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任務三 道床施工

道床是軌道的重要組成部分,是軌道框架的基礎。道床通常指的是鋪設于路基、橋梁或隧道等下部結構之上,鋼軌、軌枕或支承塊之下的碎石、卵石層或混凝土層,如圖2-13所示。主要作用是支撐軌枕,把軌枕上部的巨大壓力均勻地傳遞給路基面,并固定軌枕的位置,阻止軌枕縱向或橫向移動,大大減少路基變形的同時還緩和了機車車輛輪對鋼軌的沖擊,便于排水。

觀察與思考

有砟道床與無砟道床的優點有哪些?有砟道床有哪些施工流程?常用的無砟道床有哪幾種?CRTSⅠ型、CRTSⅡ型和CRTSⅢ型板式無砟軌道有何不同?CRTSⅠ型雙塊和CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道床施工上有何異同?下來就對此內容進行學習。

2.3.1 有砟道床

傳統的有砟軌道結構仍然是當前普速鐵路的主要結構形式,新建鐵路有砟軌道一般一次性鋪設成跨區間無縫線路,有砟軌道造價低、彈性好、對下部基礎適應能力強、便于養護維修,所以常用于普速鐵路、快速鐵路。下面主要以有砟道床施工的傳統有縫線路鋪設加以敘述,無縫線路將在后續加以說明。

1.有砟道床要求

(1)碎石道床材料應符合國家現行標準《鐵路碎石道砟》(TB/T 2140—2008)和《鐵路碎石道床底碴》(TB/T 2897—1998)的規定,Ⅰ、Ⅱ級鐵路軌道的碎石道床材料應采用一級道砟。站線軌道可采用二級碎石道砟。

(2)單線鐵路正線道床頂面寬度要符合設計規定,雙線道床頂面寬度應分別按單線設計,無縫線路軌道半徑小于800m,有縫線路軌道半徑小于600m的曲線地段,曲線外側道床頂面寬度應增加0.10m。

(3)正線軌道道床邊坡坡度符合設計規定,無縫線路軌道砟肩應使用碎石道砟堆高15cm,堆高道砟的邊坡坡度應采用1∶1.75。

2.有砟道床軌道鋪設條件

1)軌道鋪設基本條件

(1)檢測機構設置及相應設備。施工前應根據質量控制需要設置經認證的檢測機構,并配備相應的檢測設備;試驗檢測設備主要包括:鋼軌焊接接頭質量檢測設備、有砟道床狀態參數指標檢測設備、軌道幾何尺寸檢測設備、軌溫計等。

(2)線路基樁設置。預鋪道砟前按設計要求設置好線路基樁。線路基樁材質、標準、設置位置、數量和精度應符合設計要求。

鋪軌前與線下施工單位交接:鋪軌前,路基、橋梁、隧道及過渡段應有檢驗合格資料,并提供沉降變形觀測資料及評估報告;鋪軌施工單位應接收線下施工單位的線路測量資料及控制樁,核實基樁、水準點應釘設齊全,缺損點應在鋪軌前補齊。鋪軌施工單位與線下施工單位交接應在鋪軌前1個月進行。

2)軌道鋪設適應方法

(1)鋪設方案選擇:軌道鋪設施工方案是施工組織設計的核心,它確定鋪設程序和順序、施工起點流向,以及確定鋪軌、鋪碴、鋪道岔等分部分項工程的施工方法和施工機械。

一條鐵路線的軌道鋪設,依其工作面的不同可分為單面鋪設和多面鋪設。單面鋪設由線路的一端開始,鋪設至線路的終端;多面鋪設是從線路的兩端或線路中部展開的鋪設。采用何種方案取決于線路位置、軌道材料供應條件和施工機械的配備情況。軌道鋪設可選擇在新建鐵路與營業鐵路的接軌點、大宗軌料和設備來源的通航港口或內河碼頭。在施工工期緊迫、材料設備供應條件許可情況下,可將全線分段同時展開鋪設。

(2)鋪設方法選擇:軌道鋪設方法可分為機械鋪軌和人工鋪軌。機械鋪軌是將軌道鋪設基地組裝好的軌排,用軌排列車運至鋪設地點,再用鋪軌機鋪設到預鋪道砟的路基上;人工鋪軌主要適用于便線、專用線等鋪軌工程量較小的工程。

3)軌道鋪設基本作業選擇

長大鐵路宜選擇機械化鋪軌;較短的鐵路及站場股道宜選擇人工鋪軌。

3.人工鋪軌方法

較短的鐵路及站場股道宜選擇人工鋪軌。人工鋪軌主要包括檢配鋼軌、掛線散枕、排線散枕、排擺軌枕、混凝土枕硫磺錨固(木枕打印、鉆孔、注油)、散布鋼軌及扣配件、鋼軌劃印、方正軌枕、安裝扣配件、初步整修等技術作業。

