武广铁路客运专线是我国目前在建线路里程最长的客运专线,全线轨道工程大量采用了先进的无砟轨道设计和施工技术｡该项技术的应用目前在国内尚处于起步阶段｡工程早在开工之初,铁道部就确定了修建武广客运专线武汉综合试验段的计划,以满足设计和施工技术的前期试验的需要｡
武广客运专线武汉综合试验段,起讫里程为:DK1213+012~DK1276+136.63,全长62.160km｡
其中,新乌龙泉车站铺设8组时速350km高速长枕埋入式无砟道岔｡该车站铺设8组道岔,4组为BWG道岔､4组为山桥､宝桥生产的国内首次自主设计､开发的高速道岔｡
时速350km高速无砟道岔是我国客运专线技术创新的最新研究成果,为此还成立了高速道岔课题组,其生产和施工技术在国内尚无先例｡中铁八局开展了无砟道岔综合施工技术的研究工作｡
1 无砟道岔施工流程
武广客运专线试验段新乌龙泉车站共有8组时速350km18号高速无砟道岔,全部在路基上,车站两端各8组,其中武汉端4组为国产道岔,广州端4组为BWG道岔,均为长枕埋入式结构｡
新乌龙泉车站施工现场场地开阔平坦,施工便道贯通整个车站,运输条件较好,道岔可直接运至岔位旁边｡道岔采用厂内组装调试合格后,分解为散件,钢轨､扣件､转辙设备分组､分件包装,由火车运至就近车站,再由汽车运到现场的道岔存放场或岔位旁边,门吊或汽车吊将道岔放在岔枕的扣件上进行组装调试｡所以采用原位组装的方法组织施工｡
先从站场两端道岔作起,过渡段及站场中间无砟轨道部分后施工,以留出运输场地｡底座及道床混凝土采用自备拌和站､搅拌运输车､输送泵的等常规设备进行现场浇筑混凝土｡使用18号道岔平台组装岔枕和道岔和测量仪器配合进行道岔组装､精调等作业｡
道岔焊接采用铝热焊,按照设计施工要求进行焊接､放散和锁定｡无砟道岔施工基本工艺流程见图1｡
图1 无砟道岔施工工艺流程
2 无砟道岔测量技术
2.1 建立并复测无砟轨道铁路工程测量控制网
无砟轨道施工前,应分级建立无砟轨道铁路工程测量平面控制网(基础平面控制网(CPⅠ)､线路控制网(CPⅡ)､基桩控制网(CPⅢ)和高程控制网(勘测高程控制网､水准基点控制网､CPⅢ控制点)｡
线下工程施工前应建立线路控制网(CPⅡ)和水准基点控制网,无砟轨道施工前,线下工程经铺轨条件评估合格后,应进行线路复测,建立基桩控制网(CPⅢ),CPⅢ控制点高程测量在平面测量完成后进行｡
控制基桩的测量方法和精度要求:
1)按CPⅢ基桩控制网导线测量或后方交会法施测,测量的主要技术要求应符合《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》(铁建设[2006]189号)表3.1.1､表3.1.2.2和第3.2.4条的规定,并按第3.2.5条的规定进行平差(分配调整误差､下同)｡
2)道岔方向观测不少于两测回,道岔直股前后50~100m控制点间夹角与180°较差(二次测量值比较之差､下同)应<8”｡距离往返观测各两测回,控制点间的距离允许偏差为1/20000｡
3)水准测量应按《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》(铁建设[2006]189号)第4.1节有关精密水准测量的要求施测｡
4)控制基桩应参照CPⅢ桩位的要求埋设,在稳固､可靠､不易破坏和便于测量处设置,并应防冻､防沉降和抗移动,控制点标识应清晰､齐全｡
