板式无砟轨道施工组织设计.docx
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板式无砟轨道施工组织设计.docx
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板式无砟轨道施工组织设计
板式无碴轨道大体上可以分为日本板和德国板两类,此次研究对象主要参照日本板。
日本无碴轨道技术以新干线板式无碴轨道结构为代表,具有无碴轨道线路稳定性、刚度均匀性好、线路平顺性、耐久性高突出优点,可显著减少线路维修工作量。
日本板式无碴轨道已有成熟技术和丰富施工经验,其铺设范围已从桥梁、隧道发展到土质路基和道岔区,其定型无碴轨道包括适用于高架桥和隧道A型板式无碴轨道、框架式轨道板,适用于土质路基上RA型板式无碴轨道和特殊减振区段用防振G型轨道板等。
及德国博格板式无碴轨道相比,日本板式无碴轨道在基础上设置了凸型挡台。
凸型挡台及基础混凝土板一起建造,依靠凸型挡台对轨道板进行定位,施工更为方便。
日本板式无碴轨道用轨道板,没有在工厂内机械磨削工序,制造相对简单。
2施工准备
2.1施工调查
施工前,应对以下内容进行调查并加以落实:
⑴调查沿线轨道板存放临时基地、CA砂浆原材料储存基地等设置条件。
⑵了解施工前相关工程进展情况、质量状况及对无碴轨道工程影响,核实施工进度计划。
⑶收集沿线水文、气象资料。
⑷调查沿线砂石料来源、水源、电源,了解适宜作为原材料及轨道构件储存、构件预制以及生活及生产房屋等场地条件。
⑸调查沿线道路、交通状况;铺板、CA砂浆灌注机械通过地段限界情况。
⑹核查轨下基础情况,重点了解桥梁预制、架设(现浇梁预应力张拉时间)、预埋件、排水及电力管线、路基填筑质量和沉降值等。
2.2相关资料复核
无碴轨道施工前,应熟悉已获批准施工设计文件(包括变更设计文件),接收及无碴轨道施工有关已竣工工程及变更设计资料,并进行核对。
对设计文件中坐标、高程应进行详细复核,应指派专人负责进行完整演算,并由他人对计算结果进行独立复核。
对线下施工单位提供相关竣工文件应予以仔细检查,特别是沉降观测和变形控制资料,并根据现场进行比对,验证数据真实性。
2.3实施性施工组织设计编制
施工前,应根据设计文件和施工调查报告编制切实可行实施性施工组织设计,对施工过程质量控制及进度计划提出明确要求,明确关键和特殊过程。
实施性施工组织设计至少应包括以下内容:
⑴编制依据及原则
⑵工程概况及主要工程数量
⑶大型临时工程
⑷机构设置及劳动力组织
⑸总体施工方案及主要施工方法
⑹工期安排(包括施工顺序、施工进度)
⑺材料供应计划及供应方式
⑻施工机械及试验、测量、检测仪器设备配置计划
⑼安全、质量、工期保证及环境保护措施
针对各工序,尚应编制相应作业指导书,明确操作方法、施工工艺和作业标准,用于指导现场施工。
2.4技术交底和人员培训
施工前,应进行详细技术交底,明确技术标准,强调施工注意事项,提出安全技术措施。
所有施工作业人员均应参加岗前培训,并通过考试后持证上岗。
2.5检测机构设置
施工前应根据质量控制需要设置检测机构,并配备相应检测设备。
试验检测设备主要包括:
轨道板质量检测设备、混凝土质量检测设备、基床表层状态参数检测设备、CA砂浆试验仪器等。
2.6物资、机械准备
根据无碴轨道施工技术要求及拟定施工方案,选择合适施工设备和机具。
施工材料及轨道部件必须满足相应技术条件,并应符合下列要求:
⑴轨道部件取样、试验及验收均应按有关规定办理。
⑵施工材料及轨道部件、CA砂浆原材料应依照有关规定按规格分类储存、标识,堆码整齐。
2.7及线下施工单位交接
施工前,路基、桥、隧及过渡段应有检验合格资料,并提供沉降观测资料及评估报告。
板式无碴轨道施工单位应接收线下施工单位线路测量资料及控制桩,核实中线贯通情况,并复测线路基桩和路面高程。
