郑西客运专线路基上双块式无碴轨道施工技术研究

铁路Ｉ　程造价管理　郑西客运专线路基上双块式无碴轨道　施工技术研究　李伟，刘凤奎，乔盼　（兰州交通大学土木工程学院，甘肃兰州７３００７０）　摘要：郑西客运专线渑池至灵宝段路基上采用了结构上具有高度整体性的双块式无碴轨道，其道床为现场　混凝土浇筑。这种型式的无碴轨道具有便于施工、高平顺性、高稳定性、刚度均匀性好、结构耐久性　强和少维修的特点。此文重点介绍双块式无碴轨道在郑西客运专线渑池至灵宝段路基上的施工工　艺流程、施工方法和施工注意事项。研究表明，该施工工艺和方法适用于工点类型多，结构复杂的路　基。　关键词：客运专线；双块式无碴轨道；施工工艺　中图分类号：Ｕ２１３．２　４４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００７—９８９０（２００８）０４—０００１—０５　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　０ｆ　ｂｉ—ｂｌｏｃｋ　ｂａｌｌａｓｔｌｅｓｓ　ｔｒａｃｋ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｕｂｇｒａｄｅ　ｏｆ　Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ——Ｘｉ　ａｎ　ｐａｓｓｅｎｇｅｒ　ｄｅｄｉｃａｔｅｄ　ｌｉｎｅ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎ　Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ—Ｘｉ　ｉｍ　ｐａｓｓｅｎｇｅｒ　ｄｅｄｉｃａｔｅｄ　ｌｉｎｅ（ＰＤＬ），ｔｈｅ　Ｍｉａｎｃｈｉ—Ｌｉｎｇｂａｏ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｂａｓｉｃａｌｌｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｉ——ｂｌｏｃｋ　ｂａｌｌａｓｔｌｅｓｓ　ｔｒａｃｋ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ　ｉｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｒａｃｋ　ｂｅｄ　ｂｅｉｎｇ　ｏｆ　ｃａｓｔ——ｉｎ——ｐｌａｃｅ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ．Ｂａｌｌａｓｔｌｅｓｓ　ｔｒａｃｋ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｋｉｎｄ　ｉｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｆａｃｉｌｉｔａｔｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ；ｈｉｇｈ　ｓｍｏｏｔｈｎｅｓｓ，　ｇｏｏｄ　ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ　ｉｎ　ｒｉｇｉｄｉｔｙ，ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｌｅｓｓ　ｍａｉｎｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｍａｋｅｓ　ｅｍｐｈａｔｉｃａｌｌｙ　ａｎ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｅｃａｕ—　ｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｉ—ｂｌｏｃｋ　ｂａｌｌａｓｔｌｅｓｓ　ｔｒａｃｋ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｍｉａｎｃｈｉ—Ｌｉｎｇｂａｏ　ｓｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ—Ｘｉ　ｈｎ　ＰＤＬ．