人工双块式无砟轨道粗调精度控制

一、引言

随着我国现代经济社会的发展 ,修建高平顺性、高稳定性、高精度和高标准的客运专线铁路已成为一种建设趋势。为了适应高速行车的需要 ,提高线路的稳定性、可靠性和耐久性 ,减少线路维修工作量 ,无砟轨道在客运专线中开始规模化应用。2005年开始 ,我国先后引进了国外高速铁路先进成熟的无砟轨道系统 ,包括 :德国的 Rheda2000、Bogl、Zublin和日本板式轨道 ,并分别在京津城际轨道交通工程和武广客专上应用。合武客专中大别山隧道及郑西客运专线无砟轨道均采用了双块式 (CRTSⅠ)无砟轨道。

二、双块式无砟轨道主要施工流程及设备

2. 主要设备

CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工主要设备有 :砼施工设备、滑模摊铺机、钢筋加工设备、轨排粗调机、轨枕抓取装置、螺杆调整器、汽车吊、轨检小车等。

3. 轨排粗调、精调关键技术

3. 1测量放样

施工放样是无砟轨道施工技术的最基本工作 ,要想提高施工放样的可靠度和放样效率 ,下面两项工作必须做好。一是坐标计算。线路坐标准确计算是重中之重的前提工作。只有精确计算坐标 ,才能保证线路中线的平顺性 ,不返工。所以在施工放样前要精确地计算线路中线坐标。二是高精度的测量设备。建议采用精度在 1秒以内的全站仪。在大别山隧道施工过程中我们采用的是精度为 1秒的 Trimble S6 和 Trimble S8 型全站仪。这种全站仪工作原理是用磁驱动带动的 ,能够自动旋转并且速度比较快 ,不仅能够提高建站速度并且也能够保证测量精度。大别山隧道无砟轨道道床板每 6. 23米为一个单元格 ,单元格之间留有 0. 02米的板缝 ,为了能够有效控制线路中线 ,我们把无砟轨道每个道床板单元格的中心点放样出来 ,也就是每 6. 25米放一个中心点。放样时在 <20钢筋头上做点 ,钢筋要牢固并且注意保护以免在以后施工中被碰撞或损坏。在凿毛后、铺设钢筋前将线路中心线用墨斗弹出来并保护 ,便于以后线路方向的粗调。在绑钢筋前要对每个中心点进行超平计算出实际标高 ,然后经过计算在隧道两侧的挡墙上用油漆标出此处的设计轨顶标高。最后把标出的油漆点连起来作为轨顶标高控制线。此道工序为安放轨排做好准备并且作为控制轨顶标高的依据。

3. 2安装螺旋调整器、轨距杆

轨排组装完成后 ,钢轨调整器直线每隔 3根轨枕安装 1根 ,曲线段每隔 2根轨枕安装一根 ,并在螺杆下面垫上 5mm厚钢板 ,便于轨排高低和方向调整。安装调节器时应注意 :

①安装钢轨调整器前应对调整器进行检查 ,对螺杆和底板上的水泥污物进行清理 ,确保调整器零配件齐全 ,各项工作状态良好。对扭曲变形的应进行剔除 ,整配合格后方能使用。

②钢轨调整器安装位置要正确 ,螺杆和铰接挡块必须始终位于轨道的外侧 ,通过竖向螺杆能够调整轨排高低 ,底板与轨底密贴 ,方向垂直钢轨轴线 ,不得歪斜 ,各部螺栓必须拧紧。螺旋调整器安装于轨枕中心线位置 ,通过水平调整螺栓能够对轨排进行方向调整。

③钢轨调整器安装时注意统一靠近轨枕边进行安装 ,以免影响在 2根轨枕正中间安放的 1根横向上层钢筋 ,钢轨调整器下端接触地面的地方布设 1块 5 ×5cm见方的小钢片 ,使钢轨调整器架立稳固 ,受力时不会下陷到混凝土垫层中 ,有足够的力度保证钢轨调整器在随后的粗调和精调过程中上升或者下降。经过施工验证 ,调整器下方的小钢片起到了很好的支撑稳定作用 ,能够达到预期效果。

