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第二章高速鐵路線歸目錄 02 高速鐵路線路的平面和縱斷面04 無砟軌道06 高速鐵路路基01 概 述03 高速鐵路軌道05 無縫線路07 高速鐵路橋隧結構01概 述概 述高速鐵路線路是保證高速列車運行安全、平穩(wěn)、快速的前提和基礎。因此,高速鐵路線路無論在整體結構還是各組成部分方面都需要嚴格符合高標準的要求,在線路的設計、施工和養(yǎng)護等方面均面臨著新的挑戰(zhàn),以保證線路各組成部分具有一定的穩(wěn)定性與耐久性,使其在運營條件下保持良好狀態(tài)。高速鐵路的平縱斷面設計的標準要以提高線路的平順性為主,盡可能地降低列車的橫向和豎向加速度,減小列車各種振動疊加可能性,從而提高旅客乘車的舒適度,同時也要考慮到減小工程量、降低造價、便于施工、運營、維修等因素。高速鐵路路基、橋梁、軌道結構等重要基礎設施設備的建設標準與技術要求比一般鐵路高得多,除了具有足夠的強度條件外,還要保證在高速行車的條件下,避免出現列車振動、輪軌力加大等破壞安全舒適運營的狀況,這也要求路基、橋梁和軌道結構具有持久穩(wěn)定的高平順性。概 述高速鐵路的隧道設計主要考慮列車高速在通過隧道時空氣動力對列車的影響。由于高速鐵路隧道較普通鐵路隧道的橫斷面大,受力較復雜,因此對隧道襯砌的安全性、耐久性和防水性提出了非常高的要求。高速列車在運行時產生的振動和噪聲對環(huán)境造成了新的污染,如何將這種危害降到最低程度也是在高速鐵路線路設計中應該考慮的問題。綜上所述,高速鐵路線路是一個系統(tǒng)工程,只有使任何一個組成部分都達到良好的狀態(tài),才能保證高速列車安全、平穩(wěn)、舒適地運行。02高速鐵路線路的平面和縱斷面一、線路平面和普通鐵路一樣,高速鐵路線路平面由直線和曲線組成,其中曲線包括圓曲線和緩和曲線。線路上設置曲線可以很好地適應地形的變化,減少工程量。但是列車在運行時,曲線地段會增加輪軌的磨耗,也會影響列車速度及增加線路維修養(yǎng)護費用,半徑越小,這種不利影響越突出。1.
圓曲線半徑圓曲線半徑的大小,反映了曲線彎曲度的大小。一般情況下,曲線半徑越大,行車速度越高,但工程費用也越高,且線形不易保持;圓曲線半徑越小,彎曲度越大,但是具有比較容易適應地形困難的優(yōu)點,對工程條件有利,但惡化了行車條件。因此,在高速鐵路平面設計時必須要限定最小曲線半徑,即線路平面設計時允許選用的曲線半徑最小值。最小曲線半徑與鐵路的運輸模式、速度目標值、旅客乘坐舒適度和列車運行平穩(wěn)度等有關。一、線路平面路段設計行車速度/(km/h)最小曲線半徑/m200客運專線一般2
200困難2
000250有砟軌道一般3
500困難3
000無砟軌道一般3
200困難2
800300有砟軌道一般5
000困難4
500無砟軌道一般5
000困難4
000350有砟軌道一般7
000困難6
000無砟軌道一般7
000困難5
500為了獲得最佳的技術和經濟效果,應適當減小曲線半徑。我國設計行車速度300km/h、350km/h的客運專線鐵路最小曲線半徑取值如表所示。最大曲線半徑為12000
m。高速鐵路車站應設在直線上。特殊困難條件下,可設在曲線上,但不得設在反向曲線上。當車站必須設在曲線上時,其曲線半徑不得小于該區(qū)段內的最小曲線半徑。鐵路區(qū)間線路最小曲線半徑一、線路平面2.
緩和曲線線型和長度緩和曲線間的夾直線和圓曲線的最小長度受列車的運行平穩(wěn)性和旅客乘坐舒適度控制。當車體的轉向架由具有漸變超高的緩和曲線進入直線或圓曲線時,由于慣性與動力作用會繼續(xù)振動、擺動1.5~2個周期才能平穩(wěn)運行。因此,為了防止列車在緩和曲線的始終點發(fā)生振動疊加,使列車平穩(wěn)地通過該地段,緩和曲線間的夾直線與圓曲線的長度應使轉向架運行1.5~2個周期,以便振動衰減后再進入下一個緩和曲線。緩和曲線間的夾直線應盡量長些,這對運營是有利的。特別是列車通過反向曲線時,其曲線單位附加阻力比單曲線大,影響列車運行的穩(wěn)定與安全,因此反向曲線間的夾直線應該長些。參照國外高速鐵路的規(guī)定,我國客運專線鐵路考慮高舒適性,擬取夾直線與圓曲線最小長度一般為0.8vmax(m),困難條件下為0.6vmax(m)。一、線路平面3.
緩和曲線間的夾直線與圓曲線最小長度緩和曲線線型要力求簡單,便于鋪設與養(yǎng)護,一般采用三次拋物線線型。緩和曲線長度由車輛脫軌加速度、未被平衡橫向離心加速度時變率和車體傾斜角速度確定,前者是從安全角度考慮,后兩者是從旅客舒適度方面考慮。緩和曲線長度應保證曲線超高在緩和曲線范圍內順完。根據理論分析,為保證車輪在緩和曲線上不脫軌,緩和曲線上的超高順坡率小于2‰即可保證安全。一、線路平面4.
曲線外軌超高車輛在曲線上運行時,由于慣性作用,輪軌之間產生擠壓,會產生離心力。這種離心力會將機車車輛推向外側軌道,加大外側鋼軌的壓力,不利于行車的穩(wěn)定性和乘坐的舒適性。為使平衡所產生的離心力,必須將曲線的外側鋼軌加高,使內外側鋼軌之間產生一定的高差,稱之為外軌超高。在高速鐵路線路平面設計時,在確定最高設計速度和運營速度后,還需確定影響舒適度的重要參數——
實設超高與欠(過)超高。高速鐵路線路的實設外軌超高除了與列車平均速度有關外,還需考慮列車在曲線上停車時的安全、運行的穩(wěn)定性及旅客乘車舒適度等要求,一般采用實設最大超高允許值。我國高速鐵路考慮到滿足不同條件的軌道結構,在《新建時速300~350公里客運專線鐵路設計暫行規(guī)定》中最大超高采用170mm。一、線路平面舒適度條件良好較好一般較差欠超高最大允許值[Hq]/mm406070100過超高最大允許值[Hc]/mm406070100在我國既有客貨混運干線上,由于貨物列車的通過總重大于旅客列車,對曲線鋼軌的磨耗及對線路的破壞作用較大,一般認為最大過超高通常遠小于最大欠超高。但考慮到客運專線運營模式以高速為主,重點在于保證高速列車的旅客舒適度,因此取過超高與欠超高的允許值一致。我國客運專線采用的欠、過超高允許值如表所示。我國客運專線欠、過超高最大允許值一、線路平面5.
線間距線間距是指相鄰兩股道中心線之間的最短距離。高速鐵路線間距標準,主要受列車交會運行時氣動力作用控制。在高速雙線鐵路上,當兩列車相遇時,最初的風壓力使列車相互排斥,到接近列車尾部時變?yōu)橄嗷ノa生會車壓力。國內外試驗研究表明,這個會車壓力的最大值與列車的最大運行速度vmax、列車外形及其尺寸、交會車列車側壁間凈距等因素有關。一般來說,壓力波大小與鄰線來車的速度平方成正比,與列車的側壁間凈距成反比,與列車外形(列車頭部的流線程度、列車車寬、列車長度和車體流線型程度)密切相關,其中列車頭部的流線程度影響最為顯著。因此,為避免強大風壓造成損害,許多國家根據其具體情況選擇適當的線路間距。二、線路縱斷面1.
坡道的坡度線路坡度的大小主要取決于機車的牽引功率、牽引特性和制動特性。其對所設計線路的運營和工程影響都很大。在運營方面,坡道坡度的增大會引起牽引重量減少和列車速度降低;而在工程方面,可以適應地形,減少建設線路的工程量,降低造價。與普速鐵路相比,由于高速鐵路動車組具有功率高、速度快的特點,運營時可以為機車爬坡提供強勁的動能。因此,在設計中允許采用較大的坡度值,使選線更加靈活,增加高速鐵路對地形的適應性,縮短線路的長度,減少投資,增強高速鐵路的競爭能力。我國規(guī)定高速鐵路區(qū)間正線的最大坡度不宜大于20‰,困難條件下經技術經濟比較后不應大于30‰。動車組走行線的最大坡度不宜大于30‰,困難條件下不應大于35‰。當動車組走行線的最大坡度大于30‰時,宜鋪設無砟軌道。二、線路縱斷面設計行車速度/(
km/h
)350300250最小豎曲線半徑/m25
00025
00020
0002.