1)測量定位

鋪設前需作線路測量定位,其方法是提前設置線路中樁和水平樁。

(1)中樁。中樁樁距:直線不得大于25m,圓曲線應為20m,緩和曲線應為10m。在曲線起訖點、緩圓點、圓中點和圓緩點、道口中心點、道岔中心點及岔頭、岔尾點,均應釘設帶釘的中樁。隧道內的中樁可標記在邊墻上。

(2)水平樁。水平樁應在鋪軌后、鋪砟整道前釘設,并符合下列規定。樁距:直線不得大于50m,曲線不大于20m。線路縱斷面變坡點和豎曲線起訖點,應增設水平樁。水平樁應釘設在道床外的路肩上,曲線地段釘設在內側路肩上。

2)鋪軌溫度

在最佳鋪軌溫度范圍內鋪軌。

3)鋪底砟

鋪軌前,應先鋪部分道砟。雙層道床宜按墊層厚度鋪足,單層道床鋪設厚度宜為150~200mm。頂面應平整,中間拉成槽。鋪設混凝土枕地段,中間凹槽寬宜為600mm。

道砟來源困難時,鋪軌前可在每股鋼軌下先鋪厚度不小于100mm、寬度不小于800mm的2條道砟帶。底砟或砟帶應按中樁鋪設,其寬度、厚度、中部凹槽應符合施工要求,表面基本平整。

4)鋪枕

軌枕宜用平板車或低邊車運往工地。人工搬運軌枕的距離不宜大于50m。軌枕嚴禁拋摔。卸車時,應防止軌枕滾落到路堤外。卸車后應有專人檢查清道。

軌枕應按規定數量散布均勻。混凝土枕上應標示中心位置,布枕時對準線路中心線。木枕應按一端取齊的要求布設,布設時應寬面在下,底、面寬度接近的,應使樹心面向下,鉆好道釘孔后應做防腐處理。

同一種類的軌枕應集中連續鋪設(不同類型鋼軌接頭處除外)。兩個木枕地段間的長度小于50m時,應鋪設木枕。同一種類不同類型的軌枕不得混鋪。在不影響軌道設計強度的條件下,可成段鋪設與設計不同類型的軌枕。同類型軌枕成段鋪設的最小長度,國家鐵路的正線、到發線軌道為500m,其他線和地方鐵路、專用鐵路、鐵路專用線軌道為200m;困難條件下,地方鐵路、專用鐵路、鐵路專用線的站線軌道可減少到50m。鋼軌接頭前后應各鋪設不少于5根同種類同類型的軌枕。

5)鋪軌

鋼軌應按鋪設順序成對裝車,同一軌節的2根鋼軌,應裝在車中心線兩側的對稱位置。縮短軌應裝在鋪設位置的同側。鋼軌應采用相對式接頭。直線地段同一軌節宜選用長度偏差相同的鋼軌配對使用,相差量不得大于3mm,并應前后左右隨時調整抵消,累計不得大于15mm。曲線外股用標準長度軌,內股接頭位置超限時,用廠制縮短軌調整。

4.機械鋪軌方法

長大鐵路宜選擇機械化鋪軌。機械化鋪設普通軌道主要包括軌節(軌排)組裝、軌節運輸、軌節鋪設、鋪砟整道等4個基本環節。軌節組裝是施工準備工作,軌節運輸、軌節鋪設及鋪砟整道是基本技術作業。

1)施工準備

施工準備同人工鋪軌,設置線路標樁、選擇鋪軌溫度、鋪設底砟;軌道部件的質量檢驗及儲存;鋪軌基地設置。

2)軌節組裝、軌節運輸

軌節組裝方式可按工程規模大小、施工單位技術裝備能力,選用活動工作臺或固定工作臺生產線。規模較大的鋪軌工程,宜選用活動工作臺生產線組裝軌節。

軌節生產應按鋪設計劃表進行。各工段用料規格、數量必須執行計劃表的規定。計劃表主要內容應包括:軌節編號及鋪設里程,鋼軌類型、長度和曲線內股縮短軌縮短量,相對鋼軌接頭相錯量,軌枕種類、類型、數量和間距布置,軌枕扣件號碼或每塊墊板道釘數,曲線半徑、轉向和軌距加寬值,以及其他特殊要求的說明。軌節計劃鋪設里程應及時根據實際鋪設里程調整,并對計劃表作相應修正。

鋼軌連接配件和軌枕扣件應分類堆置在相應工段的生產線兩側,并在生產過程中隨時補充。堆置高度不應大于1.2m。

組裝軌節時,應在一軌鋼軌軌腰的內側(曲線在外軌軌腰的內側)用白油漆標示軌枕位置。組裝軌節時,軌端應在前進方向一端方正。直線兩端應取齊,曲線按計算確定。應做好配軌設計。采用相對式接頭軌道的配軌設計。螺旋道釘錨固用硫磺水泥砂漿錨固。硫磺水泥砂漿配方及配制工藝,應符合鐵路軌道施工及驗收規范相關規定。鋼軌連接配件應涂油后,成套放置在軌節前端第二、三根軌枕上,隨同軌節裝車。其他零星用料應按鋪軌計劃隨車配發。鋪軌列車應備有工地臨時急用料。