5)无砟轨道铁路工程施工前,应由建设单位组织勘测设计单位､施工单位进行现场交桩,并进行复测｡
2.2 设置无砟道岔施工测量控制网
在进行道岔原位组装前,钢轨混凝土底座上定位出道岔的位置控制点,为了防止控制点在施工中被损毁,在控制点处垂直线路位置均延伸出来,距支承层外侧20cm处设辅助标记点,可在控制点被损坏时能快速恢复｡道岔桩位放样除测设道岔岔心､岔首､岔尾中心桩位外,还应在道岔前后50~100m范围测放线路中线桩,以便控制线路同道岔平顺连接｡
1)道岔中心控制基桩宜与站线轨道同时测设,误差调整在站线测量中消除｡
2)在道岔始端､道岔中心､道岔终端直股和侧股的两侧位置及道岔直股前后50~100m范围内设置控制基桩,距线路中线的距离应为3~4m,按坐标直接测设｡
3)施工前增设加密基桩,其测设应满足下列要求:依据道岔控制基桩在道岔混凝土底座上测设加密基桩,应采用光学准直法和精密水准测量方法,逐一测定加密基桩的位置和高程,并标定点位｡
4)加密基桩每隔50m设置在线路中线的两侧,直股不少于5个,侧股不少于2个｡
5)加密基桩测设精度｡垂直于线路中线方向的限差(极限误差､下同):±1mm;相邻距离的限差:±2mm;相邻高差的限差:±1mm;加密基桩间偏差应在两相邻控制基桩内调整｡
6)铺设前复核道岔中心控制基桩的中线､里程和高程,检查路面高程,复测岔前､岔后直股､侧股控制基桩｡
7)道岔与区间或站线无砟轨道衔接时以道岔控制基桩为基准进行调整｡
3 道岔现场组装与调整
现场道岔位置具备直接吊卸条件时,可以使用专用吊架将道岔从运输平板车吊到铺设位置;不具备直接吊卸条件的,道岔就近放置,避免和减少多次转运使道岔产生变形｡
3.1 道岔平台组装
道岔原位组装平台安装前,先根据道岔线路中心线控制,放样定出组装平台纵梁位置,纵梁顶面高程值按设计线路高程值返算确定｡纵梁顶面高程调整到位后,进行固定｡然后在纵梁上按岔枕间隔作标记,根据道岔的岔尖､岔心､岔尾的控制点,定出各个无砟岔枕的位置,依此布置道岔的组装调试平台｡
3.2 岔枕与扣件垫板的安装
1)在道岔原位组装平台上安装混凝土岔枕｡按照设计顺序安放岔枕,拉弦线控制道岔中线,确保1号岔枕的位置和方向,调整组装平台限位调整机构,使岔枕安装到位｡
2)按照从前至后的顺序对号摆放岔枕,以钢尺控制,按设计调整岔枕间隔｡
3)以1号岔枕为基准方正岔枕,并与间隔调整配合进行｡岔枕定位以直股外侧第一个岔枕螺栓孔为基准拉线确定,岔枕方正采用两把长尺平行放置,按岔枕间距找正｡
4)调整时严禁用撬棍插入岔枕扣件螺栓套管内撬拨岔枕｡
5)岔枕基本调整到位后安装道岔扣件普通垫板和滑床垫板｡先按照装配号码配齐零部件,再由下至上依次组装垫板,最后整体安装到岔枕对应位置｡
6)吊车配合专用吊具吊装道岔钢轨件｡吊车根据现场实际情况,按照预先的吊装顺序吊装钢轨件｡
7)钢轨件组装前对钢轨质量进行检查,严格控制钢轨弯曲(包括高低和水平)｡
8)调整､紧固道岔｡吊装就位后,逐段拨正钢轨,使钢轨落槽,然后进行方向､轨距､密贴调整｡调整基本到位后紧固扣件,扣件螺栓采用测力扳手终拧,紧定力矩符合设计规定｡
9)钢轨连接严格按照厂内标记的接头顺序和设计预留轨缝值进行｡钢轨联接接头采用应急夹板,使用U形夹夹紧;尖轨除转辙器锁紧外,使用F形夹辅助锁紧｡
3.3 道岔初步定位
1)使用全站仪以及水准仪进行道岔定位｡
