中铁五局集团第六工程有限责任公司
摘要: 兰新铁路第二双线甘青段LXS-12标段位于甘肃省酒泉市，正线全长76.937双线km。全线设计铺设跨区间无缝线路，采用CRTSⅠ型双块式无砟轨道系统，该系统在路基、桥梁、隧道段均可以使用。
关键词: 多风干旱地区; CRTS I型双块式无砟轨道; 施工技术; 简述
1工程概况
新建兰新铁路第二双线工程全长1776km，设计时速为200 km /h，预留提速为250 km /h。兰新线是我国第一次在大西北修建高速铁路，属典型的温带大陆性气候，具有年降水量少、蒸发量大、天气干燥、多风等特点，施工环境相对恶劣，对无砟轨道道床板混凝土施工质量提出了很高的要求。
中铁五局六公司负责施工的兰新铁路第二双线甘青段LXS-12标段位于甘肃省酒泉市肃州区，正线全长76.937双线km。全线设计铺设跨区间无缝线路，采用CRTSⅠ型双块式无砟轨道系统，该系统在路基、桥梁、隧道段均可以使用。CRTS I型无砟轨道系统主要由钢轨、扣配件、轨枕（双块式轨枕）、现浇混凝土道床板、路基上水硬性支承层、桥梁上混凝土底座等部分组成。
2工程特点
高速铁路要求轨道结构具有使用寿命长、稳定性高、维修费用低等特点。CRTSⅠ型双块式无砟轨道由于结构高度低，维修量小，稳定性及耐久性好，弹性均匀等特点，已在我国高速铁路（客运专线）中得到广泛运用并拥有成熟的建造技术。中铁五局六公司2008年承担了武广客运专线郴州段CRTSⅠ型双块式无砟轨道约76双线km的施工任务，已具备成熟的施工经验及技术。
兰新线全线设计采用CRTSⅠ型双块式无砟轨道，该技术在西北多风干旱地区的施工在国内尚属首次采用。随着我国西北地区铁路网的快速发展，双块式无砟轨道道床因其具有“易维修、少维修、高稳定性、高舒适性”等特点，同时，多风干旱的环境对施工质量影响大，对施工要求高，为确保在多风干旱地区环境下无砟轨道的施工质量符合设计及功能性要求，我们组织开展了多风干旱地区CRTS I型双块式无砟道床施工技术研究。
3施工主要关键工序
3.1路基段支承层施工
混凝土支承层是路基地段双块式无砟轨道结构的基础层，管段内有近55双线km路基段设计有支承层，根据其结构特点，公司首次引进高速铁路路基支承层专用摊铺机进行施工。施工工艺研究的侧重点为：
1）摊铺机施工方法研究：根据所采用的摊铺机制定一系列的控制措施以及技术要点，形成了一套完整的施工方法。
2）混凝土配合比设计研究：针对西北温带大陆性气候特别，依据支承层底塌落度，开展混凝土配合比调配研究，满足当地气候下施工，确保了混凝土强度满足规范要求。
3.2桥梁段道床板底座施工
CRTS I型无砟轨道桥梁段道床板采用钢筋混凝土底座板作为道床下层结构，并与道床板同宽，根据道床板的要求布置凹槽，曲线上为斜面设置。底座施工主要的研究方向侧重于：平面精度控制、高程精度控制、曲线上横坡控制、凹槽的施工控制。
3.3道床板分段长度及施工
从可利用的资源出发，结合当地施工环境，合理安排无砟轨道施工组织，规划道床板分段长度，根据不同的施工特点采用相适应的施工方法,总结形成不同施工条件下无砟轨道施工的工艺方法。
3.4道床板混凝土配合比设计及养护技术
西北温带大陆性气候干燥、缺水、多风、昼夜温差大，对混凝土配合比设计的要求高，实际应用中多种外掺料的用量调整范围大，通过施工中积累的数据总结出这种环境下实际配合比调整的规律和范围。
4施工主要关键技术
4.1总体物流组织
