重载铁路是世界各国铁路货运发展的方向,是解决铁路运输能力紧张的重要举措｡自20世纪80年代以来,我国相继建成了大秦铁路､朔黄铁路､山西中南部铁路等重载铁路,均为国家Ⅰ级电气化重载铁路,为我国重载铁路建设标准积累了丰富的实践经验｡重载铁路具有轴重大､牵引质量大和运量大的技术特点｡弹性支撑块轨道(LVT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,而在支撑块轨枕周围及底下浇筑混凝土而成型的减振型轨道｡这种轨道结构的轨下垫板及支撑块下的弹性橡胶垫板形成双重弹性体系,最大程度上模拟了传统碎石道床弹性点支撑的结构和受荷响应特性,弥补了无砟轨道弹性不足的缺陷,最大限度地满足环保对轨道结构低振动､低噪音的要求｡本文结合蒙华铁路项目实际情况,就重载铁路弹性支撑块式无砟轨道的施工工艺和施工控制要点进行介绍｡
1 工程概况
蒙华项目MHSS-1标位于陕西省延安市宝塔区境内,管段长度11.896km｡其中,桥梁1座(60.72m),为带护轮轨长枕埋入式无砟轨道;隧道1座(11.668km),轨道类型包括长枕埋入式无砟轨道､弹性支撑块式无砟轨道和路隧过渡段有砟轨道;路基(167m)为有砟轨道｡
本文强调的弹性支撑块式无砟轨道分布在本标段阳山隧道内,除隧道进口30m长枕埋入式无砟轨道和出口30m有砟轨道外,其余段落全部为弹性支撑块式无砟轨道｡线路类型设计情况为:进口736m处于曲线半径R=2000的右偏曲线上,最大超高45mm;出口580m处于曲线半径R=1600的左偏曲线上,最大超高55mm,其余段落全部为直线｡
2 弹性支撑块无砟轨道结构组成
隧道内弹性支撑块式无砟轨道由钢轨､扣件､混凝土支撑块､配套橡胶套靴､块下弹性垫板和钢筋混凝土道床板等组成,轨道结构高度为650mm｡
道床板宽2.8m,直线地段道床板(内轨轨下)设计厚度为0.393m,顶面设1%的人字形排水坡;曲线地段根据实设超高具体确定,顶面排水坡不小于1%｡道床板分块浇筑,并在隧道沉降缝处断开,一般地段道床板标准长度为6580mm,个别地段可在6000~8000mm范围内调整｡两道床板间设20mm宽伸缩缝,伸缩缝采用聚乙烯泡沫板填缝,并在表面30~40mm范围内采用聚氨酯密封｡
支承块配套采用弹条Ⅶ型扣件,扣件支点间距600mm,施工时可根据现场情况合理调整,但不应大于625mm｡
弹条Ⅶ型扣件由T型螺栓､平垫圈､螺母､弹条､轨距挡板､绝缘轨距块､轨下垫板和预埋铁座组成,此外为了钢轨高低位置调整需要,还包括轨下调高垫板和轨距挡板下调高垫板｡T型螺栓分I型和Ⅱ型两种(T2-I､T2-Ⅱ),正常组装或调高量不大于10mm时采用I型,调高量大于10mm时采用Ⅱ型｡
轨距挡板分两种型号,即7号和11号(MG-7､MG-11),标准轨距时外侧采用7号,内侧采用11号｡
绝缘轨距块分I型和II型两种,分别配用60kg/m和75kg/m钢轨｡标准轨60轨采用I型,分8号､10号､12号､14号和16号5种,标准轨距时外侧采用14号,内侧采用10号｡Ⅱ型分9号､11号､13号和15号4种(G7-75-91\1315),标准轨距时外侧采用13号,内侧采用11号｡