中线桩、线路基桩、水准点应钉设齐全,缺损者应在板式无碴轨道施工前补齐。
线路复测应符合《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》相关要求。
3无碴轨道测量技术及基桩设置
3.1无碴轨道测量技术
根据引进技术及国内前期无碴轨道施工测量研究,综合试验段以“三网合一、分级控制、多级复核、科学平差”为原则来组织测量工作。
⑴全试验段布设一个GPS基础平面控制网,每4km左右布设一对GPS(B)级控制点。
勘察控制网、施工控制网、运营维护网等三网共用此平面控制网。
⑵平面控制网按三级布置,分级控制。
具体布置方法应复核《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》要求。
⑶全部工程测量工作实行分级管理:
成立由专职测量工程师为组长精测组和施工测量组,分别负责各自职权内工作。
精测组负责本标段控制测量。
施工测量组负责工程现场日常施工测量。
实行相互复核制度。
⑷无碴轨道施工基桩控制网(CPⅢ)布设完成后,按照每种无碴轨道施工工艺设置加密基桩,加密基桩采用强制对中方式。
⑸测量结果整理计算所采用平差软件应通过国家有关部门认证,施工过程测量采用后方交汇、网平差手段。
3.2基准器设置
板式无碴轨道是比较难以正确调整结构,一旦完成铺设便无法修改较大不平顺量。
虽然板式无碴轨道是以无维护为目标轨道结构,但钢轨及扣件维护及以往相同,并且可调垫板在材质上也并非具备永久性,作为轨道板下CA砂浆填充层长期使用后也必须进行修补。
所以,为了在建设中能以毫米为单位实现高精度、有效轨道整理,就需要设置基准点,具体设置方式见相关科研小组成果。
4板式无碴轨道施工方案
4.1总体施工方案
根据武广客专综合试验段施组安排,原则上板式无碴轨道先施工右线,再施工左线。
4.1.1
施工右线时利用左线作为运输通道,同时充分利用施工便道组织各种材料运输。
砼采用砼运输车直接运输到位,轨道板采用轮胎式汽车吊安装,CA砂浆灌注采用拌合、灌注一体车走行在左线上进行灌注。
4.1.2
施工左线时钢筋、模板等散装材料可以通过右线有轨运输(采用简易、人工推运轻型平板车),其中钢筋等消耗物资也可以按照沿线需求提前运输至现场,这样可以尽量减少物流冲突。
砼采用汽车泵或拖式泵泵送施工,轨道板采用轮胎式汽车吊、轨道板运输车走行在砼底座上,倒退着铺设。
CA砂浆灌注采用拌合、灌注一体车走行在施工便道上进行灌注。
4.2工作面作业区划分
板式无碴轨道施工工作面按照流水作业方式划分为九个区,依次为:
桥(路基)面清理测量区、底座及凸形挡台钢筋绑扎区、底座及凸形挡台立模区、底座及凸形挡台混凝土灌注区、底座面清理及基桩测设区、轨道板铺设区、轨道板精调区、CA砂浆灌注区、凸形挡台周围树脂灌注区等。
5无碴轨道施工设备、机具、测量设备及人员配置
表1底座混凝土施工机具设备
序号
名称
单位
数量
1
混凝土运输车
辆
6
2
混凝土输送泵
台
2
3
混凝土拌合站
座
1
表2轨道板铺设机具设备
序号
名称
单位
数量
1
轮胎式汽车吊
台
1
2
三向千斤顶
台
4
3
三角规
台
2
4
运输汽车
台
4~8
表3乳化沥青及CA砂浆生产主要机具设备
序号
名称
单位
数量
1
导热油炉
台
1
2
乳化沥青生产设备
套
1
3
电子秤
台
1
4
运输车
辆
1
5
移动式CA砂浆拌合车
台
1
表4施工配置测量仪器
设备名称
数量
精度
备注
全站仪
1台
1”
测距精度(1+1ppm)
电子水准仪
1台
0.3mm
铟瓦尺
1对
三角架及棱镜
4套
表5施工队伍及人员配置
班组名称
班组数量
每组人数
备注
底座施工班组
2
50
轨道板铺设班组
2
10
轨道板调整班组
2
10
CA砂浆灌注班组
2
10
轨道精调班组
2
6
6板式无碴轨道施工进度
