铁路客运专线有砟轨道施工及道岔铺设新技术研究

铁路客运专线有砟轨道施工及道岔铺设新技术研究

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摘要摘要随着我国铁路建设跨越式发展，列车的运行速度越来越高，客运专线轨道要求具有高稳定性和高平顺性。客运专线轨道的结构形式有两种：有砟轨道和无砟轨道。与有砟轨道相比，无砟轨道具有稳定性好、养护维修工作量少、寿命长、道床稳定性好等优点。但由于部分地段不适宜铺设无砟轨道，因此必须铺设有砟轨道。客运专线中无砟轨道施工技术的研究较多，有砟轨道施工技术研究较少，因此研究客运专线有砟轨道施工及道岔铺设技术具有重要的现实意义。本文回顾了国内外有砟轨道的发展情况和有砟轨道施工及道岔铺设技术的研究现状；其次，介绍了客运专线有砟轨道施工技术和道岔铺设技术；最后，分析了施工过程中需要解决的一些技术难题。研究的主要内容有：客运专线有砟轨道施工过程中各工序质量控制、大型机养设备对线路精细整道、客运专线高速道岔高精度铺设技术，得出以下结论：(1)研发了一整套适用于250km/h客运专线有砟轨道跨区间无缝线路的施工技术；(2)研制出了一套适用于有砟高速道岔铺设的施工工艺；(3)自主研发的有砟高速道岔基地平台组装、整组吊装、整组运输、整组机械铺设的新技术和新工艺；(4)研制的滑触式供电装置有效的解决了铺轨基地龙门架（门式起重机）供电电缆造价昂贵，且易损坏的技术难题；(5)研制的Ⅲ型无挡肩混凝土轨枕(Ⅲb)吊架和滑移止挡器，提高了轨枕装车质量和效率、保障了运枕龙门吊在枕轨运输列车上的走行安全。关键词：客运专线，有砟轨道，施工技术，道岔铺设 AbstractAbstractThetrainspeedisincreasingwiththegreatleapforwarddevelopmentofrailwayconstruction.Thepassengerdedicatedlinehashigherrequirementsonstabilityandridecomfort.Therearetwokindsstructureformofpassengerline:ballastedtrackandballastlesstrack.Ballastlesstrackhastheadvantagesofgoodstability,lessmaintenanceandrepair,longservicelifeandgoodstabilityofballastcomparedwiththeballastedtrack.However,partlocationisnotsuitableforlayingballastlesstrack.Theconstructiontechnologyresearchesaboutballastlesstrackaremorethanballastedtrack.Soithasimportantpracticalsignificancetostudyballastedtrackconstructionandswitchlayingtechnologyofpassengerline.Firstly,thedevelopmentandconstructionsituationofballastedtrackathomeandabroadwasreviewed.Secondly,constructiontechnologyofballastedtrackandlayingtechnologyofswitchwereintroduced.Finally,thetechnicalproblemsneedtobesolvedintheprocessofconstructionwereanalyzed.Themainresearchcontentsincludeeachprocedurequalitycontrol,mainframeequipmentandhighprecisiontechnologyoflayingswitchinpassengerline.Thefollowingconclusions:(1)Asetofconstructiontechnologyoftrans-sectionaljointlesstrackin250km/hpassengerlinewasdeveloped.(2)Asetofconstructiontechniquesapplicabletothehighspeedlayingswitchofballastedtrackwasdeveloped.(3)Itisthefirsttimeforourcountrytoindependentresearchnewtechnologyofplatformassembly,wholegrouphoisting,wholegrouptransportationandwholegroupmechanicallayingofballastedtrack.(4)Thetechnicalproblemsofhighcostandeasydamageofpowercable(gantrycrane)canbeeffectivelysolvedbyslipandtouchtypepowerdevice.(5)Thenoshoulderconcretesleeperhanger(Ⅲb)andslipstoppingdevicecanimprovethequalityandefficiencyofsleeperloading,andalsocanensurethe Abstracttransportsecurityofgantrycraneinsleepertransportationtrain.Keywords:passengerline,ballastedtrack,constructiontechnology,switchlaying 目录目录第一章绪论................................................................................................................11.1选题背景及意义..................................................................................................11.1.1研究背景........................................................................................................11.1.2研究意义........................................................................................................21.2国内外研究现状..................................................................................................21.2.1有砟轨道研究现状.......................................................................................21.2.2有砟轨道施工及道岔铺设研究现状..........................................................41.3本文研究方法和内容..........................................................................................6第二章工程背景............................................................................................................82.1工程概况...............................................................................................................82.2主要技术指标.......................................................................................................82.2.1新建正线轨道...............................................................................................82.2.2站线轨道........................................................................................................92.2.3无砟轨道........................................................................................................92.2.4过渡段............................................................................................................92.2.5无缝线路.....................................................................................................102.3工程的重难点....................................................................................................10第三章客运专线有砟轨道施工技术........................................................................113.1有砟轨道施工概述............................................................................................113.1.1基本工艺流程及规定.................................................................................113.1.2主要施工设备............................................................................................123.2线路测量技术....................................................................................................123.2.1护桩测设.....................................................................................................123.2.2大机养护作业测量....................................................................................123.3铺轨前的预铺道砟技术...................................................................................143.3.1工艺原理及工艺流程................................................................................143.3.2铺砟前施工调查及铺砟方案编制...........................................................163.3.3道砟存放场设置........................................................................................163.3.4道砟进场检验、存贮................................................................................173.3.5铺砟前线路交接及施工测量...................................................................17—I— 