豎曲線鐵路線路縱斷面,相鄰兩坡段坡度變化的點稱為變坡點。列車經過變坡點時會產生附加應力和附加加速度,其值與坡度代數差成正比。因此,在設計線路縱斷面時,應盡量減少相鄰坡段坡度的代數差,不得超過允許的最大值。如果超過,為了保證列車行車的安全平順,應在相鄰兩坡段處用豎曲線來連接。高速鐵路線路的相鄰坡度差大于或等于1‰,應設置圓曲線形豎曲線。豎曲線一般采用圓曲線線形。豎曲線半徑的大小,除應保證列車經過變坡點時車鉤不脫鉤、車輪不脫軌外,還應考慮在豎曲線上產生豎向離心加速度和離心力對旅客舒適度的影響。通過理論分析認為,在一定機車車輛構造等條件下,豎曲線半徑與行車速度有關,行車速度越高,豎曲線半徑也應越大。我國《高速鐵路設計規(guī)范》中規(guī)定,最小豎曲線半徑按所處區(qū)段遠期設計速度取值(見表),考慮到保養(yǎng)和維修問題,規(guī)定最大豎曲線半徑應不大于30000m。最小豎曲線半徑二、線路縱斷面3.
最小夾坡段長度高速鐵路線路縱斷面的最小坡段長度除了滿足兩個豎曲線不重疊外,還要考慮兩個豎曲線間存在一定的夾坡段長度,保證列車在前一個豎曲線終點處產生的振動在夾坡度長度范圍內衰減完畢,不至于在進入下一個豎曲線起點時產生疊加,保證高速鐵路的運行舒適性。最小坡段除了要滿足列車平穩(wěn)運行的要求,還要兼顧工程投資,因為較短的坡段能夠較好地適應地形,減少工程投資。因此,最小坡段長度的確定要使兩者做到最佳統(tǒng)一。法國曾有此規(guī)定:夾坡段長度不小于0.4vmax(m)。由于我國這方面的經驗較少,客運專線鐵路暫定參考法國標準,最小夾坡段長度為不小于0.4vmax(m)。03高速鐵路軌道一、軌道類型高速鐵路軌道結構大體可分為有砟軌道和無砟軌道兩種類型。兩種軌道結構均可保證高速列車的安全運營,但在技術、經濟等方面存在明顯差異。1.
有砟軌道有砟軌道又稱普通軌道,是一種以碎石道床、軌枕為基礎的軌道形式,具有輪軌接觸效應較好、造價低、彈性好、建設周期短、更換與維修方便、吸噪特性好等優(yōu)點,其在國內外已被廣泛應用,如圖所示。但是隨著行車速度的提高,在運營過程中,其缺點也在逐漸顯現:線路狀態(tài)保持能力較差,易產生不均勻下沉,軌道結構破損加劇,破壞線路幾何形狀,使維修工作量加大,行車時空氣動力作用會使道砟飛散,造成損傷。有砟軌道一、軌道類型高速鐵路有砟軌道在結構上與普通的有砟軌道沒有本質的區(qū)別,為了滿足高速列車運行平穩(wěn)與安全的需要,只是在部件的性能與維修標準上要求更高、更嚴。高速鐵路有砟軌道結構要保證軌面的高平順性和高穩(wěn)定性,正向著重型化方向發(fā)展,對鋼軌、軌枕、扣件、道砟的材質和道床斷面尺寸等方面的要求較普通的有砟軌道而言更為嚴格。如為減小枕下作用荷載和增加軌道橫向阻力,而增大軌枕底部與道床表面接觸面積,出現了重型軌枕和寬軌枕結構形式;為提高軌道的彈性,在軌下、枕下和道砟下應用彈性墊層等。一、軌道類型通風條件。其缺點是初期工程投資費用高;軌道必須建于堅實、穩(wěn)定的基礎上,一旦下部基礎殘余變形超出扣件調整范圍或導致軌道結構裂損,修復和整治難度大;軌道剛度較大,彈性較差;列車運行振動噪聲較大。2.
無砟軌道無砟軌道是以混凝土或瀝青混合料為基礎的新型軌道形式,如圖所示。相對于有砟軌道,無砟軌道結構具有以下優(yōu)點:線路平順性高、鋼軌支點支承均勻性好;從根本上消除道床的累積變形,減少維修工作量和維修裝備時間,延長維修周期,節(jié)省維修費用;耐久性好,服務期長(設計使用壽命60年);提供更高、更穩(wěn)定的線路縱、橫向阻力,保證無縫線路在惡劣氣候、緊急制動條件下的穩(wěn)定性;避免高速鐵路特級道砟資源的需求,道床整潔美觀,避免高速條件下的道砟飛濺問題;自重輕,可減輕橋梁二期恒載;結構高度低,可改善隧道無砟軌道二、鋼 軌鋼軌是軌道的重要組成部分,它直接承受機車車輛的壓力并將其傳遞到軌下基礎,同時引導機車車輛的運行方向。高速鐵路一般要求鋼軌具有較高的強度、韌性、耐磨性、平順性和穩(wěn)定性。較高的強度可以保證在機車車輛荷載的作用下,不會發(fā)生傷損和破壞;良好的韌性,能夠使鋼軌適應較高的動力作用;較好的耐磨性,能延長鋼軌的疲勞壽命,減少養(yǎng)護維修工作量;鋼軌輪軌踏面的平順性要比普速鐵路高得多,從而減少輪軌之間運行時產生的阻力,以提高列車運行速度;為保證高速鐵路的高平順性,線路的下部基礎和軌道結構各部件均要為鋼軌的正常工作提供良好的條件。二、鋼 軌對鋼軌本身的質量要求主要體現在鋼軌內部質量的純凈度和外部尺寸的精確度。內部質量要求鋼質純凈度高;外部尺寸的精確度要求鋼軌的幾何尺寸精度和外形的平直度需符合要求。高速鐵路鋼軌的斷面應考慮鋼軌的強度、穩(wěn)定性、耐磨性和輪軌之間關系,將軌重合理分配在軌頭、軌腰和軌底。為使鋼軌具有足夠的強度,可適當增加鋼軌的高度,以保證鋼軌具有較大的水平慣性矩。同時,為使鋼軌具有足夠的穩(wěn)定性,鋼軌軌底應盡可能寬一些。高速鐵路通常將鋼軌斷面軌高與軌底寬之比控制在1.14~1.20內。在鋼軌單位質量方面,各國普遍的經驗是:在大軸重、大運量的重載線路上應采用60~75
kg/m鋼軌;在列車速度小于160
km/h的普通客運線路上采用50~60
kg/m鋼軌;在列車運行速度超過160
km/h的線路上應采用60~65
kg/m鋼軌。三、軌 枕軌枕是軌道結構的重要部件,它承受來自鋼軌的各種作用力,并彈性地將作用力傳布于道床,同時有效地保持軌道的軌距、方向和位置。世界高速鐵路有砟軌道正線全部采用混凝土枕。我國既有鐵路干線絕大部分鋪設了混凝土枕,高速鐵路則要求全部采用混凝土枕。混凝土枕的主要優(yōu)點是:縱橫向阻力大,能提供足夠的穩(wěn)定性,可以滿足高速鐵路的要求;軌枕承載能力可以根據不同的高速運行條件進行設計,使之滿足長期使用的耐久性要求;由于高速運行的平順性、舒適性要求,高速鐵路必然鋪設無縫線路,理論計算和經驗均表明,混凝土枕及其鋼軌扣件的性能完全能夠滿足無縫線路的需要;具有壽命長和維修工作量小等特點。四、道 床道床通常指的是鐵路軌枕下面、路基面上鋪設的石砟墊層,是軌道或軌道框架的基礎。其作用是支撐軌枕,把軌枕上部的巨大壓力均勻地傳遞給路基面,并固定軌枕的位置,阻止軌枕縱向或橫向移動,大大減少路基變形的同時還緩和了機車車輛輪對對鋼軌的沖擊,便于排水。高速鐵路有砟軌道對道砟材質的要求十分嚴格,要求其質地堅韌,具有良好的抗磨、抗沖擊、抗壓碎性,同時對道砟顆粒的形狀和清潔度也有較高的標準。高速鐵路道床的失效主要是振動造成的道砟磨損和粉化,減小寬級配道砟中的小顆粒成分,有利于延緩道床中粉末的積聚,延長道床的使用壽命,減少養(yǎng)護維修工作量。因此,法國、德國和西班牙等國采用歐洲標準中的A級級配(窄級配),我國客運專線則采用特級道砟。五、扣 件高速鐵路有砟軌道用扣件將鋼軌與軌枕聯(lián)結起來形成軌排,用以抵抗列車運行時產生的荷載。這就要求扣件具有足夠的扣壓力、較大的彈程及很強的保持軌距的能力,還應具備結構簡單、維修次數少、使用壽命長和良好的減振降噪等性能。無砟軌道上采用耐久性混凝土和瀝青材料代替道砟材料以后,軌道彈性和調整軌道幾何形態(tài)的功能必須由扣件完成。因此,應用在無砟軌道上的扣件則需要強調扣件彈性的合理、穩(wěn)定和均衡,具有足夠的調高能力和絕緣電阻,同時也要考慮無砟軌道施工的方便性。