板式无碴轨道施工进度施工根据国内前期情况,主要受轨道板调整及CA砂浆灌注时间制约。
轨道板底座钢筋绑扎和模板支立按照200m/d计。
钢筋按照0.1t/m计,每天需要完成20t钢筋绑扎工作。
轨道板底座砼模板支立按照200m/d计。
轨道板底座砼浇注按照200m/d计。
路基地段砼按照0.96方/m,桥梁地段砼按照0.56方/m,每天大约完成200方砼浇注。
轨道板铺设按照200m/d,40块轨道板计。
根据前期施工经验每日轨道板调整可完成40块,夜晚不安排调整施工,因为夜晚测量能见度差,轨道板调整质量保证率低,施工进度慢。
每块板下CA砂浆拌和及灌注时间合计约需15min,单班作业时间按8h计算,能够完成32块轨道板(160m)灌注,综合考虑后日综合进度确定为150m,月施工进度4.5km/月。
7板式无碴轨道施工工艺
7.1轨道板生产工艺(见相关科研小组研究成果)
7.2板式无碴轨道施工工艺
在无碴轨道施工前,由专业单位对线下工程进行无碴轨道铺设条件评估,符合要求后方可进行无碴轨道铺设。
板式无碴轨道道床施工工艺流程图
就近新建制板场,预制轨道板采用公路运输至施工作业面,汽车吊配套专用吊具吊装至工作面方式。
轨道板采用三角规配合液压千斤顶调整。
CA砂浆采用汽车运输CA砂浆搅拌机拌和,配套CA砂浆压送机灌注。
无碴轨道总体施工顺序为:
轨道板制作→底座和凸形挡台施工→基准器测设→轨道板铺设及状态调整→CA砂浆灌注→无缝线路施工。
⑴施工测量
⑵底座混凝土施工
①底座和凸形挡台钢筋在工区内集中下料,自卸汽车从施工便道运抵工作面,人工散运就位。
底座混凝土施工拌合站集中生产混凝土,混凝土运输车运输,右线施工时可直接入模,左线施工时采用泵送入模。
②根据测设线路中心线,绑扎基础钢筋骨架,并放好钢筋保护层垫块。
将基础结构钢筋及预埋基础连接钢筋、凸形挡台钢筋相连。
③模板采用定型钢模板,以模板顶面高程控制底座混凝土灌注标高。
曲线地段混凝土基础施工时,外侧高度应满足曲线超高设计要求,同时应考虑底座顶面合理排水坡度。
④在伸缩缝处设高程控制点。
⑤检查合格后及时灌筑基础混凝土。
混凝土灌筑采用机械振捣,振捣密实后,用木抹将其抹平。
⑥在底座混凝土拆模后24小时,进行凸形挡台施工。
在混凝土未达到设计强度之前,严禁各种车辆在底座上通行。
主要设备有混凝土运输车、输送泵、自卸汽车、汽车吊。
⑶凸形挡台施工
凸形挡台为圆形,周围用树脂材料填充,树脂厚度为40mm。
基准器埋设于凸形挡台中间,见下图所示。
凸形挡台形状及基准器位置示意图
①凸形挡台采用圆形钢模,并设有加强肋。
挡台模型支立时采用精密测量办法控制其位置,进行反复对中调平,使其距离偏差及及线路中心线偏差均符合标准要求,在其内灌注混凝土并细心捣固,以确保其位置准确。
②凸形挡台混凝土灌筑、振捣应采用插入式振捣器。
③凸形挡台施工达到设计标高后,表面须抹平。
④在凸形挡台表面测设基标,为轨道板铺设做好准备。
⑷基准器(或加密基标)测设
凸形挡台施工时,应在每个凸形挡台上设置基准器底座;安设基准器,并按要求精确测定基准器上基准点位置,为轨道板铺设做好准备。
在基准器底座上精密测量基准点位置,包括水准测量、中线测量和正矢测量。
基准点高程应自水准基点引出,按精密水准方法往返观测;中线和正矢测量可采用任意点置镜极坐标法或偏角法。
⑸现场轨道板验收
为了保证铺设轨道板进度,需要将轨道板提前倒运和存放到铺板现场。
在平板拖车上验收预制场运送来轨道板,会同轨道板预制场质检人员一起对其外观、损伤、龟裂及平面性等是否合格进行确认。
并将其临时放在路基上。
轨道板外观检验见“轨道板验收检查、测量方法示意图”。
轨道板外观合格标准为:
翘曲量=测量值(H)-定位块高度
平面性=左翘曲量-右翘曲量
翘曲量:
±3mm以内
平面性:
1mm以内
轨道板验收检查、测量方法示意图
⑹现场轨道板堆放