无砟轨道施工实行多工序流水作业。道床板混凝土浇筑属于连续流水作业与多工序密切制约的集成，任何一个环节出现问题，必然造成整个系统停工或轨道质量问题。而其他各工序的效率必须高于混凝土浇筑效率，是施工组织的基本出发点，也是选择施工设备的决定因素，即施工工艺决定施工设备，施工设备必须服从于施工工艺的要求。
管段全长76.937双线公里，根据线下施工进度划分为若干个施工里程段。各里程段均利用施工便道作为物流通道，在施工便道上修建多个贯入主线的物流入口运输材料。每一个施工段落的总体物流按内外两个循环分别组织：物流内循环指施工现场工具轨、模板、螺杆调节器、扣件系统等的前后倒运，内循环物流以在线路上双向行驶为主；物流外循环指双块式轨枕、道床板结构钢筋、混凝土及其他耗材等的进场，外循环物流在线路上单向行驶，从外围便道上返回。
施工时，I 线与II 线错开1km，采用Ⅰ线施工无轨运输，Ⅱ线施工时采用施工两线间铺设15kg/m轻钢轨作为物流通道的有轨运输。
4.1.1Ⅰ线施工物流组织
Ⅰ线施工时，充分利用未铺设道床板的Ⅱ线作为物流通道，车辆在各工序间往返行驶方式完成内循环。利用未铺设道床板的Ⅱ线、上下道口及外围便道作为物流通道，以在线路上单向行驶的方式完成外循环。
1）物流内循环
轨排框架:轨排框架的内循环是跨度最大的内循环，由物流平板车完成。龙门吊是轨排框架拆除、运输、吊装的综合性设备，轨排框架拆、装均须逐根进行，耗时较长对其他物流影响较大。
支架螺杆:支架螺杆内循环利用平板运输车或其他吊装运设备完成。用龙门吊将存放调节螺杆的集装筐吊装到物流平板车上，运至安装区域按一定间距将集装筐散放在指定位置。
模板:模板内循环利用物流平板车完成。将经过清洗、涂油后集中存放于两线间的模板装、运至模板安装区域，并成批散卸在两线间的指定位置。
2）物流外循环
轨枕为避免与其他后续物流发生干扰，Ⅰ线、Ⅱ线轨枕应提前一次性组织进场（进场时间应超前工序施工2周）。轨枕运送至现场按垛堆放在线路中间或者两侧。
道床板结构钢筋:道床板结构钢筋在路基水硬性支承层施工完成，达到一定强度后分批组织进场，并按施工进度安排均匀堆放在线路中间。
混凝土:混凝土供应是无砟轨道施工物流组织的关键环节。混凝土供应具有运量大、耗时长、连续性要求高等特点，同时对其他物流影响较大。用混凝土罐车将混凝土从拌和站经便道运输至混凝土输送泵车处，混凝土罐车卸料后经返回便道回到拌和站完成混凝土的外循环。
3）Ⅰ线施工物流组织小结
（1）施工前根据现场调查，编制物流组织计划，宜分时段安排内循环和外循环物流；混凝土浇筑作业时段内，所有物流都必须服从于混凝土运输。
（2）内循环物流间相互有一定的干扰，物流组织时应统筹考虑运距、运量、占道时间、施工进度等因素，合理组织内循环物流。
（3）道床板混凝土浇筑作业时段内，安排专人协调指挥，确保混凝土运输线路畅通。
Ⅰ线施工物流组组织示意图
Ⅱ线施工时，由于禁止任何载重车辆在道床板上直接行驶，必须利用Ⅰ线轨道作为物流运输通道，即物流组织采用场内沿线有轨，场外无轨相结合的运输形式。外循环物流进入场内时，需由无轨运输方式转换为有轨运输方式；内循环物流均为有轨运输方式。
混凝土供应是Ⅱ线施工物流的主要任务，是影响整个Ⅱ线道床板施工进度的重要因素，也是Ⅱ线施工组织成败的关键环节。Ⅱ线物流运输中，外循环材料超前施工一次性进场，仍旧为无轨运输。内循环全部采用有轨运输。道床板钢筋和轨枕从施工便道和线路交接点入口处提前一次性进场。
4.1.3物流组织注意事项
