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单线隧道板式无碴轨道综合施工技术研究

信息来源:hunningtu.biz  时间:2006-06-08  浏览次数:170

  摘 要:结合赣龙铁路枫树排隧道内板式无碴轨道施工,对隧底基础处理、轨道板制造、CA砂浆研制及灌注施工、洞内控制测量、底座及凸形挡台施工、轨道板铺设及精确调整等关键技术进行说明,以便为客运专线隧道内推广应用提供参考。
  关键词:铁路隧道;板式无碴轨道;综合施工技术;关键技术
  中图分类号:U455 文献标识码:B
  文章编号:1004—2954(2006)01一0021—02
  1 概述
  在秦沈客运专线狗河桥和双何桥上成功铺设板式无碴轨道后,为进一步在隧道内推广应用,铁道部于2002年下达科研项目“赣龙铁路隧道内板式无碴轨道的试验研究”(2002G031),科研工程由中铁三局集团公司承担。
  课题组结合单线隧道内净空狭小等特点,根据课题合同规定的任务,对隧道内板式无碴轨道综合施工技术开展了深入研究,解决了隧底地基处理、狭小空间内测量控制和施工的难题,总结完成了“赣龙铁路枫树排隧道内板式无碴轨道综合施工技术”课题成果。
  2 隧道内板式无碴轨道施工
  2.1 工艺流程
  隧道内板式无碴轨道施工主要工艺流程为:隧底控爆及清碴一隧底排水和清理一隧底承载力检测一仰拱及底板混凝土浇筑一测设基标一底板混凝土顶面凿毛、清理一底座钢筋骨架安装一底座混凝土浇筑一凸形挡台模型安装及混凝土浇筑一凸形挡台上基标测设一底座顶面高程复测一轨道板铺设及调整就位(铺设龙门走行轨、龙门就位)一CA砂浆灌注一凸形挡台周围填充树脂灌筑一CA砂浆拆模、清理、整修、养生一钢轨铺设、放散、焊接及锁定一轨道几何形位精调及充填式垫板施工一竣工验收。
  2.2 技术要点
  2.2.1 隧底基础施工技术
  因隧道洞身通过泥岩、泥质砂岩等软岩地段和断层破碎带,岩体节理裂隙发育,在爆破振动影响下节理裂隙会变成张性节理和延长,为地下水的积存、流动创造条件,为此,采取如下措施进行控制。
  (1)隧道开挖采用台阶法,初期支护紧跟开挖面,及早封闭隧底。
  (2)采用控制爆破方法进行隧道开挖。采取增加钻孔数,控制装药量,选择掏槽形式,控制周边眼间距和最小抵抗线,保证光爆孔与掏槽孔间延时时间,底板眼分段起爆等措施,降低群洞效应,减弱爆破冲击波对围岩的扰动。
  (3)确保隧道内排水畅通,严禁流水在洞内漫流。破碎地段在临时水沟表面喷射混凝土加以封闭,反坡地段施工,在洞内分段围挡,及时将积水抽排出洞外。
  (4)仰拱或底板施工采用仰拱防干扰作业平台,洞内运输车辆在仰拱防干扰作业平台上通行,严禁车辆在开挖后的隧底表面通行。隧底开挖到设计高程后,清除隧底浮碴、松岩,排除积水,对隧底进行承载力检测。承载力满足要求后,尽早安排初期支护,铺设高密度PE板,施工仰拱混凝土,混凝土中掺入WG高效抗渗防水剂。仰拱混凝土初凝后,浇筑仰拱填充混凝土。仰拱和铺底板横向施工缝的接头处采取搭接、凿毛、设置腻子型止水条等工艺措施,防止隧道底板渗水。
  (5)仰拱和底板施工完成后,用地质雷达进行检测,对不密实区段,压注水泥砂浆。
  2.2.2 双向后张部分预应力轨道板制造技术
  赣龙轨道板与秦沈轨道板相比,对预应力张拉体系进行了改进。预应力钢筋采用高强度低松弛无粘结钢绞线,锚固体系采用低回缩顶夹式锚具和前卡式低回缩顶压千斤顶。
