摘要：成贵铁路威信轨枕场承担了成贵客专9、10、11标段SK-2型双块式轨枕24.9万根双块式轨枕预制任务。本文针对成贵铁路威信轨枕场建设，通过在以往大西、京福、西成客专等既有SK-2双块式轨枕场建场经验基础上，按照精细化和标准化要求，从总体规划、细部平面布置、资源配置、技术工艺方面对预制场建设进行优化，从而达到工艺先进、物流顺畅、成本降低，质量工期保证。场地平面布置及优化、生产设备（工装）选型、改进， 生产工艺的改进，在总体布置和方案上采用了新的施工理念，从而达到能源节约、成本降低的SK-2型双块式轨枕场建设标准化技术。
关键词：成贵铁路；SK-2型；轨枕场；标准化技术
Standardization technology of SK-2 type double block sleeper yard in Cheng-gui Railway
ZHANG Wei-xiang
Material & Industrial Trade Co., Ltd. of China Railway First Group Xi’an 710054, Shaanxi
Abstract: the railway authority took into sleeper field 9, 10, 11 special guests section of SK-2 double block sleepers 249 thousand double block sleepers precast task. According to the railway authority sleeper field construction, in the past by Onishi, Beijing Fuzhou, West into the passenger dedicated both SK-2 double block sleepers farm on the basis of the experience, in accordance with the refinement and standardization requirements, optimize from the overall planning, detailed layout, resource allocation, technology in the construction of prefabricated field, so as to achieve advanced technology, smooth logistics, cost reduction, quality guarantee period. Site layout and optimization, production equipment (Tooling) selection and improvement, improvement of production technology, new layout concept is adopted in the general layout and scheme, so as to achieve energy saving and cost reduction of SK-2 double block sleeper yard construction standardization technology.
Key words: Cheng-gui railway; SK-2 type; sleeper field; standardization technology
0概述
SK-2型双块式轨枕在高速铁路的建设中得到了广泛的应用。中铁一局威信轨枕场承担了成贵客专9、10、11标段SK-2型双块式轨枕24.9万根双块式轨枕预制任务。由于工期、造价、安全和质量的要求，结合地形环境情况因地制宜、合理布局、节约资源，为确保双块式轨枕生产安全、质量受控。威信轨枕场从工艺流程的角度出发合理布置，总体规划全场区域布置，做到在总体布置和方案上按照精细化和标准化要求，从总体规划、细部平面布置、资源配置、技术工艺方面对预制场建设进行全面分析，从而达到工艺先进、物流顺畅、降低成本，以保证预制产品质量和工期。
1轨枕场平面布置及优化
轨枕预制场整体规划应贯彻坚持因地制宜、合理布局、节约用地的原则并结合所在区域的工程经济、技术、自然条件等进行布置,应满足生产、运输、防洪、安全、卫生、环境保护、节能和职工生活设施的需要,根据本单位工程实际、主要机械装备拥有状况、工程经验等,充分吸收国内外的先进技术和经验进行多方案的技术经济比较后,选择经济可行、技术合理的最优方案。根据轨枕生产能力、数量和工艺特点，分为生产区、办公生活区、混凝土拌合区和轨枕存放区（图1）。
1.1生产能力的确定
轨枕预制场制枕模具数量应满足施工组织设计对制枕进度的要求,其与配套制枕工装、工艺、周期及效率等诸多因素相关,在整体规划中可按下式计算制枕模具数量。每月实际工作天数,一般28d，单块模具制枕数量,主要采用2×4的模，单块模具每天生产轨枕数量,根据轨枕养护时间与施工经验，模具每天可周转2次。模具的数量决定了轨枕厂的生产能力，每套为2×4联，每次可以生产8根。采用变频振动台可振捣1套模具，计算模具进出时间和振动时间，根据轨枕二次振捣要求，生产线流水节拍为4min，一班按照6h,可配置90套模具，模具每天周转2次计算,单条生产线的日最大生产能力为1440根。
1.2存放场地面积的确定
根据线路工程进度要求，双块式轨枕预制在线下无砟轨道施工前5个月开始，存储区存放时按照《CRTS双块式无砟轨道混凝土轨枕》（TB/T3397-2015）号文规定，采用8层放置。每5根一组为一层，每层之间用截面为6cm×7cm×160cm的木条或合成垫木隔离（未装扣件），轨枕每垛底层采用10cm×10cm×160cm的合成垫木存放。每垛40根轨枕占地面积为4.25㎡，一天1440根存放面积：1440根/40根×4.25㎡=153㎡.
