长沙地铁2号线混凝土轨枕工艺工装的研制

刘红桃

(中铁株洲桥梁有限公司，湖南株洲 412005)

长沙地铁2号线混凝土轨枕工艺工装的研制

刘红桃

(中铁株洲桥梁有限公司，湖南株洲 412005)

参考国内地铁混凝土轨枕的预制技术，结合长沙地铁2号线地铁混凝土轨枕的技术要求及多年来轨枕产品的生产工艺，研制长沙地铁2号线地铁混凝土轨枕的工艺工装，重点研究成组联整体模型和生产工艺。通过成组联整体模型的成功研制，克服了目前地铁混凝土轨枕生产中存在的功效低、成本高的缺陷，为地铁建设提供了有利保证。

地铁；混凝土轨枕；工装；研制

1 研究背景

随着城市轨道交通的发展，对地铁线路基础组件短轨枕的需求日益增多，但目前地铁短轨枕的生产中，普遍存在端部漏浆、钢筋骨架定位不准确及端部掉角严重等问题，既影响产品的外观，也不利于地铁线路的铺设。

长沙地铁2号线一期工程范围为望城坡站—光达站，线路全长21.926 km，均为地下线。我公司参与了长沙地铁2号线轨枕和岔枕的生产，在借鉴国内现有的地铁轨枕预制模型及工艺基础上，吸取其优点，改进其不足之处，研制出了成组联整体模型。使用成组联整体模型生产效率高、生产成本低，最大的优点是由于模型采取整体形式，避免了侧模和端模的频繁安装和拆卸，生产出的产品外观没有缺陷，非常漂亮。研制出的成组联整体模型已经申请了国家专利(专利号：201220659488.5)。

2 地铁轨枕的工艺工装研制

2.1 地铁轨枕设计简介

长沙地铁短轨枕分为A型、B型、C型、D型和E型，由C50混凝土和钢筋组成，预埋塑料套管。A型枕用量最多，A型枕结构如图1所示，B、C、D、E型短轨枕结构与A型枕一样，仅外形尺寸有变化。每根A型枕混凝土用量0.017 6 m3，质量45 kg。地铁轨枕的检验项目及标准见表1，铺设在线路上的地铁轨枕见图2。

2.2 地铁轨枕生产工艺方案研究

目前地铁混凝土轨枕生产中主要使用单块独立模型和成组联组装两种模型。单块独立模型的优点是设备投资费用小，操作简单，产品外观漂亮，缺点是机械化程度低，劳动强度较大；成组联组装模型生产效率较高，但由于生产过程中端模或侧模的频繁拆卸和组装影响产品外观质量，产品经常出现端部漏浆、钢筋骨架定位不准确及端部掉角严重等问题，端模或侧模的频繁拆卸和组装同时在很大程度上影响了生产效率。我公司根据现有的设备条件和短轨枕的市场需求量，设计如下2套工艺方案。

图1 A型枕结构(单位：mm)

序号检验项技术要求/mm检验类别1长度±5C2宽度±5C3高度±5B4套管中心距离±1B5套管下沉≤1B6套管歪斜≤1B7承轨面不平度±1B8承轨台表面缺陷长度≯15,深度≯5B9其他部位表面缺陷长度≯30,深度≯10C10钢筋外露(除锚固钢筋)不允许A11肉眼可见裂纹不允许A12标记A

图2 铺设在线路上的地铁轨枕

方案一：采用单块模型结构

采用单块模型，全人工手工作业，混凝土通过下料斗落入模型，或由人工将混凝土铲入模型，振动采用插入式振动棒或将模型放置振动台上振动，振动密实并抹面后，将模型依次码放后吊入养护池进行蒸汽养护。因为模型体积较小、质量轻，模型的垂直运输和翻模、拆模工序均可由2个人完成。