根據高速鐵路不同的軌道結構對扣件的要求,扣件的應用類型可以分為:有砟軌道采用的無螺栓彈條扣件、有螺栓彈條扣件、無砟軌道采用的扣件、橋上有砟軌道采用的小阻力扣件和隧道內無砟軌道采用的小阻力扣件。五、扣 件我國為適應高速鐵路的發(fā)展需要,對扣件類型進行了實驗研究,研制出彈條Ⅲ型扣件(見圖),經過反復的性能試驗和試鋪,作為我國高速鐵路有砟軌道的建議使用扣件。彈條Ⅲ型扣件是無螺栓無擋肩扣件,由彈條、預埋鐵座、絕緣軌距塊和橡膠墊板組成。Ⅲ型扣件具有壓力大、彈性好等優(yōu)點,特別是取消了混凝土枕擋肩,從而消除軌底在橫向作用下發(fā)生橫移導致軌距擴大的可能性,因此保持軌距的能力很強。又由于取消了螺栓聯(lián)結的方式,大大減小扣件養(yǎng)護工作量,裝卸簡便,在性能上能夠滿足高速鐵路的要求,非常適用于鐵路高速化后的大型養(yǎng)路機械作業(yè)。1—彈條;2—預埋鐵座;3—絕緣軌距塊;4—橡膠墊板彈條Ⅲ型扣件六、道 岔道岔是使機車車輛從一股軌道進入另一股軌道的交叉設備,是軌道的重要組成部分。高速鐵路道岔在功能和構造上和普通道岔沒有太大的差別,但在安全性和舒適性方面要求更高。高速鐵路的發(fā)展有力地促進了道岔技術的進步。在歐洲高速鐵路建設過程中,研制和鋪設各類大號碼道岔,如法國的64號單開道岔,直向允許速度260~300
km/h,側向允許速度220
km/h;日本的60
kg/m鋼軌18號道岔,相應的直向和側向允許速度為250
km/h及70
km/h;德國UIC60軌1∶26.5單開道岔,直向和側向允許速度為250
km/h及130
km/h。六、道 岔我國鐵路道岔經歷了漫長的發(fā)展過程。在1995年之前既有線道岔受其結構的限制,允許通過速度均較低,一般不超過80
km/h。自1996年以來,隨著既有線的不斷提速,我國設計了提速道岔系列。2001年根據秦沈客運專線需要,我國又研制和試鋪秦沈18號、38號大號碼道岔,為高速道岔的設計積累經驗。近年來,為滿足高速鐵路及客運專線建設的需要,我國先后研發(fā)客運專線18號、42號道岔,其中客運專線18號道岔已經得到應用,使用情況良好,標志著我國高速道岔研發(fā)水平達到新的高度。六、道 岔(一)道岔的分類目前,在高速鐵路上使用的道岔仍以單開道岔為主。按高速通過道岔的股道方向還可分為直向高速道岔和大號碼高速道岔兩類。1.
直向高速道岔適用于直向高速行車的道岔。對于在改造客貨混流的既有線以提高客車運行速度時,多半保留原有車站的平面布置以避免較大的工程改造量,道岔的長度和轍叉角沒有較大的改動。為保證列車直向通過道岔的速度與區(qū)間線路一致,應從局部上改善道岔的幾何形狀、強化結構的強度、增強穩(wěn)定性及延長使用壽命等。另外,此類道岔還針對進站道岔對側向速度要求不高,正線通過時需滿足高速的行車要求。屬于這一類包含我國客運專線的18號道岔、日本新干線的18號道岔、法國高速新線的20號道岔、德國高速新線的18.5號道岔、俄羅斯的18號和22號道岔、美國的28號道岔、意大利的18.2號道岔等。六、道 岔(二)道岔的結構特征綜觀國內外高速道岔結構,其特征主要如下:1.
轉轍器部分高速道岔的基本軌通常采用與區(qū)間線路鋼軌材質及斷面相同的類型。尖軌采用矮形特種斷面鋼軌制造的藏尖式、曲線形、彈性可彎式跟端尖軌。為防止車輪輪緣沖擊和扎傷尖軌尖端,使尖軌尖端埋藏在基本軌軌頭側面刨切部分,以使尖軌軌頭非工作邊與基本軌工作邊相密貼,藏尖式尖軌如圖所示。為增大導曲線半徑,道岔側股設計為曲線形尖軌,曲線尖軌半徑與導曲線半徑相一致。藏尖式尖軌六、道 岔2.
轍叉及護軌部分高速道岔轍叉按結構形式又可分為固定型轍叉和可動型轍叉兩種,我國提速道岔多采用可動心軌式轍叉,如圖左、圖右所示。固定轍叉可動心軌轍叉六、道 岔3.
連接部分高速鐵路大號碼道岔的導曲線平面形式,因轉轍器多采用曲線形尖軌,故可將導曲線導軌和轉轍器尖軌的曲率半徑統(tǒng)一考慮。道岔導曲線線形以圓曲線為主,也有采用復心曲線,采用緩和曲線自然優(yōu)越。一般18號道岔多用圓曲線形導曲線,日本的38號道岔導曲線為復心曲線,大號碼道岔以采用緩和曲線導曲線為佳,如法國的46號、65號道岔導曲線為單支三次拋物線形導曲線,半徑最大處位于導曲線終點即曲線轍叉根端,而瑞士的25號道岔導曲線則為螺旋曲線形。我國提速道岔也采用單圓曲線形導曲線形式。道岔應鋪設在直線上,正線道岔不得與豎曲線重疊。車站正線及到發(fā)進路上的道岔宜采用可動心軌道岔,道岔軌型應與正線和到發(fā)線的軌型相同。六、道 岔(三)道岔轍叉號數的選用《鐵路技術管理規(guī)程》(高速鐵路部分)中規(guī)定,道岔的轍叉號數選擇應符合下列規(guī)定:(1)正線道岔的直向通過速度不應小于路段設計行車速度。(2)正線與到發(fā)線連接應采用18號道岔。兩正線間的渡線應按功能需要選用18號及以上道岔。(3)始發(fā)或終到車站以及改、擴建車站,在特別困難條件下,可采用12號道岔。(4)正線與聯(lián)絡線連接的道岔轍叉號數應按聯(lián)絡線設計行車速度選用,并宜選用大號碼道岔。04無砟軌道一、無砟軌道概述無砟軌道因其具有平順性好、穩(wěn)定性高、使用壽命長、耐久性好、維修工作量少、避免道砟飛濺等優(yōu)點,被世界上發(fā)展高速鐵路國家和地區(qū)積極采用。自20世紀90年代中期以來,我國開始對高速鐵路無砟軌道技術進行前期研究,對高速鐵路無砟軌道結構型式、設計參數、動力學仿真計算分析、室內實尺模型試驗等方面進行研究,設計出CRTSⅠ型平板式、框架型板式、CRTSⅡ型縱連板式軌道和CRTSⅠ型、CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道等多種類型。先后在贛龍線楓樹排和渝懷線魚嘴2號隧道內、秦沈線3座特大橋上進行了小規(guī)模試鋪,如圖所示。贛龍線隧道內無砟軌道秦沈線橋上無砟軌道一、無砟軌道概述無砟軌道小范圍試鋪概況如表所示。無砟軌道小范圍試鋪概況試鋪段無砟軌道結構型式鋪設長度/m備注秦沈線沙河橋長枕埋入式692直線,24
m簡支箱梁狗河橋單元板式741直線,24
m簡支箱梁雙何橋單元板式740曲線,24
