无砟轨道底座施工成套工装研究.pdf

———文章编号：１００９４５３９（２０１７）０３０００１０５・本刊特稿・无砟轨道底座施工成套工装研究王新民（中铁十七局集团有限公司山西太原０３０００６）摘要：针对ＣＲＴＳＩｉｌ型板式无砟轨道底座施工存在的工艺落后、工装简陋、质量差、工效低、成本高等实际问题，介绍了底座工艺改进和成套工装研发的思路、采取的技术措施和取得的效果，谨供同领域技术同行参考。关键词：无砟轨道底座混凝土工装设备中图分类号：Ｕ２１３．２４；Ｕ２１５．６文献标识码：ＡＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９．４５３９．２０１７．０３．００１ＳｔｕｄｙｏｎＣｏｍｐｌｅｔｅＳｅｔｓｏｆＴｏｏｌｉｎｇｆｏｒＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＢａｌｌａｓｔｌｅｓｓＴｒａｃｋＢａｓｅＷａｎｇ×ｉｎｍｉｎ（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ“１７ＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐＣｏ．Ｌｔｄ．。ＴａｉｙｕａｎＳｈａｎｘｉ０３０００６，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＣＲＴＳ１１１ｓｌａｂｂａｌｌａｓｔｌｅｓｓｔｒａｃｋｂａｓｅ，ｔｈｅｒｅａｒｅｓｏｍｅｐｒａｃｔｉｃａｌｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｂａｃｋｗａｒｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｏｏｒｔｏｏｌｉｎｇ，ｐｏｏｒｑｕａｌｉｔｙ，ｌｏｗｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｈｉｇｈｃｏｓｔ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅａｂｏｖｅｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｉｄｅａｓｏｆｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｃｏｍｐｌｅｔｅｓｅｔｓｏｆｔｏｏｌｉｎｇｆｏｒｔｈｅｂａｓｅ，ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｍｅａｓｕｒｅｓｔａｋｅｎｉｎｔｈｅ—ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｉｔｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓａｍｅｆｉｅｌｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃｏｕｎｔｅｒｐａｒｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｌｌａｓｔｌｅｓｓｔｒａｃｋ；ｂａｓｅ；ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｔｏｏｌｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ１概述ＣＲＴＳｌＩＩ型板式无砟轨道是我国研发的具有独立自主知识产权的新型无砟轨道结构形式，代表着国际先进水平，全线采用ＣＲＴＳ１１１型无砟轨道技术建设的郑徐客专已开通运营，体现了我国无砟轨道技术的综合实力。