该方案投入费用较低，仅需新制模型，且模型结构简单。缺点是机械化程度不高，工人劳动强度较大，生产效率低。

方案二：采用成组联整体模型结构

以A型短轨枕为例，A型枕尺寸为460 mm×270 mm，采用2×12联的方式，则模型外形尺寸可设计为6 000 mm×610 mm，生产工艺可采用机组流水法，脱模不采用翻模机，可利用桥式起重机起吊模型翻转后将轨枕脱出。

通过对单块模型结构和成组联整体模型结构的经济效益及产品质量的对比分析，决定采用成组联整体模型结构形式。

2.3 成组联整体模型的结构设计

根据地铁轨枕的结构特点，总结出地铁轨枕模型的设计重点主要如下：实现机组流水法工艺即保证生产效率；保证产品外观质量；保证套管在产品中的安装精度等关键尺寸的合格率。我公司根据以上3点要求，在多次试制的基础上，研制出了成组联整体模型，即保证了产品的外观，又大大提高了生产效率。下面重点介绍A型轨枕成组联整体模型的结构。A型轨枕成组联整体模型总体结构示意见图3、图4、图5，其结构主要包括钢模壳体1、槽钢制成的主梁2和端梁3，钢筋定位钩4，脱模支撑组合5、吊钩筋板6、主梁加强板7、预埋套管定位套8、纵板9及支撑角钢10。为保证生产效率和产品质量，每套A型轨枕钢模壳体共有24个，钢模壳体结构示意见图6，均为整体冲压成型件，且钢模壳体的端部形成圆弧倒角，钢模壳体的侧面带一定脱模斜度；将单个钢模壳体面板间隔焊接在已经成型的、含有2根主梁2和2根端梁3的槽钢骨架上，便构成了2×12双联整体槽形结构。同排模板在每个隔断处采用不共用端模的形式，两块端模钢板之间均要将侧模与端模之间以及端模与端模之间以焊接方式连接固定。每个钢模壳体底板上设有两个预埋套管定位套8，并与安装预埋套管用道钉连接，以使预埋套管定位精确，预埋套管定位套结构示意见图7；主梁2上设有钢筋定位钩4、吊钩筋板6和主梁加强板7，钢筋定位钩结构示意见图8，主梁加强板7固定在主梁2上以增强其刚性，吊钩筋板6也固定在主梁2上以便模型起吊时挂钩，每个钢模壳体分别与3个钢筋定位钩4相对应，以利钢筋骨架准确定位；脱模支撑组合5固定在主梁2和端梁3上，以便轨枕脱模时起到缓冲作用并提高蒸汽养护的效果，且主梁2和端梁3均用槽钢制作。

图3 A型轨枕成组联整体模型总体结构示意

图4 A型轨枕成组联整体模型总体结构俯视

图5 图3中的A-A剖视

图3～图5中各序号分别表示：1-钢模壳体，2-主梁， 3-端梁，4-钢筋定位钩， 5-脱模支撑组合，6-吊钩筋板，7-主梁加强板，8-预埋套管定位套，9-纵板，10-支撑角钢。

图6 钢模壳体结构示意

图7 预埋套管定位套结构示意

图8 钢筋定位钩结构示意

在浇筑混凝土前，须将预埋套管定位套8固定在钢模壳体1的底部，将钢质道钉通过预埋套管定位套8与预埋套管形成刚性连接，使得预埋套管与钢模壳体1的底部表面紧密接触，而钢质道钉安装和拆卸时需将模型侧立，直至轨枕脱模时取出道钉。这种预埋套管安装方式彻底避免了套管的下沉和歪斜。由于有脱模支撑组合5、吊钩筋板6和主梁加强板7，所以在浇筑、振捣和脱模过程中，整个模型骨架均不会移位变形。本模型一次可成型24根美观的轨枕产品，且可反复循环使用。

2.4 成组联整体模型结构的主要特点

(1)钢模外型采用[20型钢作为框架，根据地铁轨枕产品的外形确定内部壳体采用单列或双列，由于槽钢型号所限，太长钢模容易变形等原因，成组联整体模型长度控制在6 m左右，1套钢模可一次生产11～34根轨枕。