1）物流运输中，混凝土运输为最重要的物流内容。外循环材料提前一次性进场，尽量超前于现场施工1000m。内循环中首先保证混凝土供应，在浇筑混凝土时其他物流运输全部避开或者停止。待混凝土浇筑完成后分批、分时间段运输模板、轨排框架和支架螺杆调节器。每种周转材料运输均制定临时现场计划，物流运输必须在规定时间内完成，否则将影响后续工作的进行。
2）轨排框架、模板及散件周转箱装运时，要摆放整齐并采取固定措施，防止发生滑落损伤事故。当轨排框架采用多层输送时，中间采取保护措施，防止轨面损伤影响测量精度。
3）对现场材料使用数量做规划，暂时不使用的周转材料和散件集中放置在指定地点。
4）利用起重机工作时，严禁将液压支腿直接放置在已完工的道床板上。
5）拆装、起吊轨排框架时，必须使用专用吊具并平稳操作，防止工具轨变形和损坏轨枕。
6）轨排框架、模板及散件周转箱装运时，要摆放整齐并固定，防止发生滑落损伤事故。
7）Ⅱ线道床板施工时，如有混凝土洒落在Ⅰ线道床板上，在混凝土初凝前及时清除。
8）吊装作业时，要经常检查钢丝绳、吊钩、夹具等的安全状况，吊臂下严禁站人。
9）Ⅱ线道床板施工时，Ⅰ线临时运输轨考虑轨道运输设备的避让长度，以保证混凝土物流的畅通。
10）当场内沿线物流设备发生机械故障时，及时处理；若处理时间较长时，将故障设备拖至物流区域外，恢复物流通道的畅通。
4.2施工设备及工装配套
为满足CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工需要，经比选，配备了专用机械满足生产。为确保多风干旱地区特殊的气候地理环境下道床的施工质量，重点对物流组织、施工工艺进行研究，在支承层铺设、底座施工、混凝土运输及灌注、道床施工等工序，创新地开发了多项设备工装并完善配套，达到了物流快捷化、施工工艺操作性强的目的，确保了工程进度及质量。
4.2.1滑模摊铺机
支承层施工，采用“自卸车、小型挖掘机配合机械智能化的滑模摊铺机”工艺，较以往的“人工立模浇筑”、“摊铺碾压成型”工艺相比，不仅实现了支承层施工的机械化、智能化和流水作业，达到提高经济效益目的，还因现场作业工序的减少，对在戈壁沙漠干旱地区温差大的特殊环境下，对预防支承层开裂起到很好的作用。
4.2.2物流门吊
无砟轨道施工实行多工序流水作业，物流组织的合理与否，是制约施工进度的关键，物流的任何一个环节出现问题，必然造成整个系统停工或轨道质量问题。
每个工作面配置两台物流门吊，门吊前后布置，负责无砟道床流水作业中的各项物流组织，周转料倒运。在道床施工时，充分利用门吊设备搬运快捷、方便，轨行方式走行影响干扰小的特点，完善物流组织方式。物流门吊走行轨因桥上和路基段区别，铺设位置略有不同。桥上门吊走行轨位于B墙上，使用卡具卡紧；路基段门吊走行轨位于路肩封闭层上。
4.2.3散枕装置
按照使散枕工序工效高，成本低，精度高，简单实用，不影响物流组织的要求研制出依靠门吊起重转运的简易散枕器。
该设备与龙门吊配套使用，能吊装双块式轨枕，轨枕间距可在600～650mm之间调，两根轨枕间距误差控制在±5mm内。散枕器还可以自由旋转360°，完全适用于轨枕的散置作业。经现场施工人员反馈，该散枕器便于操作，工效高，检验精度能够达到施工要求。
4.2.4轨排框架和螺杆调节器
借鉴武广客运专线工具轨排成熟施工经验，使用刚度较大的框架固定工具轨排，并与螺杆调节器结合同步使用，实现轨排框架安装轨枕及扣件并最终定位。
