Rheda2000型無碴軌道設(shè)計(jì)與施工技術(shù)的分析和探討

     摘要：在歐洲高速鐵路考察和企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行科技研發(fā)成果的基礎(chǔ)上，從界面角度對(duì)Rheda2000型無碴軌道的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。從施工的角度對(duì)施工步驟、機(jī)械設(shè)備配置、重點(diǎn)設(shè)備及用具、關(guān)鍵施工工藝和施工組織形式進(jìn)行了探討，為下一步全面展開無碴軌道施工做技術(shù)準(zhǔn)備。

      關(guān)鍵詞：無碴軌道工藝流程設(shè)備配置

      Rheda2000型無碴軌道是德國技術(shù)，本文是在收集國內(nèi)外相關(guān)資料，實(shí)地考察荷比高速鐵路在建工地，以及在本單位無碴軌道專項(xiàng)研究的基礎(chǔ)上，摘取要點(diǎn)而成。

      1、從界面的角度分析Rheda2000型無碴軌道的設(shè)計(jì)Rheda2000型無碴軌道結(jié)構(gòu)分3層，由下至上分別為混凝土墊層、雙塊軌枕埋入層（亦稱混凝土灌筑層）和鋼軌。軌道下部支承結(jié)構(gòu)物為路基、橋梁、隧道仰拱。從界面的觀點(diǎn)來看，有三個(gè)界面：第一界面，墊層與下部支承結(jié)構(gòu)物；第二界面，混凝土灌筑層與墊層；第三界面，鋼軌與軌枕，用扣件相聯(lián)結(jié)。

      軌道結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生豎向、橫向、縱向位移。

      （1）豎向位移

      豎向位移分短期和長(zhǎng)期2種。短期豎向位移由列車荷載所引起，減小該項(xiàng)位移就要求結(jié)構(gòu)有足夠的剛度。長(zhǎng)期豎向位移由自重引起，避免發(fā)生長(zhǎng)期豎向位移就要求路基不發(fā)生沉降。

      國外普遍采用的控制路基的沉降措施是設(shè)地基梁?！暗鼗骸?，也稱“樁板”、“樁網(wǎng)”結(jié)構(gòu)。這些“梁、樁”就是在第一界面的聯(lián)系。

      （2）橫向和縱向位移

      列車高速運(yùn)行時(shí)的左右晃動(dòng)，制動(dòng)、啟動(dòng)時(shí)對(duì)軌道施加橫向、縱向作用力，這些有使軌道發(fā)生縱橫向位移的趨勢(shì)。橋梁在溫度作用下發(fā)生伸縮也有使軌道產(chǎn)生縱向位移的趨勢(shì)。因此，必須在界面上加以處理。

      第一界面的處理。如果路基作為支承層，那么前面提到的“梁、樁”可作為縱橫向約束，在橋上的界面處理則是用凸凹槽。

      第二界面的處理有2種方式。荷比高速采用的是鋼釘，如圖1所示。

      鋼釘為方形（3 cm x6 cm）或圓形，不銹鋼。其作用是將混凝土灌筑層與墊層釘在一起。

      另外，混凝土灌筑層與墊層之間還設(shè)一層中間層，為4 mm厚的土工織物，這層織物起防水和減震作用。

      中國臺(tái)灣高鐵采用的是在墊層縱橫向加凸槽的辦法，如圖2所示。

      2種方法的目的是一致的，增加界面之間的密貼，保證軌道整體一致性，抵抗列車高速運(yùn)行時(shí)帶來的對(duì)軌道的縱橫向力。

      由上可以看到，界面的處理是Rheda2000型無碴軌道設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

      從該系列無碴軌道的演化來看，實(shí)際上也是界面處理優(yōu)化的過程。

      在我國采用何種界面形式還要根據(jù)地理環(huán)境和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來選擇，也是可能采用新的方式。