m簡支箱梁贛龍線楓樹排隧道單元板式719直線渝懷線魚嘴2號隧道長枕埋入式710曲線二、我國無砟軌道分類我國鐵路無砟軌道的結構型式主要有預制板式和現澆混凝土式,如圖所示。與現澆混凝土式相比,預制板式無砟軌道結構的優(yōu)點是預制件工廠化生產,質量易于控制;現澆混凝土量少,預制件現場組裝,施工工效高,進度快;外形美觀;特殊情況下軌道破損,線路可修復性較強。預制板式軌道也存在一些不足之處:制造、施工專業(yè)性強;軌道建設成本相對較大;涉及多種特殊工程材料(如水泥瀝青砂漿、樹脂、滑動層等)。提高特殊材料長期耐久性、提高制造和施工水平、最大限度地降低建設成本是預制板式無砟軌道系統(tǒng)今后努力的方向。我國無砟軌道結構型式二、我國無砟軌道分類我國主要高鐵線路的無砟軌道類型如表所示。我國主要高鐵線路的無砟軌道類型、無砟軌道類型高鐵線路CRTSI型板式哈大客專(哈爾濱至大連)、滬寧城際(上海至南京)、海南東環(huán)、哈齊客專(哈爾濱至齊齊哈爾)CRTSII型板式京津城際(北京至天津)、京滬(北京至上海)、京石武(北京至石家莊至武漢)、寧杭客專(南京至杭州)、合蚌客專(合肥至蚌埠)、津秦客專(天津至秦皇島)、杭甬客專(杭州至寧波)杭長客專(杭州至長沙)CRTSIII型板式成綿樂客專(成都至江油至峨眉山)、武漢城市圈(武漢至孝感、武漢至黃石武漢至咸寧)、盤營客專(盤錦至營口)、成灌線(成都至都江堰)、沈丹客專(沈陽至丹東)、京沈客專(北京至沈陽),鄭徐高鐵CRTSI型雙塊式武廣高鐵、大西客專(原平至西安)CRTSII型雙塊式鄭西客運專線無砟道岔軌枕埋入式:京津城際、武廣、鄭西板式:京津城際、武廣、京滬三、無砟軌道介紹(一)預制板式無砟軌道1.CRTSⅠ型板式無砟軌道CRTSⅠ型板式無砟軌道結構由鋼軌、軌道板、扣件、CA砂漿和混凝土基礎(底座)組成,如圖所示。板式軌道是將預制好的軌道板直接放置在混凝土底座上,通過軌道板與底座間填充瀝青混凝土材料調整軌道板,確保鋪設的精度。CRTSⅠ型板式無砟軌道結構組成三、無砟軌道介紹1)軌道板隨著技術的發(fā)展,目前常用的軌道板主要有普通A型軌道板、框架型軌道板、防振G型軌道板(用于特殊減振區(qū))、RA型軌道板(用于路基上)等,如圖所示。(a)普通A型軌道板(b)框架型軌道板(c)防振G型軌道板CRTSⅠ型板式無砟軌道軌道板三、無砟軌道介紹2)扣件CRTSI型軌道板采用WJ-7B型扣件,如圖右上所示。扣件中包含充填式墊板,如圖右下所示。采用充填式墊板主要解決傳統(tǒng)調高墊板難以實現的對板范圍內軌道平順的精細調整,可以對鋼軌進行無級調高。充填式墊板由注入袋及樹脂澆鑄體組成,用于精確調整鋼軌高低使用。充填式墊板放置在軌下墊板(橡膠墊板或復合墊板)與鐵墊板之間。充填式墊板(a)實物圖(b)零件分解圖WJ-7型扣件三、無砟軌道介紹3)水泥乳化瀝青CA砂漿無砟軌道結構中CA砂漿由水泥、乳化瀝青、細骨料和其他添加劑等多種材料組成,主要具有施工調整、協(xié)調變形、緩和沖擊等功能。CA砂漿層作為調整層和彈性層放置在軌道板的下面,具有一定程度彈性的填充材料,其性能和施工質量直接影響板式軌道的耐久性,如圖所示。CA砂漿調節(jié)層三、無砟軌道介紹CA砂漿標準配合比如表所示?;旌戏N類瀝青A乳劑/kg瀝青P乳劑/kg水/kg細骨料/kg早強水泥/kg混合材料/kg鋁粉/g消泡劑/gAE劑/kg496-78以下62027931401557.8CA砂漿標準配合比(1
m3)三、無砟軌道介紹4)混凝土底座及凸形擋臺混凝土底座通常簡支梁、連續(xù)梁及其他型式橋梁上標準底座寬2800
m、厚度200
mm。底座在梁面構筑并分段設置,每塊軌道板長度底座設置20
mm伸縮縫,伸縮縫對應凸形擋臺中心并繞過凸形擋臺,如圖所示。混凝土底座及凸形擋臺三、無砟軌道介紹2.
CRTSⅡ型板式無砟軌道CRTSⅡ型板式無砟軌道有路基段和橋梁段兩種。路基段CRTSⅡ型板式無砟軌道系統(tǒng)結構由鋼軌、預制軌道板、扣件、砂漿調整層及混凝土支承層等部分組成。路基段CRTSⅡ型板式無砟軌道的軌道板、支承層為縱向連續(xù)結構,整體性、穩(wěn)定性好。直線地段路基基床表面設0.5%的人字坡;曲線地段軌道各組成部分高度均不變,超高在基床表層設置。路基段CRTSⅡ型板式無砟軌道橋梁段CRTSⅡ型板式無砟軌道CRTSⅡ型板式無砟軌道結構組成三、無砟軌道介紹1)軌道板CRTSⅡ型板式無砟軌道的軌道板為有擋肩、單向先張預應力混凝土預制板,如圖所示。標準軌道板外形尺寸為6450
mm×2550
mm×200
mm,每65cm設4cm深預裂縫,板與板間通過6根φ20
mm螺紋鋼筋和張拉鎖進行縱向連接。CRTSⅡ型板式無砟軌道的軌道板為單向預應力混凝土結構,橫向設置預應力,采用先張法生產工藝。CRTSⅡ型板式無砟軌道軌道板三、無砟軌道介紹(a)實物圖(b)零件分解圖WJ-8型扣件2)扣件WJ-8型扣件如圖所示,根據彈性墊板不同,分成WJ-8A型、WJ-8B型和WJ-8C型三種。WJ-8A型扣件采用A類彈性墊板[靜剛度為(35±5
)kN/mm],適應兼顧貨運的最高速度為250
km/h的客運專線;WJ-8B型扣件采用B類彈性墊板[靜剛度為(23±3)
kN/mm],適應鋪設雙塊式無砟軌道,最高速度為350
km/h的客運專線;WJ-8C型扣 件 采 用 B 類 彈 性 墊 板 [ 靜 剛 度 為(23±3)
kN/mm],適應鋪設CRTS
II型軌道板,最高速度為350
km/h的客運專線。CRTSⅡ型板式無砟軌道采用WJ-8C型彈性不分開式扣件。三、無砟軌道介紹砂漿抗壓強度/MPa彈性模量/GPa有機物組成特點性能特點Ⅰ型1.8~2.50.1~0.430%水泥與瀝青用量相當組成復雜,環(huán)境敏感性高Ⅱ型157~1015%無機材料為主表現為水泥材料的基本特征3)水泥乳化瀝青砂漿調整層CRTSⅡ型板式無砟軌道采用Ⅱ型CAM,厚度為30
mm。Ⅰ型與Ⅱ型CA砂漿的比較如表所示。CRTSⅠ型與CRTSⅡ型CA砂漿的比較三、無砟軌道介紹4)路基上支承層CRTSⅡ型板式無砟軌道路基上支承層頂面寬度2950
mm、底面寬度3250
mm、厚度300
mm,采用水硬性混合料或低塑性水泥混凝土連續(xù)鋪筑,并在不遠于5
m處設一處深度約105
mm的橫向伸縮假縫,支承層頂面軌道板未覆蓋區(qū)向外設置不小于4%的排水坡,如圖所示。CRTSⅡ型板式無砟軌道路基上支承層三、無砟軌道介紹5)CRTSⅡ型板式無砟軌道橋梁段與路基段相比,CRTSⅡ型板式無砟軌道橋梁段設有滑動層、側向擋塊、硬泡沫塑料板、摩擦板、端刺,如圖所示。CRTSⅡ型板式無砟軌道橋梁段三、無砟軌道介紹CRTSⅢ型板式無砟軌道組成3.CRTSⅢ型板式無砟軌道CRTSⅢ型板式無砟軌道(見圖)以軌道板與充填層自密實混凝土形成復合整體結構共同承受列車荷載。軌道板與充填層自密實混凝土以“門型筋”進行強化連接,充填層自密實混凝土與底座板間設中間隔離層,通過底座板上限位凹槽進行限位。三、無砟軌道介紹CRTSⅢ型板式無砟軌道軌道板1)軌道板CRTSⅢ型板式無砟軌道軌道板(見圖)為有擋肩、雙向后張法預應力鋼筋混凝土結構,板下設置兩排U形連接鋼筋,軌道板寬2500
mm、厚200
mm,標準板有P5600、P4925和P4856,異型板有P4305和P3680。三、無砟軌道介紹自密實混凝土層實的混凝土層,其長度和寬度同軌道板,厚100
mm,如圖所示。2)扣件CRTSⅢ型板式無砟軌道扣件采用WJ-8B型彈性不分開式扣件。3)自密實混凝土層自密實混凝土是由水泥、粉煤灰、細骨料、粗骨料、外加劑、膨脹劑和水等經配制而成。澆筑時依靠其自重流動,無須振搗而達到密三、無砟軌道介紹CRTSⅢ型板式無砟軌道底座4)底座(橋上)CRTSⅢ型板式無砟軌道底座如圖所示。通過預埋Z字鋼筋與梁面連接,預埋Z字鋼筋上部應與底座鋼筋綁扎。底座分單元設置,底座長度與軌道板相同,底座寬2900
mm、厚176
mm。三、無砟軌道介紹CRTSⅢ型板式無砟軌道中間隔離層5)中間隔離層CRTSⅢ型板式無砟軌道底座上鋪設厚4
mm、寬2600
mm的土工布作為隔離滑動層,如圖左所示。凹槽四周設置8
mm厚彈性橡膠墊層,在彈性橡膠墊層四周粘貼發(fā)泡材料板,如圖右所示。CRTSⅢ型板式無砟軌道彈性橡膠墊層三、無砟軌道介紹4.