  为满足中国谐振式无绝缘轨道电路传输长度的要求,研制了纵横向钢筋交叉点采用套管隔离的绝缘型轨道板,在隧道内首次成段试铺了250m,并进行了相关的测试工作。测试结果表明,轨道电路传输长度可达到1200m,较秦沈客运专线板式无碴轨道上传输长度提高了500m。同时,还研制了减振型轨道板,在隧道内进行了试铺。
  2.2.3 高性能CA砂浆研制技术
  采用正交试验方法,进行乳化沥青和CA砂浆的研制工作。乳化沥青是CA砂浆的关键原料。根据乳化沥青蒸发残留物的性能指标要求,结合秦沈客运专线前期研究成果,选择重交道路沥青。选择阴离子、阳离子和非离子乳化剂,选定CaCI 、聚乙烯醇、盐酸和NaOH作为稳定剂或助剂。选择试验室用小型乳化机,将乳化工艺参数作为考察因素,选择正交表进行配方试验。
  研制立式砂浆搅拌机和变频调速控制箱,初步确定CA砂浆拌制工艺。根据技术条件要求选择CA砂浆用其他原材料,选择正交表,采用立式搅拌机进行配方试验。首先,任意从正交表中随机挑选几组,调整CA砂浆拌制工艺,选定综合性能指标较好的拌制工艺。根据选定的拌制工艺对正交表中的其他所有配方进行试验,全面测试CA砂浆性能指标,确定最终施工配方。
  2.2.4 洞内控制测量技术
  隧道贯通后,在无碴轨道起止点附近分别设置3个平面控制点和2个高程控制点。底板施工完成后,利用洞外平面控制点测设施工中线点,中线点间距200m。利用洞外高程控制点,在水沟边墙上测设洞内水准点,间距100m,并闭合到洞外高程控制点上。正倒镜法压点或延伸测定临时中线点,每10m 加密一点,临时中线点的方向、距离偏差在相邻中线点200m范围内进行调整。
  利用洞内水准点和加密临时中线点,测设底座顶面线和确定凸形挡台中心位置,测量精度应保证误差在允许偏差范围内:底座混凝土顶面高程+0/一10mm,挡台中心偏离线路设计中心线±2 mm,挡台中心间距±3 mm,凸形挡台顶面高程±2mm。
  凸形挡台施工完成后,利用洞外控制点在凸形挡台上布设基标作为轨道板铺设依据。首先利用洞外平面控制点测设洞内控制导线点,间距300m。导线点埋设后,进行导线测量,精确测量导线点点位。导线等级为三等。对洞内控制导线点进行加密,加密中线点间距100m,设置在凸形挡台中心处。利用洞外高程控制点,用四等水准测量方法测设洞内控制水准点,水准点设置在凸形挡台上,间距100m。
  根据导线加密点采用正倒镜压点法,以5m间隔沿线路中心线在每一个凸形挡台中心附近设置方向基标点。根据洞内控制水准点在每一个凸形挡台上设置水准基标点。
  凸形挡台上基标点测设后,利用洞内控制导线点和控制水准点进行复核,要求基标点偏离控制基标方向允许误差为±1mm,每个相邻基标间距允许误差为±3 mm,高程允许误差为±2 mm,每相邻基标高程允许误差为±1mm,如不满足,在相邻加密导线点范围内进行调整。
  2.2.5 轨道板洞内运输、铺设和精调技术
  由于可利用空间不足220 mm,可将L75×75×10角钢倒扣在底座混凝土顶面作为龙门吊走行轨道,每侧铺设150 m。铺装定位龙门采用轮宽较小的大直径走行轮,轮轴位置高于水沟和轨道板顶面。走行轮轮宽设计为150 mm,两走行轮横向中心距2700mm。
  轨道板铺设前,预先在铺设位置放置2根50mm×50mm的方木,铺装定位龙门吊,吊起载重卡车上的轨道板,慢速走行至铺设位置,缓慢落下轨道板,待轨道板底面下落到距凸形挡台20 mm的高度时,调整4个吊点,使轨道板底面到底座混凝土顶面的距离偏差不大于5 mm;移动龙门吊,使轨道板两端半圆形缺口与凸形挡台边缘的距离基本相等,偏差小于5 mm;用千斤顶横向顶推轨道板,使轨道板中心线和加密基标连线偏差≤1mm。