3 施工工艺
3.1 隧底凿毛冲洗
道床板施工前,对隧道仰拱填充层顶面标高测量,对超差部位处理至满足设计要求｡采用铣刨机对隧道仰拱填充层顶面进行凿毛,深度控制在1~2cm,沟槽侧20cm范围内采用人工凿毛｡凿毛完成后,将找平层顶面杂物清理干净,并用高压水枪冲洗干净,保湿2h以上且无多余的水｡
3.2 测量放线
测量人员根据控制点按测量放样单放出每块单元板的线路中桩和边线位置,并用墨线弹出,测量点位打设水泥钉,用红油漆标记｡测量出两轨道相对高程,便于控制轨排粗调精度｡
3.3 剪力筋施工
道床板通过剪力筋与支撑层连接,距隧道洞口L≤50m地段采用Ф20mmHRB400螺纹钢筋,每块道床板设置50根;在距洞口50m<L≤200m地段采用Ф20mmHRB400螺纹钢筋,每块道床板设置25根;在距洞口L>200m地段采用Ф16mmHRB400螺纹钢筋,每块道床板设置15根｡施工时应根据实际轨枕间距合理布置剪力筋,使其位于相邻两轨枕中间并避免与道床板结构筋相碰｡
3.4 钢筋施工
施工现场经测量放样,用墨盒弹好边线,使用钢筋定位卡或墨线定出纵横向钢筋的位置｡上层钢筋绑扎时,先绑扎架立筋和支撑块箍筋,再绑扎顶层纵横向钢筋,保护层厚度控制在3~5cm｡绑扎时保护好绝缘卡,剪除绝缘卡多余部分,严禁人员踩踏｡下层钢筋底部用混凝土垫块支撑,垫块呈梅花形布置,每平米不少于4块｡钢筋绑扎完成后,将伸缩缝横模板摆放就位｡
钢筋施工时,曲线地段钢筋加工根据超高值曲线地段钢筋相关尺寸表进行计算,缓和曲线地段按线性内插逐渐过渡｡
仰拱填充层顶面标高低于设计标高时,道床板内钢筋需加强配筋,根据实际找平层标高情况调整架立筋高度,满足钢筋保护层厚度及受力要求｡
3.5 综合接地焊接
道床板内利用上层3根纵向结构钢筋(道床板上层轨道中心一根钢筋和最外侧两根钢筋)和1根横向钢筋作为接地钢筋,纵向钢筋与横向接地钢筋之间采用焊接连接｡
纵横向接地钢筋焊接时,L型筋长边单面焊不小于200mm,短边不小于100mm,焊缝厚度不小于4mm｡每单元板线路外侧两端各焊接一个接地端子,接地端子与接地钢筋焊接时,单面焊不小于200mm,双面焊不小于100mm,焊缝厚度不小于4mm｡所有焊点焊接结束后应敲掉焊渣｡混凝土浇筑前､后进行接地端子电阻测试｡接地电阻不大于1Ω,绝缘电阻不小于2MΩ｡
3.6 轨排组装及粗调
利用具有限位装置的分枕平台进行轨排组装作业,先使用轨枕吊具将合格的支撑块吊至分枕平台上,通过限位装置控制好轨枕间距后再将轨排架放置在轨枕上进行组装｡组装前需将钢轨清理干净｡
弹性支承块轨排组装前应重点检查支撑块的情况｡首先,应检查承轨台两外侧塑料打包带是否松动､脱落､断裂,若发现上述情况,应及时处理重新进行绑扎,确保道床板施工时支承块与套靴绑扎牢固｡
在道床板养护完成前,严禁抽除､剪断绑扎带｡其次,检查橡胶套靴与支承块帽檐交界处透明胶带封口状态,对于透明胶带破损的情况,应重新进行封口处理,保持支承块和橡胶套靴连接缝的密封状态,防止混凝土进入套靴内｡最后,用木锤或橡皮锤逐个对支承块和橡胶套靴的组装密贴状态进行复检,检验合格后方可进入组装轨排工序｡
