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Rheda2000型无碴轨道设计与施工技术的分析和探讨

信息来源:hunningtu.biz  时间:2006-07-27  浏览次数:163

  摘要:在欧洲高速铁路考察和企业内部进行科技研发成果的基础上,从界面角度对Rheda2000型无碴轨道的设计进行了分析。从施工的角度对施工步骤、机械设备配置、重点设备及用具、关键施工工艺和施工组织形式进行了探讨,为下一步全面展开无碴轨道施工做技术准备。
  关键词:无碴轨道工艺流程设备配置
  Rheda2000型无碴轨道是德国技术,本文是在收集国内外相关资料,实地考察荷比高速铁路在建工地,以及在本单位无碴轨道专项研究的基础上,摘取要点而成。
  1、从界面的角度分析Rheda2000型无碴轨道的设计Rheda2000型无碴轨道结构分3层,由下至上分别为混凝土垫层、双块轨枕埋入层(亦称混凝土灌筑层)和钢轨。轨道下部支承结构物为路基、桥梁、隧道仰拱。从界面的观点来看,有三个界面:第一界面,垫层与下部支承结构物;第二界面,混凝土灌筑层与垫层;第三界面,钢轨与轨枕,用扣件相联结。
  轨道结构可能产生竖向、横向、纵向位移。
  (1)竖向位移
  竖向位移分短期和长期2种。短期竖向位移由列车荷载所引起,减小该项位移就要求结构有足够的刚度。长期竖向位移由自重引起,避免发生长期竖向位移就要求路基不发生沉降。
  国外普遍采用的控制路基的沉降措施是设地基梁。“地基梁”,也称“桩板”、“桩网”结构。这些“梁、桩”就是在第一界面的联系。
  (2)横向和纵向位移
  列车高速运行时的左右晃动,制动、启动时对轨道施加横向、纵向作用力,这些有使轨道发生纵横向位移的趋势。桥梁在温度作用下发生伸缩也有使轨道产生纵向位移的趋势。因此,必须在界面上加以处理。
  第一界面的处理。如果路基作为支承层,那么前面提到的“梁、桩”可作为纵横向约束,在桥上的界面处理则是用凸凹槽。
  第二界面的处理有2种方式。荷比高速采用的是钢钉,如图1所示。
  钢钉为方形(3 cm x6 cm)或圆形,不锈钢。其作用是将混凝土灌筑层与垫层钉在一起。
  另外,混凝土灌筑层与垫层之间还设一层中间层,为4 mm厚的土工织物,这层织物起防水和减震作用。
  中国台湾高铁采用的是在垫层纵横向加凸槽的办法,如图2所示。
  2种方法的目的是一致的,增加界面之间的密贴,保证轨道整体一致性,抵抗列车高速运行时带来的对轨道的纵横向力。
  由上可以看到,界面的处理是Rheda2000型无碴轨道设计的关键。
  从该系列无碴轨道的演化来看,实际上也是界面处理优化的过程。
  在我国采用何种界面形式还要根据地理环境和技术经济比较来选择,也是可能采用新的方式。
  2 荷比高速项目施工步骤及机械设备配置
  2.1 工艺流程(见图3)
  2.2 机械设备(见表 1)
  2.3 重点设备及用具
  (1)夹具
  夹具将基准轨道和轨枕托起在垫层和中间层上的一定高度,并在混凝土浇筑完成、达到设计强度后拆除。它上下可调,左右可微调。在测量仪去的配合下,可供精调使用。
  夹具有托架和螺丝转杆组成,其结构形式见图4,每隔3根轨枕安装一对。
  (2)抬道轨道调整机
  抬道轨道调整机是专用设备,用于轨道粗调。利用它将基准轨和轨枕抬起到设计高度,并调整他们方向会同水平位置,其精度可达毫米级,可达到粗调的目的。
  (3)混凝土灌筑车
  混凝土灌筑车是专用设备,用于对立好模板的轨道进行混凝土灌筑。使用该机械可加快灌筑速度,使混凝土均匀摊铺,并振捣平整。
  3 重点施工工艺
  (1)建设测量网
  控制测量为采用静态双频GPS布设全标段的首级控制网。这个首级网既是设计时的测绘网、放线网,也是以后施工阶段的控制网。