板式道岔板式道岔由平層、底座、道岔板、道岔部件等部分組成,如圖所示。板式道岔三、無砟軌道介紹(二)現澆混凝土式無砟軌道1.
CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道是將預制的雙塊式軌枕組裝成軌排,以現場澆筑混凝土方式將軌枕澆入均勻連續(xù)的鋼筋混凝土道床內進行施工完成的。根據鋪設地點的不同,其組成結構也有所不同。路基地段由雙塊式軌枕、道床板、支承層等部分組成。橋梁地段由雙塊式軌枕、道床板、隔離層、底座(或鋼筋混凝土保護層)、凹槽(或凸臺)周圍彈性墊層等部分組。隧道段由雙塊式軌枕、道床板等部分組成。路基段橋梁段
隧道段三、無砟軌道介紹1)鋼軌采用60
kg/m、100
m定尺長、U71MnG無螺栓孔熱軋新軌。2)扣件采用WJ-8B型扣件。3)軌枕采用SK-2型雙塊式軌枕,如圖所示。SK-2型雙塊式軌枕三、無砟軌道介紹4)道床板CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道的道床板采用現澆C40鋼筋混凝土結構(雙層配筋),寬度2800
mm,平均厚度260
mm。直線地段道床板頂面橫向向線路外側設置0.7%的排水坡。路基上道床板連續(xù)澆筑,橋上為單元分塊澆筑,
標準長度為6
.
4
m
,
伸縮縫為100
mm,如圖所示。道床板三、無砟軌道介紹5)路基段支承層一般情況下,CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道在路基基床表層鋪設水硬性混合料支承層。不便于機械化施工的地段可采用C15混凝土支承層。
支承層寬度3
4
0
0
m
m
、
厚度300
mm,連續(xù)鋪筑,按縱向不大于5
m間距設橫向伸縮假縫,縫深105
mm。如圖所示。路基段支承層三、無砟軌道介紹6)橋梁段底座CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道橋梁段底座可直接澆注在保護層上,并與保護層間采用預埋鋼筋連接,
如圖所示。橋梁段底座采用
C40鋼筋混凝土結構,寬度、長度與道床板一致。底座頂面設置中間隔離層,隔離層采用4
mm厚聚丙烯土工布。對應每塊道床板底座設置兩個1000
mm×700
mm的限位凹槽,凹槽側面鋪設8
mm厚的彈性墊層。橋梁段底座三、無砟軌道介紹2.
CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道是以現場澆注混凝土方式,將預制的雙塊式軌枕通過機械振動嵌入均勻連續(xù)的鋼筋混凝土道床內進行施工完成,如圖所示。CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道主要由鋼軌、扣件、雙塊式軌枕、道床板、支承層(路基段)、隔離層、底座(橋梁段)等部分組成。CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道三、無砟軌道介紹1)軌枕CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道的軌枕與I型雙塊式軌枕不同,其軌枕下方的鋼筋桁架在混凝土內不外露,如圖左所示。2)道床板CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道的道床板與I型雙塊式無砟軌道不同,II型雙塊式無砟軌道只有底層鋼筋,如圖右所示。CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道軌枕CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道道床板三、無砟軌道介紹3)路基段支承層CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道路基段支承層是連續(xù)鋪設的,間隔不大于5
m切縫,深度不小于10
cm。4)橋梁段底座CRTSⅡ型雙塊式無砟軌道橋梁段底座是分段設置的,段落間設伸縮縫10
cm。底座表面鋪設隔離層,隔離層材料除土工布外可使用聚酯薄膜。三、無砟軌道介紹3.
長枕埋入式無砟軌道(岔區(qū))長枕埋入式無砟軌道是將混凝土枕埋入現澆的鋼筋混凝土的道床板上,使軌枕與道床板形成一個整體的軌道結構形式。長枕埋入式無砟軌道由鋼軌、扣件、穿孔混凝土枕、混凝土道床板、隔離層和混凝土底座組成(隧道內可不設混凝土底座),如圖所示。長枕埋入式無砟軌道(岔區(qū))四、無砟軌道施工(一)CRTSⅢ型無砟軌道施工過程1.施工準備(1)無砟軌道施工前應按相關規(guī)定對線下構筑物沉降、變形進行系統(tǒng)觀測與分析評估,符合設計要求后方可進行無砟軌道施工。(2)實測路基面、橋面的中線、高程、寬度、平整度、梁縫寬度應符合相關標準規(guī)定。橋梁段應根據實測梁長進行布板設計,軌道板與底座一一對應,底座施工與軌道板鋪設須采用同一套布板數據。(3)只有建立CPⅢ控制網,包括平面和高程控制網,并將控制網復測成果報給監(jiān)理、建設、評估單位審查評估合格后,才可開展無砟軌道底座施工。(4)自密實混凝土施工應在線外進行現場灌注、揭板試驗,驗證和完善自密實混凝土配合比、工藝、工裝、施工組織和質量控制標準,并編制揭板試驗總結報告,經建設、咨詢、監(jiān)理單位現場評估合格后,方可進行正式施工。四、無砟軌道施工2.
混凝土底座與限位凹槽施工1)施工準備施工前需根據線路平、縱斷面資料,確定底座標高。注意消除因線路縱坡及平面曲線引起的誤差,必要時需對軌道板板縫寬度進行調整。底座施工前,除按技術要求放出底座中心線外,應同時在底座基面上放樣底座邊線、伸縮縫位置和凹槽中心線位置(彈出凹槽底部邊線),以方便作業(yè)。2)底座基底處理與驗收施工前需清理基礎面雜物;檢查基礎面預埋件狀態(tài);復測基礎面中線、高程及平整度。隧道、橋梁、混凝土基床地段需檢查基面拉毛情況,必要時進行鑿毛操作。在梁體、隧道底板或仰拱填充預埋的套筒內擰入連接鋼筋,當預埋套筒被堵塞或預埋套筒位置與鋼筋網片位置沖突時,需在預埋套筒周圍植入連接鋼筋,植筋的材料、位置和深度均需滿足設計要求。路基高程應滿足設計要求、表層平整無積水,密實度檢測符合規(guī)定值要求。應檢查過軌、接觸網支柱基礎、橫向排水搭板等影響路基本體的工作完成情況。四、無砟軌道施工3)鋼筋加工與底座鋼筋網安裝鋼筋網片采用預制CRB550焊接網片,可一次加工成型,其他鋼筋(如架立筋、U型筋、連接筋等)由鋼筋加工場集中加工,再運至施工現場備用。底座鋼筋網安裝:首先鋪設下層鋼筋網片,安裝L型鋼筋,L型鋼筋深入套筒深度為2
cm,或是直接植筋;然后鋪設上層鋼筋網片,綁扎U型封端鋼筋,再剪斷限位凹槽處的鋼筋;綁扎限位凹槽處的U型封端鋼筋及倒角加強鋼筋。底座鋼筋網片安裝如圖所示。底座鋼筋網四、無砟軌道施工4)安裝底座和限位凹槽模板模板宜采用高度可調節(jié)的鋼模板。模板安裝前必須在對模板表面清理后再進行涂刷脫模劑。模板安裝時,根據CPⅢ控制網測量模板平面位置及高程,并通過模板的調整螺桿調整模板頂面高程達到底座設計高程。限位凹槽模板根據兩側底座模板確定其位置及高度,現場采用鋼尺、棉線及水平儀相配合來確定位置,如圖所示。凹槽模板應定位準確、安裝牢固,防止施工中凹槽模板上浮。底座與限位凹槽模板四、無砟軌道施工5)澆筑底座混凝土側模及凹槽模板安裝完成后,經檢查其幾何尺寸及高程符合要求,各種預埋件設置齊全、穩(wěn)固后方可澆筑混凝土,如圖所示。澆筑底座混凝土四、無砟軌道施工6)混凝土收面與養(yǎng)護底座板兩側有4%~6%的橫向排水坡,變坡點位于自密實混凝土邊緣往軌道中心線方向5cm處,而對應于橋梁其寬度為25
cm,路基上其寬度為35cm?;炷琳駬v密實后,先用木抹找平基準面,再用鐵抹精抹收平,人工找好排水坡?;炷翝仓瓿珊笮杓皶r進行覆蓋養(yǎng)護,養(yǎng)護時間不得少于7天。必要時予以補水,養(yǎng)護用水的溫度與混凝土表面溫度之差不得大于15C。橋梁上完成施工后的底座板形態(tài)。底座混凝土收坡底座混凝土養(yǎng)護底座施工效果圖四、無砟軌道施工3.