Ａｎｄ　ｉｔ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｒｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ａｒｅ　ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｕｂ—　ｇｒａｄｅ　ｗｉｔｈ　ｍａｎｙ　ｋｉｎｄｓ　ｏｆ　ｗｏｒｋ　ｓｉｔｅｓ　ａｎｄ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：Ｐａｓｓｅｎｇｅｒ　ｄｅｄｉｃａｔｅｄ　ｌｉｎｅ；ｂｉ—ｂｌｏｃｋ　ｂａｌｌａｓｔｌｅｓｓ　ｔｒａｃｋ；ｃｏｎｓｔｕｃｔｉｒｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　１　工程概况　郑西客运专线为双线铁路，正线线间距为５　ｍ，　速度目标值为２００　ｋｍ／ｈ（其中线下部分预留３５０　ｋｍ／ｈ）。最小曲线半径一般地段９　０００　ｍ，困难地段　７　０００　ｍ。最大坡度一般地段１２％ｏ，困难地段不超过　２０％ｏ，机车类型为电动车组。　部，三门峡一灵宝断陷盆地等三级构造单元。沿线　附近的构造主要有渑池向斜、白阜镇断层、Ｆ１断层　和Ｆ２断层。路基部分工点类型多，基底处理和边坡　加固工作量大，路基沉降稳定期长（１２～１８个月），　沿线Ａ、Ｂ组填料缺乏，大部分地段需要改良黄土做　为路基填料。　时速设计要求高和路基构造复杂，对路基上的　无碴轨道施工提出了更高要求，本文着重介绍渑池　至灵宝段路基上无碴轨道的施工技术和施工工艺。　渑池至灵宝段沿线位于华北地台大地构造单元　区，黄土分布范围大，构造形迹多被掩埋。线路由东　２路基上双块式无碴轨道施工工艺　路基结构作为柔性基础，要求轨道结构具有较高　的整体『生和纵向连续性。而结构上具有高度整体性的　双块式无碴轨道结构比较适宜在路基上应用。路基上　双块式无碴轨道施工包括水硬性支承层的施工和混凝　向西依次通过华熊台缘坳陷的渑池一确山台陷中西　土道床板的施工两部分。其施工工艺流程见图１。　维普资讯 http://www.cqvip.com ・２・　铁路工程造价管理　２００８年７月　施工准备　轨枕、钢筋验收和进场　测设基标和编制铺设线形计划书　摊铺机就位或立模　基床表面清理　水硬性材料生产、运输　确定摊铺速度　喂　料　确定坍落度、试件制作　电子导航系统或水平仪　滑模机参数设定及校准　摊铺作业或捣固　整理、覆盖养生　道床板施工准备　支承层检查验收　道床板铺设计划书　测量支脚中线、标高　安装支脚、模板和走行轨　精调支脚、模板　安装钢筋　轨枕安装设备就位　混凝土灌注、整平和捣固　仪器监控、检测　混凝土生产、运输　质量检测、试件制作　运　喂入轨枕固定单元和横粱　安装横梁　安装轨枕固定单元　输　支　脚　、　组装轨枕固定单元　检查各部件接触和安装精度　模　板　和　吊装轨枕、固定架、横梁　混凝土表面整理　轨　道　拆除和运输固定架、横粱　混凝土养生　拆除支脚、模板和轨道　道床整理、测量、形成资料移交　配合铺轨和竣丁　图１路基上无碴轨道施工工艺流程　３水硬性支承层施工　水硬性支承层施工工艺主要包括测设基标、摊　铺机就位或立模、材料供应和喂料、滑模摊铺机作业　以及整理及覆盖养生等，本文针对这几个主要施工　工艺进行介绍。　