      2 荷比高速項(xiàng)目施工步驟及機(jī)械設(shè)備配置

      2.1 工藝流程（見圖3）

      2.2 機(jī)械設(shè)備（見表 1）

      2.3 重點(diǎn)設(shè)備及用具

      （1）夾具

      夾具將基準(zhǔn)軌道和軌枕托起在墊層和中間層上的一定高度，并在混凝土澆筑完成、達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除。它上下可調(diào)，左右可微調(diào)。在測(cè)量?jī)x去的配合下，可供精調(diào)使用。

      夾具有托架和螺絲轉(zhuǎn)桿組成，其結(jié)構(gòu)形式見圖4，每隔3根軌枕安裝一對(duì)。

      （2）抬道軌道調(diào)整機(jī)

      抬道軌道調(diào)整機(jī)是專用設(shè)備，用于軌道粗調(diào)。利用它將基準(zhǔn)軌和軌枕抬起到設(shè)計(jì)高度，并調(diào)整他們方向會(huì)同水平位置，其精度可達(dá)毫米級(jí)，可達(dá)到粗調(diào)的目的。

      （3）混凝土灌筑車

      混凝土灌筑車是專用設(shè)備，用于對(duì)立好模板的軌道進(jìn)行混凝土灌筑。使用該機(jī)械可加快灌筑速度，使混凝土均勻攤鋪，并振搗平整。

      3 重點(diǎn)施工工藝

      （1）建設(shè)測(cè)量網(wǎng)

      控制測(cè)量為采用靜態(tài)雙頻GPS布設(shè)全標(biāo)段的首級(jí)控制網(wǎng)。這個(gè)首級(jí)網(wǎng)既是設(shè)計(jì)時(shí)的測(cè)繪網(wǎng)、放線網(wǎng)，也是以后施工階段的控制網(wǎng)。

      在施工前，要對(duì)首級(jí)控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測(cè)及加密，以滿足施工需要。首級(jí)水準(zhǔn)網(wǎng)是用電子水準(zhǔn)儀布設(shè)的高等級(jí)水準(zhǔn)網(wǎng)。

      在首級(jí)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用靜態(tài)雙頻GPS和全站儀配合，布設(shè)施工細(xì)部控制網(wǎng)，即放樣測(cè)量。

      控制點(diǎn)布設(shè)在線路附近或者已完工的橋梁等結(jié)構(gòu)物上，這些點(diǎn)布設(shè)得較密，以滿足施工的需要。

      荷比高速項(xiàng)目對(duì)于道床混凝土的整體攤鋪使用一套智能測(cè)量控制系統(tǒng)。它對(duì)控制點(diǎn)的要求就是在路基兩邊每隔30 in布設(shè)一個(gè)控制點(diǎn)。并且在點(diǎn)上安裝微型反射鏡。

      （2）確定基準(zhǔn)軌長(zhǎng)度

      基準(zhǔn)軌在形成軌道結(jié)構(gòu)、軌道粗調(diào)、精調(diào)、灌筑混凝土?xí)r使用，在鋪設(shè)長(zhǎng)軌前拆除。

      由于基準(zhǔn)軌對(duì)軌道成型起關(guān)鍵作用，所以其順直度等幾何尺寸十分重要，不得有任何外傷。

      同時(shí)，其在外界環(huán)境溫度變化影響下的伸縮不能影響已調(diào)整好的軌道幾何位置精度，所以其長(zhǎng)度要根據(jù)施工所在地區(qū)具體施工環(huán)境溫度的變化幅度加以計(jì)算來確定。在技術(shù)交流中德方提到的基準(zhǔn)軌長(zhǎng)度為20一30 in，并且在隧道、橋梁、路基上所使用的長(zhǎng)度是不一樣的，在不同季節(jié)使用時(shí)也不盡相同。

      從荷比高速的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)算來看，使用長(zhǎng)度約為12.5 in，一次調(diào)整長(zhǎng)度300 in。

      （3）點(diǎn)焊混凝土灌筑層鋼筋

      除了對(duì)鋼筋進(jìn)行一般綁扎外，在縱橫向結(jié)構(gòu)鋼筋相交叉的關(guān)鍵部分要實(shí)施點(diǎn)焊。這項(xiàng)作業(yè)的目的是使混凝土灌筑層結(jié)構(gòu)鋼筋成為一個(gè)整體，防止在精調(diào)中產(chǎn)生相對(duì)位置的移動(dòng)以及在后續(xù)工序中因外力作用而發(fā)生變形。