(2)各型号产品在壳体制作时采用四周折边(全部用R20的圆弧过渡)，壳体高度方向采用焊接再打磨而成，采用R20圆弧过渡，是通过几次实践得出的结果，此过渡方式脱模对轨枕几乎没有伤损，外观也相当美观。

(3)壳体脱模斜度在产品设计允许的情况下尽量加大，以利于这种整体式壳体的脱模，根据经验脱模斜度单边最少保证15 mm。

(4)预埋套管的定位方式采用螺杆固定，脱模前将螺杆取出，这样有利于脱模。

(5)钢筋笼在钢模上表面有限位及固定钩，此方式操作简单而且定位较准确。

(6)从实际生产来看，壳体与框架要联接牢固且尽量采用满焊，有利于提高模型的整体刚度，避免振动和脱模时对模型造成损害。

(7)实践表明成组联整体模型结构具有预埋套管定位准确、钢筋骨架定位准确、脱模容易、产品端部圆角平滑且无掉角、端部不漏浆且操作简单、产品外观漂亮、生产效率高等优点。

3 结论

通过成组联整体模型的成功研制，避免了在生产过程中端模或侧模的反复拆卸和安装，实现了地铁轨枕的机组流水法生产，提高了功效和产品质量，以A型枕2×12联为例，每套模班产可达24块，由于工艺工装设计中充分考虑了关键项的控制，因此产品合格率几乎可达100%。采取上述工装及工艺，我公司在工期相当紧张的情况下，保质保量地完成了长沙地铁2号线的地铁轨枕供货任务，满足了长沙地铁2号线的施工工期，取得了用户的信任和好评。由于成组联整体模型的一系列优点，提高了生产效率，降低了生产成本，取得了较好的经济效益，为日后生产此类型产品积累了丰富的经验。

[1] 中铁第四勘察设计院集团有限公司.长沙市轨道交通2号线一期工程轨道系统设计图册[Z].武汉：中铁第四勘察设计院集团有限公司，2011．

[2] 徐灏.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，1991.

[3] 北京城建设计研究总院有限公司.GB50157—2013 地铁设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[4] 中华人民共和国铁道部.TB10082—2005 铁路轨道设计规范[S].北京:中国铁道出版社，2005.

[5] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50010—2010 混凝土设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2011.

[6] 蒋昕.城市轨道交通用60 kg/m 9号对称三开道岔的设计[J].铁道标准设计，2013(8)：41-44.

[7] 马晋，王俏.超长轨道交通线分期建设及运营方案分析探讨[J].铁道标准设计，2014(1)：53-56.

[8] 任树文，龚昕.南京地铁机场线预应力混凝土长轨枕结构设计[J].铁道标准设计，2014(2)：33-35.

[9] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50490—2009 城市轨道交通技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2009．

[10] 中华人民共和国国家技术质量监督检验检疫总局.GB700—2006 碳素结构钢[S].北京：中国标准出版社，2007．

[11] 中华人民共和国建设部.GB50299—1999 地下铁道工程施工及验收规范(2003版)[S].北京：中国计划出版社，1999．

[12] 中华人民共和国铁道部.TB10413—2003 铁路轨道工程施工质量验收标准[S].北京：中国铁道出版社，2004．

Development of Concrete Sleeper Production Model for Changsha Subway Line 2

Liu Hongtao

(China Railway Zhuzhou Bridge Co. Ltd. Zhuzhou 412005， Hunan， China)

With reference to domestic techniques for the prefabrication of subway concrete sleepers， and following the technical requirements for the production of concrete sleeper for Changsha Subway Line 2 and the years’ experiences in this regard, a processing model is developed， focusing on grouped and integrated model and production processes. The success of the model helps overcome such current problems as low efficiency and high cost， and contributes to subway construction．

Subway; Concrete sleeper; Model; Development

2014-04-16；

：2014-05-18

刘红桃(1975—)，女，高级工程师，1999年毕业于中南大学(原长沙铁道学院)机械设计与制造专业，工学学士，E-mail：taozi1017@126.com。

1004-2954(2014)10-0044-03

U213

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.10.011