ＣＲＴＳ１１１型无砟轨道技术已在京…沈、昌赣等客运专线工程中推广应用。ＣＲＴＳＩＩＩ型无砟轨道是一种单元板式结构，自上而下由钢轨及扣件系统、预制轨道板、自密实混凝土填充层、隔离层（土工布）及带有限位凹槽的钢筋混凝土底座等组成旧ｏ，见图１。ＣＲＴＳｌｌ型板式无砟轨道的底座是一种带有限位凹槽的钢筋混凝土结构。路基及隧道地段采用２～４块轨道板长度的连续单元结构，桥梁地段采用单块轨道板长度的单元结构。底座两侧设置有６％—收稿日期：２０１７一０１０６基金项目：中国铁建股份有限公司科技研究开发计划项目（１６一Ｃ２３）作者简介：王新民（１９５７一），教授级高级工程师，主要从事轨道工程专业技术研究。～７％的排水坡，变坡点伸入轨道板内５０ｍｍ，防止雨水进入道床内形成病害。设计要求底座与下部结构固结。底座属于常规钢筋混凝土工程，一般施工单位均能顺利完成。根据底座的作用，其施工质量控制要点在于：（１）底座及限位凹槽的位置、高程及几何尺寸；（２）表面平整度及两侧排水坡度；（３）底座混凝土强度。图１ⅢＣＲＴＳ型板式无砟轨道结构２底座施工存在的问题钢筋混凝土底座受线下工程基面高程误差、施工工艺等条件的制约，出现了底座混凝土厚度误差铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１７１０３）１万方数据・本刊特稿・∞大、表面平整度差、两侧排水坡度误差大等现象１。受凹槽模板空间定位方式制约，采用以线下工Ⅲ程误差为参数的专用布板软件和ＣＰ高精度测量手段，较好地解决了底座的施工平面定位和高程控制问题，但在底座混凝土浇筑施工方面因对底座两侧排水坡度、限位凹槽、横向结构缝的作用理解肤浅，施工工艺落后、施工工装简陋、以人工作业为主随意｜生大等原因，还有大量问题亟待解决，具体表‘现为４｜：（１）受线下工程高程控制允许误差的影响，基面高低不平，底座模板底部易发生漏浆和烂根现象，外加常规模板底部较宽，漏浆点的观察和封堵较为困难，导致底座混凝土外观质量下降、混凝土材料浪费及污染、现场清理工作量加大。“”（２）轿杆式限位凹槽模板支撑固定在侧模上，虽解决了凹槽模板的定位和高程控制问题，但凹槽模板重量大，易在跨中出现下挠，且拆装倒运劳动强度大；拆模困难，拆模过早时凹槽四周混凝土自立性差需人工再次处理；拆模稍晚易造成凹槽边角损伤。“”（３）轿杆将底座顶部空问分隔成若干小块，迫使混凝土振捣、整平、收面等只能依赖人工作业，平整度及两侧排水坡度难以达标。（４）拟借鉴公路混凝土路面整平装置进行底座混凝土整平收面作业，又受走行轨道准确定位和高程调整繁琐、无跨越横向模板功能等制约，无法推广应用。针对施工中遇到的实际问题，分别对底座模板、凹槽模板、整平收面机走行轨道、底座整平收面拆模后模板底宽范围内仍有漏出的混凝土及水泥浆，需在拆模后彻底清理。从底座纵向模板研究人手对漏浆点封堵工艺进行改进。３．１．１研究思路“”“”“”（１）将模板的［形或Ｅ形断面改为Ｆ形断面，改善模板底部与基面结合部的通视性，便于漏浆点的查找。“”（２）模板断面改为Ｆ形后，便于模板底部漏浆点的封堵作业。“”（３）模板断面改为Ｆ形后，模板顶面仍为平面，可为底座｝昆凝土振捣、整平机械化作业轨道安装提供支撑。３．１．２改进后的效果（１）视线通畅，便于发现漏浆点。（２）减小模板底部与基面的接触宽度，将模板底部与基面的接触宽度由５０ｍｍ减小到５ｍｍ，便于用聚氨酯在模板外侧快速封堵，封堵效果得到改善，节省封堵材料用量、减少了拆模后的清理工作量和废弃物数量。