  在施工前,要对首级控制网进行复测及加密,以满足施工需要。首级水准网是用电子水准仪布设的高等级水准网。
  在首级控制网的基础上,运用静态双频GPS和全站仪配合,布设施工细部控制网,即放样测量。
  控制点布设在线路附近或者已完工的桥梁等结构物上,这些点布设得较密,以满足施工的需要。
  荷比高速项目对于道床混凝土的整体摊铺使用一套智能测量控制系统。它对控制点的要求就是在路基两边每隔30 in布设一个控制点。并且在点上安装微型反射镜。
  (2)确定基准轨长度
  基准轨在形成轨道结构、轨道粗调、精调、灌筑混凝土时使用,在铺设长轨前拆除。
  由于基准轨对轨道成型起关键作用,所以其顺直度等几何尺寸十分重要,不得有任何外伤。
  同时,其在外界环境温度变化影响下的伸缩不能影响已调整好的轨道几何位置精度,所以其长度要根据施工所在地区具体施工环境温度的变化幅度加以计算来确定。在技术交流中德方提到的基准轨长度为20一30 in,并且在隧道、桥梁、路基上所使用的长度是不一样的,在不同季节使用时也不尽相同。
  从荷比高速的现场测算来看,使用长度约为12.5 in,一次调整长度300 in。
  (3)点焊混凝土灌筑层钢筋
  除了对钢筋进行一般绑扎外,在纵横向结构钢筋相交叉的关键部分要实施点焊。这项作业的目的是使混凝土灌筑层结构钢筋成为一个整体,防止在精调中产生相对位置的移动以及在后续工序中因外力作用而发生变形。
  (4)粗调和精调
  粗调是由抬道轨道调整机实现的,精调是通过夹具的调整实现的。测量仪器、方法及软件系统是调整质量的保障。测量轨道形位从方向、水平、高低来进行控制。最终使其满足设计标准的要求。
  (5)灌筑混凝土
  混凝土灌筑的关键在混凝土的性能,要控制并掌握其坍落度、流动性、自密实度以及在不同温度环境下的技术参数变化情况。灌筑为单方向进行,并且通过抽样试验来监控整个灌筑过程。
  由于混凝土灌筑层钢筋较密,不易振捣,还要着重注意骨料的大小问题。
  混凝土灌筑24h后,且混凝土强度达到5 MPa后脱模。夹具在之后24 h可拆除。
  在灌筑过程中,轨枕两头均须用罩子盖住,防止混凝土粘上轨枕表面,影响美观。
  (6)养护
  新灌筑混凝土的养护使用养生棚或覆盖物2种方法进行。冬天施工时要预热保温,特别是0℃ 以下,要保持最低温度为5℃,夏季有风时主要防水分蒸发。
  防止水分蒸发可以用养护剂、薄膜,必要时洒水。工地养生棚如图5所示。
  4 施工组织
  (1)劳动力
  无碴轨道施工各项工序均大量采用机械设备,所以除技术人员外,大量人员为机械设备驾驶员。工程质量的保证要靠高素质的技术工人和装备的现代化。传统的劳动组织模式和劳动力使用方法不再适应高标准铁路建设的要求。以荷比高速工地为例,整个工地机械化作业每班只需11人。
  (2)施工顺序
  组织施工有两种方式:其一是齐头并进,其二是先一线再一线。齐头并进的方法可以加快施工的进度,但作业干扰大,材料运输组织难度高,所需消耗的资源多。第二种方式利用一线作为无轨运输的通道,待一线完成后,另一线施工采用有轨运输方式施工。这种方式所需施工周期较长,但单位时间成本低。
  (3)施工效率
  无碴轨道施工采用岛式施工,按工序步骤沿施工线路展开,流水作业,每一流水作业单元约1 500m。施工进度100~400 m/d,也可以更快至500 —600 m/d,主要影响因素是混凝土的灌筑速度。
  5 结束语
  本文仅是简明扼要地对Rheda2000型无碴轨道的设计和施工关键点进行了分析和探讨,施工中尚有许多具体问题有待研究,还需要在施工过程中不断地实践、总结、提高。
  参考文献:
  1 孙沽.弹性整体道床支承块制作技术.铁道建筑技术,2003(3)
  2 吴久义,杨进华.桥上长枕埋人式无碴轨道施工技术.铁道建筑技术,2002(1)

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