轨排组装完成后用轨架支撑 ,安装轨距拉杆、轨距撑杆 ,利用万能道尺对每根轨距进行检验 ,通过轨距拉杆、撑杆的调整把轨距误差控制在 1mm 之内 ,然后把轨距拉杆、撑杆都固定牢固 ,以免在轨排安装过程中使轨距发生变化。一般 12. 5米工具轨排使用 7对钢轨调整器、7根轨距拉杆和 7根横向支撑杆和 7对轨排斜撑杆 ,这样能够保证轨距准确性和轨排整体稳定性。

3. 3安装轨排、粗调

轨排在下层钢筋网组装完成后进行安装。此道工序主要是调整钢轨调整器的标高和安装轨排两侧的支撑斜杆。调整器的螺栓高低由标在挡墙上的轨顶标高控制线控制。支撑斜杆要对称放置 ,并且支撑点一定要牢固 ,因为在调整中线时要加大撑力 ,只有支撑点足够牢固才能使轨排左右横向移动。在安放轨排时要根据底板标高和设计轨顶标高调节轨排的螺旋调整器螺杆高度 ,使轨顶标高尽可能的接近设计标高。对于路基上控制钢轨顶标高 ,先在路基支撑层上每隔 5米在中心线上超平 ,并用红油漆标识 ,粗调时以红油漆为标准调整钢轨顶面标高。如果放样点的标高和设计值偏差太大就要提前对底板凿毛或者用混凝头垫块把钢筋抬高。钢轨粗调在轨排架设起来以后完成。按照提前测设出的中线 ,使用万能道尺、钢板尺和锤球配合来粗调轨排。将道尺按轨距 1435mm 卡好 ,用钢板尺量出道尺中线 ,在道尺中心线上用锤球悬吊 ,按锤球偏离地面弹好的中线方向调整轨排位置 ,争取中线偏差控制在 5mm之内 (粗调对中见下图 ) ,轨面标高按离回填层 566mm 和底板实际标高为基础进行安放 ,粗调时配合电子水准仪进行超平 ,每一个单元测两个点 ,通过粗调使轨顶标高控制在 2mm之内。

钢轨粗调是一项很繁复的工作 ,要保证轨距、左右股高低基本达到设计要求 ,以减少轨道精调时间。所以在粗调过程中 ,使用万能道尺 ,钢板尺、弦线和锤球等简单工具进行调整。轨枕扣件安装时要顺序正确 ,对好位置 ,扣件上调节轨距的卡片应放置在中央位置 ,两边都有富裕空间 ,以便最后调整时左右都可以移动 ,给最终轨距调整留有余地。

3. 4轨排精调

轨道精调是无砟轨道施工中最关键的工序 ,精调能否达到要求是无砟轨道施工是否成功的标准。在精调工作中必须使用高精度高标准的轨检小车。大别山隧道无砟轨道施工使用的是比较先进、数据也比较稳定的德国生产的 GEDO CE轨检小车配合Trimble S6 或 Trimble S8。实践证明 ,精调效果符合设计要求。另外 ,要想提高施工效率和精调质量还要注意以下几点 :

①建站精度要高。仪器要骑在线路外轨中心线上 ,并且越低越好 ,这样能够保证全站仪和小车棱镜的夹角较小 ,减少仪器自身误差。建站采用后方交汇法 , CPⅢ后视点至少对 8个 ,仪器尽量架在 8个CPⅢ棱镜的中间位置 ,后视点远离仪器 10m 以上。架仪器时要先用架腿粗平 ,然后通过调整仪器的三角螺旋使电子气泡居中达到精平目的。一般把电子气泡的水平、横轴控制在 5秒之内 ,这样可以提高建站精度。另外 , CPⅢ棱镜的编号和棱镜杆要对号安装 ,因为每个棱镜高度真值都不一样 ,所以一定要对号安放。安放棱镜前要确保棱镜杆完全插入棱镜内 ,并且要保证 CPⅢ支座上没灰尘没损毁没碰撞。棱镜面要正对着全站仪镜头。