轨枕存储区占地面积需根据线下无砟轨道施工进度考虑，以满足存枕需要。存枕按生产日期分区存放和发运，按照“先生产先发运”的原则进行，存枕区平整后，铺垫30cm厚三七灰土垫层分层压实，浇筑20cm厚C20混凝土（存枕按照8层存枕），保证存枕稳定和排水的畅通。轨枕存储区设自动喷淋系统一套，含10个自动定时喷头，对轨枕进行洒水养护。
1.3办公生活区布置
办公生活区占地3.3亩，均采用100mm厚装配式防火彩钢房搭建，标准房间按照5.4m×3.6m大小设置。办公区共搭建房屋25间，试验室11间，物资、机修、库房9间，共计45间，办公生活区地面全部硬化，室外场地进行适度美化和绿化。生活区共搭建房屋10间，室外场地进行适度绿化并配备一定数量的健身器材。
1.4生产区布置
轨枕预制工作按流水线设计。轨枕场设150m×30m生产车间一座，按照设计生产能力设置轨枕生产线一条、钢筋生产线一条、蒸汽养护坑，配备2×4联双块式轨枕模具。生产车间配备起吊重量10t门吊2台，用于模板、钢筋骨架、轨枕及其它施工用机具的调运，钢筋加工及存放区配备10t门吊1台，用于钢材存放及转运。轨枕倒运用6t轮胎式叉车进行轨枕存放及装车作业。
1.5混凝土拌合区布置
根据搅拌的工艺要求、特点、混凝土的浇筑量和浇筑速率，轨枕场配置120搅拌站1座，配置200T粉罐5座。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆SK-2双轨枕生产采用高新能性混凝土，设计塌落度为40-60mm。混凝土运输采用布料小车运输，在运输时静停时间不宜过长，以免影响放料。运料小车额定容积为1.8m3混凝土，1.8m3混凝土可灌注20根轨枕模具，需要时间7～8min，所以搅拌站无法使用全自动连续生产。在生产1.8m3混凝土过程中，自动上料、称量配料需要3min，混凝土搅拌时间要求120s到180s（根据夏季和冬季气温条件对混凝土性能的影响而定），搅拌机放料需要45s。运料小车装满混凝土，从搅拌站下方行走到布料机，放料，再返回搅拌站的过程需要2min。每盘混凝土配料、称量、下料搅拌、出料的周期需要7min45s～8min45s。（夏季3min+120s+45s+2min=7min45s、冬季3min+180s+45s+2min=8min45s）搅拌站混凝土生产时间和轨枕灌注所需时间基本达到平衡。所以选用双卧轴120型搅拌机，每盘最大搅拌容积为2m3混凝土，布料机的额定容积2m3混凝土。
碎石按两粒级存放，各2个存放仓，河砂设置2个料仓，料仓需区分待检和已检，避免使用未检验材料。
2生产设备（工装）优化
双块式轨枕生产设备主要有生产辊道、脱模台、翻转机、混凝土温控系统、布料机、振动台、搅拌站、模具、桁架焊接机、数控弯箍机组成。
2.1振动台系统优化
振动台是轨枕生产线的主要设备之一，要求具有足够的的振动力。对振动工位模具输送方式与振动力进行了改进。
通过油缸来拉动振动工位辊轮，代替了以往由气囊充、放气来输送模具。解决了在振动台下方经常有混凝土残渣聚集，气囊在充气后接触混凝土残渣出现破裂，更换维修时间长，影响流水作业。
利用电动机、变频器、同步齿轮箱、万向节叉、挠性传动轴、胶圈和激振器的作用，使混凝土振动成密实状态，充满钢模具各个部位。每套振动台面（加厚钢板）总成由2个激振器和1个振动台台面组成，激振器是振动台的振源，基本偏心上的偏心块采取整体偏心，可获得较大的激振力，通过变频器调整输入功率的大小以增加或减少振动频率。
2.2养护系统优化
为提高混凝土早期强度，采用蒸汽养护，根据《CRTS双块式无砟轨道混凝土轨枕》（TB/T3397-2015）号文规定，养护分为静置、升温、恒温、降温四个阶段。混凝土浇筑后在5℃—30℃的环境静置2h后开始升温，升温速度不应大于15℃/h,，恒温时轨枕芯部温度不应大于55℃，降温速度不应大于15℃/h。蒸养结束时，双块式轨枕表面与环境差不大于15℃。蒸养时采用自动温控系统对蒸养温度进行控制，蒸养区内布置排气通道。每个坑内均布置蒸汽管路、降温通风排气管道、喷淋降温供水管路、以及安装安全可靠的保温盖。养护坑内布置满足需求的测温元件，由智能自动化温度控制系统控制轨枕养护。
2.3搅拌站系统优化
