弹性支承块式无砟轨道道床施工技术在重载隧道中的应用

申运涛

【摘 要】弹性支承块式无砟轨道起源于英国，山西中南部铁路通道首次采用重载弹性支承块式无砟轨道结构，针对重载弹性支承块式无砟轨道道床施工，以东安隧道为例，从现场施工管理的角度出发，从前期准备工作，到轨排组装、粗调、精调，再到竣工数据采集等的施工工艺及控制措施作以阐述。

【关键词】弹性支承块式；无砟轨道道床；重载隧道

1 工程概述

东安隧道位于山东省沂源县东安村，隧道起讫里程为DK1123+379～DK1126+285，全长2906m。隧道内弹性支承块式无砟轨道道床结构由60kg/m钢轨、重载弹性支承块式配套弹条Ⅶ型扣件、重载弹性支承块式轨枕、道床等组成。道床宽2.8m，采用双层配筋，支承块间距为0.6m，支承块每公里铺设1667对（单线）。隧道无砟轨道道床见下图。

2 前期工作

2.1 前期评估

对以下项目进行评估：隧道内线路基础（即隧道仰拱）的沉降观测；建立独立精密控制网，并进行CPⅡ、CPⅢ以及高程控制网的测量；隧道缺陷整治及基底软弱层加固处理。

2.2 测量准备

无砟轨道铺设条件经评估合格后，及时组织对CPⅡ、CPⅢ控制网交接和复测，并提交相关测量成果。

2.3 原材料及施工机具准备

（1）钢筋、拌和站混凝土原材料、绝缘卡、重载弹性支承块式配套弹条Ⅶ型扣件、弹性支承块、接地端子、传力杆等进场并验收合格。

（2）精调小车、精密全站仪、轨道排架、专用龙门吊、轨排组装平台和道床板模板等专用机具进场并调试完好。

2.4 洞口防尘准备

隧道洞口设置洗车台、高压水枪及专职洗车人员，设置相关提示标志。人员和车辆进洞时必须进行清洗，非施工人员及车辆禁止入内。

3 施工工艺

3.1 凿毛清洗

（1）道床施工前，將道床施工范围内及前方100～200m隧底混凝土表面的杂物、废碴清除干净，用高压水冲洗并凿毛，道床基底平均粗糙度为1.8～2.2mm（平均砂面直径达到107～119mm），确保整体道床基底无杂物和积水。

（2）在铺设道床钢筋网前，再次对隧底用高压水冲洗干净、保湿2h以上且无多余的积水。

3.2 测量放样

技术人员按照控制点测量线路中桩和高程，测量后对现场粗调人员进行书面交底。按测量放样数据进行弹线，安放C40混凝土垫块。

3.3 预埋L型筋

在变形缝及施工缝处，提前打眼，清孔后，植入L型锚固筋。采用尺量标示出“L”型锚固筋的位置，用油漆标示后，风钻进行钻孔。清孔后植入植筋胶，插入锚固钢筋左右旋转，锚固深度和弯钩方向满足要求后停止，等待植筋胶凝固。

3.4 安装道床钢筋

（1）布置钢筋限位卡，限位卡垂直于线路方向，两个钢筋限位卡设置间距不大于8m（主要是钢筋长度为9m，考虑钢筋接头错开1m）。

（2）绑扎底层钢筋，先铺设纵向钢筋，中线一根，两边对称布置，然后按照横向钢筋间距安装绝缘卡，然后在绝缘卡上安放横向钢筋。

（3）安装顶层钢筋，先铺设横向钢筋，然后按照横向钢筋间距安装绝缘卡，然后在绝缘卡上安放纵向钢筋。

（4）安装弹性支承块箍筋和架立筋。箍筋间距5cm，将最上一层箍筋用绝缘卡固定在顶层横向钢筋上，最下层箍筋与支承块套靴底部基本持平。

（5）纵向钢筋连接的搭接长度全部为70cm，相邻主筋搭接接头错开距离不得小于100cm，接头中对中。

3.5 接地钢筋设置及检测

每一个接地单元，顶层两侧和中间主筋（共三根）接头全部焊接，且每个单元内进行横向焊接一次，接地钢筋均利用道床钢筋；并焊设接地端子。接地钢筋采用单面搭接焊，相邻两个接地单元之间的纵向钢筋连接采用绝缘卡断开，综合接地道床钢筋安装完成后测量接地电阻，满足要求后进行下一步工序作业。