（３）将纵向底部肋板抬升至模板总高度的下１／３部位，与模板承受的侧压力的合力位置重合，使模板受力更趋于合理，模板的面板厚度相应减小了１ｍｍ。（４）为底座混凝土浇筑采用整平收面机作业，提供了走行轨道安装平台。“”（５）与Ｅ形模板相比，重量减轻１０％，搬运更轻便，同时降低模板购置和现场倒运成本。底座纵向模板实物及安装情况，见图２。万方数据・本刊特稿・道桥、隧地段的底座施工，同样适用于ＣＲＴＳＩ型双块式无砟轨道的桥、隧地段底座施工１５Ｊ。３．２独立式凹槽模板研发限位凹槽是钢筋混凝土底座的重要组成部分，Ⅲ对ＣＲＴＳ型板式无砟轨道的运营安全起着重要作Ⅲ用。在ＣＲＴＳ型板式无砟轨道结构设计中，底座∽上设有限位凹槽。Ｊ。早期在ＣＲＴＳＩ型双块式无砟轨道施工时，曾采用过独立式凹槽模板，但由于定位方法过于繁琐（需要在基面上钻孔、植入螺杆进行安装和高度调整、拆模后切除植筋螺杆），成“”本高，逐渐被轿杆式定位方式所替代，即将凹槽模板用螺杆悬挂在两根能支撑在侧模上的长杆“”上。安装时利用轿杆问接确定凹槽模板的平面位置，利用螺杆实现凹槽模板高度的调节；拆除时从两侧直接利用轿杆将凹槽模板抬起；凹槽模板“”与轿杆一并倒运；此种轿杆式凹槽模板具有定“位方便的优点，被施工单位所认可。但随着轿杆”式凹槽模板的工程应用，又引发了底座混凝土整平、收面均由人工完成，出现了人工作业水平参差不齐、收面随意性大现象，导致底座平整度差和排水坡度误差大等质量问题。同时还引发了拆模时间难以掌控、凹槽轮廓不标准、工效低、劳动强度“”大、购置及倒运成本加大等问题。轿杆式凹槽模板见．图３“”图３轿杆式底座限位凹槽模板实际应用对底座限位凹槽模板及施工工艺进行了深入研究和试验验证。３．２．１研究思路（１）形成凹槽模板独立的支撑、定位体系，实现“”独立式凹槽模板的空问准确定位；并消除轿杆障碍，为底座混凝土机械化施工创造条件。（２）解决拆模时机难以掌控、凹槽轮廓不标准、凹槽边角易损伤等问题。（３）简化凹槽模板的安装和拆卸步骤，提高施工效率。（４）减轻凹槽模板的装量，降低施工成本。３．２．２采取的技术措施（１）利用两点确定一条直线原理，用２根能与钻孔安装的膨胀螺栓丝扣连接的定向螺杆，确定凹槽模板的方向。（２）利用三点确定一个平面的原理，用３～４根调高支撑螺杆，实现凹槽模板高程的调整和调平。（３）利用凹槽模板底板设置减压排气口，降低凹槽模板上浮力并排除混凝土表面气泡。（４）凹槽模板安装就位后，借助定向螺杆上部的压紧螺母将模板压紧固定，达到预防凹槽模板上浮的目的。（５）在凹槽模板上设置盖板，防止整平作业时混凝土进入凹槽模板腔内；同时为混凝土人工布料、摊平、振捣等作业提供站立平台，防止作业人员踩踏造成底座结构钢筋变形。（６）通过进一步旋紧调高支撑螺杆，迫使凹槽模板整体抬升，实现无损伤脱模。３．２．３取得的效果经实际使用证明，研发的独立式限位凹槽模板，具有以下效果：（１）需植筋，定向、调高、调平更方便。（２）为混凝土的浇筑、摊平、振捣等操作提供了作业平台，提高了凹槽四角混凝土振捣密实性。（３）实现了无损伤拆模，凹槽轮廓达标。“”（４）消除了轿杆式限位凹槽模障碍，为底座混凝土整平、收面机械化作业创造了条件。“”（５）与轿杆式限位凹槽模板相比重量减轻４０％，降低购置费用及倒运成本。独立式限位凹槽模板实物及安装效果见图４。铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＯＯＮＳＴＲＵＣＴｌ０～ＴＥＧＨＮＯＬＯＧＹ２０１７ｎ粥）图４独立式凹槽模板实物及安装效果３万方数据独立式底座限位凹槽模板，设计合理、操作方便、改善质量、提高工效、降低劳动强度、节约成本，为底座机械化标准作业创造了条件。该技术已向国家知识产权局申请发明专利（２０１６１０６２７７３９．