  轨道板纵横向位置经检查合格后,将4个小方铁片放置到轨道板下支撑螺栓的对应位置处,旋转支撑螺栓将轨道板顶起,抽出轨道板下垫方木。支撑螺栓要4人同步操作,以免造成轨道板纵横向位置移动。利用精密水准仪实测轨道板4个角点高程和轨道板中心偏差,调整轨道板满足设计要求。
  在轨道板下袋状CA砂浆灌注施工时,因支撑螺栓位置影响施工,可将轨道板支撑点逐渐转移到起吊螺母处。拆除支撑螺栓过程中加强轨道板位置监控,如发生移位,立即停止旋转支撑螺栓,对起吊螺母处重新加固后再行拆除。
  2.2.6 隧道内CA砂浆灌注施工技术
  因单线隧道空间狭小,运输不便,受CA砂浆可工作时间限制,固定砂浆搅拌站服务半径会大大缩小,为保证CA砂浆施工质量,隧道内CA砂浆施工利用移动拌和灌注车原位搅拌和灌注。移动拌和灌注车的走行机构和走行轨道同铺装定位龙门吊。乳化沥青通过齿轮泵输送到配有自动称量系统的储存罐内,称量完成后用另一台泵将乳化沥青泵送人拌和机内。其他液态外加剂人工称量,并按要求投入。灌浆工作只能在5~30℃ 范围内进行。灌注完成24 h,且CA砂浆强度达到0.1MPa时,拆除支撑螺栓及模板。按设计要求完成切边修整工作,并清除凸形挡台处CA砂浆。
  借鉴日本经验,研制了CA砂浆灌注袋。灌注袋根据板下CA砂浆形状采用具有良好透气性的无纺布缝制而成,对角设置灌注口和排气口。袋状CA砂浆不但提高了CA砂浆的耐久性能,还取消了轨道板内砂浆灌注孔及支撑螺栓处预埋调整螺母,减少了CA砂浆的模板安装和拆卸工作。轨道板调整完成后,用线绳绑住CA砂浆灌注袋两角,自板下穿入线绳,从另一侧拉出,使灌注袋平铺于板下,灌注袋四周应外露均匀,且无褶皱。CA砂浆由一个灌注口进行灌注,同时注意观察,待砂浆到达另一侧对角处的排气口时,放慢灌注速度,待灌注袋全部充满砂浆且周边高于轨道板板底后,停止灌注。
  2.2.7 凸形挡台周围环氧树脂灌注施工
  在板底CA砂浆固化后,灌注凸形挡台周围的SPR一1型填充树脂。灌注前,将凸形挡台周围高出轨道板底面的CA砂浆凿除,并将填充间隙的垃圾、尘土、浮浆等异物处理干净。在挡台周围用发泡聚乙烯材料封堵,并用楔块楔紧,作为树脂灌注施工时的模板。测量凸形挡台与轨道板边缘间距,不得小于30mm,否则进行处理。测量模板内净空,计算树脂灌注量。按配合比要求将A、B两组分料混合,用手动搅拌器高速搅拌,上下拌和2—3 min,使其混合均匀,并立即倒入模型内。所有搅拌混合后的树脂应在混合后20min内注入。树脂应缓慢、连续注入,一次完成。溢出、漏泄的树脂立即擦除,不得残留脏污。
  3 结语
  中铁三局集团完成的赣龙铁路枫树排隧道内板式无碴轨道科研工程,是国内外先进的科研成果和我国铁路当前施工建造水平的完美结合。《隧道内板式无碴轨道综合施工技术》科研成果,为我国客运专线推广采用板式无碴轨道提供了技术保证。赣龙铁路枫树排隧道内板式无碴轨道的圆满完成,填补了我国新建铁路建设中的一项空白。
  参考文献:
  【1】 徐振龙,王智勇,板式无碴轨道综合施工技术研究【J】,铁道建筑,
  2005(2).
  【2】徐振龙等.不同结构形式无碴轨道施工对比分析【J】,铁道建筑,
  2005(3).
  【3】 徐振龙等.隧道内长枕埋入式无碴轨道综合施工技术研究【C】,北
  京:客运专线建设工程学术研讨会,2004.
  【4】TB10302-96,铁路轨道施工及验收规范【s】.
  【51 TB10204-2002,J163-2002,铁路隧道施工规范【s】.

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