组合了螺杆调节器组的轨排框架长12.5米，该设备优点在于：一是在减少单位自重的情况下，有着足够的刚度，整体性强；二是曲线段使用方便；三是自带支撑及平移系统，便于现场倒运，提高工效；四是增加的框架轨排长度以减少钢轨接头数量，使无砟轨道精度易于控制；五是新型轨排框架具有结构简单、安装维护简便、建造成本低等优越性，有很好的推广和适用价值。
新型轨排框架采用的是工厂制作，加工精度高，整体性强，刚度大，具有很高的承载力和稳定性。具有路桥通用和倒运次数少等特点，最大限度提高了轨道调整平顺性和轨排稳定性，从而提高无砟轨道施工精度，降低了后期无砟轨道联调联试作业中的扣件挡板更换率，极大地节约施工成本。
轨排框架按照12.35m/榀布置，每对框架控制范围2.47m，每榀共设置5对框架（双梁框架4个，单梁框架1个），并配备框架固定装置。
双梁框架由2条横梁和1条纵向联系梁连接成H型，其中横梁头各预留钢轨安装凹槽，通过鱼尾夹板及高强螺栓与钢轨连接组成框架；单梁框架有1条横梁，横梁两头各预留钢轨安装凹槽，通过鱼尾夹板及高强螺栓与钢轨连接组成框架；钢轨的轨底坡为1:40；螺杆调节器连接在钢轨的空位处。
4.2.5低坍落度混凝土输送设备
无砟轨道施工采用双线并进，左右线错开300m以内方法组织施工。考虑到施工便道在线路右侧，左线浇筑采用罐车上路基直接进行混凝土灌注的方法，右线混凝土施工采用吊罐的方式。经初期施工测试，发现吊罐施工必须由1台35T吊车配合，吊罐施工不仅效率低，而且施工成本较高。经多方比选，采用国内先进的伸缩式皮带输送车进行低坍落度混凝土的浇筑，混凝土浇筑效率提高50%，减少了混凝土浇筑时间，间接地降低了施工成本和能源的损耗。
4.2.6混凝土养护工装
施工地段的气候干燥少雨，蒸发量大，昼夜温差变化大，无砟轨道施工中容易造成混凝土表面干缩裂纹，项目通过加强对混凝土原材、混凝土浇筑过程、混凝土浇筑后三个方面混凝土裂纹控制。尤其是在混凝土浇筑完成后，通过创新前期养护方式，推行双掺配合“两布一膜”养护工艺，对无砟轨道支承层、底座、道床板混凝土施工预防裂纹起到很好作用。
“两布一膜”养护工艺，具体是在每个作业面配备5000米PE薄膜，5000米二布一膜土工布，全面养护28天，并按照底层覆盖PE薄膜，顶层覆盖土工布的方式进行养护，覆盖期间进行少量补水，保证覆盖内的道床处于湿润状态以及温度缓慢变化。“两布一膜”养护工艺，不仅在减少混凝土早期收缩裂纹方面效益明显，还可为干旱多风地区节约宝贵的水资源。
在夏季施工时，防风遮阳棚跟随混凝土浇筑进行，除振捣外后续所有工序全部在防风棚完成。
4.2.7精调测量设备
精调小车是一种可检测轨道静态条件下平顺度的专用便捷工具，采用电测传感器、专用便携式电脑等先进检测和数据处理设备，可检测高低、水平、扭曲、轨向等轨道平顺度，配合测量人员，高精度全站仪及水准仪进行轨排框架的精确定位。
考虑到多风干旱的测量环境，研制轨行式精调防风棚，以克服测量不利条件，满足施工生产要求。
4.3混凝土早期裂纹预防
4.3.1浇筑接触面湿润
支承层面应保证无杂物及沙土沉淀，混凝土开始浇筑前，提前半小时进行洒水湿润浇筑面。轨枕块侧面、底部洒水湿润，应掌握润湿的时间及用水量，轨枕四周与道床混凝土接触面提前5分钟润湿，并根据混凝土浇筑情况，紧跟作业，保证浇筑时各接触面为湿润状态，但不得有明水。
4.3.2质量监控