軌節組裝完畢,質量應經檢查。直線軌端應方正,曲線按計算錯開,允許偏差為±10mm。軌距允許偏差為±2mn。軌枕應正位,并與軌道中線垂直。軌枕中心線允許偏差:國家鐵路的止線和到發線為20mm,其他線和地方鐵路、專用鐵路、鐵路專用線軌道為30mm。

軌節經檢查合格后,應按軌節鋪設計劃表用色彩醒目的油漆編號存放或直接按鋪設順序編組裝車,運往工地。軌節裝車不得超載超限,上下層擺正,軌端對齊。裝載后應封車加固,防止運輸途中軌節錯動。裝載層數應根據所用鋪軌機確定,并保障行車和作業安全。

3)鋪軌機

目前廣泛應用的是懸臂鋪軌鋪軌機,代表機型為DPK32型鋪軌機和PG28型鋪軌機,主要由主機(一號車)、機動平車(二號車)和倒裝龍門三大部分組成。采用主機鋪設軌節、倒裝龍門成組(一般6層軌節為1組)倒裝軌節、機動平車成組轉運軌節的作業程序,鋪軌機三部分平行作業。

鋪軌機應保持狀態良好,進場前必須按使用說明書進行準備與保養,上場前必須進行試運轉。

4)軌節鋪設、鋪砟整道

鋪軌前鋪砟,路基面(含橋梁、隧道)經檢驗合格后,方可預鋪道砟。

軌節運輸列車在工地作業時的移動速度不得大于5km/h,并應開停及時、位置準確。兩倒裝龍門應按中心距13.8m支立在直線線路上,路基應基本水平,承壓不小于1.5kg/cm2,兩側等高,與線路中心線對中。復線鋪軌時,應選擇線間距大于4.3m地段支立倒裝龍門吊,否則應撥道。機動平車向主機喂送軌節時,應在主機后停車,在不影響主機作業和安全的情況下與主機聯掛、拖拉軌節。軌節拖拉宜在直線或曲線半徑較大地段進行。軌機主機前輪不得超越已鋪軌節前端的第三根軌枕。在下坡地段鋪軌時,應有鋪防溜措施。軌節下落接近路基面時,應配合人工穩住軌節,對準中線就位。各軌端至少上緊2個接頭螺栓,經檢查中線無誤后,繼續鋪設下排軌節。接頭螺栓應隨后及時補足,并按規定力矩上緊,同時拆除軌隙片。鋪軌過程,應檢查軌節的鋪設里程與計劃是否相符。如因積累偏差或差錯可能影響前方曲線軌節布置或鋼軌接頭可能進入禁止接頭的地點時,應及時采取措施加以糾正。當天收工時,應將最后鋪設的軌節號,連同實際鋪設的終點里程,報告鋪軌基地。

有砟軌道上砟整道。鋪軌后應及時上砟整道,以保證線路穩定,臨時行車安全。其施工方法有兩種:一種是人工整道,另一種是大型機械化養道(簡稱大機養)。

2.3.2 無砟道床

無砟軌道是以混凝土或瀝青混合料等取代散粒道砟道床而組成的軌道結構形式。無砟軌道具有軌道穩定性好、平順性高、舒適性好、整潔美觀、利于環保、養護維修工作量少、使用壽命長等優點。

1.無砟軌道道床結構形式

正線軌道有條件時,特大橋、大橋及長度大于1000m的隧道內,宜采用無砟道床。鐵路客運專線宜采取無砟軌道結構形式。無砟道床宜采用軌道板式、雙塊式軌枕等結構形式。目前,鐵路客運專線正線無砟軌道道床結構形式主要有:

板式無砟軌道有三種結構形式,即CRTSⅠ型板式無砟軌道、CRTSⅡ型板式無砟軌道和CRTSⅢ型板式無砟軌道。雙塊式無砟軌道有兩種結構形式:即CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道和CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道。

1)CRTSⅠ型板式無砟軌道

CRTSⅠ型板式無砟軌道一般分為普通型和減振型兩種。

普通型板式無砟軌道分為普通A型板式無砟軌道(見圖2-14)和框架型板式無砟軌道(見圖2-15)兩種。

圖2-14 普通A型板式無砟軌道

圖2-15 框架型板式無砟軌道

普通型板式無砟軌道由鋼軌、扣件、整體軌道板或框架式軌道板(簡稱軌道板)、乳化瀝青水泥砂漿調整層(簡稱CA砂漿層)、混凝土凸形擋臺(簡稱凸形擋臺)、混凝土底座(簡稱底座)等部分組成。預制軌道板通過水泥瀝青砂漿調整層,鋪設在現場澆注的鋼筋混凝土底座上,由凸形擋臺限位,適應ZPW-2000軌道電路的單元軌道板無砟軌道結構形式。

CA砂漿層作為調整層和彈性層,厚度一般為50mm。凸形擋臺作為限位裝置,直徑一般為500mm,高度為250mm。凸形擋臺與軌道板間用樹脂材料填充,樹脂層厚度為40mm。