目录3.3.6道砟运输及沿线卸砟................................................................................173.3.7装载机匀砟.................................................................................................183.3.8平地机平砟.................................................................................................193.3.9压路机碾压道砟........................................................................................203.3.10质量检查...................................................................................................203.3.11保证措施...................................................................................................213.4有砟轨道铺枕铺轨技术...................................................................................213.4.1单枕铺设法铺枕铺轨基本工艺流程.......................................................213.4.2铺枕铺轨质量规定....................................................................................243.4.3保证措施.....................................................................................................243.5分层上砟整道技术...........................................................................................253.5.1工艺流程.....................................................................................................253.5.2施工测量.....................................................................................................263.5.3施工准备.....................................................................................................273.5.4技术资料.....................................................................................................273.5.5道砟储备.....................................................................................................283.5.6道砟进场质量检查....................................................................................283.5.7设备准备.....................................................................................................293.5.8线路卸砟.....................................................................................................293.5.9铺砟后分层上砟整道................................................................................293.5.10质量控制及标准......................................................................................313.6应力放散及锁定技术.......................................................................................323.6.1总体方案及应遵循的原则........................................................................323.6.2应力放散与锁定........................................................................................333.6.3保证措施.....................................................................................................353.7轨道精调整理技术...........................................................................................353.7.1有砟轨道精细整理基本工艺流程...........................................................353.7.2作业要求及规定........................................................................................37第四章有砟高速道岔铺设技术................................................................................414.1施工前的准备及场地布置...............................................................................414.1.1岔位放样.....................................................................................................414.1.2组装平台布置............................................................................................414.2高速道岔的平台组装与调整...........................................................................424.2.1岔枕摆放.....................................................................................................424.2.2零部件摆放和连接....................................................................................424.2.3钢轨件安装.................................................................................................434.2.4道岔内部焊接............................................................................................45—II— 