伸縮縫填縫施工底座板伸縮縫內填充聚乙烯泡沫塑料板(
見圖),
頂面
及
兩
側
邊
用
密
封
膠
封
閉(
見圖),
密封膠和聚乙烯泡沫塑料板之間設置隔離材料。嵌入填縫材料密封膠封閉四、無砟軌道施工4.
隔離層與彈性墊層施工施工工藝流程為:施工準備,測量放樣,鋪設中間隔離層,粘貼彈性墊層并密封,質量檢查。(1)底座板頂面必須徹底清理干凈,再進行土工布鋪設,如下頁圖(a)所示。(2)土工布鋪設放樣點位置應選在土工布外側5
cm,避免土工布鋪設后遮蓋點位,影響后續(xù)粗鋪施工,如下頁圖(b)所示。(3)土工布鋪設必須平整,凹槽切口的位置及尺寸必須與凹槽一致,如下頁圖(c)所示。(4)凹槽內墊板粘貼前必須保證混凝土表面清潔、干燥,黏結劑涂抹必須均勻,如下頁圖(d)所示;墊板與土工布之間的接茬必須用膠帶黏結嚴密,防止混凝砂漿滲入,如下頁圖(e)所示。在凹槽內角落黏結時保證膠帶粘接順直,不得出現弧形的鼓包,防止出現凹槽混凝土結構死角。隔離層與彈性墊層施工效果如下頁圖(f)所示。四、無砟軌道施工(a)清掃底座板(b)鋪設土工布(c)切割凹槽口(d)黏結彈性墊層(e)丁基膠帶密封(f)隔離層與彈性墊層施工效果四、無砟軌道施工1)施工準備軌道板按布板設計中的規(guī)格和數量運輸至鋪設現場。臨時存放要求與板場內相同。在粗鋪前按要求對軌道板外觀質量進行檢查,修補缺陷,確認報廢的軌道板不能上線鋪設。對中間隔離層和彈性墊板施工質量檢查驗收,如有問題及時整改。2)軌道板粗鋪放樣用全站儀在土工布隔離層上對軌道板鋪設位置進行放樣,然后用墨線彈出軌道板四條邊線,如圖所示。自密實混凝土配筋5.
軌道板鋪設與精調CRTSⅢ軌道板鋪設流程:施工準備,軌道板粗鋪放樣,自密實混凝土配筋安裝,軌道板運輸進場及軌道板粗鋪(粗調),軌道板精調。四、無砟軌道施工3)自密實混凝土配筋安裝自密實混凝土結構層內的防裂鋼筋網集中加工成網片,再運至施工現場備用。施工時先安裝限位槽內鋼筋,再安裝自密實混凝土鋼筋網片,如圖所示。自密實混凝土配筋四、無砟軌道施工4)軌道板粗鋪粗調(1)軌道板粗鋪前,依據施工圖中路基、橋梁等不同地段的配板設計,調配所需型號的軌道板。調配到位后安排專人進行核對。(2)軌道板吊裝在安全支墩上,如圖左所示,檢查軌道板門形鋼筋是否有歪斜、倒伏,如有則做扶正處理,使之垂直于板面。穿入門型鋼筋縱向連接鋼筋,并用絕緣卡加以固定,如圖所示。軌道板吊放在安全支墩上穿入門形鋼筋縱向連接鋼筋四、無砟軌道施工(3)使用汽車吊或龍門吊將軌道板轉移至鋪設工作面,再由人工配合將軌道板準確就位,如圖左所示,并在軌道板左右兩側的預埋套管上安裝精調支座(精調爪),并進行粗步調平。(4)完成軌道板粗鋪粗調后,立即沿橫向插入U形架立鋼筋,使自密實混凝土鋼筋網片與板下門形鋼筋縱向連接筋連接,如圖右所示。軌道板吊裝到位穿入U形架立鋼筋四、無砟軌道施工5)軌道板粗調(1)安裝精調支座,每塊軌道板安裝4個。安裝支座時,同一支座的兩根固定螺桿應使用相同的扭緊力矩,保證支座側面與軌道板側面平行密貼,如圖所示。精調支座與安裝四、無砟軌道施工(2)同步轉動4個支座的豎向調節(jié)螺桿,使軌道板慢慢升起,取出粗鋪軌道板時安放的墊木,并確認軌道板下無其他廢棄物。(3)先調整軌道板水平位置,再調整軌道板高程。要求橫向位置偏差不超過5mm,縱向偏差不超過5mm。高程以直線地段相鄰兩塊軌道板頂面相對高差不超過2mm進行控制,按設計自密實混凝土厚度±10mm校核,如圖所示。軌道板粗平四、無砟軌道施工6)軌道板精調(1)安放和布置測量系統(tǒng)。首先在線路精調段前后兩側各兩對(共8個)CPⅢ點基座上安裝配套觀測棱鏡,再將全站儀架設在測量前進方向上的軌道中線附近,以便能夠觀測到至少6個CPⅢ點設站,如圖所示。全站儀設站與精調四、無砟軌道施工(2)安裝精調標架。精調標架安裝在軌道板第二對和倒數第二對承軌臺上,如圖所示。(3)測量與精確調整。第一步,調整未精調軌道板與已精調軌道板的搭接端,使當前待調整軌道板和已調整好的軌道板空間位置大體一致,可以借助使用一些輔助裝置以加快調板速度。軌道板粗平四、無砟軌道施工第二步,通過精調軟件指揮全站儀觀測放置在軌道板第二對和倒數第二對承軌臺標架上的棱鏡,根據測得的坐標值計算出實測值和理論值之間的偏差值,對軌道板的空間位置進行精確調整。精調作業(yè)遵循“先橫向后豎向”的調整順序,操作人員應聽從測量員的指揮,密切合作,兩側相對同時進行調整。完成調整后,進行完整的復核測量,當偏差值小于限差要求時,軌道板即完成調整,保存精調成果,轉入下一軌道板的調整,重復以上工作,如圖所示。全站儀設站與精調四、無砟軌道施工(4)注意事項精調作業(yè)前再次檢查粗鋪精度,對明顯偏差的軌道板,先調整到一定精度范圍內,再進行測量調整;精調后安裝壓杠,場地要顯著標識已精調區(qū),設置警示線,禁止踩踏已精調軌道板。在曲線超高段,為了避免軌道板在重力作用下發(fā)生滑移,需在曲線內側設置防側移裝置,防側移裝置通過膨脹螺絲固定在底座上,通過調整防側移裝置中的螺栓來固定精調完畢的軌道板。操作時,防側移裝置螺栓的頂緊力度要適中,力度太大,則容易使精調完成的軌道板偏離設計平面位置;力度太小,甚至沒有接觸軌道板,則防側移裝置不能發(fā)揮作用,軌道板灌注時容易發(fā)生平面偏移。四、無砟軌道施工6.
