系统进行的仿制和改进.
无碴轨道
无碴轨道-特点
结构整体的性能
作为最主要的无碴轨道结构型式之一,板式轨道在日本新干线应用广泛。经过30余年的经验积累,日本新干线板式轨道在设计、施工及养护维修等方面日趋成熟。自20世纪至今,累计铺设里程已达2700多千米。国内对的研究是随着对高速铁路的研究不断深入进行的,目前只在秦沈线狗河特大桥(741)、双何特大桥(740),赣龙线枫树排隧道(719)以及遂渝线无碴轨道综合试验段上铺设,但尚无大规模铺设先例。
按照无碴轨道宜集中铺设的原则,本线在长度大于6km的隧道及相邻两铺设无碴轨道的隧道间小于500m的桥梁和路基铺设板式无碴轨道。铺设范围包括“三隧两桥”(依次为石板山隧道、黑水坪大桥、南梁隧道、孤山大桥、太行山隧道)以及其间的路基,共计铺轨95.045km。其中太行山隧道全长27.839,居亚洲在建铁路山岭隧道之首。
板式无碴轨道结构组成
板式无碴轨道由60kg/m钢轨、弹性分开式扣件、轨道板、乳化沥青水泥砂浆(CA砂浆)、混凝土凸形挡台及混凝土底座等部分组成,轨下设置充填式垫板。
对无碴轨道的研究尚处于起步阶段,没有形成规范的无碴轨道计算理论,在本线板式无碴轨道设计过程中,我们在对中国内的三重叠合梁模型、德国的当量叠合梁模型深入研究基础上,采用更为接近实际的有限元梁—板模型。
石太客运专线作为中国国内唯一一条集高速客运与重载货运于一体的客运专线,将首次大规模铺设板式无碴轨道,而当前国内尚没有形成规范的无碴轨道计算理论,因此需深入研究板式无碴轨道受力规律,以保证设计经济、合理。采用有限元理论,建立了板式无碴轨道的梁—板模型,应用大型有限元工具软件A9BCB对模型进行求解。
应用有限单元理论建立板式无碴轨道结构的整体模型:钢轨采用弹性点支承梁模拟;扣件采用线性离散弹簧模拟;轨道板采用板单元进行模拟;CA砂浆调整层采用
实体单元模拟;底座采用弹性地基板模拟,以反映下部基础对轨道结构的支承作用;地基系数采用k30进行计算。
为消除边界效应,模型选取3块相邻的轨道板进行计算,并以中间轨道板作为主要研究对象。计算时,采用大型工具软件ansys进行模型求解。
基本计算参数
根据板式无碴轨道结构特点,选取基本计算参数。
板式无碴轨道参数影响分析
为获得最优的轨道结构,采用有限元梁—板模型研究了主要参数对轨道结构各组成部分力学响应的影响规律。如果没有特殊说明,荷载作用于板中,CA砂浆弹性模量取300MPa,其它基本参数,计算结果中轨道板或底座弯矩均为每米范围所受的弯矩值,单位取KN·m/m。
无碴轨道-荷载作用位置
根据试算,荷载作用于板中和板端两个位置时轨道结构受力为最不利情况,因此选取这2种工况进行研究。由表2可知,荷载作用于板中时,轨道板纵向正弯矩、底座纵横向负弯矩较大;荷载作用于板端时,轨道板纵向负弯 矩、轨道板横向正负弯矩、CA砂浆最大反力以及底座横向纵横向正弯矩较大。设计中,应该综合考虑这两种荷载作用工况下的最大值。
扣件刚度
扣件刚度分别采用20KN/mm、40KN/mm、60KN/mm、80KN/mm进行分析。轨道板和底座的弯矩以及CA砂浆最大反力都随着扣件刚度的增大而增大,但是当扣件刚度大于40KN/mm时,随着扣件刚度增大,轨道板和底座的弯矩变化趋缓,底座的横向负弯矩当扣件刚度大于60KN/mm时反而有所减小。
无碴轨道-轨道板宽度
轨道板宽度分别采用2.0m、2.2m、2.4m、2.6m、2.8m进行分析。
随着轨道板宽度的增大,轨道板纵向弯矩逐渐减小;轨道板横向正弯矩当轨道板宽度小于2.4m时随轨道板宽度的增大而增大,当轨道板宽度大于2.4m时随轨道板宽度的增大而减小;轨道板横向负弯矩当轨道板宽度 小于2.2m时随轨道板宽度的增大而减小,当轨道板宽度大于2.2m时随轨道板宽度的增大而增大;CA砂浆反力当轨道板宽度小于2.4m时随轨道板宽度的增大而减小,当轨道板宽度大于2.4m时变化不明显;随着轨道板宽度的增大,底座纵横向正弯矩均逐渐减小,纵横向负弯矩变化不明显。
轨道板宽度为2.0m时,各别力学指标明显偏大,说明轨道板不宜太窄,同时可以看到轨道板宽2.2~2.4m是力学指标变化的一个转折点,因此结合力学计算及结构设计,从技术经济角度综合分析,轨道板宽度取2.2~2.4m是合适的。