2)CRTSⅡ型板式無砟軌道

預制軌道板通過水泥瀝青砂漿調整層,鋪設在現場攤鋪的混凝土支承層或現場澆筑的具有滑動層的鋼筋混凝土底座(橋梁)上,適應ZPW-2000軌道電路的連續軌道板無砟軌道結構形式。

CRTSⅡ型板式無砟軌道系統構成層次由下至上依次為:級配碎石構成的防凍層(FSS)、30cm厚的水硬性混凝土支承層(HGT)、3cm厚的瀝青水泥砂漿層、20cm厚的軌道板,在軌道板上安裝扣件,如圖2-16所示。

3)CRTSⅢ型板式無砟軌道

CRTSⅢ型板式無砟軌道(CRTSⅢ)預制軌道板,通過自流平混凝土調整層,鋪設在現場攤鋪的混凝土支承層或現場澆筑的具有滑動層的鋼筋混凝土底座(橋梁)上,適應ZPW-2000軌道電路的連續軌道板無砟軌道結構形式,如圖2-17所示。

圖2-16 CRTSⅡ型板式無砟軌道

圖2-17 CRTSⅢ型板式無砟軌道

4)CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道

CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道(CRTSⅠ)將預制的雙塊式軌枕組裝成軌排,以現場澆注混凝土方式,將軌枕澆入均勻連續的鋼筋混凝土道床內,并適應ZPW-2000軌道電路的無砟軌道結構形式。其特點是先將雙塊式軌枕安裝就位,然后澆筑軌道板混凝土,如圖2-18所示。

圖2-18 CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道

5)CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道

CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道(CRTSⅡ)將預制的雙塊式軌枕,通過機械振動法嵌入現場澆注的均勻連續的鋼筋混凝土道床內形成整體,并適應ZPW-2000軌道電路的無砟軌道結構形式。其特點是先澆筑軌道板混凝土,然后將雙塊式軌枕安裝就位,通過振動法將軌枕嵌入壓實的混凝土中直至到達精確的位置,如圖2-19所示。

圖2-19 CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道施工圖

CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道與CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道相似,都是在水硬性混凝土承載層上鋪設雙塊埋入式無砟軌道,但采用的施工工藝不同。

6)道岔區軌枕埋入式無砟軌道

客運專線正線與站線、道岔區連接處無砟道床一般采用軌枕埋入式無砟軌道。道岔區軌枕埋入式無砟軌道:將預制的混凝土岔(軌)枕組裝成標準道岔軌排,現澆入混凝土形成均勻連續的鋼筋混凝土道床,并適應ZPW-2000軌道電路的無砟軌道結構,如圖2-20所示。

圖2-20 道岔區軌枕埋入式無砟軌道

2.板式無砟軌道道床施工

無砟軌道是指采用混凝土、瀝青混合料等整體基礎取代散粒碎石道床的軌道結構,是當今世界先進的軌道技術。無砟軌道避免了道砟飛濺,平順性好、穩定性好、使用壽命長、耐久性好、維修工作少,列車運行時速可達350km以上。下面主要以無砟道床施工加以敘述,無砟道床上鋪設的是無縫線路,無縫線路將在后續加以說明。

無砟軌道施工前,需先進行線下工程與無砟軌道工序交接等工作。

路基填筑完成或施加預壓荷載后應有不少于6個月的觀測和調整期,觀測數據不足以評估或工后沉降評估不能滿足設計要求時,應延長觀測期或采取必要的加速或控制沉降的措施。橋涵主體工程完工后,沉降觀測期一般應不少于6個月;巖石地基等良好地質區段的橋梁,沉降觀測期應不少于2個月。觀測數據不足或工后沉降評估不能滿足設計要求時,應適當延長觀測期。隧道主體工程完工后,變形觀測期一般不應少于3個月。觀測數據不足或工后沉降評估不能滿足設計要求時,應適當延長觀測期。路基、橋涵、隧道沉降變形觀測資料應齊全、翔實、規范,符合相關的規定,并及時整理、匯總分析,提交相關單位作為軌道鋪設條件評估的依據。

無砟軌道施工前應由建設、設計、咨詢、施工和監理單位組成的驗評小組對沉降變形觀測資料進行分析評估,并提出分析評估報告。無砟軌道施工單位應接收《無砟軌道鋪設條件評估報告》,工后沉降變形符合設計要求后方可進行無砟軌道施工。

無砟軌道施工前,線下工程主體應全部完工,檢驗合格。未完成的附屬工程不得影響無砟軌道施工。無砟軌道工程與線下工程工序交接應在軌道工程施工一個月前進行。線下單位應向軌道施工單位提交線下構筑物竣工測量資料、樁橛和與軌道工程有關的變更設計、線下工程施工質量檢驗合格報告等資料。無砟軌道施工前應接收基樁測設單位的線路測量資料及基樁控制網,并復測基樁控制網、中線樁和路面高程、平整度及幾何尺寸等,核實中線和高程貫通情況。復核時發現同設計不符時應及時聯系有關單位,共同解決。