3.6 组装轨排

（1）用龙门吊和吊架将弹性支承块吊至组装平台上，放入按设计间距加工的限位卡之间。

（2）扣件的安装：安装T型螺栓，放入两侧的轨距挡板，放入轨下垫板。

（3）用龙门吊和吊架将轨排吊运至组装平台正上方，将轨排刻度和支承块中心对齐后缓慢下落轨排，将支承块卡入轨排的钢轨位置。

（4）用标准扣件将轨排架与支承块连接成轨排：安放绝缘轨距块，安装弹条和螺母平垫圈，之后人工安放螺母，然后采用扳手上紧，最后采用扭力扳手拧紧，以弹条中部下颚刚接触绝缘块为准。

（5）在轨排就位前，支撑螺杆安装PVC保护套管；底口用胶带密封，上口高于混凝土面2cm，防止混凝土进入。

3.7 轨排吊装、运输

龙门吊缓慢移动到轨排正上方时，缓慢下放吊架，吊架的四角（夹具）夹紧轨排后，缓慢上升卷扬机，将轨排平稳提升后，向前移动龙门吊就位。轨排吊装移动至安装位置后，人工指挥龙门吊前后移动，对位准确后缓慢下放轨排。

3.8 轨排粗调

（1）将道尺置放在轨排上，并使其处于水平状态，使用小钢尺测量轨道距离中线测量点之间的高差。尺量道尺底距离中线点的高差大于交底数据时，采用调轨专用扳手旋转轨排两侧的支撑螺杆来进行调整。

（2）粗调顺序由已调整好的上一榀轨排开始，每榀轨排依次对称调整3对支撑螺杆，如果下降造成中间两腿悬空时，可以根据差值大体估算并拧松螺杆，再调整第3对螺杆，然后依次检查拧紧。

（3）根据测量结果，将轨排依次均匀顶起，当小钢尺上读数接近起道量时，停止起道，然后将道尺放在轨排上，利用水平关系将另一股钢轨调整到位。此时安装好调节器螺杆，拧紧螺杆并使之受力。最后利用1435mm的轨距将方尺分中，并将垂球一端固定在分中心处，另一端自由下垂找线路投影中心点，当垂球中心与线路投影中心重合时，重新调整螺杆并使之受力。

（4）安装轨向锁定器，根据道尺中心挂垂球，根据测量中线点的差值，顶紧旋转锁定器顶进轨排。轨排需要向左侧移动时，仅安装左侧的锁定器；右侧同理。

（5）粗调完成后，相邻两排架间用夹板联结，接头螺栓按1-4-3-6顺序拧紧，中间两个不连接。

3.9 安装模板

人工安装纵向模板和横向伸缩缝分隔板，并加固；钢模板与轨排分离，模板下方与隧底空隙采用专用止浆条填塞密实。

3.10 结构变形缝设置

距离洞口≧200m范围，在隧道沉降缝处设置变形缝；在距洞口200m范围每隔12m设置1道沉降缝。变形缝采用断开设置，缝宽20mm，沉降缝采用聚乙烯泡沫板或泡沫塑料板，在表面30mm范围采用沥青膏密封。变形缝预埋加强传力杆。

3.11 道床板施工缝设置

道床板施工间隔时间≦1d，且环境温差变化≦20℃时，采用设置施工缝的方法进行连续施工。

施工缝模板采用3mm钢模制作，钢模在纵向钢筋位置预留缺口。施工缝拆模后及时进行凿毛，露出新鲜石子，且露出新鲜混凝土的面积不得少于总面积的75%。

3.12 轨排精调锁定

（1）使用全站仪、专用调整扳手及精调小车测量系统进行轨道精确调整。在线路范围内架设全站仪，同时后视8个CPⅢ棱镜。由起始端开始，依次移动精调小车进行跟踪检查。

（2）根据精调小车电脑显示数据，调整竖向支撑螺杆，通过转动竖向螺杆，垂直调整轨道高程，通过调整轨排两侧撑杆，实现水平调整。轨排精调完成后，立即通过轨向锁定器对轨排进行固定。

（3）在曲线地段，调整时可能产生水平位置和高度的冲突，因此必须在垂直及水平双方向同时进行调整，最终保证各项轨道高低及中线参数的偏差值不超过0.5mm，并且越小越好。

3.13 道床混凝土浇筑

道床混凝土浇筑采用混凝土罐车运输，人工插入式振捣器捣固，道床混凝土振捣密实后，道床表面进行抹平，抹面形成横向排水坡。

3.14 道床混凝土养护

每浇筑一板道床，在混凝土初凝后要及时进行全面覆盖和保湿养护。第一次洒水养护时在混凝土表面覆盖一層土工布，避免水流直接冲刷道床混凝土表面。混凝土表面在湿润状态下保持至少7d时间。