CA砂浆弹性模量
CA砂浆弹性模量分别采用100MPa、300MPa、500MPa、1000MPa进行分析。
随着CA砂浆弹性模量的增大,轨道板弯矩减小,CA砂浆本身的反力增大,底座弯矩增大,其中轨道板纵向负弯矩和底座纵横向负弯矩变化不明显。
当CA砂浆弹性模量大于300MPa时,各力学指标变化趋缓,计算时其最大值可取300MPa,同时考虑CA砂浆弹性模量的离散性和轨道板受力的最不利情况,最小值取100MPa。
无碴轨道-地基弹性系数
地基弹性系数采用K30,分别按50MPa/m、190MPa/m,500MPa/m,1000MPa/m进行分析。
从表6可知,随着地基弹性系数增大,除轨道板横向负弯矩增大外轨道板其它弯矩减小,CA砂浆反力变化不明显,底座弯矩减小。由此可知,隧道、桥梁地段由于基础刚度较土质路基大,对轨道结构整体而言受力是有利 的。
列车竖向荷载作用下板式轨道最不利弯矩计算
基本参数取值,同时考虑荷载作用位置以及CA砂浆弹性模量的离散性对计算结果的影响,计算列车竖向荷载作用下板式轨道的最不利弯矩。
在板式轨道力学计算中,荷载作用位置、扣件刚度、轨道板宽度、CA砂浆弹性模量以及地基弹性系数等基本参数的取值是影响计算结果正确与否的主要因素,只有基本参数合理才能保证计算结果的准确,为结构设计提供依据。
计算列车竖向荷载作用下轨道板和底座的最不利弯矩时,荷载作用位置应分别考虑位于板中及板端两种工况;CA砂浆弹性模量应考虑离散性,按100MPa和300MPa分别计算。
路基地段地基弹性系数采用K30时取190MPa/m是最不利情况,计算结果较隧道和桥梁地段偏大。
无碴轨道-缺点
无碴轨道具有高稳定性、少维修、寿命长的优点,并在国外铁路获得了广泛应用,2005年德国出版的《轨道概论》对无碴轨道的缺点做了如下总结:
1)Rheda投资要比有碴轨道多1.5倍以上。科隆一法兰克福线预算46亿欧元,实际费用大约为6o亿欧元,增加大约30%,如此高的初期投资包括巨大的资本成本。有碴轨道成本为350欧元/m,无碴轨道最低为500欧元/m,最大为750—1100欧元/m。即使施工方法得到优化,建设长度增加,成本系数仍达到1.5—2.0。
无碴轨道相对有碴轨道的经济效益仅能从有碴轨道需要增加的维修费用计算得到。现在有碴轨道的维修在很大程度上实现了机械化和自动化,比手工作业费用要低,并能够持久地保持轨道几何状态;无碴轨道也需要维修,钢轨打磨工作量相对有碴轨道要增加,随着无碴轨道使用时间的增加,伤损将增多,经济效益相对来说将降低,而且无碴轨道的修复工作比较复杂,并需要大量费用和时间,一旦损坏引起长期关闭线路带来的投入将相当大,也是初期无法计算或预料的。
隧道内的无碴轨道相对有碴轨道具有良好的经济效益。但桥上和路基上的无碴轨道往往经济效益差一些,限制基础的长期沉降需要额外的费用,比有碴轨道要增加2.0~2.5倍。
2)混凝土无碴轨道为刚性承载层,当达到承载强度极限时将产生断裂,并引起轨道几何尺寸的突然变化和难以预见的恶化。
3)总体上来说,无碴轨道建设和维修都没有达到自动化程度。无碴轨道的质量需要高水平的养护措施提供保障。这意味着在施工工序和质量控制方面都要增加额外的费用和时间。建设期间的质量缺陷将为整个使用寿命期留下隐患,并需要花费高昂的代价进行弥补。
4)无碴轨道作为刚性结构,在后期运营阶段仅允许做少量的完善,比如改善轨道几何状态,不仅十分困难,而且需要花费高昂代价。
5)无碴轨道不能在粘土深路堑、松软土路堤或地震区域铺设。
6)无碴轨道噪声水平比有碴轨道高5dB,必须采取有效的降噪措施。
7)目前,对脱轨或其他原因导致的严重损坏还没有特别有效的措施,修复代价也十分昂贵。混凝土的养生和硬化需要很长的时间。也就是说,严重的事故将导致线路关闭时间比较长,对运输影响比较大。
8)无碴轨道最严重的缺点是改进的可能性受到限制。
9)无碴轨道的另外一个缺点是,在路基上铺设时,任何情况下都要铺设防冻层(至少70cm厚)。要延长无碴轨道的寿命周期,水凝性材料层厚度几乎不能减少。路基处理深度也比有碴轨道深。