1)軌道板預制

軌道板預制場址選擇在現場的,進場時應考慮可以水、電、大臨設施共用,可以工廠化標準建設預制廠房,可以各生產線共用一座拌合站,統一進行鋼筋加工焊接,進行軌道板預制,軌道板預制施工工藝流程如圖2-21所示。

圖2-21 軌道板預制施工工藝流程

預應力或非預應力軌道板均需要在徐變1個月后,對承軌臺進行切削打磨。切削采用專用數控機床,計算機智能控制切削參數,達到要求的精確度。對切削加工后的軌道板進行編號,以便安裝時各就各位。軌道板出場前完成道釘、墊板、扣件的安裝。

2)軌道板存放、運輸

軌道板生產后存放在堆放場,碼堆層數不超過8層。堆放場設置40m跨度走行式龍門吊,配備專用吊具,進行出車間后的起重運輸及裝車。有絕緣軌道板和無絕緣軌道板分區堆放。

裝卸軌道板應利用軌道板上的起吊裝置水平起吊,使起吊螺栓均勻受力,嚴禁碰、撞、摔。軌道板運輸前應確認裝車平穩,捆綁牢固,嚴禁三點支撐,嚴防沖擊。軌枕鋪設前,采用專用平車運往工點臨時存放或直接堆放在路基上。各種條件下堆放時,每層軌道板間都應設置墊木進行層間分隔和緩沖。

3)支承層施工方法

路基基床上支承層攤鋪方法。軌道板布設前在路基上施作水硬性支承層的施工程序為:

施工準備(待路基本體和地基沉降趨于穩定后,再行開始施工基床表層和支承層)→測量放樣→水硬性的材料拌合與運輸→攤鋪準備→攤鋪→抹面成型→養護(混凝土支承層采用覆蓋膜灑水的方式進行養護)。

橋梁上保護層、底座混凝上澆筑方法。橋梁上保護層、底座混凝土鋪筑采取模筑法方案,鋼筋常規法施工,混凝土鋪筑采取平板式振動,人工抹面成型。保護層、底座混凝土在橋梁徐變基本完成后進行,一般架梁后該區段沒有運梁車通過時即可施工。

隧道上底座混凝土澆筑方法。隧道地段底座與隧道仰拱回填層合為一體,按照設計混凝土強度進行模筑法澆筑混凝土。

4)CRTSⅠ型板式無砟軌道鋪設方法

CRTSⅠ型板式無砟軌道主要由鋼軌、扣件、預制軌道板、CA砂漿充填層、底座等組成。CRTSⅠ型板式無砟軌道為單元分塊式結構,是將工廠化預制的高精度軌道板鋪設在澆筑好的底座上,其空間狀態精調到位后,將水泥乳化瀝青砂漿灌注在板下約50mm的間隙內,從而構成板下全面支承的結構。

板式無砟軌道結構設置凸形擋臺,軌道板不采用縱向連接,軌道板的縱橫向約束是靠凸形擋臺。灌注CA砂漿(厚度為50~100mm)給軌道一定的彈性。采用鐵墊板彈性分開式扣件系統,無級調高充填式墊板實現線路高低的無級調整。在軌道板底粘貼20mm厚的微孔橡膠墊板形成減振型無砟軌道。

主要優點:

(1)采用后張法,避免了先張法的預應力自由錨固區,減小了板的寬度,降低了軌道結構自重。

(2)軌道結構采用凸形擋臺結構,軌道板單獨成一單元,軌道結構的維護。

(3)充填式墊板解決了軌道高低調整及軌道板翹曲引起的變形。

(4)軌道板生產、現場鋪設方法簡單可靠、靈活機動。

主要缺點:

(1)軌道板變形后只能靠充填墊板調整。

(2)設置凸形擋臺,使其成為軌道主要的受力構件,且成為軌道結構的薄弱環節。由于凸形擋臺處砂漿容易破壞,國內設計采用灌注樹脂的方式保證該部位的耐久性能,但造價提升很高。

(3)存放不當軌道板易產生翹曲變形。

CRTSⅠ型板式無砟軌道道床施工的施工順序如圖2-22所示。

圖2-22 CRTSⅠ型板式無砟道床施工工藝流程

5)CRTSⅡ型板式無砟軌道鋪設方法

CRTSⅡ型板式無砟軌道主要由鋼軌、扣件、預制軌道板、高彈模CA砂漿、底座板或支承層等組成。軌道板相互之間通過縱向螺紋鋼筋連接,是一種連續結構。軌道板下仍設有CA砂漿調整層,但起著傳遞水平荷載的作用。

CRTSⅡ型板式無砟軌道結構包括路基上和橋梁上兩種類型。路基和橋梁過渡段采用軌道板與端刺摩擦板結構過渡。橋上CRTSⅡ型板式無砟軌道的軌道板、水泥乳化瀝青砂漿、鋼軌、扣件等與路基上相同,與路基上的主要區別在于:

鋪設滑動。橋梁面上沒有級配碎石防凍層,而是在驗收合格的梁面上施作噴涂防水層、5mm厚兩布一膜滑動層和梁端縫5cm厚硬泡沫塑料板,使底座板與梁面可相對滑動。

縱連底座板。橋上采用的是C30的鋼筋混凝土底座而路基上采用的是C14素混凝土支承層。

端刺及固結機構。為了適應底座板連續結構,在橋梁兩端路基上設置摩擦板及端刺,以限制底座板中的應力及溫度變形,兩端刺間底座板縱向跨梁縫連續,在橋梁固定支座上方設置預埋螺紋鋼筋和抗剪齒槽與梁體固結,形成底座板縱向傳力機構。

限位擋塊。底座板兩側設置側向擋塊,限制底座板、軌道板橫、豎向位移和翹曲。

硬泡沫塑料板。在梁端接縫處縱向兩側1.5m范圍內鋪設泡沫塑料板(1.5m+0.1m+1.5m),厚度5cm,寬度與軌道板一致,硬泡沫塑料板可以減緩梁端轉角對底座板、扣件等的不利影響。

以橋上CRISⅡ型板式無砟軌道鋪設技術為例,介紹CRTSⅡ型板式無砟軌道道床施工的順序為:

施工準備→測設基樁→橋上滑動層鋪設→接縫板鋪設→混凝土底座施工→定位圓錐安裝→軌道板粗放→軌道板精調→水泥瀝青砂漿灌注(CA砂漿)→軌道板縱向連接→軌道板錨固和剪切連接→側向擋塊施工→質量檢查。

(1)施工準備。檢查梁面,核對梁面高程、半整度等,不符合標準的梁面應進行修整,達到梁面驗收標準;做好復核、復測基準網的準備工作,根據鋪板需要對導線點進行加密,并將控制點引至梁面或固定的結構物上;檢查運輸便道平整性,以便于Ⅱ型板和其他材料及施工機械設備的吊裝和運輸;橋梁面的防水層必須按設計施工完畢。

(2)橋上滑動層鋪設。滑動層由兩層無紡布和一層聚乙烯薄膜構成,兩層無紡布之間鋪一層聚乙烯薄膜。

(3)鋪設接縫板。接縫板采用硬泡沫塑料板,硬泡沫材料板放在兩片梁之間。從固定支座端的上部結構梁端連接的錨固螺栓到可移動的橋梁端終止,粘合硬泡沫塑料板時不能有交叉接頭。

(4)混凝土底座施工。混凝土底座板是CRTSⅡ型軌道板的支承基礎和結構元件,橋上底座板采用現澆混凝土,采用混凝土運輸車運輸,泵送入模。

(5)定位圓錐安裝。軌道板精調前需用鋪設機械進行粗放。在軌道板的接頭處使用輔助安裝工具圓錐體,可使軌道板鋪設精度達到10mm,使隨后的精調工作量減少。施工前應對全橋進行貫通測量,軌道基準點和圓錐體安裝點位于CRTSⅡ型板橫接縫的中央,使圓錐體的軸線與安置點重合。

(6)軌道板粗放:

①準備作業。混凝土底座經過檢查驗收,其斷面尺寸、表面平整度及最大允許偏差應符合要求。

②軌道板的調用計劃。軌道板從工廠通過臨時運輸便道運送至施工段的橋下或提前在橋下備板,由履帶式吊機吊至梁上直接進行鋪設。

③軌道板的粗放。軌道板安裝前要在精調裝置的安設部位先放上發泡材料制成的模制件,用硅膠固定,墊層灌漿時作密封用,以防墊層砂漿溢出。

(7)軌道板精調。軌道板精調時采用全站儀和電子數字水準儀,同時應配套使用用于軌道板精調的測量滑架、用來精確近地面架設全站儀及棱鏡的專用三腳架、與測量滑架配套的標準棱鏡。

在已知的軌道基準點上對速測儀進行程控設站,并通過已精調好軌道板上的卡尺進行定向,再使用其他已知軌道基準點進行定向檢查。出現較大偏差時,則應對軌道基準網以及前一塊鋪好的軌道板的精調精度進行進一步的檢查,粗略定位后,在軌道板的兩側分別放置3個兩軸的校正架,借助全站儀和安裝在軌道板端部的激光感應器對軌道板進行精細調整。

根據測量結果,對軌道板進行縱向和橫向移動。為此必須根據測量員的口令同步操作所有4個位置的調節裝置。然后根據測量人員的要求調整高度。同時也須同步調整有關的定位裝置。當經過多次調整后各角均達到最終位置后,對軌道板中間的高度進行補調。

(8)軌道板瀝青砂漿灌注:

①軌道板邊縫密封。精細調整完成并滿足精度要求后,在軌道板和底座板之間有一平均2~4cm厚的縫隙,要用墊層砂漿對軌道板逐塊填充。為防止瀝青水泥砂漿在墊層灌漿時不受控制地從軌道板側面溢出,必須將軌道板和底板之間的縫隙進行密封,側縫采用穩固的水泥砂漿。在密封開始時底板的表面,包括軌道板以外的部分應清掃干凈。在氣候很干燥時還必須澆濕這一范圍。在進行密封砂漿施工這一工作流程中不允許觸動定位裝置以及鋪設的軌道板,否則會再次破壞已調好的精確度。