自密實混凝土結構層施工1)施工準備(1)混凝土配合比已確定并得到審批。(2)混凝土攪拌站、運輸設備、灌注漏斗等機具設備準備妥當。(3)軌道板精調已完成,壓板、封邊材料準備到位。(4)所要求的自密實混凝土揭板試驗已完成并通過驗收。四、無砟軌道施工2)軌道板封邊與壓緊(1)封邊。封邊模板采用與軌道板尺寸一致的定型鋼模板,模板高度為12~14
cm,與軌道板重疊高度為5
cm,加工偏差不得大于1
mm;四周封邊模板全部粘貼透水模板布,如圖所示,以提升混凝土外觀質量;模板設計必須考慮精調支座的安裝和保護,模板安裝后應與軌道板密貼并具有排氣功能,排氣口可設置在側模兩端靠近板角處,也可以直接設置在板角位置。粘貼透水模板布四、無砟軌道施工(2)壓緊。每塊板安裝壓緊裝置,分別對軌道板和封邊模板進行壓緊。通過兩端花籃螺栓與底座板預埋錨固棒連接壓緊軌道板,利用橫向緊固螺栓壓緊緊固封邊模板。(3)防側滑。曲線段軌道板灌注時由于超高影響存在自然高差,灌注施工時受混凝土流動影響,軌道板易發(fā)生順超高內側方向的側向移動,需在內側安裝防止側滑的裝置,每塊板設置2道。軌道板和封邊模板壓緊花籃螺栓防側滑裝置四、無砟軌道施工3)灌注腔預濕采用旋轉噴頭,如圖所示。在灌板前1小時左右從三個灌漿排氣孔伸入軌道板進行霧狀噴射,在一個孔中的噴霧時間控制在5~8s。在確保隔離層土工布表面不形成明水的情況下,當板腔濕度達到85%~95%時,可認為已達到濕潤度要求。旋轉噴頭四、無砟軌道施工4)自密實混凝土灌注自密實混凝土從軌道板中心孔灌注,其他兩孔為觀察和排氣孔。灌注速度不宜過快,灌注過程按“先快后慢”的節(jié)奏控制。應保證下料的連續(xù)性和混凝土拌和物在軌道板下的連續(xù)流動,避免帶入空氣,待四角排氣孔內自密實混凝土漿面全部超出軌道板且有粗骨料溢出時,關閉灌料斗閥門,停止灌注。灌注完畢,及時移除灌注漏斗并清除灌注口上方多余混凝土。要求一塊板的灌注過程必須一次完成,不得二次灌注,灌注時間控制在10~20min。自密實混凝土灌注自密實混凝土灌注觀察孔排氣口有粗骨料溢出四、無砟軌道施工5)自密實混凝土養(yǎng)護與拆模(1)自密實混凝土灌注完成后,帶模養(yǎng)護時間不得少于3
d。(2)自密實混凝土終凝以后方可拆除壓緊裝置和防側移固定裝置。(3)當自密實混凝土強度達到10.0
MPa以上,且表面及棱角不因拆模而受損時,方可拆除軌道板四周模板。(4)拆模宜按立模順序逆向進行,不得損傷軌道板四周自密實混凝土。當模板與自密實混凝土脫離后,方可拆卸和吊運模板。(5)拆模后,應對自密實混凝土采取土工布包裹,養(yǎng)護膜覆蓋或噴養(yǎng)護劑等保濕養(yǎng)護措施,保濕養(yǎng)護時間不少于14
d。在冬期和夏期拆模時,若天氣產生驟然變化,應對自密實混凝土采取適當的保溫(冬期)隔熱(夏期)措施。四、無砟軌道施工軌道板復測軌道板精調后經過封邊壓板,灌注自密實混凝土等工序后,其位置精度可能受到擾動。另外,當精調后至灌注時的時間超過24
h或溫差超過15C時,也會對精調成果產生影響,在上述情況下應抽查復測軌道板的位置精度。灌注孔及觀察孔封堵(1)灌注孔及觀察孔應在自密實混凝土凝固前封閉,采用強度等級與軌道板相同等級的混凝土,并添加膨脹劑;澆筑應在當天最低溫度時進行,且環(huán)境溫度不應大于25C。(2)灌注孔及觀察孔混凝土表面應與軌道板表面平齊,無裂縫、離縫。(3)自密實混凝土模板拆除后,應對隔離層土工布進行切除,使其四邊與自密實混凝土側面平齊,且不得損傷底座混凝土表面。四、無砟軌道施工(二)CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道施工過程1.
總體施工方案(1)對路基、橋梁、隧道工后沉降和橋梁收縮徐變情況進行評估,滿足設計要求后,方可進行無砟軌道施工。(2)復測CPⅠ、CPⅡ控制點并布設測量加密樁控制點,布設測量CPⅢ控制網。(3)路基支承層及橋梁保護層、凸臺施工。(4)運卸工具軌、雙塊式軌枕、鋼筋等施工材料;工地散布縱向鋼筋;散布雙塊式軌枕;組裝12.5
m或特定長度尺寸的工具軌軌排;粗調軌排;綁扎縱橫向鋼筋;立縱橫向模板;精調軌排;澆筑無砟道床混凝土。(5)倒運模板、施工機具、工具軌等,混凝土養(yǎng)護,無砟道床修補。(6)軌道竣工測量。四、無砟軌道施工2.
支承層施工1)滑模攤鋪機法滑模式水泥混凝土攤鋪機(簡稱滑模攤鋪機)是20世紀60年代中葉,在軌道式鋪機的基礎上開發(fā)研制而成的一種路面施工專用設備。它集混凝土的布料,計量,振搗,滑模擠壓成型,和平搓,抹平于一體,能自動、高質量、一次性地將混凝土料成型在路基上?;備仚C法施工效果如圖所示。采用滑模攤鋪機施工時,支承層材料采用水硬性混合料,拌和站集中生產,自卸卡車運輸?;旌狭线\輸過程中需要將其覆蓋,防止水分蒸發(fā)。攤鋪前,應對攤鋪機各項參數進行校核確認,攤鋪3~5
m后,應對支承層標高、厚度、中線位置、橫坡等進行復核測量。攤鋪應均勻、不間斷進行,每班施工結束后,應及時清除尾端松散混合料。
滑模攤鋪機法施工效果圖四、無砟軌道施工2)模筑法對于長度較短、外形不規(guī)則或有大量預埋件、不便于機械化施工的地段,則采用模筑法施工,施工效果如圖所示。采用模筑法施工時,支承層材料采用低塑性混凝土,拌和站集中生產,罐車運輸,現場澆筑。搗固整平作業(yè)要求按“前方人工插入振搗、后方振搗梁振搗整平”的方式組織?;炷帘砻娴来矊挾确秶鷥热斯M向拉毛1
.
5
~2
mm,拉毛紋路應均勻、清晰、整齊,道床板范圍以外應按設計要求設置排水坡,并壓光收面。模筑法施工效果圖四、無砟軌道施工3)切縫支承層在混凝土終凝后進行切縫,間距2~5m,支承層厚度30
cm,切縫縫深不小于105
mm,寬不大于5
mm,切縫斷面應垂直于軌道中心線并且切縫不要與軌道板縫重合,如圖所示。模筑法施工效果圖四、無砟軌道施工3.
橋梁底座施工底座為C40鋼筋混凝土結構,采用人工現場綁扎鋼筋,立模,混凝土集中強制攪拌,罐車運輸泵送上橋,人工配合機具完成混凝土振搗收面,底座混凝土直接澆筑在橋面上,并與橋面混凝土間采用預埋鋼筋連接。1)梁面處理(1)先對梁面進行處理,主要工作為清洗,修補,找平。(2)對于突起的混凝土,要進行鑿除打平。整個梁面處理完后用高壓水沖洗,處理后的底座基層達到清潔、干燥,無異物,不起皮及無凹凸,無空鼓、蜂窩、麻面、浮渣和油污。(3)檢查橋面預埋套筒質量,對存在問題的預埋套筒進行修補及雙倍植筋。四、無砟軌道施工2)測量放樣(1)通過不少于4對的CPⅢ控制點按設計底座位置在每孔梁的梁面上放出底座邊線控制點(距梁端0.1
m、每塊底座板4個角點,共10個斷面),采用紅油漆做好標記。(2)根據放出的底座控制點采用墨斗彈出底座邊線、橫向模板位置線及凹槽底部的平面位置(1000
mm×678
mm)。(3)根據彈出的底座邊線、橫向模板線及凹槽的平面位置采用鋼卷尺量出每塊底座板縱橫向鋼筋擺放的邊線位置,并用墨線標識。四、無砟軌道施工3)安裝橋面連接鋼筋混凝土底座采用梁面預埋套筒和連接鋼筋與橋面連接。連接筋采用直徑為16
mm的螺紋鋼筋,鋼筋絲頭擰入長度不小于25
mm,并與底座內的鋼筋牢固連接。彎鉤水平段方向朝線路中心,如圖左所示。4)綁扎底座板鋼筋鋼筋網加工采用綁扎,鋼筋網間距及保護層厚度須滿足設計及規(guī)范要求,墊塊采用統(tǒng)一規(guī)格、與底座混凝土同等級強度或高于底座混凝土強度等級的混凝土墊塊,上下兩側鋼筋網片間按設計要求采用馬蹄型鋼筋架支撐,如圖右所示。橋面連接鋼筋橋梁底座鋼筋四、無砟軌道施工5)底座及凹槽模板安裝依據測量定位線,安裝底座模板(見圖左)和限位凹槽模板(見圖右),預留伸縮縫位置,伸縮縫端頭模板統(tǒng)一制作安裝,并進行加固,保證混凝土澆筑過程中模板不發(fā)生偏位。橋梁底座模板橋梁底座限位凹槽模板四、無砟軌道施工6)混凝土澆筑混凝土應由拌和站集中拌和。澆筑時,將混凝土均勻鋪在基礎面上,用振搗棒及平板振搗器振實,抹面時嚴禁加水。凹槽施工時,按設計位置固定模板,在澆筑底座混凝土時一次成型,如圖所示。底座混凝土澆筑四、無砟軌道施工7)混凝土養(yǎng)護混凝土澆筑后,及時進行灑水和覆蓋養(yǎng)護,灑水次數取決于可保持混凝土處于潤濕狀態(tài)的要求。拆除模板后,對混凝土采用覆蓋土工布和灑水措施進行潮濕養(yǎng)護,養(yǎng)護時間不得少于7天,如圖所示。底座混凝土養(yǎng)護四、無砟軌道施工8)模板拆除待混凝土強度達到2.5
MPa后,開始拆除模板。拆模時嚴禁強拉硬拽的方式拆除模板,防止混凝土表面受損和模板變形,拆下的模板派專人進行清理,倒運至下一循環(huán)使用。拆模過程中不得中斷混凝土的養(yǎng)護工作。9)成品保護模板在拆除過程中要防止工人野蠻施工;后續(xù)施工過程中應避免施工機具及模板等碰撞對成品造成損壞;養(yǎng)護用水不能污染底座板表面;對現場施工人員應進行培訓,提高成品保護意識。如圖所示是橋梁底座成品效果圖。橋梁底座成品圖四、無砟軌道施工橋梁底座砼強度達到設計的75%后,可進行隔離層和彈性墊層施工。隔離層平鋪置于砼底座上,底座邊緣用膠帶將土工布固定;隔離層鋪設要平整,無褶皺,接縫采用對接,不得重疊。彈性墊板粘貼于凹槽的側面,不得有鼓泡、脫離現象,縫隙采用薄膜封閉,如圖所示。隔離層與彈性墊層5.