道床板混凝土由拌和站集中生产，双掺内养护料及引气剂。每个作业面的领工、技术、试验人员以及作业队伍带班人员必须加强对到达现场混凝土质量的监控，混凝土入模含气量不小于4%，入模坍落度控制在110-140mm之间，入模温度控制在5℃～30℃，超标时要及时、主动、适时的进行调整。混凝土运输过程和浇筑前严禁加水，若出现坍落度损失较大情况，应在现场试验、技术、领工人员的指导下加入适量外加剂，并高速搅拌2min。若现场塌落度较大时，罐车在现场适时停顿，塌落度合格时进行浇筑，混凝土调整不合格者不允许使用。罐车浇筑完成后在现场洗罐，并将罐内多余的明水排出。
4.3.3浇筑与捣固
混凝土浇筑应循序、多点下料，避免下料过高。浇筑后立即用干毛刷将散落在轨枕及其他工装上的混凝土清除，不得用水清理；每个作业面振捣采用4根φ50振捣棒垂直上下、多点振捣，前2根紧跟下料处振捣，后2根补振，进行轨枕四周二次振捣。抹面采用多工作面循环进行，加强对轨枕四周、钢轨和轨排框架下的抹面。严格控制道床板、假缝和伸缩缝两侧标高，抹面严禁洒水，从道床两侧位置目测或使用工装检测抹面平整，保证道床面平整度及顶面高程，平整度要求为3mm/1m，抹面要求最少抹3次，将表面内养护颗粒抹出表面即可。
4.3.4防风棚养护
为减少道床板混凝土早期失水，混凝土抹面和喷洒养护液工序必须在防风棚内完成。防风棚段落前后端采用土工布密封，防止穿堂风，每个工作面必须配备40个防风棚，每线20个，必须在混凝土浇筑后开始抹面时紧跟安放防风棚。
5工程实施成果
在工程实施过程中，我们将西北干燥、缺水条件下的支承层、底座板、道床板混凝土的养护作为一项质量控制重点展开技术研究。针对特殊气候环境，提出了各阶段施工质量控制、处理和预防措施，先后解决了多风干旱地区CRTS I型双块式无砟轨道路基支承层、桥梁底座、道床施工混凝土养护、桥上和路基上无砟轨道施工难题；完善了物流组织方式，研制出了适用多风干旱地区CRTS I型双块式无砟轨道施工工装，积累了多风干旱地区施工经验，取得了多项创新成果。
5.1在无砟轨道工程施工过程中解决了位于西北多风干旱地区、昼夜温差大条件下的路基和桥梁地段的支承层、底座板、道床板混凝土的浇筑、捣固及养护，创新采用“双掺料配合两布一膜”的养护体系，减少了混凝土早期收缩裂纹，解决了多风干旱地区CRTS I型双块式无砟轨道支承层、底座、道床施工混凝土养护问题，确保无砟轨道道床板施工质量。
5.2结合无砟轨道施工要求研制出了适用的工装设备，如滑模摊铺机、轨排框架，散枕器、轨道测量防风棚、混凝土浇筑防风棚等。尤其是采用12m长的轨排框架与螺杆调节器组成的工具轨排进行无砟轨道道床板施工，提高了施工精度，减少了后期轨道精调调整工作量。
5.3完善了物流组织方式，每个工作面采用多台物流门吊且门吊分工明确，门吊走行采用轨行，走行干扰小，施工周转快。沿线逐步推进完成轨排框架换铺等工序，形成无砟轨道流水化施工，作业进度快，施工连续性强，各项工序可同时施工。工序之间衔接合理，施工工效高，能创造出更大的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]铁建设[2010]241号《高速铁路轨道工程施工技术指南》
[2]TB10754-2010《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》
论文作者:尹忠文
论文发表刊物:《基层建设》2017年1期
论文发表时间:2017/4/11
标签：混凝土论文; 物流论文; 床板论文; 轨道论文; 轨枕论文; 框架论文; 门吊论文; 《基层建设》2017年1期论文;