②軌道板的固定。為保證在墊層砂漿灌漿時軌道板不浮起要加裝壓緊裝置。壓緊裝置設置在軌道板的中間和安裝圓錐體用過的錨桿處。在軌道板中間設置時也采用精軋螺紋鋼錨固件,在錨固桿上用冀形螺母充分擰緊,以防止軌道板移動。

③灌注瀝青水泥砂漿。在軌道板和底板間有一平均厚度為2~4cm的空隙,空隙用瀝青水泥砂漿逐塊填充。

(9)軌道板的縱向連接。為實現CRTSⅡ型板式軌道系統的適用性,要將軌道板相互連接起來。用張拉鎖件和螺母套在預制軌道板兩端露出的螺紋鋼筋上對其進行張拉連接,使接縫處始終處于壓應力狀態,以此提高耐久性。

(10)軌道板錨固和剪切連接。在橋梁固定端處,軌道板上預留四排孔眼,混凝土底座板在對應位置打孔,軌道板精調后注入專用膠體,把螺栓與底座板錨固起來,灌注瀝青水泥砂漿后鎖緊軌道板上螺栓。

(11)擋塊施工:

①側向擋塊施工。側向擋塊的連接鋼筋通過在橋面鉆孔或預埋鋼套筒埋入橋梁,然后在該鋼筋上綁扎擋塊鋼筋,在混凝土底座板側面粘貼橡膠支墊,支立模型,灌注混凝土。側向擋塊和混凝土底座板之間通過橡膠支墊進行傳力,其余縫隙用礦物纖維(即硬泡沫材料)進行填塞。

②豎向擋塊施工。豎向擋塊與混凝土底座板和軌道板之間均通過橡膠支墊進行傳力,其余縫隙用礦物纖維(即硬泡沫材料)進行填塞。在豎向擋塊施工之后清理橋面,噴涂防水層。

6)CRTSⅢ型板式無砟軌道

CRTSⅢ型板式無砟軌道主要由鋼軌、扣件、預制軌道板、自密實混凝土、底座或支承層等部分組成。CRTSⅢ型板式無砟軌道為分塊式結構,軌道板與板下自密實混凝土通過門型鋼筋形成整體結構,軌道板與底座之間通過限位凹槽限位,結構承力和傳力路徑明確。

CRTSⅢ型板式無砟軌道道床施工的順序為:

施工準備→底座驗收→軌道板測量放樣→中間隔離層及限位凹槽彈性墊層鋪設→自密實混凝土鋼筋綁扎→軌道板初安裝→軌道板初調→軌道板精調→軌道板限位裝置安裝→自密實混凝土模板安裝→自密實混凝土灌注→觀察孔填充→混凝土養護→質量檢查驗收→長鋼軌鋪設→軌道靜態精調。

3.雙塊式無砟軌道道床施工

雙塊式無砟軌道主要由鋼軌、扣件、預制軌枕、道床板、混凝土底座或支承層組成。雙塊式無砟軌道在橋梁地段采用單元結構,路基和隧道地段采用連續結構。我國雙塊式無砟軌道結構分為CRTSⅠ型和CRTSⅡ型兩種,CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道是將預制好的雙塊式軌枕,在現場通過澆筑混凝土將軌枕埋入混凝土道床板中,而CRTSⅡ型是將軌枕“振入”混凝土道床板中,使軌枕與混凝土道床板成為一個整體的無砟軌道結構形式。

(1)雙塊式無砟軌道的主要優點:

①道床混凝土灌注成型,未設特殊的墊層(如板式軌道的CA砂漿)均為常規的施工工藝,利于掌握及技術革新。

②采用常規軌枕的結構形式,預制件的生產經驗及生產設備利于掌握。

③由于采用單根枕,平整度利于保證,避免了板式軌道需模型精細加工或車床加工等工序。

④預制件較小,運輸吊裝方便。

⑤軌道基本為混凝土構筑,耐久性保證概率高。

(2)雙塊式無砟軌道的主要缺點:

①新老混凝土結合面易產生裂紋,裂紋控制較困難。

②軌道結構寬度較板式軌道寬,自重大。

③現場混凝土施工量大。

④采用工具軌施工,質量受工具軌、扣件的影響。工具軌的剛度、熱膨脹性等影響軌道精度。

1)雙塊式軌枕預制

軌枕預制場址選擇在現場,水、電、大臨設施共用,工廠化標準建設廠房,各生產線共用一座拌合站,統一進行鋼筋加工焊接。雙塊式軌枕預制施工工藝流程如圖2-23所示。

圖2-23 雙塊式軌枕預制施工工藝流程

2)支承層施工方法

路基水硬性支承層施工方法、橋梁上保護層、底座混凝土澆筑方法、隧道上底座混凝土澆筑方法見CRTSⅠ型板式無砟軌道。

3)軌道組裝與定位、道床混凝土澆筑方法

以CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道為例,施工方法如下:

梁面、隧底及路基面檢查→測設基樁→梁面、隧底鑿毛、清理→混凝土支承層施工(路基)→支撐柱準備、安裝支撐柱→安裝側模及走行軌→鋪設混凝土道床板鋼筋網、鋼筋絕緣性能檢查并可靠接地→測量、精確調整支腳→道床板混凝土澆筑、抹平→安裝橫梁→軌枕振動嵌入→道床表面抹平→拆除固定架、橫梁、支腳及橫板→混凝土養護→質量檢查。

(1)支撐柱及模板安裝。根據設計圖紙先測量放出支撐柱位置,支撐柱位置由測量人員,在軌道板兩側每隔一定距離進行標注,并在下部結構上為支撐柱和鋼模板安裝鉆孔。每隔一定距離,在將要澆筑混凝土的底座板兩側設置支撐柱并固定好。

機械施工使用的模板為配套的定型軌道模板。隔離層土工布與側模板的接縫處用膠帶密封,防止漏漿。軌道模板側模插板可直接放在底座板上,用膠帶密封接縫,用扎絲或綁扎帶將插板固定在側模板上。

(2)鋪設鋼筋。先測量放出線路的中心線,根據設計圖紙定出縱向鋼筋在橫向上的鋪設位置,將縱向鋼筋全部按定出的位置擺放好,縱向鋼筋的搭接除接地鋼筋外長度不少于600mm。

在底層鋼筋完成后,安放墊塊于鋼筋網下面,以滿足鋼筋保護層厚度要求。

(3)道床板的接地與絕緣檢測。道床板結構內有三根縱向鋼筋作為接地鋼筋。縱向上每隔大約100m的長度設置為一個絕緣綁扎節點,縱向鋼筋之間相互絕緣,搭接長度不小于600mm。

利用絕緣電阻表對縱、橫向鋼筋的絕緣情況及接地鋼筋之間的導電進行檢查,每兩根相交的鋼筋都必須進行絕緣檢測,即每根橫向鋼筋和所有縱向鋼筋之間,上下層鋼筋之間,以及上下層鋼筋與軌枕結構鋼筋之間都必須用絕緣電阻表進行測量,測量結果應不小于2MΩ。

(4)支腳精調:

①測站的選取。雙塊式無砟軌道主要使用帶自動鎖定功能全站儀配合相應的精調軟件進行支腳精確調整。為了將支撐柱設置到設計位置上,將全站儀安裝在位于固定端一側的還未調整的支撐柱上,使用自由測站。將支撐柱垂直于超高放置時,配合使用平衡楔,以便全站儀平衡角度保持水平。

②自由測站。通過在工作區域前后均勻8個CPⅢ網絡銜接點作為自由測站,使可以將全站儀設置在固定點區域內。自由測站的精確度必須在1~2mm范圍內。

③支撐柱點的設置。支撐柱的設置需要球形棱鏡,棱鏡放置在支撐柱上并調整好,通過全站儀的追蹤系統,可獲得球形棱鏡的三維坐標,并一直顯示基于軌道設計尺寸的里程偏差、側向位置偏差和高度的偏差。全站儀與將要設置的支撐柱之間的標準距離為9.8~86m。

④支撐柱將交替安置于固定端和活動端。相對于前一個支座點的剩余偏差必須小于0.5mm(橫向和高度)。在活動端一側需要精確地設置高度,兩相鄰點的允許偏差為0.5mm。測量剩余誤差需要將實際值與設計值的差別在所有測站的剩余支撐柱上呈線性均勻分配。

(5)混凝土施工。在運輸通道條件允許的情況下,混凝土攪拌車直接將混凝土運送至施工點,接滑槽將混凝土導入模板內;運輸通道不具備條件時,采用混凝土巡回車或混凝土泵車將混凝土輸送至施工點模板內。

通過刮板將混凝土表面精確地、按規定地進行刮光。刮平以后安裝軌枕。安裝機械將一根橫梁和一個軌枕框架運送到即將施工的段落內。先將橫梁放置在一對支撐柱上,然后將安裝好5根軌枕的框架壓入混凝土中。

完成軌枕框架壓入混凝土以后,立刻使用0.2nm的金屬塞尺檢查軌枕框架和橫梁之間的接觸面。必須保證所有的接觸點都相互接觸到,并且之間沒有任何空隙。

(6)后期處理。混凝土灌注完畢后,一是將軌枕框架從已澆筑好混凝土的軌枕上拆下,二是拆掉支撐柱,三是拆掉鋼模板軌道。支撐柱和鋼模板軌道都是通過相應的輔助機械,從施工段末尾向頭運送,這樣就形成了一個循環。當混凝土已經達到一定的強度后,就可以將軌枕上的框架拆掉。

(7)混凝土的養護。用薄膜覆蓋噴濕養護或灑水養護。在道床混凝土未達設計強度70%之前,嚴禁各種車輛在道床上通行。雨期施工時準備防雨棚罩,一旦需要,能立即對新澆筑混凝土加以保護。

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