目录4.3道岔换铺............................................................................................................464.3.1道岔运输.....................................................................................................464.3.2道岔换铺.....................................................................................................474.4道岔养护............................................................................................................494.5道岔与两端线路锁定.......................................................................................504.6有砟高速道岔铺设注意事项...........................................................................504.7有砟道岔精调整理...........................................................................................524.7.1精调整理基本工艺流程............................................................................524.7.2质量要求.....................................................................................................534.8转换系统的安装及调试...................................................................................544.9站线临时过渡方案实施...................................................................................544.10有砟高速道岔铺设研究成果........................................................................55第五章施工中解决的技术难题................................................................................565.1门式起重机动力滑线技术...............................................................................565.1.1问题提出.....................................................................................................565.1.2传统轨道式龙门架供电方式分析...........................................................565.1.3轨道式龙门架滑触式供电装置研究.......................................................595.1.4滑触式供电装置研究实施........................................................................615.2轨枕吊架技术....................................................................................................625.2.1问题提出.....................................................................................................625.2.2轨枕吊架的研制........................................................................................625.3运枕龙门吊滑移止挡器技术...........................................................................645.3.1问题提出.....................................................................................................645.3.2滑移止挡器的研发....................................................................................645.3.3滑移止挡器的现场实施............................................................................65第六章结论.............................................................................................................67参考文献.............................................................................................................68致谢..............................................................................................................................70个人简历、在校期间的研究成果及发表的学术论文..............................................71—III— 第一章绪论第一章绪论1.1选题背景及意义1.1.1研究背景由于铁路具有速度快、安全性好、成本低的优点，所以各个国家都大力发展铁路运输行业。随着时代的发展，铁路运输行业分工更加明确，即客运向着高速化发展，货运向着重载化发展。本世纪初期，在国务院通过的《中长期铁路网规划》中明确指出我国铁路建设的中长期目标是在2020年我国客运专线的[1]营业里程要达到12000km，客车时速要到达200km/h以上。客运专线轨道的结构形式有两种：有砟轨道和无砟轨道。有砟轨道结构具有建设费用低、修复快、机械化程度高、几何形位调整简单等优点，但随着列车速度的提高，有砟轨道也表现出很多的缺点，如道砟容易飞散、道床的稳定性差等，如图1-1所示。无砟轨道结构一般不会出现这种情况，因此无砟轨道是客运专线发展的趋势。但由于部分地段不适宜铺设无砟轨道，因此必须铺设有[2-3]砟轨道。图1-1有砟轨道形式的客运专线—1— 第一章绪论随着我国铁路建设的发展，列车的运行速度越来越高，而250km/h客运专线有砟轨道高平顺性和高稳定性要求是保证线路开通即达到设计时速的关键。在客运专线有砟轨道施工过程中如何进行各工序质量把关，如何通过大型机养设备对有砟线路的精细整道使线路达到客运专线动、静态验收标准的要求是客运专线有砟轨道施工的关键技术之一。另外，在轨道线路中道岔是轨道中的薄弱环节之一，因此客运专线道岔的高精度铺设对保证道岔正常使用起着至关重要的作用，只有高精度的铺设质量，才能保证道岔具有高稳定性，从而保证列车行驶时的舒适度。1.1.2研究意义既有普速铁路有砟轨道的施工技术已经完全不能适应按设计时速一次开通250km/h客运专线有砟线路的施工要求，必须寻求一种适用于250km/h客专跨区间无缝线路铺设的标准化、经济化、科学化的管理、施工模式，以适应当代铁路建设事业的高速发展，为现代高速铁路和客运专线铁路的施工组织、施工工艺、施工设备及质量、安全控制提供一个良好的借鉴。1.2国内外研究现状从上个世纪开始，世界上拥有高速铁路的国家就开始对轨道的结构形式展[4]开一系列的研究。其中，国外主要以德国、法国和日本为主，这三个国家在研究初期轨道形式都以有砟轨道为主，后期德国和日本在高速铁路上主要采用无砟轨道的结构形式，而法国则以有砟轨道作为其高速铁路主要轨道形式。1.2.1有砟轨道研究现状日本在上个世纪修建东海道新干线时采用的轨道形式为有砟轨道，但是在实际运营之后发现，如果不对桥上有砟轨道进行大修，则线路不能满足高速铁路平顺性要求。因此，日本在加强轨道结构、改善轨道结构的弹性和加强养护维修三个方面对新干线进行了整治。日本通过改变钢轨型号，并采用无缝线路，增加轨枕的质量等措施强化了轨道结构；通过钢轨打磨，加强维修等措施保持[5-6]钢轨良好的几何状态；通过采用弹性轨枕等措施保证线路结构的稳定性。德国的高速铁路在建设初期多采用有砟轨道，如曼海姆-斯图加特高速铁路—2— 第一章绪论[7-8]和汉诺威-维尔茨堡高速铁路。但从实际的运营情况来看，有砟轨道的不均匀沉降是造成道砟破坏最主要的原因。德国曾经采用加长的混凝土轨枕和增加轨下胶垫弹性等措施提高有砟轨道的承载能力。因此，德国在修建汉诺威-柏林高速铁路时，轨枕采用的是长2800mm的B75预应力轨枕，扣件采用的是Vossloh300弹性扣件，并铺设了道砟底部垫层。由于列车速度的提高，高速铁路有砟轨道中的道砟损毁严重，因此，德国铁路把250km/h作为轨道结构选型的临界值，即速度超过250km/h时，轨道结构宜采用无砟轨道，低于此速度时，轨道结构可以采用有砟轨道。法国是世界上唯一一个高速铁路以有砟轨道为主型的国家，从上个世纪七十年代末就开始修第一条高速铁路：巴黎东南新线。通过近十五年的运营后，该线需要进行大修，并在部分路段使用优质道砟，如图1-2所示。图1-2法国TGV高速列车目前，法国TGV高速铁路多采用双块式混凝土轨枕和弹性扣件，钢轨多采用铝热焊接并且长度为280m或396m的长轨条。通过近二十多年的成功运营可以证明，其轨道结构采用有砟轨道是合理的，这就为高速铁路有砟轨道提供[9-13]强有力的支撑，也为其他一些国家在高速铁路轨道选型方面提供一些参考。[14-15]国内很多学者都对有砟轨道进行了研究。张红平、颜华等对比分析了中、法、德三国高速铁路有砟轨道的设计标准，结果表明，中国的标准大部分参考了欧标，但由于各个国家的基本国情和设计理念不同，部分的设计标准有—3— 第一章绪论所差异，如道床、无缝线路和线路养护等的标准均是根据自身的现场经验总结出来的。[16]朱军通过对比德、法、日三国高速铁路的发展历程，分析了三国高速铁路建设与运营的管理经验，得出一些对我国高速铁路的有利的启示，认为从舒适性和投资节约性角度来说，有砟轨道要好于无砟轨道，法国TGV运营的成功再次证明，稳定性好的路基配合有砟轨道能够很好保证乘客的舒适性，并在减振降噪方面要优于无砟轨道。[17]卢祖文通过分析国内外高速铁路轨道结构的研究现状和应用前景，提出[18]了对国内客运专线轨道选型的一些思路。张晓椿通过分析国内外高速铁路的轨道结构形式，对京沪高铁的轨道形式进行了探讨，结果表明，在隧道和桥梁地段，由于基础稳定，宜采用无砟轨道，但对于稳定性好的基床采用有砟轨道[19]能够降低投资。王明慧通过分析渝万客运专线的技术因素、造价因素和运营养护成本因素等，提出对于山区高速铁路来说，宜选择有砟轨道和CRTSI型双块式无砟轨道结构形式。[20-24]闫红亮、卢茂胜等通过分析国内外高速铁路轨道结构的选型，并结合国内前期的科研成果和各客运专线中的轨道结构的类型，对我国今后的客运专线轨道结构选型提供了一些合理化的建议。1.2.2有砟轨道施工及道岔铺设研究现状国内250km/h客运专线有砟轨道和有砟道岔的施工研究刚刚起步，无论是施工组织、施工工艺、施工设备还是质量及安全控制方面，还有待于深入研究[25-28]。[29-30]何华武通过分析高速道岔的设计参数和平面线性，研究出了适合我国客运专线的高速道岔。中国研制出的250km/h的高速道岔已经在客运专线上大量成功使用。[31-32]王平分析了高速道岔的设计理论、平面线性、辙叉结构、轨下基础、转换设备等关键技术，这为推动我国高速道岔的发展奠定了坚实的基础。尤其是有砟高速道岔组装平台设计及道岔组装、跨区间整体道岔运输、采[33]用机械方式进行整体换铺的施工工艺在国内尚未有先例，如图1-3所示。