2)每隔两根岔枕安装一个竖向调整螺杆;心轨部分采取特制支撑结构进行支撑;采用通过支撑架的螺杆进行顶升作业,逐步将道岔顶升到高程位置-5mm/+0mm范围内｡竖向调整支撑架见图2｡
图2 竖向调整支撑架
3)粗调之后,保证每根调整螺杆都受力｡然后,拆除组装平台,在道岔下方抽取出平台组件｡
4)每隔两根岔枕下将侧向调节锚具埋入支承层中,并连接在轨枕的钢筋桁架上,进行侧向调节,道岔方向调整到∋2mm｡
5)无砟轨道道岔区的精调和最后固定采用道岔竖向/侧向支撑调整系统实现,该系统包括竖向支撑调整装置和侧向辅助拉杆调整装置,以上装置同道岔区专用测量系统配合使用支撑体系安装完成后,拆除岔枕安装平台,调整支撑体系使道岔轨排达到初步精调的水平｡
3.4 道岔一次精调
1)道岔一次精调测量工作采用轨检小车和配套的全站仪完成｡根据无砟轨道道岔区测量基标网以及设置的加密桩进行测量控制｡测量基标网使用前,应进行控制桩复测｡
2)使用轨检小车对道岔进行高低和方向上的精调｡调整内容有:(道岔水平调整,调整竖向支撑螺杆丝杆高度､精调起平道岔;轨面高程精确调整后,道岔高低､水平不超过设计限值;滑床台板坐实坐平,垫板与台板的间隙不超标｡)道岔方向调整,调整侧向支撑丝杆使道岔满足设计限值｡
3.5 道岔电务转换设备安装､调试和拆除
1)道岔转辙机安装前,对电气､机械性能进行测试,满足设备设计性能指标后,方可安装｡
2)应严格按照设计图,安装道岔电务转换设备｡
以垂直于道岔直股基本轨定位,在各牵引点分别安装转换装置和锁闭装置｡②以各牵引点动程控制,调整连接杆件定位｡③各部螺栓应紧固,开口销应齐全｡各部绝缘安装正确,不遗漏,不破损｡④电动转辙机通电后,检测各牵引点动程和牵引力,检查转换机构工作状态,检查锁闭装置锁闭到位和表示状态,分别调试到位｡
3)电务转换设备安装调试完成后,由工务和电务技术人员相互配合进行道岔调整｡局部细调轨距､支距及轨向调整,重点对尖轨和可动心轨密贴段检查调整,使允许偏差符合设计要求｡
4)道岔电务转换设备在道岔系统工电联调结束后拆除｡复测线路高程､方向,对因拆除作业产生的偏移及时调整复位,精细调整道岔｡
3.6 道岔二次精调
1)道床板混凝土浇筑施工前,对道岔系统进行二次精调｡采用轨检小车检测道岔方向､高低､水平､轨距等几何形位指标,根据轨检小车检测反馈数值逐点对道岔水平､方向进行微调定位｡确定精调数值内容有:①调整支撑螺杆高度､精调起平道岔;道岔高低､水平不超过设计限值;滑床台板坐实坐平,垫板与台板的间隙不超标｡②调整侧向支撑丝杆,对道岔方向超限点作局部精调｡直股工作边直线度符合规定指标､曲股工作边曲线段应圆顺无硬弯｡③调整轨距､支距,使尖轨检测点支距和导曲线支距允许偏差符合设计要求｡④调整尖轨､可动心轨密贴和顶铁间隙,保证密贴段密贴良好､间隙值不超限｡
2)整组道岔调试完毕应对弹条螺栓､岔枕螺栓副､限位器螺栓､翼轨间间隔铁螺栓副､长短心轨间间隔铁螺栓副进行复拧,复拧扭矩达到设计值｡
4 无砟道岔焊接､应力放散和锁定技术
4.1 铝热焊工艺流程(见图3)
图3 铝热焊接工艺流程
4.2 道岔焊接顺序
4.2.1 国产道岔焊接顺序(见图4)
国产道岔,按图4所示焊接顺序,顺序为1､2､3､4､5､6､7､8､A､A1､B､B1､C､C1｡详述如下:①辙叉轨排与导轨连接部,先直股,后曲股;②导轨与导轨之间,先直股,后曲股;③导轨与尖轨跟部,先直尖轨,后曲尖轨;④基本轨焊接,先直股,后曲股;,⑤道岔前后钢轨焊接顺序:先岔前,再岔后;先直股,再曲股｡设计提供的道岔钢轨焊接的锁定轨温是22±5℃｡