４）。该底座限位凹槽模板，不仅适用于ＣＲＴＳＨＩ型板式无砟轨道底座施工，同时适用于ＣＲＴＳＩ型双块式无砟轨道的桥梁地段底座施工，具有良好的推广应用前景。４底座混凝土整平收面工艺改进及工装设备研究４．１工艺改进“”以往采用轿杆式限位凹槽模板的定位方式，极大地制约了底座混凝土施工方法的技术进步，整平收面均依赖人工作业，造成平整度差、排水坡度不标准、混凝土振捣效果差、工效低下、成本高等现状¨‘９１。“”独立式限位凹槽模板和Ｆ形纵向模板研发的成功，为实现底座整平收面机械化作业创造了条件，采用机械化替代人工作业，不但可大幅度提高质量和工效，同时可减轻劳动强度。４．２设备走行轨道及调整机构研究受底座基面高程误差和平整度误差的影响，“”Ｆ形模板安装后相邻模板顶面会出现高低误差，“”在曲线地段纵向Ｆ只能拼接出折线，这些问题均须为底座混凝土浇筑机械化施工提供平顺的走行轨道妥善解决。为此，进行了详细的研究。４．２．１研究思路（１）提供稳定、平顺的设备走行轨道。（２）轨道装卸及调整方便，摆脱模板纵向安装位置的影响（底座位置随梁缝位置可前后调整）。（３）轨道系统可前后、左右、高低调整。４．２．２采取的措施（１）利用轨道托盘支撑、固定设备走行轨道，托“”盘下方设定位插杆直接插入底座Ｆ形纵向模板顶面的竖向预留孔，实现轨道的左右定位；再利用轨道托盘两侧的微调螺栓，实现轨道的精确定向。“”（２）利用轨道托盘下方的杯式调高装置，实现轨道的调高与调平。（３）利用小型槽钢作为走行轨道，实现对整平收面机走行轮的导向。４（４）通过槽钢轨道的前后攒动，将走行轨道接“”头落在专门加长并设有２套微调螺栓的杯式调高装置上，并实现槽钢轨道的平顺纵联。４．２．３取得的效果该套底座混凝土整平、收面机走行轨道及调节机构，经实际应用收到了方便设备走行轨道的前后、左右、高低的调整的效果。走行轨道及调节系统实物见图５。Ｉｌｌｎｌｌｍ———●匿Ｉｌ蠹蟹产誊主誓。ｊ一一．匿蚕苣基汪＃曩｛垂湮也皇一一艇蠹勰惑。！■“■【罚疆谚：ｉ训皂葡静诺式Ｌ－－ｉ？图５设备走行轨道及调整机构组装实物该套底座混凝土整平、收面机走行轨道及调节机构，具有设计合理、定位简单、调节方便等优点，为底座混凝土整平收面实现机械化作业创造了条件。该系统已向国家知识产权局申请了发明专利（２０１６１０６３２０３９．４）。该套设备走行调节系统，适用于ＣＲＴＳｉｎ型板式无砟轨道底座混凝土机械化整平收面作业，亦适用于ＣＲＴＳＩ型双块式无砟轨道的底座施工，可作为无砟轨道底座施工的配套工装，具有良好的推广应用前景。４．３底座混凝土整平收面机研制底座混凝土浇筑属于常规施工，但目前存在用工量大、劳动强度高、平整度差、排水坡度不标准、工效低、成本高等问题¨０。１１ｊ。开发了一种用于无砟轨道底座施工的混凝土整平收面机，拟达到改善质量、提高工效、实现机械化作业的目的¨２｜。４．３．１研发思路（１）替代人工作业，提高底座混凝土整、平收面作业的工效，降低劳动强度。（２）提高底座平整度和两侧排水坡度等施工质量，并为轨道板铺设及自密实混凝土灌筑施工创造条件。（３）在路基、桥梁、隧道地段及直线和曲线条件铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１７１０３）万方数据・本刊特稿・下的通用性。（４）具有作业高度精确定位、调换作业宽度和作业形状、跨越横向模板障碍等功能。４．３．２采取的措施（１）利用设置在模板顶部的走行轨道系统，实现机具的导向。（２）利用手动液压泵推动液压千斤顶升降作业横梁，跨越横向模板，实现机具的连续作业。（３）利用滑杆、滑套和设在滑杆上的可调节（锁紧）螺母，实现作业横梁即底座混凝土表面高程的调节和控制。