3.15 脱模拆除轨排

（1）混凝土在凝固过程中，当用手指压混凝土表面无明显痕迹时，即可开始拧松竖向支撑螺杆1/4圈，一般在松解螺杆后约1h就可适当松开扣件。

（2）在混凝土强度达到2.5MPa以上，道床表面及棱角不因拆模而受损时，采用人工拆除侧模。

（3）道床混凝土强度达到5MPa后，即可拆除轨排，轨排拆除顺序：松开斜支腿→松开轨道钢夹板→松开扣件→拆除轨排→封堵轨排立柱PVC管。

3.16 竣工数据采集

在工具轨拆除之前，使用精调小车对已施工的段落进行数据采集工作。首先采用双头螺母紧固机按设计要求上紧扣件，然后将工具轨清理干净，特别是轨面、轨底和侧面，以保证采集数据的准确性。数据采集的施工方法按照轨排精调操作。

4 质量控制措施

4.1 弹性支承块进场检验

（1）弹性支承块是无砟轨道道床施工的关键性构件，采用工厂化生产，进场时必须携带合格证和出厂检验报告。

（2）进场后按技术条件要求对支承块的表面质量及预埋件尺寸、装配质量等项目进行检查，做好质量状态标识，不合格产品严禁投入使用。

4.2 轨排组装质量控制

（1）支承块上编号一侧朝向线路两侧。支承块无破损，包装袋牢固无断裂。支承块应方正，间距允许偏差不应大于5mm。

（2）扣件安装正确，无缺少，无损伤，无污染，扭力力矩达到设计标准，弹条中枝部与轨距挡板凸出部位应密贴，最大空隙不应大于0.5mm。

4.3 轨排粗调质量控制

（1）粗调的顺序正确，并对称进行。调整原则为先高程后中线，粗调完成后轨面高低允许偏差为0～-5mm，轨道中线允许偏差为±5mm。

（2）安放道尺处的轨面应干净，无杂物和砂浆等；粗调后将钢轨面擦拭干净。

（3）吊垂球过程应防止垂球旋转和摆动，垂球尖距离中线不得大于1cm。

4.4 轨排精调质量控制

（1）轨面高程以一股钢轨为准，与设计高程允许偏差±2mm；轨道中线以一股钢轨为准，与设计中线允许偏差为2mm；线间距允许偏差为0，+5mm。

（2）轨排一次组装长度不小于50m，以减少分段误差累积，提高中线、高程的控制质量。每次预留一榀轨排作为搭接。

（3）每次测量作业开始前和完成之后都要进行清洁，注意清洗所有的轮子（轨检小车行走轮和测量轮），污物累积会降低测量精度，每年至少应校准核对两次，仪器被撞击后也要进行校准。

（4）轨排精调必须遵照规定程序，精调后对轨面系统几何状态按规定项目和要求标准进行复测，并填写复测记录，进行确认，以保证精调质量。精调遍数不得少于4遍，前3遍调整复核，第四遍采集数据。

（5）精调后24h未浇筑混凝土的，必须对轨排重新进行精调复核。

4.5 混凝土施工质量控制

（1）道床混凝土灌注前，支承块保护罩、护轨塑料布、支腿螺杆保护套到位，剪除绝缘卡多余的尾翼，对支承块和橡胶套靴连接缝采用封闭措施，以防止道床混凝土沾污弹性支承块轨面或进入套靴内。

（2）混凝土入模必须向下排放，下料口正对顶层钢筋网中间的空隙，严禁混凝土直接冲击轨排、支承块和钢筋。

（3）做到快插慢拔，插点布置均匀，加强支承块底部及周围混凝土的振捣，严禁振捣棒碰撞橡胶套靴和轨排。

（4）道床面高程允许偏差为±3mm，抹面时要采用坡度尺，禁止随意抹平。加强对轨排下方、支承块四周（低于橡胶套靴凸缘下1mm）等部位的操作。要进行二次压光，首先采用木抹子提浆，第一遍采用铁抹子收光，待快初凝时采用铁抹子第二遍收光，确保道床1%的横向排水坡。

5 结论

山西中南部铁路通道在国内首次采用30t轴重重载，在施工中采用了许多先进的施工工艺和方法，本文以东安隧道为例对弹性支承块式无砟轨道道床的施工作了说明，可在以后类似的工程施工中作些参考。同时也盼望能对其中的一些环节加以改进，以便推陈出新，使施工更加经济合理。

【参考文献】

[1]徐鹏，蔡成标.山西中南部铁路隧道内无砟轨道结构动力学选型研究[J].铁道建筑，2013（12）：103-105.

[2]王尽忠.南疆铁路隧道弹性支承块式无砟道床施工技术研究[J].交通世界（建养），2013（9）：254-256.

[责任编辑：朱丽娜]