在轨道板验收检查结束之后,安装吊钩,并使用吊装框,在地面指挥人员引导下,用25t吊车吊起,卸到路基上配置好临时性支撑用四方垫块上。
2600mm
2200mm
吊装框示意图 吊装框吊钩示意图
⑺轨道板运输安装
汽车运输轨道板时,堆放高度不得超过2层,两层之间采用10cm厚方木隔开,轨道板应平稳放置并绑扎牢固。
在轨道板临时存放点应设置坚固平台,存放高度不得超过4层,时间不得超过4天,轨道板临时存放方式如下图所示。
枕木
枕木
临时放置用垫块
150×70×2200
轨道板临时存放示意图
⑻轨道板吊装运输
轨道板通过龙门吊吊装就位,三向千斤顶精调对位。
施工要点:
①将CA砂浆灌注袋铺设就位,保证CA砂浆灌注袋位置居中、平展,曲线地段CA砂浆灌注袋进行必要加固。
支撑垫木处CA砂浆袋先进行折叠,待轨道板调整时抽出垫木,铺展CA砂浆灌注袋。
②轨道板运输到位后,龙门吊(或汽车吊)吊装轨道板,人工辅助就位。
③曲线地段每块轨道板必须按相应偏转角放置。
施工设备:
轮胎式双向轨道板运输车、龙门吊、汽车吊
⑼轨道板状态调整
轨道板调整,以基准器为基础,采用三向千斤顶、支撑螺栓、螺纹丝杆顶托等,调整轨道板高低、方向及凸形挡台缝。
轨道板调整如下图所示。
轨道板调整示意图
将支撑螺栓安装到轨道板侧面联结铁件上,利用三向千斤顶缓慢顶起轨道板,除去轨道板下临时支撑方木。
按照预定高度值,使用三角规及三向千斤顶调节轨道板高度。
调整轨道板中心线及凸形挡台基准器之间连线,使其及轨道板中心线重合。
用钢尺精确测量两凸形挡台间纵向距离,将凸形挡台缝均匀设置。
在轨道板两端设置轨距尺、根据基准器测设数值,使用三向千斤顶调节轨道板面水平。
轨道板面水平、中心线、凸起间隔调节后,在凸形挡台及轨道板之间钉入楔子,固定轨道板。
测定轨道板安装精度及CA砂浆注入厚度,提交记录。
轨道板铺设精度要求见部颁标准。
⑽CA砂浆灌注前准备
①确认轨道板是否精确调整到位,是否发生偏移、有无废物等并检查灌注袋位置。
②塑料布覆盖在轨道板表面。
③在灌注位置准备注浆阀门。
⑾CA砂浆灌注
在灌注口安装控制阀门,利用重力自然灌注。
灌注时派相关人员在轨道板四角进行监控,防止轨道板受力偏斜。
①暂停灌注时,要及时清洗搅拌机。
②在CA砂浆灌注前,每一盘均应通过流动度试验,进行流动时间、含气量测量,不在规定范围内时,不能灌注。
③CA砂浆灌注时,要对每一块轨道板进行连续注入,充分填充,使板下不出现空隙。
④尽量避免在雨天灌注,施工过程中若遇到下雨,应采取遮雨措施。
⑤施工中应进行流动度、含气量、温度试验,及时采集试样进行膨胀率、泛浆、强度试验并记录结果。
⑥曲线地段超高过大时,CA砂浆灌注分2~3次进行,防止板块受力漂浮,但每次灌注应在前次注入砂浆未硬化前进行。
在进行CA砂浆注入施工前,须测定流动时间、空气含量、温度等指标,并填写试验记录,确定砂浆合格后方可注入。
A、在搅拌之前,要检查待注入地点有无积水及其他有害物质,如有就应立即清除;
B、拌制好砂浆,如果时间处于静止状态,就会变成假凝状态,很快丧失流动性,为此,应一边缓慢地搅拌砂浆,一边运输和注入。
C、在CA砂浆即将注入之前,还应测定其流动时间,尽可能得到所规定流动性。
D、注入速度以不带入空气那样徐徐地连续进行,压送泵喷吐量控制在120L/min以内。
还应注意不致引起材料离析,并且完全充分地填充空隙。
E、当注入了一半左右程度,就应进一步降低注入速度,以便空气排出,并观察CA砂浆静态位置,并应充分确认轨道板侧面高度,保证轨道板底部注浆饱满。
F、在坡度区间进行注入,是从轨道板低侧注入孔向高侧注入孔移动,沿着一侧进行。
G、当CA砂浆在轨道板侧面或注浆孔中高度达到30mm以上时,第一次注浆作业才算结束,此时再次检查是否存在漏浆现象,如有,必须采取措施。