扣件安装前严格检查轨枕间距;扣件安装由熟练工人操作｡两侧同时安装,扣件扭力必须满足要求,以弹条中部前端下颚与绝缘轨距块接触为准,必须严格控制轨枕间距及方正度｡
轨排组装时,轨缝应控制在4~8mm,接缝处两工具轨顶面及侧面应平顺,无错牙｡轨排粗调按照先中线后水平的顺序循环进行,根据测量数据调整轨排,粗调后的轨道位置误差控制在高程-5~-2mm､中线±5mm｡粗调完成后,上紧鱼尾板螺栓｡
根据设计要求,靠近电缆槽侧道床板距电缆槽边墙仅10cm,施工时该侧轨排竖向撑杆需支撑在道床板内,为便于拆除,轨排架现场组装前需在竖向撑杆上套PVC管｡
3.7 模板安装
安装前对模板进行检查,应确保无变形､无污染,表面平整,并在模板内侧涂刷脱模剂｡模板安装时严格按照测量放样确定的边线进行安装固定,采用水平尺检查模板平顺性及垂直度,确保道床板的结构尺寸满足要求｡模板位置固定后,模板外侧下边缘采用水泥砂浆封堵,防止漏浆｡施工缝泡沫板安装时可采用单边使用钢板固定泡沫板的形式,钢板底部打设预埋筋固定钢板,顶部通过角钢焊接在模板上进行固定｡浇筑混凝土时,先浇筑泡沫板一侧混凝土,待第一次收面后及时拆除固定钢板｡施工时,伸缩缝应与轨排钢轨端头对齐,确保伸缩缝顺直,并防止混凝土浇筑过程中上浮和下部粘连｡
3.8 轨排精调
通过CPⅢ控制网对轨排的几何尺寸精确调整｡精调前必须将轨排钢轨顶面擦拭干净,并刷油,平面位置精度标准控制在0.5mm以内,按照先调中线,后调高程的原则进行调整,调整到位后需检查轨排竖向撑杆是否受力,如未受力需拧紧并复核精调数据｡精调时搭接测量段和顺接段长度至少为一个单元｡
轨道精调后应尽早浇筑混凝土,超过24h或受到碰撞､扰动等,必须重新精调｡
3.9 混凝土浇筑
(1)采用C40混凝土分块浇筑｡直线段道床板顶面设置1%人字横向排水坡,曲线地段按照线路超高设置,顶面排水坡不小于1%｡
(2)混凝土浇筑前,提前对轨枕混凝土进行湿润,并保持一段时间,待精调数据达标后,钢筋绑扎､综合接地､轨枕间距及模板几何尺寸等各项指标达标后,监理现场检查确认合格方可进行混凝土浇筑作业｡
(3)施工时应严格控制混凝土的入模温度｡冬季施工时,混凝土的入模温度不应低于5℃｡夏季施工时,混凝土的入模温度不应高于30℃｡
(4)混凝土浇筑前,充分湿润道床板范围内的隧道仰拱回填层及橡胶套靴四周,并保持一段时间,严禁水进入套靴内｡
(5)在浇筑道床混凝土时,应将轨排､钢轨顶面､支撑块表面及扣件加以覆盖,保持支撑块和橡胶套靴连接缝的密封状态,防止混凝土进入套靴内｡
(6)浇筑前,提前对轨排撑杆预埋塑料套管底部密封,防止混凝土渗入;浇筑时应避免混凝土从套管顶面进入｡
(7)加强工具轨检测和保护,防止工具轨变形｡
(8)混凝土浇筑时宜从一侧向另一侧连续进行,当混凝土从轨枕下自动漫流至前一根轨枕后,方可前移至下一根轨枕浇筑｡
(9)浇筑前,现场检测混凝土的塌落度､含气量及温度等指标,合格后方可进行浇筑｡浇筑时按照直线地段先中间后两侧,曲线地段先下侧后上侧的原则进行浇筑｡
(10)对弹性支撑块下及四周应加强振捣,确保弹性支撑块下无气泡､空洞现象,同时应避免对模板､轨排及钢筋网架的撞击,保证轨排几何形位不发生变化,发现问题及时进行调整｡振捣过程采用“快插慢拔”的原则,振捣点应均匀,直到混凝土表面无明显气泡转入下一振捣点｡