混凝土道床板施工——簡易工裝法四、無砟軌道施工5.
混凝土道床板施工——簡易工裝法CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道常見的施工工法主要有兩種,即簡易工裝法和軌排框架法(單梁型和雙梁型)。簡易工裝法通過工具軌將軌枕、扣件系統(tǒng)連接成整體,錨固銷釘固定,利用與銷釘相連的橫向調節(jié)器進行方向調節(jié),與托盤相連的高程調節(jié)螺桿進行高程調節(jié),利用軌距撐桿進行軌距調節(jié),簡單方便,可以全部采用人工操作,適用于在大型機械不容易作業(yè)的地方使用。(1)施工準備:包括內外業(yè)技術準備,工裝、設備(工具軌、螺桿精調器、鋼模板、撐桿等機具的規(guī)格、數量,進場和驗收,購買各種小型器具,進場測量精調設備)準備,工藝性試驗段演練準備等。(2)支承層(底座)檢查驗收:清除支承層或底座板(土工布)表面的浮渣,灰塵及雜物。根據梁縫寬度計算和調整軌枕間距,標記梁端軌枕位置。四、無砟軌道施工(3)測量放樣:利用CPIII控制網在支承層或底座板上每隔10
m測設標記軌枕鋪設中心控制點,彈出線路中線,偏差不超過2
mm。根據線路中線標識出道床板縱向模板邊線和橫向模板位置,并彈出鋼筋墨線。(4)擺設底層鋼筋:根據設計圖和鋼筋墨線,將軌枕底層縱橫向鋼筋依次擺放到位,如圖左所示。(5)鋪設軌枕:采用配散枕器的輪胎式挖掘機或龍門吊或人工配合吊車進行,也可采用人工對雙塊式軌枕進行鋪設。在鋪設軌枕之前,測量人員應根據線路中線用墨線彈出軌枕邊線,作為軌枕鋪設的參考線。如圖右所示為人工鋪設軌枕的效果圖。擺放底層鋼筋人工鋪設軌枕效果圖四、無砟軌道施工(6)鋪設工具軌:利用吊車和自制龍門吊,通過專用吊架將工具軌吊放到軌枕上,如圖所示。在鋼軌放到軌枕上之前,注意將承軌槽表面的雜物清理干凈,工具軌也需清潔干凈,沒有附著砼(尤其是軌底)。(7)方正軌枕:在工具軌上按設計間距標記軌枕位置、曲線地段,軌枕標記應該標在外側鋼軌上,再利用鋼軌直角尺確定內側鋼軌處軌枕的位置。使用直角尺對軌枕進行方正,確保軌枕與工具軌垂直,如圖所示。軌枕方正后,再次對軌枕間距進行復核,確保軌枕位置無誤,間距偏差±5
mm。鋪設工具軌方正軌枕四、無砟軌道施工(8)軌排組裝:采用雙向同步電動扭力扳手緊固扣件組裝軌排,如圖所示。按設計安裝彈跳扣件,現場檢查除抽查扣件扭力外,主要還要檢查彈條中部下顎是否與塑料軌距擋板密貼。軌排組裝時墊板應居中,扣件扭矩應符合設計要求。軌排組裝后要及時檢查軌枕間距、方正及軌距等是否滿足設計要求。組裝軌排四、無砟軌道施工(9)安裝螺桿調節(jié)器托盤:螺桿調節(jié)器托盤應裝在軌底,在每個軌排端的第1、2軌枕間需配一對螺桿調節(jié)器,之后直線和超高小于50
mm地段每隔3根軌枕、超高大于50
mm地段每隔2根軌枕安裝一對螺桿調節(jié)器;螺桿調節(jié)器托盤中的基板應安裝在中間位置,以保證可向兩側移動。支撐螺桿的下面需要在支承層上墊一個中心打磨成凹槽的小鐵塊,如圖所示。安裝螺桿調節(jié)器托盤四、無砟軌道施工(10)軌排粗調與安裝螺桿調節(jié)器:在12.5
m的軌排兩側均勻布置4對起道機,將軌排一次均勻頂起,利用方尺、軌距尺、垂球和小鋼尺對軌排進行粗調。一般先調中線,后調高程,經過2~3遍調整后,軌排方向和標高基本處于正確位置,粗調完成后應保證軌排的幾何位置偏差控制在5
mm之內。完成軌排粗調后,安裝調節(jié)器螺桿,根據超高的不同選擇螺桿調節(jié)器托盤的傾斜插孔(用于調節(jié)與底座面的角度,確保螺桿始終豎直,受力良好),旋入螺桿,安裝波紋管(或其他隔離保護套)。擰緊全部螺桿使之均勻受力后拆除起道機,如圖所示。軌排粗調與安裝螺桿調節(jié)器四、無砟軌道施工(11)道床板鋼筋綁扎:按設計要求綁扎上下層鋼筋,如圖左所示,注意保護層厚度。除接地鋼筋外,所有鋼筋交叉點及接頭部位均應設置絕緣卡絕緣,絕緣電阻應大于2M。在綁扎鋼筋時,不得隨意碰撞已粗調完成的軌排。鋼筋綁扎完成后,根據綜合接地的要求,及時進行綜合接地鋼筋的焊接連接(見右圖),并進行電阻測定。道床鋼筋綁扎綜合接地鋼筋焊接四、無砟軌道施工(12)安裝縱橫向模板:模板安裝前先清除鋼筋網內的雜物。模板分橫向模板、縱向模板。橫向模板主要是在斷縫處分隔道床板,縱向模板設置于兩側,如圖所示。安裝縱橫向模板四、無砟軌道施工(13)軌排精調:對軌頂高程、軌道中線位置、軌距、軌向、水平等幾何形態(tài)進行測量調整。軌排精調是一道關鍵的工序,它對軌道的幾何尺寸最終位置能否達到設計及驗收標準起到決定性的作用。調整方法:主要使用螺桿調節(jié)器及軌道測量小車進行軌道精確調整。根據測量小車電腦顯示數據精度可顯示到0.1
mm,調整螺桿調節(jié)器。通過轉動螺桿調節(jié)器豎向螺桿,垂直調整軌道高程,通過轉動螺桿調節(jié)器水平螺桿,實現水平調整。在曲線地段,調整時可能產生水平位置和高度的沖突,因此必須在垂直及水平雙向同時進行調整。水平調整通過螺旋調整器進行調整,水平調整螺栓的旋轉使用特殊絲杠同時進行。最終保證各項軌道參數的偏差值在允許范圍內,如圖所示。軌排精調四、無砟軌道施工(14)軌排加固:精調完成后立即進行軌排加固,以防止?jié)仓炷習r軌排位移及上浮,固定好軌排的空間幾何狀態(tài),如圖所示。軌排加固四、無砟軌道施工(15)鋼軌、扣件、軌枕保護:精調完成后,將鋼軌、扣件、軌枕使用保護套覆蓋,以免澆筑時造成污染,如圖所示?;炷翝仓?、無砟軌道施工(16)混凝土澆筑:澆筑砼前要再次檢查鋼筋絕緣性能,用彩條布將工具軌頂面及側面覆蓋,用塑料袋將螺桿調節(jié)器包裹嚴實,并在軌枕上安裝防護罩。在澆筑混凝土時,混凝土下料高度不得大于1
m,防止出現因砼沖擊過大而引起軌排偏移。軌枕下面應將振搗棒斜向伸入軌枕底板振搗,以確保道床板砼密實。振搗時振搗棒嚴禁碰撞工具軌及螺桿調節(jié)器。禁止在同一地方長時間振搗,否則會出現混凝土離析現象。混凝土澆筑如圖所示。混凝土澆筑四、無砟軌道施工(17)混凝土收面:砼澆筑完成后要及時收面并按設計預留排水坡,同時要控制好道床板頂面的標高和平整度。及時對鋼軌、扣件、軌枕上殘留的砼進行清理干凈,確保軌道清潔,如圖所示?;炷潦彰嫠摹o砟軌道施工(18)放松扣件:砼在凝固過程中,當用手指壓砼表面無明顯痕跡時(具體時機應由工藝性試驗確定),應及時松開螺桿調節(jié)器和
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