张吉怀高速铁路双块式无砟轨道施工技术研究

黄辉

（中铁十八局集团第三工程有限公司 河北涿州 072750）

1 工程概况

修建合同段位于湖南省湘西州古丈县，正线长17.261 km（其中短链1.911 km）含车站一座。与相邻合同段存在（有砟轨道、无砟轨道）过渡段，无砟道床段合计单线34.44 km，正线和与正线相邻的到发线双块式无砟轨道结构自上而下由钢轨、扣件、双块式轨枕、道床板、底座等部分组成，其中隧道为整体道床，桥梁、路基设置底座。

张吉怀铁路为双线高速铁路，设计时速350 km/h，电力牵引类动车组，线间距5.0 m，最下曲线半径7000 m，困难条件下曲线半径5500 m，坡度最大20‰，困难条件下坡度30‰，到发线有效长度650 m。

本合同段地质构造属中国东部新华夏系构造第三隆起带中段，褶皱断裂极为发育,山峦重迭，山势高峻，沟深谷窄，施工运输线路多为山地道路，原材料进场十分不便。如何保障无砟轨道施工质量与进度，无砟轨道施工控制尤为重要。

2 无砟轨道施工技术

2.1 总体施工计划及安排

根据无砟轨道施工任务要求、现场施工便道及路线情况，结合本单位人员、物流组织、机械及检测设备利用率实际情况，设置两个作业面，每个作业面施工功效为单线120 m/d，计划工期144 d。主要机械设备见表1。

表1 主要机械设备安排

2.2 施工准备

为保障施工任务顺利完成，提前做好准备工作，准备工作包括施工用电准备、施工用水准备、施工便道准备、测量准备、施工培训及技术交底等。测量准备工作更是重中之重，根据精测人员的测量数据，组织项目测量人员进行复核，提交复核报告。对比两者数据在允许误差范围内满足设计精度要求后，根据CPIII成果对线路进行全面复核，复核成果进行线路拟合，无砟轨道根据拟合后数据进行施工。布置方式如图1所示。

图1 精测网布置图

2.3 施工工艺

无砟轨道主要施工工法有工具轨法和轨排框架法。工具轨法的施工设备较多且分散，工序复杂、功效低，精度无法保证，轨排框架法的施工设备集成化程度较高，流水线施工，通过制定标准，过程控制能达到“提高一级精度控制”的目标[1]，本合同段无砟轨道施工经过工法优选采用轨排框架法。

2.2.1 轨排框架法施工流程

底座板施工（拉毛或凿毛）→清理作业面→测量放线→底层钢筋布设→组装轨排（轨排粗调）→安装模板、上层钢筋→综合接地焊接→轨排精调→扣件及轨枕防护、混凝土浇筑（收面）→覆盖保湿养护→轨排拆卸、配件清理→道床板成品保护。

2.2.2 轨排框架法施工要点

（1）对隧道仰拱填充面或桥梁梁面进行拉毛或凿毛处理，保证作业面清洁，无油污、积水。

（2）清除无砟轨道作业面的所有杂物，提前制作道床钢筋堆码整齐，检查轨排几何尺寸及轨距是否符合设计要求，设备是否运转正常。

（3）根据轨排长度利用CPIII点精准放出立模边线，并测量出高程，供粗调使用。

（4）底层钢筋布设，根据测量放线定位钢筋摆放位置，钢筋采用绝缘卡连接。绝缘卡绑扎后严禁设备、材料、人员走行或放置在钢筋上。

（5）组装轨排，采用分枕平台布枕，使用专用吊具通过龙门吊吊运轨枕到平台上，利用分枕平台的卡具进行精准定位，使轨枕间距误差在+5 mm～-5 mm以内。分枕完成后，安装扣件再吊运组装轨排。分枕平台比过去的人工散枕工作效率更高，定位更准确。

轨排粗调，采用尺量方式控制轨排位置，轨排准确就位后安装支撑螺杆和横向支撑，利用扳手调节螺杆和支撑，轨排粗调控制误差在-5 mm至0 mm，中线控制在5 mm。粗调完成检查支撑螺杆和横向支撑，保证轨排的稳定性，确保轨排不轻易发生变形及位移。

（6）安装模板，每块模板纵向长2.2 m，高260 mm，模板底部用砂浆调整，弹线拼装模板，检查模板线型无错台，使用水平尺调整垂直度，利用双面胶封住模板缝隙，确保浇筑混凝土时不漏浆。

（7）安装上层钢筋、综合接地，先摆放完纵向钢筋，再从一端开始摆放横向钢筋，纵向与横向钢筋交叉处用绝缘卡绑扎。纵向钢筋搭接长度大于等于800 mm，接地钢筋为三根纵向钢筋和一根横向钢筋焊接在一起，综合接地端子“L”型焊接，端子接头与模板紧贴便于后期安装不锈钢综合接地钢缆。