H、待CA砂浆凝固后,拆除模板,对凸形挡台四周再次注浆至挡台顶部,在注入CA砂浆过程中,应用聚乙烯薄膜覆盖轨道板,以免造成污损。
⑿养生
①采用自然养生。
②当强度达到0.1MPa且CA砂浆灌注时间达到24小时后拆除轨道板支撑螺栓。
③CA砂浆养生期间不得在轨道板上加载。
⒀凸形挡台周围填充树脂
施工工艺流程
CA砂浆灌注24小时并清洁、整理完毕后,在凸形挡台周围安放树脂灌注专用袋,采用布制橡胶带或粘着剂防水和固定。
树脂灌注工艺流程如下图所示。
凸形挡台周围树脂灌注工艺流程图
成型后凸形挡台如下图所示。
凸形挡台灌注示意图
施工方法及技术要求
①采用10±2MN/m聚氨脂系或者环氧树脂系合成树脂,在CA砂浆灌注完成24h后,安放凸形挡台树脂灌注袋。
②根据规定比例进行计量,用手摇搅拌器等在专用特殊混合容器内进行均匀搅拌,如下图所示。
树脂混合
③每1000m轨道长度抽取3个样品进行强度试验,提交试验结果。
④室外施工环境温度低于10℃时,需将树脂液体温度调到20℃以上混合。
⑤要对垃圾、异物、水分等进行清扫和清除。
⑥使用灌注袋时,要防止树脂泄漏。
凸形挡台和轨道板间距不足20mm时,应汇报后另作研究处理。
⑦为防止空气进入,应尽量保持低位进行灌注施工。
8轨道整理
8.1轨道状态调整
板式无碴轨道钢轨高低、水平调整采用特制调整块进行。
垫块分基准垫块和微调垫块,调整时放在钢轨及板体顶面之间。
调整垫块形状及安放位置如下图所示。
调整垫块安放位置及调整垫块示意图
⑴轨向调整
①利用铁垫板上套管螺栓及轨道板上预埋套管间隙,以及不同号码规矩块来调整。
②先用20m弦线拉正矢确定一股钢轨轨向,再以轨距控制另一股钢轨轨向。
③由直线向曲线调整
⑵高低、水平调整
轨道高低、水平通过调高垫板及充填式垫板进行调整。
充填式垫板充填厚度为4~8mm,超出8mm时在铁垫板下加垫调高垫板。
8.2充填式灌注袋施工
8.2.1工艺流程
工艺流程见下图
充填式垫板施工工艺流程
8.2.2灌注袋安装
充填式垫板充填厚度约为4~8mm,若测量后调高量超出该范围,应在扣件垫板下垫入预制调高垫板。
灌注袋安装时不区分袋上、下面。
直线地段,灌注袋灌注口应置于轨道内侧;曲线超高地段,灌注口应朝曲线内侧,从低侧灌注。
灌注袋插入时,应使其位置印记及轨下胶垫对齐,保证灌注袋位置准确。
灌注袋形状及灌注口方向如下图所示。
灌注袋形状及灌注口方向示意图
8.2.3树脂拌和及灌注
⑴树脂计量及拌和
具体内容见相关小组科研成果
⑵树脂灌注
①灌注袋灌注口及排气口必须在树脂灌注前剪开,同时确认灌注袋内无水分。
②拌和后混合液可使用时间随室外温度和液温会有较大幅度变化,故对A、B剂应有适当温度管理,并在可使用时间内(20℃时可使用时间约为40~50min)完成灌注。
8.2.4充填式灌注袋施工材料及机具
⑴材料
按每台注入泵施工1000m计算,充填式灌注袋施工所用材料如下表所示。
材料表
名称
形状尺寸
单位
数量
备注
可调衬垫袋
个
3200
5m板16块
注入树脂A液
(聚合树脂PV-401)
褐色液态
kg
688
60kg钢轨直结5型扣件平均注入厚度5mm
硬化剂B液
无色液态
kg
14
在A剂中添加2%
⑵机具
施工所用机具如下表所示。
机具表
名称
形状尺寸
单位
数量
备注
注入器
凸轮泵
台
1
发电机
台
1
轨道车
台
1
装载注入器及其他物品
温度计
杆形
1
调节树脂配合用
工具
套
1
树脂拌合、施工使用
照明灯具
个
6
夜间、隧道施工用
试验用金属模型
压缩、弯曲
组
1
质量检验
9无缝线路应力放散、锁定和精细整理
9.1无缝线路应力放散、锁定
9.2精细整理
充填式垫板灌注完毕及线路锁定施工完后,轨道高低、水平已经达标。
再以轨检仪检测,根据测得数据进行轨向、轨距局部精细调整。
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