(11)应严格控制道床板浇筑厚度,道床板表面不得高于橡胶套靴帽檐的下边缘,保证弹性支撑块周围的道床面必须低于橡胶套靴凸缘的底面2mm｡
(12)混凝土浇筑完成后应及时收面,收面分3次进行｡在混凝土入模振捣后及时用木抹完成粗平(0.5h内);1h后再用钢抹进行第2道抹平,达到平整度､坡度满足道床设计要求,按设计要求设置排水坡,直线地段设置1%人字排水坡,曲线地段按线路超高设置一字排水坡;在混凝土入模3h后进行第3道压光､抹平,加强对框架下方､钢轨下方及弹性支撑块四周部位的质量控制｡
(13)安排专人及时清理钢轨､扣件､螺杆调整器､轨枕上残留的混凝土,保证轨道的清洁｡
3.10 灰后数据采集
混凝土浇筑完成3h左右,对已浇筑的道床板轨排采集灰后数据｡数据采集前应安排专人将钢轨顶面及内部侧面擦拭干净,不得有残留混凝土等杂物｡通过灰后数据采集,掌握混凝土浇筑过程中对轨排架的扰动,便于后期进行调整｡
3.11 混凝土养护
道床混凝土采用保湿､保温养护方法,在混凝土浇筑4h或初凝后进行全面覆盖的保湿养护｡初期养护采用喷雾器(自动喷淋管或雾炮器)进行养护;拆除轨道排架后采用土工布覆盖喷水保湿养护｡洒水养护时应在混凝土表面覆盖土工布,避免对混凝土表面直接冲刷｡混凝土表面必须在湿润状态下至少7d｡
3.12 应力释放､脱模及拆除轨排
(1)混凝土初凝后,及时松开支撑螺栓1/4~1/2圈,同时松开扣件和鱼尾板螺栓,避免钢轨对混凝土收缩造成约束,导致轨枕四周出现裂纹｡
(2)在道床板养护完成前,严禁抽除､剪断绑扎带｡道床侧模应在混凝土强度达到2.5MPa以上,其表面及棱角不因拆模受损时方可采用人工拆模｡并对模板清理,涂刷脱模剂,转入下一循环｡
(3)道床混凝土强度达到5MPa后,即可拆除轨道排架｡轨排拆除后及时采用无收缩砂浆填塞螺杆套管孔,填塞前湿润孔壁,填塞后抹平表面｡
(4)模板拆除后,及时找出接地端子｡拆模时应注意成品的保护,如造成棱角破坏,或拆模后混凝土侧面有缺陷,应及时进行修补｡
4 施工质量控制要点
钢筋绝缘及综合满足设计要求｡施工时,弹性支撑块质量符合要求,绑扎带无断裂,套靴无空鼓,套靴与支撑块混凝土间封口密实｡道床板混凝土灌注密实,支撑块无“空吊”现象｡加强混凝土配合比､灌注､振捣､养护及应力放散等环节控制,防止出现“八”字型､横向贯通裂纹｡伸缩缝应完全断开,混凝土无粘连现象｡道床板表面排水坡满足图纸要求,不得出现倒坡或坑洼积水现象｡曲线段超高设置准确,防止曲线外侧混凝土施工时出现涨模､跑模现象｡加强过程精度控制,实现铺轨后轨道精调工作量最小｡道床板线型平顺美观,不得出现缺棱掉角现象｡
5 结语
弹性支撑块式无砟轨道对于重载货运铁路有着非常重要的意义,该种轨道结构形式结构简单,便于后期更换,在轨道减振和承受重型荷载上均有较大的应用前景｡
文章来源：
原文名称：重载铁路弹性支撑块式无砟轨道施工工艺及质量控制技术
作者信息：田立达（中铁二十局集团第二工程有限公司，陕西延安 716007）
期刊信息：石家庄铁道大学学报 2018年12月