10)大部分经济研究没有考虑无碴轨道到了寿命周期后高昂的再建费用。既有无碴轨道类型众多也似乎是个缺点。
无碴轨道—应用
中国的无碴轨道主要从在02年主要是中国国内技术,参照国外的成熟的设计经验,以秦沈线为契机,设计了2种类型的无碴轨道,主要是日本的板式轨道,是我们院参与设计,还有铁科设计的长枕式无碴轨道。当然在这之前,无碴轨道技术在秦岭隧道等都已有应用。
无碴轨道设计主要有几下的几个难点,一个轨道部件的设计,另一个道床设计。03年后就有了一个客运专线的想法,希望有一个跨越式发展,从原来的120km/h提高了200~250km/h。对于轨道部件的强度、稳定性及调整性都有了较高的要求。 对于无碴轨道技术,铁道部最初的想法是全部引进国外的技术。主要是日本和德国的技术。德国的主要的双块式(redar200)和博格板,日本主要是板式轨道。引进国外技术同时,对于部分的技术也应引进,因此国外的单位负责培训。铁道部已经组织了多次轨道工程技术的培训。
客运专线对于轨道部件的最大的特点是要求高平顺,因此对于轨道部件要求,精细制造和设计。轨道主要有3个主要部件,轨枕、扣件和道岔技术。
客运专线还有一个特别之处就是轨道电路。由于信号制式要求,要求轨道采用必要的绝缘措施,因此要求部件和道床设计应具有高绝缘性。
路基上无碴轨道部件设计主要解决路基沉降的问题,因此往往在客运专线中,多用以桥代路的方式,反而节约投资。目前的博格板和双块式具有较好的整体性,在德国有多年的应用经验,是一个成功的事例。
由于时间匆忙就简单的说这些,对于无碴轨道设计及研究问题,大家可以互相探讨。
无论是对于有轨电车、地铁,还是地面通勤列车线路:无碴轨道系统都可以无缝地融入交通流和城市景观。铺设沥青或其它铺路材料的该系统也可与公共汽车、机动车线路并行。绿色轨道提供了一种富有吸引力的备选方案:通过创造更多的绿地来美化城市景观。出色的乘行舒适度、最大的安全性、较低的维护保养级别使无碴轨道系统其更为卓越。无碴轨道系统在城市交通优化和基础设施改造等应用方面发挥着重要作用。城市的未来已经开始!
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数百万人每天乘坐MRT往返出行。有效的城市交通系统是任何一座城市的心脏。在这一体现现代化城市生活的前沿领域,除了功能性和工程设计之外,美学观点也逐渐得到重视。绿色轨道可以美化整个城市景观。同时,绿色轨道还有利于城市的生态环境平衡,因为它们能够改善空气质量、土壤和地下水条件。“绿色轨道”具有加高的绿色植被路面以及现代化轨道上通用的先进弹性轨道支撑,因此能够大大降低城市中的空气传播噪音和结构噪音。它即有利于人类,也有利于环境。
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RHEDACITY可以根据需要铺上沥青、混凝土或路石。对于那些偏爱在绿色道路上旅行的人士而言,RHEDACITYGREEN是一种极具吸引力的备选方案。
无碴轨道-优点
RHEDACITY的优点:
简单、透明的系统结构
完美的轨道定位
与街道建筑相融
交叉轨枕的使用确保了轨矩和轨道的几何精确度
轨道盘采用摩擦锁定式固定装置
由于热量可以充分进入轨道跨距,因此可以消除轨道构架的浇注不足现象。 采用优化的轨道系统,设计具有出色的粘合质量,可进行整体式施工 使用预组装部件确保轨道的弹性
轨道的弹性支撑或持续支撑
去除轨距连接杆
安全性极高、使用寿命长
符合电绝缘要求
具有“边建设边投入使用”的能力
RHEDACITYGREEN—极具吸引力的备选方案
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在生态保护方面的益处
与其他型号轨道相比,这种轨道与植物的组合应用,可以产生出色的视觉效果。轨道表面的植物可降低噪音分贝,使维护费用最小化。轨道上的草皮本身就能消除噪音。在防振和结构噪音传播方面有严格规定的城市中,使用“绿色轨道”不失为一种成本效益极佳的方式。
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