      （4）粗調(diào)和精調(diào)

      粗調(diào)是由抬道軌道調(diào)整機(jī)實(shí)現(xiàn)的，精調(diào)是通過夾具的調(diào)整實(shí)現(xiàn)的。測(cè)量?jī)x器、方法及軟件系統(tǒng)是調(diào)整質(zhì)量的保障。測(cè)量軌道形位從方向、水平、高低來進(jìn)行控制。最終使其滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

      （5）灌筑混凝土

      混凝土灌筑的關(guān)鍵在混凝土的性能，要控制并掌握其坍落度、流動(dòng)性、自密實(shí)度以及在不同溫度環(huán)境下的技術(shù)參數(shù)變化情況。灌筑為單方向進(jìn)行，并且通過抽樣試驗(yàn)來監(jiān)控整個(gè)灌筑過程。

      由于混凝土灌筑層鋼筋較密，不易振搗，還要著重注意骨料的大小問題。

      混凝土灌筑24h后，且混凝土強(qiáng)度達(dá)到5 MPa后脫模。夾具在之后24 h可拆除。

      在灌筑過程中，軌枕兩頭均須用罩子蓋住，防止混凝土粘上軌枕表面，影響美觀。

      （6）養(yǎng)護(hù)

      新灌筑混凝土的養(yǎng)護(hù)使用養(yǎng)生棚或覆蓋物2種方法進(jìn)行。冬天施工時(shí)要預(yù)熱保溫，特別是0℃ 以下，要保持最低溫度為5℃，夏季有風(fēng)時(shí)主要防水分蒸發(fā)。

      防止水分蒸發(fā)可以用養(yǎng)護(hù)劑、薄膜，必要時(shí)灑水。工地養(yǎng)生棚如圖5所示。

      4 施工組織

      （1）勞動(dòng)力

      無碴軌道施工各項(xiàng)工序均大量采用機(jī)械設(shè)備，所以除技術(shù)人員外，大量人員為機(jī)械設(shè)備駕駛員。工程質(zhì)量的保證要靠高素質(zhì)的技術(shù)工人和裝備的現(xiàn)代化。傳統(tǒng)的勞動(dòng)組織模式和勞動(dòng)力使用方法不再適應(yīng)高標(biāo)準(zhǔn)鐵路建設(shè)的要求。以荷比高速工地為例，整個(gè)工地機(jī)械化作業(yè)每班只需11人。

      （2）施工順序

      組織施工有兩種方式：其一是齊頭并進(jìn)，其二是先一線再一線。齊頭并進(jìn)的方法可以加快施工的進(jìn)度，但作業(yè)干擾大，材料運(yùn)輸組織難度高，所需消耗的資源多。第二種方式利用一線作為無軌運(yùn)輸?shù)耐ǖ?，待一線完成后，另一線施工采用有軌運(yùn)輸方式施工。這種方式所需施工周期較長(zhǎng)，但單位時(shí)間成本低。

      （3）施工效率

      無碴軌道施工采用島式施工，按工序步驟沿施工線路展開，流水作業(yè)，每一流水作業(yè)單元約1 500m。施工進(jìn)度100～400 m／d，也可以更快至500 —600 m／d，主要影響因素是混凝土的灌筑速度。

      5 結(jié)束語

      本文僅是簡(jiǎn)明扼要地對(duì)Rheda2000型無碴軌道的設(shè)計(jì)和施工關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了分析和探討，施工中尚有許多具體問題有待研究，還需要在施工過程中不斷地實(shí)踐、總結(jié)、提高。

      參考文獻(xiàn)：

      1 孫沽．彈性整體道床支承塊制作技術(shù)．鐵道建筑技術(shù)，2003（3）

      2 吳久義，楊進(jìn)華．橋上長(zhǎng)枕埋人式無碴軌道施工技術(shù)．鐵道建筑技術(shù)，2002（1）