—4— 第一章绪论图1-3客运专线提速道岔[34-35]杨宏伟研究了客运专线有砟道岔施工的新技术，发现道岔施工新技术能有效提高客运专线道岔铺设的质量和效率，缩短工程工期，极大提高经济和社会效益。[36]朱金技通过分析客运专线有砟道岔的特点，总结了道岔在厂内组装和现场铺设方面的经验，提出了可以提高线路稳定程度、减少养护维修费用的有砟道岔铺设新方法。有砟高速道岔多采用传统方法进行铺设，如秦沈、合宁、合武客运专线，传统铺设方法是首先整平压实道岔原位铺砟后，对高速道岔进行组装，对道岔调试后进行整体提升，随后进行上砟整道和养护作业原位铺设法铺设，不但占用正线的时间较长，而且组装质量也很难达到要求。有砟道岔在新建客运专线铺设过程中，将50mm高的硬木板放置在经过整平压实的道砟上，随后将高度为50mm的中空方形钢作为岔枕的支撑放置在木板上，中空方形钢可以作为道岔的组装平台，但其作为平台很难保证基础的稳定性，铺设的工作量大还易于变形，对道岔的铺设质量产生了不利的影响。如果采用道岔生产厂的组装平台组装，组装平台在山桥、宝桥的造价约为300万元，不适合现场实际铺设，而且组装后的整体运输也没有可以借鉴的经验。[37]段启楠通过对250km/h有砟高速道岔的铺装设备进行研究，研制出了—5— 第一章绪论MLB12.5-16型变跨可转向轮胎式龙门吊和同步液压群起设备，这两种设备都能够很好地满足采用原位组装法铺设大号码道岔的铺设质量和效率，并且能够很好的满足铺设时的施工条件和铺设要求。铁道部对客运专线铺设工作多次发文并做出重要指示，体现出其对道岔铺设工作尤为重视。《客运专线道岔专业化铺设指导意见》中指出，客运专线道岔施工原则为标准化、机械化、专业化，即采用机械化设备和专业化的队伍铺设客运专线道岔。客运专线有砟高速道岔施工方法应根据客专铺设工艺要求进行确定，即采用平台组装，整体换铺法。国外250km/h客运专线有砟轨道施工已有成熟的技术和丰富的施工经验。国外铺设道岔的方法是将整组道岔在道岔组装厂进行组装，并将其分为两段或三段，将其运送到铺设现场，为确保组装道岔的精度与质量，换铺机械采用道岔换铺机。因道岔调试工作已在厂组装时就已进行，因此，现场对道岔调试工作大量减少，确保了行车的安全性。可将国外道岔换铺设备分四类：[38](1)履带式铺换机，以意大利AMECA公司和芬兰DESEC公司的道岔换铺机为代表，其型号分别为TL50型和T30型，两种换铺机均可进行单台或多台联合作业。[39](2)门架单元组合式铺换设备，以法国GEISMAR公司的道岔换铺机为代表，其型号为PEM/LEM型，此道岔换铺机的特点是可多台联合对不同型号的道岔进行换铺作业，轻便灵活。(3)大型铁路起重机式，以德国KIROW公司的铁路起重机为代表，其型号为KRC810t型，换铺道岔需要专用吊具。(4)奥地利道岔铺换机，以奥地利PLASSER&THEURER公司的道岔铺换机为代表，其型号为WM500U型。此换铺机需要专用运输车进行配备。1.3本文研究方法和内容本文是以甬台温客运专线有砟轨道及道岔施工为工程背景，对客运专线有砟轨道及道岔铺设施工进行分析，研究的内容是有砟轨道及道岔铺设新技术在客运专线施工中的应用。具体内容包括：—6— 第一章绪论(1)客运专线有砟轨道一次铺设跨区间无缝线路施工技术；(2)有砟高速道岔组装平台的设计研发与道岔组装；(3)道岔换铺设备的应用及整组道岔的运输、换铺施工技术；(4)客运专线有砟轨道机养精细整道作业技术；(5)各种辅助机械及工具的改进和研发，满足质量、安全、工期控制要求。—7— 第二章工程背景第二章工程背景2.1工程概况甬台温铁路位于我国的东部沿海地区，南起浙江省温州市，北至宁波市，途径温州市所辖的乐清、永嘉等县市和台州市所辖的三门、临海、温岭等县市以及宁波市所辖的奉化、宁海；东临东海，西靠天台山和雁荡山，北端经萧甬线与沪杭线、浙赣线连通，南端同金温线和在建的温福线连接。甬台温铁路铺轨PGI标段及新增工程，新建线路：自既有萧甬线宁波东站出站端至温州地区新建雁荡山站站外，经由奉化、宁海、三门、临海、台州、台州南、温岭、雁荡山八个车站，线路全长194.746km。正线铺轨383.433km，其中无砟轨道26.402km，有砟轨道357.031km，铺设18号有砟高速道岔80组；站线铺轨39.824km，铺设普通道岔61组，铺一级道砟120万方。2.2主要技术指标2.2.1新建正线轨道(1)钢轨及配件全线正线钢轨采用60kg/m—U75V—定尺500m无孔长钢轨，在半径小于等于800m曲线地段采用同级淬火钢轨，其它地段均采用60kg/m非淬火钢轨；轨下垫板采用静刚度55～75kN/mm的橡胶垫板；要保证钢轨伸缩调节器与正线上道岔的钢轨采用60kg/m，强度等级与材质不低于正线轨道钢轨。(2)轨枕扣件根据最新的设计变更，正线除铺设护轮轨、道岔、无砟轨道地段外均采用2.6m长的Ⅲ型无挡肩混凝土枕(Ⅲb)、弹条Ⅳ型扣件；在有砟桥上需要减小线路纵向阻力的地段以及设置伸缩调节器两端一定范围内，采用Ⅲ型有挡肩混凝土枕(Ⅲa)、小阻力扣件；路基铺设护轮轨地段采用Ⅲ型混凝土桥枕，弹条Ⅱ型扣件；岔区铺设混凝土岔枕；隧道内采用与路基相同的轨枕、扣件；轨枕均按1667根/km铺设。—8— 第二章工程背景由于轨道电路的需要，在区间一般地段每线每隔1250m铺设一处电气绝缘节专用轨枕，桥梁、隧道地段每700m铺设一处电气绝缘节专用轨枕，全线每70m一处电容轨枕。(3)道床采用一级碎石道砟的标准对有砟轨道的道床进行施工，道床顶面宽度在单线时为3.5m，双线的道床顶面宽度根据单线标准进行设置。轨枕的中部要与道床的顶面保持相同，将桥枕、岔枕等地段道床顶面设置在轨枕承轨面以下30mm处。区间正线均铺设单层道床，道床厚度为350mm，道床边坡1:1.75。无缝线路轨道砟肩使用碎石堆高150mm，堆高道砟边坡坡度为1:1.75。对桥上和隧道内线路中心一侧的边坡和砟肩依据区间标准进行设置，用道砟将挡砟墙与道床砟肩之间进行填平。2.2.2站线轨道(1)钢轨，全线站线采用50kg/m新轨。(2)轨枕、扣件及加强设备，站线采用新Ⅱ型（研线0322型）预应力混凝土枕，弹条Ⅰ型扣件；货场联络线曲线半径小于300m时，轨枕采用Ⅱ类木枕，K型分开式扣件。站线均采用二级碎石道砟。(3)道床，站线道砟道床顶面宽度均为2.9m，曲线外侧不加宽。(4)道岔，正线上道岔轨型与正线轨型一致，站线上的道岔轨型不低于该线路的轨型。2.2.3无砟轨道甬台温铁路无砟轨道扣件采用WJ-7型扣件。为防止扣件锈蚀，扣件除扣压弹条外的所有铁件均进行防腐处理，涂长效防腐油脂。2.2.4过渡段无砟轨道与有砟轨道之间铺设25m长过渡段，过渡段采用长度为2.6m的过渡段轨枕，基本轨扣件采用弹条Ⅱ型扣件。将辅助轨和其配套扣件铺设在过渡段内，辅助轨采用60kg/m，铺设25m长的辅助轨，将其中5m的辅助轨铺设在无砟轨道内，基本轨和辅助轨有0.52m—9— 第二章工程背景的中心间距。2.2.5无缝线路甬台温铁路采用一次铺设跨区间无缝线路设计标准。全线左、右线按同一锁定轨温设计，具体设计锁定轨温为，K146+000～DK138+034.4段30±5℃，DK138+034.4～DK197+000段32±5℃。根据铁道部通知，在取消基地焊轨以后，500m的长钢轨焊接采用移动闪光焊轨机，道岔内部及与两端无缝线路焊接采用铝热焊。2.3工程的重难点(1)建设一个经济实用型的铺轨基地，最大限度节约占地面积，同时充分满足轨料运输和调车作业。(2)开发适用于250km/h客运专线有砟轨道跨区间无缝线路铺设的一整套标准化、经济化、科学化的管理、施工模式，为现代客运专线和高速铁路轨道工程提供一个良好的借鉴。(3)自主研发有砟高速道岔组装平台、道岔组装、整体运输及整体换铺施工工艺，提高有砟高速道岔的铺设效率和铺设质量。(4)改进和研发各种辅助机械及工具，提高各工序作业效率，提高施工质量、保障生产安全。—10— 第三章客运专线有砟轨道施工技术第三章客运专线有砟轨道施工技术3.1有砟轨道施工概述3.1.1基本工艺流程及规定高速铁路、客运专线有砟轨道施工基本工艺流程如图3-1所示。施工准备铺轨前预铺道砟铺枕、铺设长钢轨单元轨焊接分层上砟整道分层上砟整道单元轨焊接应力放散、无缝线路锁定分层上砟整道轨道精调整理钢轨预打磨竣工验收图3-1有砟轨道施工基本工艺流程图—11— 第三章客运专线有砟轨道施工技术(1)在对线路进行铺砟整道作业时，铺轨、铺枕与铺砟整道的作业区之间的距离不应过大，上砟整道作业应在铺轨后及时进行。(2)施工应采用一次铺设跨区间无缝线路的“流水作业法”。(3)采用单枕铺设法铺设500m长钢轨及轨枕。(4)铺轨后应及时进行补砟和整道作业。整道作业应使用大型机械化整道作业车组，分层整道、分层上砟。(5)加强对钢轨、轨枕等部件的保护，严禁使用可能损坏轨道部件的设备和施工方法。3.1.2主要施工设备(1)有砟道床施工设备包括：道砟运输车、摊铺机、风动卸砟车、机械化整道作业车组等。(2)单枕铺设法铺枕铺轨作业机械设备包括：牵引车、长钢轨运输车、枕轨运输列车、铺轨机、运枕龙门吊等。(3)工地移动式闪光焊接设备包括：移动式闪光焊接作业车、拉轨、锯轨、打磨、正火、调直、探伤等。3.2线路测量技术由于本项目线路设计是从速度200km/h的客货共线铁路提升为时速250km/h的客运专线铁路，因此对轨道的几何形位提出更高的要求，同时对测量工作的精度要求也更为严格。为此，在线路测量方面进行了深入研究，采取了有[40-41]效措施，确保轨道的几何尺寸满足设计要求。3.2.1护桩测设本线采用CPⅢ基桩控制网对轨道的空间位置进行控制，轨道空间位置属于绝对坐标控制。CPⅢ在底砟摊铺前还尚未测设完毕，因此，本项目的护桩按照线下单位提供的导线点进行测设，直线地段每50m一对护桩，曲线地段每20m一对护桩，满足底砟摊铺和正线铺轨要求。3.2.2大机养护作业测量—12— 第三章客运专线有砟轨道施工技术机养作业前期，由于起道量、拨道量均较大，因此，第一、二遍机养数据的提供采用传统的测量方法，即普通水准仪提供起道量，钢尺测量护桩提供拨道量，在第三遍机养作业前，通过前两遍的粗调，线路状态基本达到设计线形。为了提高测量精度，采用GEDOCE轨检小车进行试验。(1)首先进行设站精度试验，根据CPⅢ的测设方法，以8个后视点作为标准，分别进行了4个后视点、2个后视点的设站试验。当后视点个数为4个时，最大设站误差为2.2mm，当后视点个数为2个时，最大设站误差达到2.09cm。试验数据见表3-1。表3-1设站精度试验值序后视测回测站坐标/m测站差/m后视点编号号点/个/次北坐标东坐标北坐标东坐标61-1、61-2、60-1、60-2、1823303101.497510752.0373标准值标准值62-1、62-2、61-3、61-42461-1、61-2、60-1、60-223303101.499510752.03810.00170.00082461-1、61-2、60-1、61-323303114.057510728.5706-0.0006-0.00224461-1、61-2、60-1、61-323303032.459510876.10360.00090.00043261-2、60-223303101.488510752.0335-0.0091-0.00384261-1、60-123303101.477510752.0342-0.0209-0.0031(2)随后进行了设站位置对测量精度影响的试验，设站位置分为与小车棱镜所在的同一根钢轨上和线路外的步行板上，根据试验结果，以测量距离70m、设站于小车棱镜同一根钢轨上为标准，测距在170m范围内时，坐标误差在3～7mm间浮动，标高误差在-0.2～0.4mm之间浮动，试验数据见表3-2。