隧道内施工人员密度大 ,噪音大 ,为了能提高建站效率 ,每次精调至少要三个技术人员。一个人架仪器 ,两个人安装 CPⅢ棱镜。精平完成后开始对后视建站 ,这时要让所有人都蹲下或者远离 CPⅢ点 ,保证全站仪和 CPⅢ点能够通视 ,这样做表面上耽误了工人的一点干活时间 ,但实际上既保证了建站质量又提高了建站效率。对后视点时要从最远的一个点开始 ,然后按照顺时针的方向依次照准剩余 7个后视点。建站结果要保证三维坐标的偏差值在0. 1mm以内 ,方位改正角在 1秒之内。

②建站的同时 ,要让 4个精调工人快速把钢轨顶面和内侧面擦干净 ,不能有干混凝土和污点 ,只有这样才能保证小车的测量数据准确。为了不耽误时间 ,擦钢轨和建站工作要同时进行。

③建站完成后就真正进入了精调阶段。因为轨道标高是无砟轨道施工的难点 ,浇筑成型后不容易调整 ,所以精调过程中要对标高进行严格的控制。把轨排调节器作为调整控制点 ,为了提高效率 ,精调第一遍要采用跟踪模式进行测量。因为在跟踪模式下小车的测量数据会随时随着轨排的调整而跟着变化 ,这样便于控制轨排的调整幅度 ,使数据尽可能接近设计值。手簿上显示的数据包括线路中线、标高、轨距 ,哪一项和设计值相差大就先调哪一项。一般情况下要先调整线路中线 ,用轨排的对称斜撑杆左右调整轨向 ,一定是一边紧一边松 ,尽可能的保持轨距不变化。然后再调整标高 ,通过对螺杆的松、紧进行调整 ,顺时针方向是拧紧能够抬高轨面 ,逆时针是松 ,可以降低轨面。如果标高偏差太大的话要同时调整相邻的两个或者三个调整器的螺杆 ,这样能够快速准确地把轨顶标高调整到位。最后再调整轨距。如果万能道尺标准粗调好的话轨距基本上不用怎么动。如果轨距也有偏差 ,就要通过轨距拉杆轨距撑杆的调整来减小或者增大轨距。为了节省时间 ,要让精调工人同时调整 ,调轨向、轨距、标高同时进行 ,减少窝工 ,提高效率。用跟踪模式调完第一遍之后 ,用普通模式再调整一遍。经过第一遍的调整 ,轨向、标高、轨距基本上就差不多了 ,调整量已经很小了 ,目的就是再复核一遍。轨向、高程、轨距三者是紧密相连的 ,调整其中一项 ,其他两项有可能随着变化 ,所以一定要再复核一遍。经过两遍的调整 ,轨排的轨向、高程、轨距就能够满足设计要求 ,可以 检了。为了严格控制线路的几何参数 ,混凝土收面完成后立即使用轨检小车对道床几何状态进行检查。混凝土初凝之前 ,轨道还可以轻微调动 ,混凝土浇筑时引起的轻微变动在混凝土初凝之前可以调整回来。所以 ,在混凝土初凝前一定要把钢轨擦干净后再用轨检小车复核一遍。

在隧道内施工受外部环境的影响较小 ,在路基和桥梁上精调时要考虑天气因素。太阳、大风对全站仪和小车的影响都比较大 ,如果遇到阳光直射强烈或者大风天气最好采取措施 (比如用大号的遮阳伞遮阳 )或者暂停施工。路基和桥梁上精调最好选择夜间 ,也可选择下午、清晨 (阳光较弱 )并用太阳伞遮盖。

4 结束语

人工轨排法施工利用工具轨等材料作为辅助施工 ,为了提高施工效率 ,各工序之间应衔接紧凑 ,提高材料循环使用率 ,加快施工进度。通过以上的总结我们可以看出 ,粗调、精调要想提高效率 ,关键是要把前期的每一道工序都做到位。另外 ,施工前要对粗调、精调工人和手簿操作人员进行有效培训 ,使工人能够明白轨排调整器、轨距杆、斜杆的作用并且能够熟练掌握调整方法。在以后的精调施工中要用固定的工人进行施工 ,只有工人能够熟练操作才能提高精调速度。