３．１施工准备　的平整度、压实度是否满足无碴轨道的铺设条件。　３．２测设基标　３．２．１控制基标　在无碴轨道施工前，要对线路中线进行贯通测　量，建立、完整、精准的基标控制网。曲线地段的　平面控制测量要以相邻的定测导线通过曲线做闭合　环导线。闭合导线的技术要求应符合客运专线跨区　间无缝线路施工测量细则的有关规定，导线边长不大　无碴轨道在施工前要做好充分准备，主要内容　包括后勤保障和路基检查。后勤保障即水硬性材料　的供应由线下结构施工拌和站集中供应。为保证施　于３００　ｍ。控制基标直线段每１００　ｍ设１个，曲线段　每５０　ｍ设１个（对线路特殊地段、曲线控制点、线路　变坡点、竖曲线起止点均应增设控制基标）。　３．２．２加密基标　工的连续性，所有材料在施工前要储备充分并有足　够富裕量，设备工况应保持良好状态。根据施工要　求规划运输时间、运输道路、进度和预防不可预见因　素的发生。路基检查就是在铺设无碴轨道前、首先　加密基标直线区段以定测导线为依据设置，先　用极坐标法设置两端基标，中间用全站仪加密；曲线　地段以闭合环导线为依据用极坐标法设置。加密基　评定路基沉降、检查线路中线和水平，以及基床表面　维普资讯 http://www.cqvip.com

第２３卷第４期　李　伟，等：郑西客运专线路基上双块　无碴轨道施工技术研究　‘３・　标问偏差应在相邻两控制基标内调整，基标桩可设　置在线路中心、水沟、电缆槽、接触网电杆或挡碴墙　上。基桩要牢固，能够长久保持稳定，施工期间要精　心保护和进行常规检查，如有损坏要立即补设。　３．３摊铺机就位或立模　摊铺机在电子导航系统的监控下进行定位，如　果小段落或困难地段采用立模摊铺时，通过加密基　标采用测量仪器进行定位。摊铺中线、水平和表面　平整偏差应控制在±５　ｍｍ内。　３．４材料供应和喂料　水硬性材料按设计要求进行配比，由拌和站集中　拌和，在运输过程中车辆要有棚盖，以防止水分散失。　机械摊铺时直接卸料至摊铺机料斗内，汽车与料斗联　挂，防止污染作业面，材料喂入前应制作试件并测定　坍落度。立模摊铺时，由人工辅助装载机布料。　３．５滑模摊铺机作业　水硬性支承层摊铺前应保持基床表层平整、无　杂物、无积水。摊铺机作业由电子导航系统实时按　照摊铺计划对摊铺机进行监控，摊铺机根据监控数　据进行调整。摊铺机的电一液压自动找平装置自行　调整和控制纵向坡度、横向坡度；在曲线地段摊铺时　要加强料斗内材料流动方向的观测。为了保证摊铺　密实，一般采用双夯机构，捣固行程和频率也要根据　试验确定。摊铺机熨平板的振动器振动频率可进行　无级调节，一般采用较高频率振动。　摊铺机作业时，行驶速度要根据供料情况、混凝　土性能和地段特征确定。若供料不充分、混凝土坍　落度偏小、捣固性能不良，以及在曲线地段作业时，　要采取较小的摊铺速度。滑模摊铺机能够完成布　料、振捣、收面、切缝及拉毛等作业，无需人工操作。　立模摊铺时，采用基标进行线形控制，分层摊铺捣　固。　３．６整理和养生　机械摊铺作业过后，支承层表面和侧面的缺陷　由人工及时进行修整，尤其表面拉毛质量不合格时　需要人工精细处理。立模摊铺时，采用人工拉毛，达　到一定强度后方可采用切割机切缝。　铺设后采用洒水和塑料薄膜覆盖等措施进行保　湿，必要时进行覆盖防晒或保暖，不允许使用任何化　学材料进行养护。摊铺完成后要加强养护和防损保　护，禁止车辆通行和污染。及时检测试件各项指标，　满足设计要求后移交给道床板施工。　４道床板施工　４．１　支脚、模板和走行轨的安装　以控制基标和加密基标为依据，按照线形计划　书测量每个支脚和模板的位置，并定点和划线。支　脚、模板和走行轨锚固在水硬性支承层上。　左右２个支脚中心轴线与线路中心线保持垂　直，同侧前后相邻２个支脚距离为５根轨枕的间距，　曲线地段以外轨侧为准（外侧两支脚距离较内侧两　支脚距离稍大）。