图4 国产道岔焊接顺序
4.2.2 BWG道岔焊接顺序(见图5)
BWG道岔,按图5所示焊接顺序,顺序为1､2､3､4､5､6､A､A1､B､B1､C､C1､D､D1｡详述如下:①辙叉轨排与导轨连接部,先直股,后曲股;②导轨与导轨之间,先直股,后曲股;③导轨与尖轨跟部,先直尖轨,后曲尖轨｡④基本轨焊接,先直股,后曲股;,⑤道岔前后钢轨焊接顺序:先岔前,再岔后;先直股,再曲股｡设计提供的道岔钢轨焊接的锁定轨温是22±5℃。
图5 BWG 道岔焊接顺序
4.3 道岔锁定焊接
4.3.1 锁定焊接操作要求
1)道岔两端与无缝线路长轨条的焊接,应在设计锁定轨温范围内进行,并准确记录实际锁定轨温｡无缝道岔侧线应按设计要求焊接和锁定｡
2)无缝道岔与相邻轨条的锁定轨温差应≤5℃｡
3)道岔内锁定焊接及道岔与两端无缝线路锁定焊接应同日在设计锁定轨温范围内焊接和锁定｡
4)道岔与两端无缝线路钢轨焊接应在轨面高程､轨向和水平已达到设计标准时,方可施焊｡焊接及锁定过程中应采取措施始终保持限位器子､母块位置居中,尖轨方正｡
5)应先调整好道岔全长及各焊缝｡
4.3.2 应力放散､锁定
1)道岔内钢轨锁定焊接前应进行应力放散,应力分布应均匀｡应力放散与锁定以一组道岔为一个放散施工单元｡
2)道岔前后6个接头和尖轨跟端2个接头留在最后作为锁定焊接头｡在规定的轨温下,松开道岔及前后线路并支垫滚轮,使钢轨处于自由状态(辙叉区和转辙器不作应力放散,不松扣件);在轨温达到锁定温度范围内,使用橡胶锤敲击钢轨,使钢轨内部应力放散;复紧扣件锁定扣件,焊接最后剩余接头｡
3)道岔锁定后同步设置位移观测标记｡
5 无砟道岔施工装备技术
道岔施工的主要工装包括组装平台,钢轨竖向调整螺栓,岔枕支撑螺栓､横向调整锚具和侧向三角支撑架｡
5.1 道岔组装平台的应用
由于采用厂内预组装验收,散件运输到场的方式;现场采用原位组装的方法施工｡所有到场散件在道岔位上进行组装､调整,根据道岔现场组装的要求,设计制造道岔组装平台｡
5.2 竖向调整螺杆及横向调整螺杆的应用
在组装平台上完成道岔组装及初步定位以后,安装横向､竖向调整螺杆;道岔的支撑调整体系进行了转换同时,也是道岔精调作业的主要调整､固定的方式,是道岔能否调整到位,并且保持高精度的关键｡采用改良支撑架及心轨支撑板支撑道岔,并调整高低;预埋横向调整螺杆,调整道岔的方向｡这些作业均采用螺纹杆进行作业,能保持调整精确和稳定的作用｡
5.3 侧向三角架
为防止道岔在浇筑混凝土过程中,由于混凝土的流动､冲击及捣固棒的振动而使道岔线形发生变化,在道岔精调到位后,安装侧向三角架,并使用拉杆将道岔与三角架连接上紧｡
6 结语
武广客运专线试验段新乌龙泉车站8组时速350km18号长枕埋入式道岔,其中4组由山桥､宝桥生产,为国内自主设计､开发､制造的首批高速无砟道岔;另外4组为BWG道岔｡为了能够顺利铺设道岔,自主设计､开发､制造道岔组装平台､预埋横向调整螺杆､改良竖向支撑调整架｡通过铺设完成的道岔情况来看,这些技术措施都是切实可行的,很大程度上提高了工效,节约了成本｡
文章来源：
【作者】 赵智； 秦瑞谦； 万轶；
【机构】 中铁八局集团有限公司；
【原文名称】 时速350km无砟道岔施工技术
【文献出处】 铁道建筑 ,Railway Engineering , 编辑部邮箱 ,2010年01期