表3-2设站位置对测量精度影响试验值序小车坐标/m小车标坐标误差/m标高误小车位置设站位置号北坐标东坐标高/m北坐标东坐标差/m左线DK3+150，DK3+080，左13303067.3949510817.44876.0684标准值标准值标准值棱镜在内股钢轨线内股钢轨边左线DK3+150，DK3+080，右23303067.4020510817.45246.06820.00710.0037-0.0002棱镜在内股钢轨线人行道板上左线DK3+150，DK2+980，左33303067.4004510817.45516.06880.00550.00640.0004棱镜在内股钢轨线内股钢轨边左线DK3+150，DK2+980，左43303067.4009510817.45536.06660.0060.0066-0.0018棱镜在内股钢轨线人行道板上(3)最后进行了测距对测量精度的试验。根据试验结果，测距在70～200m—13— 第三章客运专线有砟轨道施工技术范围内时，坐标误差在1～6mm，标高误差为1～2mm，当测距在200～300m时，坐标误差在6mm左右，标高误差在3mm以上，试验数据见表3-3。表3-3测距对测量精度试验值序测点测点坐标/m测点标坐标误差/m标高误测点里程设站里程号编号北坐标东坐标高/m北坐标东坐标差/mDK3+0503303044.6644510862.16276.3347161-5DK3+2010.0050-0.0023-0.0018DK3+2203303044.6694510862.16046.3329DK3+0503303017.9641510904.49456.4591261-6DK3+2510.00110.00480.0015DK3+2203303017.9652510904.49936.4606DK3+0503302962.9953510983.50516.7645363-2DK3+3470.00510.00560.0032DK3+2203302963.0004510983.51076.7677根据试验结果，以及轨检小车厂家的意见，最终确定了大机养护测量方案，主要内容为：①后视点个数不得少于4个。②测量时可以以全站仪为中点，前后各测200m。③若在无车线路上测量，置镜位置应与小车棱镜在同一根钢轨上，若在有车线路上测量，桥隧地段可置镜于靠近待测线路的步行板上，路基地段可置镜于靠近线路待测线路的电缆槽上。④线路精调开始后，在每天测量前，内业提前计算好测量点的设计位置，现场在测量点进行测量。⑤起道量测量点包括CPⅢ对应点以及两CPⅢ点的中间加点；拨道量测量为CPⅢ点。⑥测量完成后，使用内插法计算出每5m加密点的拨道量和起道量，提供给机养车。采用该精调测量方法的前提是满足线路大平大纵基本到位，且起道量和拨道量预留均在60mm范围内。3.3铺轨前的预铺道砟技术3.3.1工艺原理及工艺流程(1)工艺原理铺轨前机械碾压法预铺道砟施工技术的原理是考虑一定荷载作用下碎石体—14— 第三章客运专线有砟轨道施工技术积变化系数（即松散系数1.1～1.3），根据预铺道砟厚度、宽度等断面尺寸计算铺砟数量，将预铺的道砟一次性铺足，利用装载机匀砟、平地机平砟、压路机将道砟碾压密实，使预铺道砟平整度及密实度达到验标要求，具备铺轨条件。机械碾压法预铺道砟作业区划分如图3-2所示，各施工区段只允许该区段的施工机械作业，不允许作业区间的交叉，还需要保证各作业区间相互独立并且互不干扰，同时还需要各作业区间相互连续和相互制约。预铺铺砟作业以150～200m为一个小的作业循环，连续作业，每工班作业进度指标1.5～2.0km，与铺轨进度相匹配。轨道施工方向压路机平地机装载机道砟预铺完成，待铺轨作业区道砟运输车沿线卸砟碾压道砟平砟匀砟1500～2000m150～200m150～200m150～200m1500～2000m图3-2预铺道砟作业区划分示意(2)基本作业方法预铺道砟作业采用机械碾压法。底砟摊铺采用汽车运输、平地机、压路机3等机械设备作业，对道床碾压形成密度1.6g/cm以上的底层道砟。施工时在接触网杆或者挡砟墙上标示出底砟面控制线，控制摊铺厚度，推土机在路基基床表面摊铺20cm厚的底砟，用平地机刮平、压路机碾压，摊铺后道砟表明平整度3应满足用3m靠尺测量≤10mm，同时道砟密度要大于1.6g/cm，如图3-3所示。图3-3摊铺后的底砟(3)工艺流程—15— 第三章客运专线有砟轨道施工技术铺轨前机械碾压法预铺道砟施工基本工艺流程如图3-4所示。施工准备线路交接及复测测放预铺道砟中线及高程控制线道砟运输及沿线卸砟装载机匀砟平地机平砟压路机碾压道砟不合格平整度、密度检测合格进入下道工序图3-4铺轨前机械碾压法预铺道砟施工基本工艺流程3.3.2铺砟前施工调查及铺砟方案编制在预铺道砟作业前首先对道砟的来源进行调查，对道砟的运输条件和道砟供应商的供应能力进行核实，对卸砟和存砟的场地进行选择，对道砟的运输和储存以及预铺方案进行制定，同时还需对道砟清洗条件进行考虑。通过施工调查，施工方案应在铺砟前编制完成，现场对道砟进行优化管理，降低道砟运送次数，道砟在运送、储存、铺设过程中容易发生污染、离析、碾碎等现象，要采取措施避免此情况发生。3.3.3道砟存放场设置道砟存放场选址一般要结合工程规模、工程进度、储备能力、使用年限等通过技术经济比选后确定，一般大型道砟存放场与铺轨基地同步设置，区间选—16— 第三章客运专线有砟轨道施工技术定在靠近车站，汽车及后期列车进出方便，引入线路短的开阔平坦处，便于道砟存储、装卸和运输，并考虑基础面硬化及排水条件，充分利用既有设施或按永临结合的原则选址。其存放能力要满足道砟铺设进度要求，并有足够储备，存砟场面积按堆放高度4m以下，并结合存砟数量综合确定。3.3.4道砟进场检验、存贮按照相关标准对道砟进行采购，道砟进厂时应对其材质、颗粒形状、粒径级配及清洁度进行检验。在进行铺砟作业前，根据响应进度计划，及时将道砟运送至施工现场，并要保证充足的道砟量。装载和运输道砟时，要保证道砟不受到污染。并且在装卸及保存道砟时，避免道砟出现离析现象。3.3.5铺砟前线路交接及施工测量(1)线路交接及复测轨道工程与线下工程工序交接前应成立专门的线路交接小组，安排在预铺道砟施工一个月前进行，这是最基础也是最主要的工作之一。线下单位需向轨道施工单位提供相应资料，包括桩橛位置，与轨道工程相关联的设计变更，线下构筑物的竣工量测资料，线下施工质量合格报告。并对中线桩和路面高程以及平整度进行复测，并对中线和高程的情况进行核实。线路在铺砟前应按相应规定完成交接，线下的工程质量符合相应要求，并清理干净基础面的各种杂物。(2)施工测量铺砟前，复测组或测量队按设计要求对线路中线控制桩进行精确测量，测量取点的标准为直线上间隔50m，圆曲线上间隔20m，缓和曲线上间隔10m，同时将中线的点设置在线路的外侧，在直线段，设置的外移点利用接触网杆的基座采用红油漆点的方式进行标注，在曲线段，如若无法利用基座，则可将钢筋头打入到水沟边上，并用水泥砂浆对钢筋包桩，在桥隧地段，用后油漆点标注挡渣墙。在测量完平面后，详细记录测量结果。同时对预铺道砟面的高程控制线进行测设，在路基段，将高程控制线引测到两侧接触网杆上，在桥梁地段，将控制线引测到挡砟墙上，并对水平线用红油漆标识。3.3.6道砟运输及沿线卸砟—17— 第三章客运专线有砟轨道施工技术在对沿线进行卸砟作业前，检查确认路基基床表明的平整度，在确保桥梁或路基表面无杂物后才可卸砟。考虑到线下构筑物表面高程误差影响，所预铺的道砟厚度须根据复测组提供的实测资料来调整各区段的上砟方量。预铺道砟厚度可取为200～250mm，结合线路高程复测数据及预铺道砟断面尺寸，要提前对各个区段的卸砟量进行计算，根据计算量，采用自卸汽车在线路中心卸载所需砟量，如图3-5所示。在卸砟车到达施工现场后，监砟人员应检查确认底砟质量和数量，并作好详细记录。为了不影响后续道砟的运输和施工，要对卸车的位置和方量进行合理安排。对双线道砟来说，要一次卸完。图3-5道砟沿线路中心卸放在装车前，清扫道砟运输车，车内不得残留灰尘和泥土等杂物。道砟运输车不宜长距离频繁的行驶在基床表层上，宜在施工便道上行走。为了减少临时工程数量，沿线道砟运输要充分利用线下土建施工单位已有的施工便道进行整修后使用。道砟运输车行驶在基床表层时，应缓行缓停，严禁车辆突然加速或刹车，车辆运行速度不宜超过15km/h。3.3.7装载机匀砟装载机的铲斗根据砟面的高程控制线降至虚铺道砟高度附近的位置，装载机从砟堆中心沿线路方向向前进行铲砟，道砟会自动向两侧挤开，随后将两侧堆积的道砟铲运至线路两侧并进行布砟作业，铲斗内道砟卸除后，铲斗平放至低位，装载机后退，用铲斗初步刮平道砟，如图3-6所示。避免将泥土和粉尘等杂物在匀砟过程中铲入。由于装载机匀砟相对较慢，为了与后续平地机及压路机作业进度匹配，配置两台装载机前后间隔200m左右同步进行匀砟作业。—18— 第三章客运专线有砟轨道施工技术图3-6装载机匀砟3.3.8平地机平砟在平砟时，平地机宜从线路中心向两侧进行。根据道砟面的高程控制线，用平地机将道砟刮平至设计铺砟面以上20mm处，在沿线路进行刮平作业时，多余的道砟会向两侧溢出。在每次刮平时，横向接头重叠宽度约为0.6～0.8m，沿线路方向的接头重叠宽度约为1.0～1.2m。要确保道砟在横向和线路方向刮平时高度顺接。确保刮平时横向及纵向高度顺接。平地机平整后的道砟应目视平坦，对虚铺顶面高程，应通过道砟顶面高程控制线拉弦线复核，以高出预铺道砟顶面控制线20mm为宜。平地机刮平道砟作业如图3-7所示。图3-7平地机刮平道砟在桥头两端30m范围内的预铺道砟厚度，道床面要至少比桥台挡砟墙的顶面高50mm，并做好临时砟面顺坡作业。桥上的预铺道砟面要与两端桥头的道床面相平，并略高于盖板。—19— 第三章客运专线有砟轨道施工技术图3-8压路机碾压道砟3.3.9压路机碾压道砟完成虚铺道砟平整作业后，用压路机进行机械碾压作业，压路机压强不低于160kPa，如图3-8所示。压路机作业速度宜为3～4km/h，在碾压时，采取两边向中央纵向进退的方式进行往返碾压，碾压3遍。在碾压时，横向接头重叠宽度约为0.4～0.5m，前后相邻接头的纵向重叠宽度约为0.8～1.0m。为了不影响后期的铺枕铺轨作业，要做到均匀压实，不得有死角，尤其是对线路两侧的道砟进行碾压到位，同时避免两侧的虚砟堆的过高。一次碾压作业长度以150～200m为宜，具体长度可根据道砟运输、装载机匀砟、平地机平砟的机械效率综合确定。预铺道砟碾压完成，质量达到要求后，铺轨应紧跟其后，以免受外界扰动而影响预铺道砟的铺设质量。3.3.10质量检查(1)平整度检测施工完成后的预铺道砟砟面允许偏差应满足以下要求：预铺道砟（压实）的事宜厚度约为200～250mm，道砟面平整度要求20mm-3m，道砟面中间不得凸起现象，可压出凹槽。采用3m靠尺对平整度检测。(2)密实度检测3道床密度不应低于1.6g/cm，可采用灌水法检测。在线路上选定测试地点，在尽量不扰动下部道砟的条件下，整平砟面，在砟面安放圆环，捡出圆环内道砟过秤，在圆环坑内安放塑料袋，四周与坑壁密贴，往圆环坑塑料袋内注入清—20— 第三章客运专线有砟轨道施工技术水，水面与圆环齐平后停止注入，并计量注水的重量，该测点的道床密度为捡出圆环内道砟的重量（烘干后）与注入水的重量之比。通过大量工程实践证明，如果采用压强不小于160kPa的压路机碾压三遍，预铺道砟密实度能够满足要求，可仅从施工工艺上严格控制，而不需此项检测指标。3.3.11保证措施(1)砟场调查：中标后，将道砟供应定为本工程的关键工序，进入甬台温以后，立即展开对沿线的采石场的调查。通过调查，选取了距离线路30km范围的18家采石场作为候选道砟供应源，并及时报铁道部进行检验，为底砟预铺和上砟整道提供了保障。(2)道砟存储及供应：针对租地困难，租金高的状况，利用沿线车站内的货3场作为存砟场，每个货场约存砟100000m。道砟供应完全能够满足生产需要，而且略有富余。同时，不断增加砟源，在铺轨基地新增了存砟场，该存砟场始终维持饱和状态，作为备用砟场，一旦前方道砟供应不及时，立即从铺轨基地调砟，保证上砟整道的顺利进行。(3)跳跃式底砟预铺：由于线下施工单位施工工期滞后，线路交接工作十分困难。因此，底砟预铺采用“成熟一段，交接一段，上砟一段”的方式进行跳跃式底砟预铺。