（8）轨道精调，采用轨道精调小车配合全站仪指导工人对轨排进行高程和中线调整，轨道精调每个循环必须搭接上个循环的8到10根轨枕，保证与上一循环的精调数据顺接。精调控制误差高程-2 mm～2 mm，中线2 mm。轨道精调时必须保证轨排钢轨的清洁，严禁施工人员在钢轨上行走。精调完成如因特殊情况不能进行下一道工序超过4 h或环境温度变化超过15℃，必须重新检查轨道状态，确保轨道数据正常。

（9）扣件及轨枕防护、混凝土浇筑，为防止混凝土污染轨排和轨枕，避免后期清理工作量增加，浇筑过程中采用土工布或篷布遮盖轨排钢轨及轨枕，轨枕两头采用高铁专用轨枕防护帽。扣件及轨枕防护做好后，采用罐车运输混凝土至现场，检测混凝土坍落度，坍落度满足要求后开始浇筑，施工时混凝土应从轨枕一侧底部漫流至另一侧，这样可以更好的排出轨枕底部空气，混凝土振捣采用插入式振捣棒，其规格分两种ZN30型和ZN50型，ZN30型振捣棒用于有遮挡难以振捣的位置，ZN50型振捣棒用于振捣道床及轨枕中部区域，振捣必须快插慢拔，振捣时间一般控制在20 s至40 s之间，有效的排出混凝土中的气泡，保证混凝土密实，振捣时不要碰触钢筋及模板边，避免钢筋、模板变位及绝缘卡脱落。钢轨及轨枕保护如图2所示。

图2 钢轨及轨枕保护示意图

（10）道床混凝土收面，混凝土振捣密实后用标高控制尺找出横坡度，利用轨道顶面控制道床顶面高程，分四次收面，第一次收面即用标高尺和木模抹平混凝土，第二次抹面在抹平后30 min开始，采用钢模，对有凹凸的地方进行找平。第三次收面在第二次抹面1 h后开始，第三次收面尤为重要，需要精细操作，仔细检查，保证轨枕四周及钢轨底部容易忽视的地方收面到位。第四次收面在第三次收面后3 h左右，采用钢模压实，使混凝土成光面。

（11）道床混凝土养护，采用“一桶、一布、一袋、一管、一膜、一牌”方式养护，即收面完成后喷洒雾状水，覆盖土工布再在上面覆盖土工布，在薄膜下安装滴水管，滴水管连接水桶，定时补水。最后在养护区段放置养护表示牌，养护时间必须在14 d以上。

（12）轨排拆卸、配件清理，混凝土达到2.5 MPa后，进行侧模拆除，严禁拆模时模板碰撞道床，避免造成道床缺棱掉角。

（13）道床板成品保护，已施工完成的道床板应设置醒目的标示标牌，防止人员机械对成品道床的损坏。

3 施工关键工序控制措施

3.1 轨排框架施工精度控制措施

（1）轨排进场时经过了严格的进场验收，但这并不能保证轨排使用过程中不发生变形。为保证轨排达到施工标准要求，曲线地段每使用5个循环，直线地段每使用10个循环对轨排几何状态进行检测及修正。轨排框架检验项目须满足表2要求。

表2 轨排框架检验项目

（2）在组装轨排时，施工人员往往会忽视轨排的日常清理工作，轨排在循环使用过程中必然会被混凝土、灰尘颗粒等污染，施工上个循环结束后，务必清理轨排钢轨表面及底部杂物，如不清理干净，会造成数据偏差大，影响施工质量。

3.2 混凝土质量控制措施

（1）混凝土硬化过程用的干燥收缩时混凝土开裂主因之一[2]，为防止混凝土因收缩产生裂纹，道床混凝土采用“低坍落度，低胶凝材料，高含气量，低水灰比”的混凝土配合比，现场混凝土坍落度控制在140 mm到160 mm以内。另外混凝土中掺加工程纤维、减缩剂、膨胀剂也可达到减少收缩率的目的。掺加材料减少混凝土收缩需要试验验证掺加量，并且会增加成本。控制好混凝土原材质量，拌和时间，入模温度，含气量，坍落度等因素是降本增效的最有效方法。

（2）CRTSI型双块式无砟轨道结构有点突出，但同时缺点也很显著，即现浇道床混凝土的抗裂性差，表面易开裂，轨枕块四周“八字”型连通普遍，横向贯通裂纹也多[3]。针对此类问题浇筑混凝土之前先清理干净轨枕，湿润轨枕与底部基础面增加新老混凝土结合性能，道床适当增加伸缩缝，轨枕四周增加防裂网片可以有效防止裂纹的产生。

4 结语

张吉怀高速铁路古丈县境内CRTSI型双块式无砟轨道施工采用了上述的施工方法和施工控制措施，施工进度不但按期完成，施工质量也得到了保障。轨排框架法对完成工期紧，质量要求高的工程项目很大优势，但也有依赖大量人工操作工装劣势，未来加强机械化，减少人为操作造成的精度误差是时代发展的趋势。同类施工可参考本文所述施工，期待研究出更为优秀的施工方法，为国家高速铁路发展增砖添瓦。