（４）利用通长作业横梁的移动，完成底座表面及两侧排水坡度的成形、整平和收面作业，实现平整度和排水坡度的控制。（５）利用附着式振捣器实现混凝土浅层捣固。（６）通过主梁伸缩和更换作业横梁端头的方法，实现机具在不同宽度和形状底座上的通用性。４．３．３取得的效果该底座现浇混凝土整平收面机，通过实际应用取得了较为理想的效果。（１）底座混凝土表面一次成形，平面几何尺寸和厚度控制效果好。（２）附着式振捣器实现了混凝土浅层捣固，混凝土内在质量得到改善。（３）底座混凝土表面平整度达标，两侧排水坡度达标且一致，降低了自密实混凝土灌筑模板的漏浆机率。（４）实现了整平、振捣、收面机械化作业，工效大幅度提高、降低工人劳动强度。……底座现浇混凝土整平收面机实物见图６。底座现浇混凝土整平收面机设计合理、操控方便、工效高、质量好，已向国家知识产权局申请发明专利（２０１６１０６３１９５１．８）。图６底座混凝土整平收面机实物该底座现浇混凝土整平收面机，具有操控简单、升降灵活、标高控制准确、通用性好、振捣器隔离保护、平整度排水坡度标准、劳动强度低等优点。该设备可作为ＣＲＴＳＩＵ型板式无砟轨道和ＣＲＴＳＩ型双块式无砟轨道底座施工的定型设备，具有广阔的推广应用前景。５结论“”Ｆ形纵向模板、独立式凹槽模板、设备走行轨道及调整机构、混凝土整平收面机等底座系列工装的研制成功，改进了工艺，提高了质量。该套系列工装通过在京沈客专８标桥梁地段底座施工中应用，工效提高１．３倍，节约购置费、搬运费、人工费等成本６０余万元。该系列工装设备的研发成功，提高了我国无砟轨道施工综合水平。全面推广应用后，将创造良好的经济效益和社会效益。参考文献［１］李阳春．武汉至咸宁城际铁路ＣＲＴＳｎｌ型板式无砟轨—道技术［Ｊ］．铁道工程学报，２０１３（４）：５１５５．［２］魏喜超．高速铁路ＣＲＴＳ１１Ｉ型板式无砟轨道的施工—［Ｊ］．建筑施工，２０１４（３）：３１４３１６．［３］王立东．高速铁路ＣＲＴＳ１１１型板式无砟轨道施工技术—研究［Ｊ］．价值工程，２０１６（１９）：１５５１５８．［４］王新民，李浩宇．ＣＲＴＳＩＩＩ型板式无砟轨道自密实混凝土灌筑模板技术创新研究［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１６—（９）：９６９９．［５］许鹏飞．异形墩柱模板设计与制作［Ｊ］．铁道建筑技—术，２０１４（１０）：１９２５．［６］周珂，李耀东，段玉振，等．ＣＲＴＳｌｌＩ型板式无砟轨道凹槽四周弹性垫板参数研究［Ｊ］．铁道建筑，２０１３（８）：—１３４１３６．［７］王璞，高亮，赵磊，等．路基地段ＣＲＴＳＩＩＩ型板式无砟轨道底座板限位凹槽设置方式研究［Ｊ］．工程力学，２０１４—（２）：１１０１１６．［８］Ⅲ李昌宁，戴宇．郑徐铁路客运专线ｃＲ鸭型板式无砟轨—道施工关键技术［Ｊ］．铁道标准设计，２０１５（９）：２５２８．［９］任宏伟．ＣＲＴＳ１１１型板式无砟轨道底座板施工技术—［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１５（８）：８５８７．［１０］常海林．ＣＲＴＳｌｌｌ型板式无砟轨道施工关键技术综述—［Ｊ］．石家庄铁路职业技术学院学报，２０１４（４）：３３３７．［１１］李聪，马超，姬付全．ＣＲＴＳＩＩＩ型板式无砟轨道施工技术—应用研究［Ｊ］．交通建设与管理，２０１４（１８）：２０５２０８．［１２］晋志毅．西宝客专ＣＲＴＳ１１Ｉ型板式无砟轨道试验段施—工技术研究［Ｊ］．中国铁路，２０１５（３）：７７８０．铁道建筑技术ＲＡＩＬＷＡＹＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ２０１７（０３）５万方数据