在上砟方式上，以两个相邻马道区间的中心里程为分砟点，从分砟点背向上砟，为上砟车辆预留行车通路。(4)有效控制底砟预铺的范围是节约道砟用量的关键。在前期施工中，由于底砟边界没有严格控制，导致底砟摊铺过宽，超出配砟车的作业范围，对线路清道带来困难，也不方便其他工程施工。为此，专门设立了底砟放线组，对底砟的范围进行了严格限定。(5)底砟验收时，由铺轨队队长和技术员首先进行检查，满足正线铺轨条件后，进行工序交接，充分体现了“上道工序为下道工序负责，下道工序对上道工序进行检查”的施工方针，使底砟预铺质量得到很好的保证。3.4有砟轨道铺枕铺轨技术3.4.1单枕铺设法铺枕铺轨基本工艺流程—21— 第三章客运专线有砟轨道施工技术本工程投入了国内先进的CPG500型铺轨机组，作业流程如图3-9所示。轨料装车编组进场设置铺轨机走行标示线解除龙门吊锁定装置解除长轨铺轨前准备设备试运转锁紧装置组装铺轨机组呈作业状态长轨推送、拖放轨枕转运，对布枕零位放置滚轮安装无孔夹板木架转至拖拉机下一个循环自动布枕收滚轮至作业车履带头部木架散大胶垫钢轨入槽就位安装10％扣件补足扣件质量检查收尾作业图3-9单枕连续法铺设长钢轨工艺流程—22— 第三章客运专线有砟轨道施工技术(1)按照设计要求在铺轨前对线路中心线进行精确测量，铺轨机的走行标志线或钢弦以及导向边桩要根据作业要求进行设置。(2)长钢轨和轨枕要根据轨枕运输列车技术要求进行装载。保证长钢轨在装车完毕后进行牢固锁定，不得在轨枕装车时出现碰损、漏垫支垫物、倾斜等现象。(3)铺轨列车需要机车推送进场，应将运枕龙门吊放置在铺轨机上，并对其锁定。(4)将拖轨滚筒成对放置在预铺道砟上，间距纵向取10m，横向取3～3.25m，长钢轨在牵引车或拖放车的配合下，用滚筒将长钢轨放置到线路的两侧。如图3-10所示。图3-10拖拉长钢轨(5)铺轨机沿着线路中心线匀速行驶，并按照规定间距用轨枕布设装置将轨枕布设在平整的底层道砟上，如图3-11所示。同时要铺轨枕前道砟面的平整性。图3-11CPG500铺轨机组铺枕铺轨—23— 第三章客运专线有砟轨道施工技术(6)在布枕作业中，随时轨轨枕传送状态和轨枕间距进行检查，发现问题及时纠正。(7)轨枕布设时，需在轨枕承轨槽中设置弹性垫层。(8)长轨条通过收轨装置自动放至轨枕成轨槽中，准确定位，用临时连接器将长轨之间连接，并要保证长钢轨和轨枕预埋铁座不遭受到破坏。(9)在长钢轨安装完毕后，为确保铺轨机能够安全通过，要对部分扣件进行安装。在铺轨机通过后，将剩下扣件全部进行安装。3.4.2铺枕铺轨质量规定(1)铺枕技术标准应遵循下列规定：①保证铺枕间距均匀性，允许偏差范围为±20mm；连续6根轨枕的距离允许偏差范围为±30mm。②轨枕应保持正位，并保证轨道中心线与轨枕垂直。(2)铺轨技术标准应遵循下列规定：①线路中心线和轨道中心线要保持一致，两者的最大允许偏差范围为30mm。②在不同轨道形式的过渡段处不宜设置单元轨节的起止点，同时对于轨下不同基础形式的过渡段处也不宜设置单元轨节的起止点。3.4.3保证措施(1)由于铺轨机组前端的分轨装置处于机组两侧，当机组进入隧道时，分轨装置与洞内中心的积水坑冲突，因此，适当提升分轨装置的高度，使其刚好越过积水坑，保证正常施工。(2)CPG500铺轨机组在国内大规模采用，在施工过程中，随时关注该铺轨机组在其他线的使用情况。当了解到其他线中铺轨机组上方的龙门吊由于驶出有效走行范围而出现脱落情况时，积极进行防脱方案的探讨，最终自行研制了滑移止挡器，安装在龙门吊有效走行范围末端，确保了龙门吊始终处于安全走行状态，该装置曾阻止龙门吊脱落一次。(3)在铺轨前，铺轨队队长与技术员，会同底砟摊铺队队长和技术员，一起对底砟摊铺情况进行检查，主要检查底砟的宽度和平整度。—24— 第三章客运专线有砟轨道施工技术(4)由于该铺轨机组可自动跟踪线路中心标识线，调整铺轨方向，而现场的线路中桩每20～50m一处，因此，在曲线地段会出现线路硬弯现象。所以在铺设小曲线地段时，要求现场布置中心标识线的人员在线路中桩间适当加密标识线固定点，有效地减小了硬弯程度，在一定程度上提高了铺轨机组后方的送料车的行车安全。(5)自动布枕装置在自动布枕时，由于个别轨枕不规则，因此，经常出现卡枕、翻枕、轨枕间距不合适等现象，造成铺轨机停机调整，浪费作业时间。因此，在自动布枕装置两侧各设置了两人，负责调整错位轨枕，确保铺轨机组能够连续作业。(6)由于底砟摊铺的密实度存在一定的差异，同时，铺轨机组前方的履带车走行时，会对底砟产生扰动，因此，铺轨机组铺出的线路会出现三角坑、反超高等不良现象。为保证行车安全，避免脱线，人工整道队紧跟铺轨队，铺轨一段，整道一段，消灭各种线路不良现象，保证工程列车按30km/h的速度安全运行。(7)由于CPG500铺轨机组正式运用于高速铁路铺轨，各部分组件的性能存在不足，时常出现磨损、油管爆裂等机械故障，影响铺轨进度。因此，易损件的常备是保证铺轨进度正常的关键。(8)机械铺轨后，尽量在第一遍卸砟前，与信号单位一同进行电容枕、电气绝缘枕位置的确认以及抽换工作，避免出现卸砟后的抽换困难。3.5分层上砟整道技术铺轨后采用风动卸砟车卸砟，经机械化整道作业车组（简称MDZ车组，由配砟整形车、捣固车、动力稳定车组成）分层上砟整道后，使新铺的有砟轨道线路快速达到初期稳定状态，为无缝线路施工创造好的前提条件。上砟整道工作是本项目的难点工序，其用砟量大、线路长、砟源紧缺、交通运输不便，为本工程的技术研究重点。3.5.1工艺流程高速铁路、客运专线铁路有砟轨道分层上砟整道施工基本工艺流程如图3-12所示。—25— 第三章客运专线有砟轨道施工技术铺枕、铺设长钢轨施工测量、提供起拨道资料施工准备初步人工整道K车补砟、人工回填道砟配砟整形作业四次循起、拨、捣固作业环稳定作业达到初期稳定状态注释：图中实线框为本节作业工序，虚线框为其它节施工工序图3-12分层上砟整道施工基本工艺流程3.5.2施工测量施工测量工作应在大型机械整道作业前进行：(1)通过查阅CPⅢ控制点坐标、曲线五大桩和线路控制桩等资料，线路中线桩采用全站仪进行测量，测设点的间距标准为直线50m，圆曲线20m，缓和曲线10m，把线路的中心点设置到线路的外侧，在直线段，设置的外移点利用接触网杆的基座采用红油漆点的方式进行标注，在曲线段，如若无法利用基座，则可将钢筋头打入到水沟边上，并用水泥砂浆对钢筋包桩，在桥隧地段，用后油漆点标注挡渣墙。(2)测量完平面后，详细记录测量结果，并计算出相应里程的拨道量。(3)以CPⅢ控制点作为测量线路高低的基准点，根据线路的设计标高和坡度，需将水平桩设置在路基两侧的路肩上。在直线地段，测设标准的上限为50m—26— 第三章客运专线有砟轨道施工技术在曲线地段，测设标准的上限为20m，桩橛应增设在线路的竖曲线起讫点和纵断面的变坡点。对桩顶和轨顶的实测标高，需要采取水准仪对其进行往返测量，并对测量结果进行详细的记录。对桩顶至设计轨顶标高的距离以及起道量进行计算。3.5.3施工准备轨道线路在大型养路机械作业前做好如下工作：(1)铺轨后要及时进行整道作业，对轨道方向进行拨顺，并对死弯、硬弯、曲线反超高和扭曲现象进行消除，以此保证行车安全性。(2)补砟的数量要根据道床横断面和每次的起道量进行确定，补砟应充足并且均匀，保证砟肩处和轨枕盒内的道砟充足。(3)对影响大机作业的铁路设施进行拆除，并对其妥善堆码和固定。(4)对道床坡脚外10cm内的障碍物进行清除。(5)方正轨枕，更换失效轨枕。(6)补齐、上紧扣件。3.5.4技术资料大型机械在整道作业前具备下列技术资料：(1)坡度表，需要对线路的坡长、坡度以及变坡点的里程进行标注，在钢轨内侧用白油漆对边坡点位置进行标注。(2)起道量表，起道量表中的数据间隔选取50m，对竖曲线起止点和变坡点也要有相应的起道量数据。在轨枕上将起道量数据沿养护作业行进的方向进行标注。(3)拨道量表，拨道量在直线段数据间隔取100m，圆曲线地段间隔取20m，缓和曲线地段间隔取10m，并在变坡点以及曲线要素点要有拨道量。在轨枕上将拨道量数据沿养护作业行进方向进行标注。(4)曲线表，包含曲线的起止里程、曲线方向、曲线半径、曲线超高和缓和曲线长度。用红油漆在曲线五大桩的位置标注其相对应字样。(5)竖曲线表，对起止点里程、长度以及竖曲线半径，用红油漆在竖曲线起终点标注SQ、SZ字样。—27— 第三章客运专线有砟轨道施工技术(6)线路纵断面缩图。(7)线间距表，直线地段每100m取一次，曲线地段：线间距数据在缓和曲线每5m取一次，在圆曲线每10m取一次。(8)车站平面图。(9)长短链表。(10)桥、隧表。对桥梁和隧道的起止里程和长度进行标注，在桥梁表中，需要对桥梁的梁行进行注明，在隧道表中，对轨道的基础形式进行标明，如轨下采用的是整体道床、普枕还是宽枕。3.5.5道砟储备在沿线宁波东铺轨基地、奉化站货场、宁海货场、临海货场、台州南货场、雁荡山到发线六个地点设置存砟场地，在上砟整道前3个月即开始存砟工作，使每个存砟场达到饱和状态。3.5.6道砟进场质量检查道砟进场前进行级配试验，如图3-13~图3-14所示。级配试验所用道砟采用现场采集，重量一般为200kg左右，然后利用方孔筛进行筛分，方孔筛的边长为16mm、25mm、35.5mm、45mm、56mm、63mm，根据过筛质量计算出道砟的级配，并用规准仪测量每次筛分后的针片状质量。所有道砟按每5000方做一次试验，所有技术满足规范要求后，方可进场。图3-13监理现场旁站道砟级配检验—28— 第三章客运专线有砟轨道施工技术图3-14监理现场旁站道砟密度检验3.5.7设备准备卸砟采用K13风动卸砟车，卸砟高峰期共133辆；机养作业采用MDZ作业机组，项目自备一套，从上海铁路局、昆明铁路局租用了2捣、1配、1稳，进行精调前的机养作业，精调开始后，由路局的09-32和09-3X捣固机进行精调，高峰期达到了16辆。3.5.8线路卸砟(1)为了保证机养作业能够顺利进行，避免缺砟导致机养不到位和多砟造成机养车不能正常工作，必须对每遍卸砟量进行了控制。每1.0km单线，需要卸3砟1782～1961m（虚方），折合约52车。第一遍卸砟按设计数量的65%控制，3即1158～1275m（虚方），折合约34车，第二遍卸砟按设计数量的20%控制，3即356～392m（虚方），折合约10车，第三遍卸砟按设计数量的10%控制，即3178～196m（虚方），折合约5车。剩余量根据线路精调实际需要进行卸砟。(2)中门卸砟存在一定的安全隐患，稍不注意就有可能造成脱线事故，因此，中门卸砟须专人盯控，隧道内由于视线不良，因此不开中门卸砟。(3)卸砟完成后，立即进行钢轨表面清扫，防止列车脱线。3.5.9铺砟后分层上砟整道(1)风动卸砟车卸砟后，先利用整形车进行拢砟、匀砟，然后进行人工补充—29— 第三章客运专线有砟轨道施工技术回填道砟，确保大机作业前枕木盒内道砟饱满。(2)由于桥梁、隧道挡砟墙的影响，配砟车的刮砟板不能作业，因此，需要人工进行回填道砟。(3)配砟整形作业①在线路平直地段，对配砟整形车的工作装置进行收放，在双线进行作业时，要联系防护员，确保临线无车时才可收放工作装置。②放下侧犁过程中，防止后翼犁板与司机室发生碰撞，中犁放置在距轨枕面10～15mm处，清扫装置防止在距轨枕面10～15mm处。③在整形车工作时，要对线路上的障碍物及固定装置提高警惕。如遇障碍物，及时收拢侧犁。④避免在减速或提速过程中发生冲击，在作业时及时对各装置进行调整，使道砟均匀分布，避免造成局部堆积。(4)在长钢轨铺设轨温－20℃～＋15℃范围内进行起道、拨道和捣固作业。(5)起道作业①进行四遍起道作业，前两遍的起道量不宜超过60mm，后两遍的起道量不宜超过50mm。为保证轨道的稳定性，在每遍起道作业完成后，要在轨枕头的外侧留一定量的道砟。②在进行起道作业时，操作人员要将轨枕面的起道量准确输入，并对横向水平表的指针摆动和左右起道显示表的状态进行观察，前后操作人员的起道抄平数值要保持一致性。(6)拨道作业①一次拨道量不宜超过50mm。②在进行手动控制作业时，需要将曲线的正矢值、曲线的超高值以及曲线的拨道量值输入；为保证拨道作业的准确性，要加强前后操作人员的联系。