支脚初步安装前后左右偏差为　±１０　ｍｍ，高低偏差为±５０　ｍｍ。支脚和模板、走行　轨相互，不受任何影响；模板和走行轨采用构件　固定。　４．２　精调支脚、模板和走行轨　４．２．１支脚精调　支脚可以做前后水平、左右水平、垂直水平３个　方向的调整；支脚精调使用Ｃａｒｌ　Ｚｅｉｓｓ公司的Ｅｈａ　Ｓ１０系列系统准距仪和ＲｅｃＥｈａ　１３Ｃ系列的计算机　准距仪测量系统来测量；调整时要与上下施工单元　搭接一定长度。　首先通过控制基标将任意１个支脚精确调整到　计划位置上，将测量仪器安放到该支脚上，仪器的中　心与支脚的中心重合；然后将要调整的支脚顶部换　装为用于定位测量的专用测量珠，测量仪器对测量　珠进行测量，得到的数据通过无线电传输到施工现　场的计算机中，计算机按照线形计划书换算出偏差　值并将偏差数据显示在屏上。调整员根据显示屏上　的数据从上下、前后和左右３个方向精确调整支脚，　显示屏上的调整数据要随着调整实时更新。支脚调　整后偏差不超过０．５　ｍｍ。调整完成后要做好记录，　取下测量珠进行下１个支脚的定位调整。　４．２．２模板、走行轨的调整　通过测量点进行模板和走行轨位置调整。调整　偏差为±５　ｍｍ。　４．３　安装钢筋　模板安装完毕并检查合格后，进行钢筋铺设。　为满足轨道电路传输距离要求，道床板的钢筋采用　塑料卡具隔块隔开，并进行绝缘质量检测。　４．４轨枕安装设备的就位和混凝土施工　轨枕安装设备采用旭普林无碴轨道专用设备，待　上述工作完成后，快速将轨枕安装设备就位和进行混　凝土浇筑。旭普林双块式道床板主要施工作业见图２。　维普资讯 http://www.cqvip.com

・４・　铁路工程造价管理　２００８年７月　（１）安装支脚、模板、轨道　（２）精调支脚、模板、走行轨道和安装钢筋　（３）浇筑混凝土　（４）安装横梁和轨枕固定单元　图２旭普林双块式道床板主要施工作业　混凝土采用机械灌注，采用振动棒振捣密实，使用　混凝土压实单元再次整平压实，混凝土的浇筑速度要　同轨枕安装速度相协调，２个作业面距离不宜拉的过　大，时间不宜过长（轨枕要求在混凝土初凝前安装完　成）。混凝土人模前要再次进行质量检测和制作试件。　在混凝土浇筑之前将支承层清扫干净并洒水润湿表　面，使之能与新灌注的混凝土达到最佳的黏合效果。　４．５安装横梁和轨枕固定单元　将轨枕固定单元振人混凝土中的同时支撑槽落　人横梁支撑点，此时轨枕就被安装在设计位置了。　４．５．１安装横梁　图３横梁结构示意　检查，确认安装无误后，进行下一轨枕单元的安装。　此时在毫无影响支脚准确定位的情况下转换为轨枕　的最终位置。通过人工收面和二次压实抹面后，进　行覆盖养生。固定架结构见图４。　横梁上的所有支撑点都以最高精度加工，以保　证最高的安装精度。横梁由空心钢梁、安置在支脚　上的支撑点、承载固定架的支撑点、对中架及２个卡　槽组成。混凝土灌注、捣固和整平后，快速由安装单　元将喂人的横梁安置在２个相对的支脚上，并进行　对中检测。横梁结构见图３。　４．５．２安装轨枕固定单元　横梁安装并检测合格后，安装单元将已组装并　调整好的轨枕固定单元吊起并运送到安装位置。通　过振动将固定架上的轨枕嵌人新鲜并已捣固压实整　平的混凝土中，同时固定架支撑槽落人横梁支撑点，　通过对线路中线和水平的检测与部件之间接触面的　图４固定架结构示意　４．６　固定架、横梁的拆卸　混凝土灌注完毕后，为了避免由于混凝土的凝固　维普资讯 http://www.cqvip.com 第２３卷第４期　李伟，等：郑西客运专线路基ｊ二双块式无碴轨道施工技术研究　・５・　收缩在轨枕与混凝土面间产生裂纹，养生４～５　ｈ后，　（５）目前，对脱轨或其他原因导致的严重损坏　混凝土达到一定强度，能够承受轨枕重量而不变形　还没有特别有效的措施，修复代价也十分昂贵。