选择技术先进、搅拌质量好、生产效率高、性能稳定、电子计量准确、能自动运行控制和单独手动控制、配比存储、落差自动补偿等功能的混凝土搅拌站，根据国内搅拌设备制造商情况，目前立轴行星式搅拌机组比较适合本场的生产施工，采用HZS120搅拌系统。搅拌站包括骨料配料系统、骨料提升皮带机、计量系统、搅拌系统、成品料输送皮带机、电气控制系统。在配置混凝土时，水、水泥、掺和料、外加剂的称量精确保证到±1%，粗、细骨料的称量精确到±2%，（均以质量计）。
2.4翻转机脱模台优化
将翻转机旋转大臂由液压改为齿轮，实现了在模具翻转过程中同步性。本实用新型在翻转机上增加了横移机构，轨枕模具在翻转过程中实现了水平位移功能，改变了原旧的通过升降移动小车将轨枕移动至脱模台上工艺模式。这样实现模具翻转和横移一体化，使工艺更紧凑合理，操作简单，提高工作效率和安全性能。同时保证了模具在翻转过程中出现扭曲变形。
模具利用翻转机翻转到脱模台上，在静态状态下，操作人员启动气锤，使气锤被顶起撞击模具，直至轨枕全部脱落。
3生产工艺的改进
3.1蒸汽养护盖的改进
通过对轨枕养护技术研究，研发出更有效实用的轨枕养护技术，总结出一套适合类似蒸汽养护施工技术和工艺。
根据轨枕养护技术要求特点，成立专门的科研小组，经分析确定要因，实用效果显著，既减少了龙门吊的使用次数，也避免了因为轨枕模具出蒸养坑脱模、轨枕模具入蒸养坑养护和养护坑揭盖交叉作业，从而进一步实现了轨枕生产流水线的自动化。滑移式蒸养盖在安全生产方面消除了大体积蒸养盖吊装而带来的重大危险源，从而有效的保证了蒸养工序的安全生产。
3.2自动喷淋系统研制
轨枕脱模后，轨枕在车间内降温、车间外覆盖洒水养护，在车间外采用土工布覆盖。利用土工布将轨枕四周和顶部包裹；防止轨枕表面温度过高；增加环境湿度，使轨枕表面湿润持久；人工对覆盖土工布和轨枕进行洒水，洒水使混凝土表面保持湿润；洒水养护时间为10天。设计由10个360°全角度喷头和后台操作控制系统组成，每个喷头喷洒半径为25m，全方位的覆盖整个存枕场地。10个喷头由自动程序控制，根据当天天气及空气湿度等具体情况,实现任意时间段自动启动或关闭，来满足实际作业需要。目前间隔时间；喷淋2min停止30s后换下一个点继续作业，整组喷淋结束后，停止10min进行下次循环作业，这套系统最多可设置45组作业模式，可单组或多组无限循环。
3.3挡浆夹清洗机研制
在生产过程中，每套模具安装的桁架两端都需要使用挡浆夹，一套模具需使用64个挡浆夹。通常情况下，只准备300个左右，由二个人清洗、安装、拔除挡浆夹。在生产中重复清洗，重复使用。以前挡浆夹的清洗主要靠人工用刷子清洗，这样既浪费人工，又效率低，且清洗效果不理想，影响轨枕外观和质量。
4实施效果
4.1建场工期
威信轨枕场2016年4月开始组织建场，2016年7月30日完成全场大小临建及设备安装，提前完成建场30天。减少了2.5万方土方量的填挖，节约成本25万元。使场区不受洪水或内涝威胁。
4.2生产效率
双块式轨枕生产特殊，每班需要蒸汽养护，如采用一般为半地下结构养护，每班生产600根轨枕需要四个坑，窝工时间为1h，每天2班窝工时间2h，则使用滑移式蒸养盖；在安全生产方面消除了大体积蒸养盖吊装而带来的重大危险源，保证了轨枕的养护质量，提高生产效率。
4.3降低成本
传统工艺由人工进行轨枕洒水养护，根据标准要求自然养护10天，养护平面面积1275m2，需要做人员4人，按照每人一个月4500元,13个月计算可节约4人×4500元×13个月=23.4万元。
采用自动挡浆夹清洗机，提高了轨枕场的机械化水平，减轻了工人的劳动强度且提高挡浆夹的清洗质量和轨枕外观质量，对市场上的一些小型配件及辅助工具的清洗提供了可用的工具，具有一定的推广效益和社会效益。在使用新工艺后，轨枕外观质量明显提高，且无混凝土粘皮现象，可节约成本：4.61万元。
5结束语
随着我国高速铁路建设的持续推进，双块式轨枕诸多应用优势日益显著。通过威信轨枕场实施的应用实际，该SK-2型轨枕预制场地的布置、生产工艺的优化、设备的改进等方面对同类工程具有一定的借鉴作用。
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论文作者:张卫祥
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/15
标签：轨枕论文; 混凝土论文; 模具论文; 作业论文; 工艺论文; 轨道论文; 威信论文; 《建筑学研究前沿》2018年第2期论文;