③利用激光准直系统对直线地段进行拨道，利用GVA装置对曲线地段进行拨道，严格按照《GVA操作手册》操作。(7)捣固作业①捣固车在作业前，在轨枕面上对起拨道资料进行标注。②捣固作业按四遍道进行作业，第一遍给80mm的起道量，起平线路并基本拨正轨道方向，第二遍给60mm的起道量，将轨道拨到位，并做出曲线部分的超高，第三遍按标准进行精整，第四遍进行削峰，找坑。最后进行线路精调—30— 第三章客运专线有砟轨道施工技术作业。③为保证长轨轨道的稳定性，需要在每次起、拨、捣固道作业后，将一定量的道砟留在轨枕头的外侧。④双捣作业的应用范围是在起道量超过50mm，低于50mm时，选择单捣作业。⑤捣固作业不得在枕下道砟厚度低于150mm时进行。⑥将标记设置在作业终点处，并以此标记开始递减顺坡，递减顺坡的坡度不超过2‰。通常不在圆曲线上进行顺坡，且在缓和曲线上禁止进行顺坡作业。(8)动力稳定作业①在每层道床完成起道、捣固作业后，需进行振动频率为30～35Hz的稳定作业。②在路基段进行动力稳定时，竖向荷载取设计值；在桥梁段时，需在桥梁段前后30m范围内的竖向荷载降低至原来的0.5倍；在隧道段时，处理方法同桥梁段。在桥上进行动力稳定施工时，要避免与桥梁发生共振，稳定车的行走速度要高于1km/h。③停机、重新起动现象、终止作业现象不得出现在桥梁段进行稳定作业时。④确定作业方向后，根据线路情况，及时调整作业速度，并对垂直预加荷载和预定下沉量进行调节，进行稳定作业。⑤当线路的横向水平不佳时，对两侧钢轨将其垂直预加荷载和预定下沉量进行调整。3.5.10质量控制及标准线路经四遍起道作业，四遍稳定作业后达到初期稳定状态，道床断面基本符合设计要求。(1)轨道几何尺寸允许偏差应满足表3-4的要求。表3-4轨道静态几何尺寸允许偏差(静态)序号项目允许偏差/mm1高低（10m弦量）42轨向（直线10m弦量、曲线20m弦量）43扭曲（基长6.25m）44轨距±25水平4—31— 第三章客运专线有砟轨道施工技术(2)道床的断面和轨面的高程符合设计要求，轨枕盒内的道砟应保持饱满的状态，枕底要满铺道砟。道砟的数量要满足断面要求。(3)轨面高程比设计低50mm较为合适，轨道中心线与设计线路中线允许20mm的偏差。(4)道床状态参数指标：道床横向阻力和支承刚度分别不得低于7.5kN/枕和70kN/mm。(5)质量控制①在第二遍卸砟前，卸砟班负责人应掌握待卸砟地段的起道量，在卸砟过程中，合理指挥卸砟，避免多卸和少卸。②测量人员在现场测量时，应随时关注数据的变化情况，一旦发现数据异常，立即进行现场复核，保证数据的准确性。③为保证大机作业的质量，补充的道砟需均匀充足。④在桥上有砟作业时，在枕下道砟厚度小于150mm的情况下不能进行捣固作业。⑤大机作业人员应持证上岗，严格执行大机操作规程。⑥上砟整道作业开始后，线路工程列车增多，许多地方存在交叉作业，而轨料运输和工程列车运行只能利用新铺的正线轨道，因此，每日交班会领导、各部门共同商定第二天的施工、行车计划，才能有效保证工程料车的正常运行和施工进度的持续推进。⑦上砟整道是调整轨道几何尺寸的关键步骤，无论是测量、卸砟，还是机养作业，每道工序的作业人员都必须具备责任意识，对数据负责，对现场负责，否则将会出现落道、大方向拨道等即费时又费工的现象，造成大量不必要的损失。3.6应力放散及锁定技术3.6.1总体方案及应遵循的原则采用单枕连续铺设法铺设长钢轨，然后用移动式闪光焊轨机进行工地钢轨焊接，道岔内部及与两端无缝线路焊接采用铝热焊，采用拉伸器滚筒法或滚筒法进行应力放散锁定形成无缝线路。—32— 第三章客运专线有砟轨道施工技术无缝线路应力放散与锁定应遵循的原则有：(1)按照设计文件和工务段的要求，区间线路的锁定轨温为32℃±5℃，小于1km的隧道的锁定轨温与区间一致，大于1km的隧道进洞200m范围内与区间一致，洞内锁定轨温为28℃。(2)在对钢轨进行施工时，要保证其锁定轨温在设计锁定轨温范围内。同时还需要保证钢轨在进行应力放散时轨温的均匀性。在对钢轨进行施工时，对于同一单元轨节两股钢轨来说，其锁定轨温差应在3℃范围内，对于相邻的单元轨节来说，其锁定轨温差不超过5℃，并且在同一区间内，其最高和最低锁定轨温差不得超过10℃。(3)在无缝线路进行锁定后，需要通过纵向位移观测桩对长钢轨进行位移观测，长钢轨经应力放散后锁定形成无缝线路。单元轨节进行应力放散后，将单元轨节编号、锁定日期、锁定轨温、钢轨位移观测桩初始读数以及拉伸量记录到竣工资料中。3.6.2应力放散与锁定(1)若设计锁定轨温高于施工作业轨温时，施工方法采取拉伸器滚筒法。其基本工艺流如图3-15所示。施工准备轨温测量设置临时位移观测点钢轨拉伸、撞轨拆卸扣件落轨锁定线路轨下垫滚筒撞轨、应力放散设置位移观测标志图3-15拉伸器滚筒法施工基本工艺流程(2)若设计锁定轨温与施工作业轨温在同一范围内，施工方法采取滚筒法。其基本工艺流程如图3-16所示。—33— 第三章客运专线有砟轨道施工技术图3-16滚筒法施工基本工艺流程(3)设置的钢轨位移观测桩需满足下列规定：①按照设计要求对位移观测桩进行设置。位移观测桩在单元轨节起终点和焊接接头处要相对应，纵向相错量在30m范围内。要错开位移观测桩和电务设备。②要将位移观测桩设置成方便观察、牢固可靠及不易损坏。③在跨区间无缝线路段，需要对位移观测桩进行标号，标号方式为“×－×”，第一个×表示的是单元轨节的顺序号，第二个×表示的是单元轨条内的桩号，标号采用阿拉伯数字，并且需要将“#”号标在桩号的右上方。④观测桩在区间和站台内可分别设置在路肩和站台墙上，观测桩与道床外侧和路肩边缘的距离应不低于0.3m，路肩宽度不满足要求时，将观测桩埋在路肩中心。⑤按照设计要求的埋设深度，设置路基上的位移观测桩。⑥可在接触网的基础或线路两侧其他固定的建筑物上设置位移观测桩，保证位移观测桩的长期性和稳定性。⑦在设置桥上位移观测桩时，可将其设置在桥面防撞墙上。观测桩的标记要保证稳固性、可靠性和耐久性，并且易于观测。⑧要将位移观测桩的编号、位置及观测记录计入竣工资料。(4)无缝线路出现下列情况之一，需根据设计要求，重新对钢轨进行应力放散，重新锁定，并根据实际情况，及时修改位移观测桩标记和相关技术资料。①实际的锁定轨温不满足设计锁定轨温的要求。②无缝线路在锁定不满足其所要遵循的原则。—34— 第三章客运专线有砟轨道施工技术③位移观测桩在固定区最大位移超过10mm或锁定轨温变化超过±5℃。④由于线路施工而改变原锁定轨温，使其不在设计范围内。⑤施工过程中未按照设计锁定轨温对线路进行锁定。3.6.3保证措施(1)待进行应力放散的线路必须经过3遍以上的机养，道床力学参数要满足初期稳定状态的要求，线路的几何形位应基本达到标准状态，否则，将会出现应力不均匀现象。(2)应力放散前不应安排卸砟工作，避免在放散前人工清砟浪费时间。(3)轨温变化情况要在无缝线路施工前掌握，并根据其规律，对计划锁定轨温和施工时间合理选定。(4)专人负责测量轨温。测量方法为用两块轨温表同时在单元轨节的两端进行测量，并取其平均值。在轨腰背光处放置轨温表。(5)在上扣件时，人员要保持步调一致、紧张有序，并在在短时间内完成。(6)按照设计要求在施工中设置位移观测桩，定期对无缝线路钢轨温度力变化情况进行观测，并做好记录，为线路养护和维修提供资料。(7)锁定完成后，在首月需每周对钢轨位移进行一次观测，随后为每月观测一次，并做好观测记录。若发现位移观测桩最大位移量或锁定轨温变化分别大于10mm和±5℃时，及时查找原因并作相应处理。(8)轨道整理作业应在单元轨节锁定后进行。轨道整理作业主要包括：焊头整修打磨；对轨距及水平进行调整；对钢轨位移进行观测，对锁定轨温进行复核；按照设计要求做好未完成工作，使其满足施工及验收规范要求。(9)焊接后的打磨，按照《验标》及规范要求，平直度在0～0.2mm，由于焊接后的工程车运输频繁，对初焊焊头存在一定的磨耗，为了防止低接头的出现，适当放宽打磨标准，控制在0.2～0.5mm范围内，最后通过精磨达到验交标准。3.7轨道精调整理技术3.7.1有砟轨道精细整理基本工艺流程有砟轨道精细整理基本工艺流程如图3-17所示。—35— 第三章客运专线有砟轨道施工技术施工准备稳定线路1～2遍轨道状态检查不平顺焊缝打磨、钢轨硬弯矫直轨距调整、补齐扣配件补砟第一遍起道、拨道、捣固、稳定第二遍起道、拨道、捣固、稳定第三遍起道、拨道、捣固、稳定第四遍起道、拨道、捣固、稳定不合格轨道静态检测合格道床断面结构尺寸整理钢轨预打磨不合格动态检测交工注释：图中实线框为本节作业工序，虚线框为其它节施工工序图3-17轨道精调整理基本工艺流程—36— 第三章客运专线有砟轨道施工技术3.7.2作业要求及规定(1)为了减少精调后的线路变化，首先用稳定车对线路进行1~2遍的稳定密实，随后再进行线路精调作业。(2)组织专业测量队伍在轨道精调整理前复测全线的轨道控制网CPⅢ，并全面检查测量线路，检测内容包括钢轨焊缝平直度、钢轨硬弯、轨距、高低、水平、方向以及线路的平纵断面等，及时将检测资料汇总，可为线路精调作业提供依据。(3)下列各项工作需在轨道精调整理应作好：①为使精调整理作业达到相应的验收标准，需要在规定的作业轨温范围内，对轨道进行不低于四遍的精调整理。②及时修整不满足设计要求的道床断面，对道床采取堆高砟肩和拍拢夯实的方式进行处理。③缓和曲线和竖曲线需要进行圆顺性调整。④为提高轨面的平顺性，需对不平顺焊缝进行整修打磨处理。⑤对钢轨硬弯进行矫直处理。⑥更换电容枕、绝缘枕等其它轨枕。⑦对轨距进行调整，并将扣件和配件补齐。⑧对钢轨的爬行量进行测量，并对锁定轨温进行复核。(4)轨道精调整理作业应满足下列规定：①逐根对轨枕上的钢轨进行轨距测量，及时调整超标轨枕，调整后的轨距应满足允许偏差在±1mm范围内，变化率不超过1/1500。②对钢轨硬弯进行矫直处理，钢轨矫直后，用1m的直钢尺进行丈量，钢轨平面的不平顺度不超过0.3mm。③利用风动卸砟车载精调整理前进行补砟作业。卸砟的运行速度控制在5～10km/h范围内；专人引导风动卸砟车卸砟和补砟作业。应均匀卸砟，在两侧卸砟时，首先打开外侧风门，随后再打开内侧风门，并且外侧风门要比内侧风门打开的大一些。④分四遍对线路进行大机精细整道。前两遍采用精确法作业，后两遍采用顺平法作业，控制15mm左右的起道量，适合采取双捣的方式，夹持时间不低于0.45s，采用搭接法对大机起终点的重合地段进行作业。稳定车载捣固作业后—37— 第三章客运专线有砟轨道施工技术按照重稳的要求实施，将重稳频率设置在40～45Hz范围内，将其加载至80％，稳定速度约为1km/h。⑤最后两遍大机精细整道作业，稳定车应慎用或不用。(5)轨温在大型养路机械作业时应满足下列条件：①每次起道量和拨道量分别不超过30mm和10mm时，作业轨温应在实际锁定轨温的上下20℃范围内。②每次起道量和拨道量分别在31～50mm和11～20mm范围内时，作业轨温应在实际锁定轨温－20～＋15℃范围内。(6)无缝线路的轨道整理作业需满足以下要求：①影响线路稳定性的整理作业不得安排在高温天气下。可在高温天气安排打磨钢轨、对道床外观和扣件进行整理、对钢轨进行矫直等作业。②轨温应在进行无缝线路整理作业前了解，对钢轨进行位移观测，对锁定轨温进行分析，并根据实际锁定轨温进行操作作业，严格执行“作业前，作业中作业后对轨温进行测量”制度，并做好如下工作：a.在整理地段根据需要将道砟备足。b.线路方向应在起道前进行拨正。c.铝热焊缝处不得放置起、拨道机。d.及时回填和夯实扒开的道床。③无缝线路整理作业需满足下列条件：a.当轨温在实际锁定轨温减30℃以下时，不得在缓冲区和伸缩区进行整理作业。b.在跨区间无缝线路上作业时，可允许在实际锁定轨温±10℃范围内整理无缝道岔的尖轨和尖轨前方25m范围内。④在无缝线路放散完应力并进行调整后，需要根据实际的锁定轨温将位移观测的标记和相应资料及时修改。⑤无缝线路整理作业在桥上作业时需做好如下工作：a.扣件拧紧程度和布置方式要满足设计文件的要求。