混　凝土的养生和硬化需要很长的时间。也就是说，严　时，解除固定架与轨枕的约束。固定架及横梁要通过　拆卸单元拆卸，并运至下一工作面准备再次使用。　４．７支脚、模板和走行轨的拆除　固定架和横梁运走后即可拆除支脚，混凝土强　度满足拆除条件后拆除模板和走行轨，拆除的构件　重的事故将导致线路关闭时间比较长，对运输影响　比较大。　（６）在路基上铺设时，在任何情况下都要铺设　防冻层（至少７０　ｃｍ厚）。要延长无碴轨道的寿命　运输到前端可以再次使用。　４．８混凝土的养护　混凝土采用覆盖养护方式，养护时间不应少于　１４　ｄ，冬季施工时应采用棉被覆盖养护，必要时可以　搭设暖棚养护。　５施工注意事项　由于该标段部分无碴轨道工程安排在冬季施　工，混凝土结构施工要采取可靠的保温养生措施。　无碴轨道采用的新材料、新设备、新技术、新工艺、新　标准多，需要在以往培训的基础上设置试验培训段，　通过对各项操作和试验的实战演练，提高施工能力。　双块式轨枕在轨枕场集中预制，安装时应提前运到　现场存放，水硬性支承层、道床板均为现场浇筑，现　场作业物流量大，应合理安排施工组织。无碴道床　施工时间受路基沉降期影响，为满足铺轨工期要求，　必须提高施工的机械化、自动化水平，加强物流组　织，多开工作面，紧密工序的衔接。　６　路基上无碴轨道施工的优缺点　６．１缺点　（１）路基上的无碴轨道经济效益较差，基　础的长期沉降需要额外的费用。无碴轨道需要高水　平的养护措施提供质量保障。这意味着在施工工序　和质量控制方面都要增加额外的费用和时间。建设　期间的质量缺陷将为整个使用寿命期留下隐患，并　需要花费高昂的代价进行弥补。　（２）混凝土为刚性承载层，当其达到承载强度　极限时将产生断裂，并引起轨道几何尺寸的突然变　化和难以预见的恶化。　（３）无碴轨道作为刚性结构，在后期运营阶段　仅允许做少量的完善，比如改善轨道几何状态不仅　十分困难，而且需要花费高昂的代价。　（４）无碴轨道不能在黏土深路堑、松软土路堤　或地震区域铺设。　周期，水凝性材料层厚度几乎不能减少。路基处理　深度也比有碴轨道深。　６．２优点　（１）结构上的高度整体性。在垂向和横向上，　双块式无碴轨道将轨枕与基础有机结合为一体。　（２）可以发挥预制轨枕保持轨距和轨底坡高精　度的优点。　（３）可以保持良好的施工性能。即发挥轨排施　工方法的优势，采用“钢轨支承架”法，由上向下进　行施工。　（４）在曲线时，没有施工方法上的障碍，也不需　要增加特殊的部件。　（５）双块式无碴轨道实质上是高精度的混凝土　工程，认清这个本质，可以消除对这种结构工程的盲　目畏难情绪，在结构设计和施工方法上，可以借鉴桥　梁工程和其他混凝土工程所积累的成熟经验。　７　结语　路基上双块式无碴轨道施工技术的关键是无碴轨　道施工精度和轨道几何形位的控制，因此，必须建立独　立、完整、精准的基标控制网，精确调整支脚、模板和走　行轨，规范施工工艺，引进无碴轨道施工专用设备，采　用成熟的、先进的及陕速可靠的检测设备，并且在项目　管理思想、项目信息沟通和技术人员上岗培训，以及强　化操作技能等方面都要有新的思路。只有这样，才能　实现无碴轨道高平顺性、少维修这一目标。　参考文献　［１］赵周堂．高速铁路尢碴轨道结构［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，　２０ｏ６．　［２］何华武．无碴轨道技术［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２ｏ０５．　［３］徐巍，李晓江．客运专线双块式无碴轨道施工上岂与造价分析　［Ｊ］．铁路工程造价管珲，２ｏ０６（４）．　Ｉ４１秦瑞谦，陈波．桩板路基结构及双块式无碴轨道施Ｔ技术［Ｊ］　铁道建筑，２ｏｏ７（２）．　收稿日期：２００８—０４—０８　审稿人：李成栋