b.在实际锁定轨温－20℃～＋10℃范围内可对单根桥面枕进行更换。c.对桥上钢轨的焊缝加强检查力度，发现伤损需要及时处理。d.定期观测桥上伸缩调节器的伸缩量，若出现异常爬行现象，及时对其进行分析并做相应处理。—38— 第三章客运专线有砟轨道施工技术⑥进行扒道床、拨道和起道作业时，轨温应满足如下条件：a.扒道床、拨道和起道作业可在不影响行车并且在实际锁定轨温±10℃范围内进行。b.在实际锁定轨温－20℃～＋15℃范围内作业时，连续扒道床、拨道和起道的量分别不超过50m、20mm和40mm，禁止对枕头的道床进行扒开作业。c.在实际锁定轨温+20℃范围内作业时，连续扒道床、拨道和起道的量分别不超过25m、10mm、30mm，禁止对枕头的道床进行扒开作业。(7)在线路锁定后精细整道时，需对扣件拆卸作业特别注意，严格按照规定执行，每次拆卸扣件不宜过长。(8)在线路锁定后精细整道时，为避免扰动道床，不宜将起、拨道量设置的过大。(9)在轨道精调整理时，为消除折线的小偏角，需对长大直线上小折线用大半径曲线进行拟合。(10)根据CPⅢ轨道控制网对轨道进行最终精调整理作业，检测系统采用轨道几何状态测量仪，并精调整理扣件。(11)全面精调整理有砟轨道后，应达到验收标准并满足如下规定：①线间距允许偏差为：0～+20mm。调整车站线间距与站台的误差。②道床稳定状态下的参数指标应符合表3-5规定。表3-5有砟道床状态参数指标(平均值)枕下道床密度道床支承刚度道床横向阻力道床纵向阻力-3-1/(g·cm)/(kN·mm)/(kN/枕)/(kN/枕)≥1.75≥120≥12≥14③有砟轨道静态铺设允许偏差见表3-6。表3-6有砟轨道静态铺设允许偏差序项目容许偏差备注号±1mm相对于标准轨距1435mm1轨距1/1500变化率—39— 第三章客运专线有砟轨道施工技术续表序项目容许偏差备注号2mm弦长10m2轨向2mm/5m基线长30m10mm/150m基线长300m2mm弦长10m3高低2mm/5m基线长30m10mm/150m基线长300m4水平2mm不包含曲线、缓和曲线上的超高值基长3m5扭曲2mm包含缓和曲线上由于超高顺坡所造成的扭曲量6与设计高程偏差10mm站台处的轨面高程不应低于设计值7与设计中线偏差10mm④根据设计要求设置道床的断面，道床上铺设III型混凝土轨枕时，道床的顶面要和轨枕中部的顶面持平。在铺设其他类型的轨枕时，需将轨枕的承轨面设置在高于道床顶面40mm处。道床厚度最多比设计厚度低20mm，道床每侧的肩宽允许有±20mm的偏差，负偏差不得出现在砟肩堆高处，在线路中部道床顶面处，不得出现粒径低于30mm的道砟颗粒，边坡要保持整洁美观。⑤应顶严靠紧扣件的轨距块，产生离缝的轨距块不能超过总数的6%；紧固扣件，扣压力低于规定值的扣件数不能超过总数的8%；胶垫保证无缺损，倾斜量超过5mm的胶垫不得超过总数的8%。—40— 第四章有砟高速道岔铺设技术第四章有砟高速道岔铺设技术4.1施工前的准备及场地布置4.1.1岔位放样岔位放样包括岔心、岔前和岔后的中心控制桩以及沿线路方向每5m一对护桩。首先通过内业计算出各点坐标，现场放样采用CPⅢ基桩控制网，测量方法采用后方交会法，设站方式采用全站仪自由设站。后视点最少采用8个，置镜位置位于线路中心，并且位于8个CPⅢ后视点的中部，如图4-1所示。CPⅢCPⅢCPⅢCPⅢ测量放样置镜点CPⅢCPⅢCPⅢCPⅢ图4-1CPIII测量放样时，为保证精度，放样点距离全站仪应在10～80m范围内。岔前、岔后和岔心桩采用预埋刻有十字丝的钢筋，混凝土包桩。护桩可根据现场实际情况，采用水泥钉或木桩钉设。每个护桩均带有三维坐标，不仅作为道岔铺设的线位控制，而且作为后期道岔养护的控制桩。4.1.2组装平台布置组装平台设置于已铺设完成的到发线上方，每个基地搭设两个组装平台，将两台MH10T型龙门吊设置在道岔组装区，并分别跨越正线和到发线股道，龙门吊有17m的跨度，175m的走行范围，以此满足在道岔组拼现场道岔及相关—41— 第四章有砟高速道岔铺设技术组件的调运。组装平台场地布置如图4-2所示。||||||||||||走行线||||||||钢轨区岔枕区到发线组装台位1组装台位2左线走行线右线到发线生活区图4-2组装平台布设搭设完三轨平台后，为保证平台基础道床的稳定性和阻力，需要对平台用捣固机进行一次细整道作业，并将道床厚度起道至15cm。采用两种方式对“三轨平台”上方的调整装置进行布置，两种布置方式分为别直股在到发线或正线的一侧，因此，只需对侧股的调整装置进行调整就可组装4种开向的高速道岔。4.2高速道岔的平台组装与调整4.2.1岔枕摆放(1)将岔枕编号依照道岔设计图用石笔标注在调整装置上，用墨线将岔枕端部的位置在调整装置的底板上弹出，将轨枕利用龙门吊正确放入调整装置中。(2)用水平仪对岔枕的高低进行调整，相邻两根及整组道岔的岔枕的高低差分别不能超过2mm和5mm，随后按照图纸尺寸对岔枕间距进行粗调。4.2.2零部件摆放和连接(1)将弹条Ⅱ型扣件系统、缓冲调距块和复合定位套进行安装，并用岔枕螺栓连接垫板与岔枕螺栓。(2)就位辙后垫板后，将其与岔枕连接。—42— 第四章有砟高速道岔铺设技术(3)其他垫板安装就位。4.2.3钢轨件安装(1)将基本轨+尖轨组件进行摆放。(2)确定基本轨前端位置和方向。(3)连接岔枕和滑床垫板。(4)起吊直基本轨+曲线尖轨组件，严禁快速起落和单点起吊，复核基本轨前端位置，基本轨前端伸出第一块普通垫板孔中心线296mm。(5)对滑床垫板上缓冲调距块进行安装，安装时依据设计号数，钢轨外侧：外侧9/内侧6，钢轨内侧：内侧9/外侧6；安装滑床板上的轨距块，工作边10，非工作边11。(6)为使基本轨与轨距块保持密贴状态，需要对基本轨进行外拨操作。(7)使用专用工具安装型号为ssb3的施维格弹性夹，共计62个。①为使弹性夹方便从滑床台板开口处放入，需要将弹性用手成一定角度。②为了确保弹性夹根端顺利设置在台板止退凸台的前面，需将弹性根端按下并向里推入。③为使弹性夹的根端放置在安装台上，需将弹性夹的一个根端用安装工具的水平面进行拉起，将安装工作沿钢轨走向进行扳动。④为使弹性夹外移到凸台根部，需在相对的另一边开口处放置安装工具，并对处在预备状态的弹性夹进行抬起操作，下压安装工具。⑤重复步骤③、④就可安装另一侧。⑥为确保弹性夹处在正确位置，需将安装工具的头部放置在弹性夹的中间位置。⑦弹性夹的拆除：将安装工具的拆除边（带凸出的一边）朝台板开口方向插入弹性夹跟端与凸台之间，向开口方向扳动安装工具，即可拆除弹性夹。(8)辊轮的安装和调试。①安装辊轮应于组装垫板同时完成。为了防止辊轮系统在尖轨调试过程中遭到破坏，应将辊轮安装防护罩并调至最低位置。②辊轮由单辊轮和双辊轮系统组成，前端和后端分别安装双辊轮和单辊轮系统，辊轮在单辊轮系统中设置在靠近基本轨一侧。铺设图中双辊轮和单辊轮系统分别用“S”和“D”来表示。—43— 第四章有砟高速道岔铺设技术③在尖轨密贴状态下对辊轮进行调试，此时需要将滑床台面与尖轨轨底进行接触。调试辊轮系统的方法如下：a.将防护罩的弯角进行拆除，并将防护罩撤下；b.为调整辊轮的位置，可将辊轮支架上的定位螺钉进行松动，沿滑床垫板方向移动辊轮系统；c.为了调节滑床台板上面与辊轮控制最高点的高度差，可用扳手对辊轮轴进行转动。通常情况下，里侧和外侧的辊轮在靠近尖轨轨底处应比滑床板的表面分别高1～2mm和3～4mm。里侧辊轮应与尖轨轨底有不超过2mm的间隙。采用1mm厚的平尺进行定位；d.首先对支架螺栓进行预紧，其次要对辊轮高度、轨底与内侧辊轮的间隔重新进行测定，随后紧固支架螺栓，扭矩取70N·m；e.单辊轮与双辊轮系统的调整方式相类似，辊轮与尖轨轨底有1mm的间隔，单辊轮的高度应比滑床台面高3～4mm；f.在滑床台面与方轨底出现间隙时，应考虑此间隙是否影响尖轨轨底与辊轮的间隔，总原则为辊轮在尖轨工作时不与尖轨进行接触，辊轮能在尖轨搬动时，将滑动摩擦转换为滚动摩擦。(9)调整转辙器部位的方向、高低、密贴和轨距，需要调整或核实辊轮系统的各项指标。(10)首先对外侧Ⅱ型弹条进行安装，能够起到扣压及连接作业即可。(11)对岔枕的方正和基本轨的方向进行检测，在调整基本轨的方向时可对岔枕进行移动，达到标准后，将螺栓系统紧定。(12)将连接直、曲股部分的钢轨件摆放。(13)将可动心轨辙叉轨件进行摆放。可动心轨辙叉轨件在出厂时已与相应的垫板紧固，在铺设的过程中，没有得到特别批准，严禁拆除或松动该部件的螺栓。(14)道岔粗、精调：初步完成道岔组装后，道岔的粗调和精调需要利用横向、纵向和竖向螺栓，并利用高精度仪器加以辅助。(15)道岔精调。①由于岔枕需要在铺设过程中反复移动，因此，在安装各部件后，对直股钢轨的水平度和直线度进行检测，及时调整使其达到标准；②调整完直股后，轨距的调整需要以直股为基准，转辙器部分轨距偏差控—44— 第四章有砟高速道岔铺设技术制在0.5mm范围内，其他部分控制在1mm范围内。采用更换缓冲调聚块的方式可调整转辙器部分轨距；③调整空掉板及转辙器部分密贴。水平及轨距需要在调整空掉板过程中得到控制。在调整时，需综合考虑滑床台板与尖轨的情况，首先测试台板与尖轨的总体密贴程度，将完全密贴点和缝隙的最大点找出，并判断是垫板组件还是尖轨的问题。在此工序中，为了避免造成难以调整密贴的问题，不可逐一对垫板进行调整；④在对空掉板、密贴、转辙器部分的轨距进行调试完成后，基本轨与尖轨的距离应按照图纸尺寸进行调整，顶铁要在调整完成后进行，使基本轨与尖轨保持密贴状态，随后安装顶铁，由小到大，尖轨轨腰与顶铁的间隙应在0.5mm范围内；⑤调整空掉板及辙叉部分密贴。这两项在组装时就已经达标，但可能在吊装过程中出现状况，因此，如果不符合规定要及时调整，在调整时，同时调整密贴和空掉板。4.2.4道岔内部焊接(1)高速道岔组装完毕后，道岔的内部铝热焊需要在组装平台上进行，焊接顺序如图4-3所示。17563248说明：各焊头焊接顺序为：1、2、3、4、5、6、7、8图4-3道岔内铝热焊顺序(2)宜在设计锁定轨温范围内焊接道岔内钢轨接头。(3)焊接时，为了防止焊渣烧蚀钢轨，需对影响范围内的道床板及道岔零部件进行保护。焊接和打磨时，不得在打磨和焊接过程中拆解尖轨—基本轨组件。—45— 第四章有砟高速道岔铺设技术(4)利用超声波探伤对每个钢轨焊头进行监测。焊接接头要保证在探伤时温度不超过40℃，若超过40℃，则用凉水进行冷却，冷却后的轨头表面温度不超过35℃。(5)铝热焊焊接接头质量依据《钢轨焊接第3部分：铝热焊接》（TB/T1632.3）的相关规定执行。(6)两尖轨尖端相错量在焊接完成后不超过5mm。4.3道岔换铺换铺的总体方案：首先要对正线进行一遍以上的大型机械养护，随后进行道岔换铺。在道岔钢轨上用10t的轨道式龙门架将上部小车吊放到位，然后通过液压钳将上部小车与道岔钢轨进行锁定，并整体提升到合适高度，下部小车将道岔送至岔位，通过上部小车将道岔提升，随后撤出下部小车，并将临时用[42]的轨道拆除，调整上部小车并放下道岔。4.3.1道岔运输(1)在临时轨排铺设前，分两层对道床底砟进行摊铺，并分两次对岔区的道3床底砟进行碾压，使底砟的密度不低于1.7g/cm。设计岔位所铺临时轨排需在道岔换铺前进行拆除，并对岔位道床进行夯实和整平，为连接正线，需将多节临时走行轨铺设在岔区。(2)在组装好的高速道岔上方将八台上部小车用龙门吊吊放就位。将道岔钢轨与上部小车用液压钳进行锁定，根据各自道岔要求，将水平支脚伸出到合适位置，并将垂直支脚抬升至合适高度，组装平台比岔枕底部的高度差控制在20cm范围内，并以此控制提升高度。将11根50kg/m滑轨插入到道岔的下方，滑轨位置如图4-4所示。滑移钢轨安装位置6~717~1829~3040~4152~5364~6573~7482~8392~93101~102109~110图4-4滑轨安放位置—46— 第四章有砟高速道岔铺设技术(3)将两台滑移台车防止在滑轨上，并在滑移台车上放置道岔的岔枕，固定道岔与滑移台车，为使整组道岔移动到正线上方，需要用卷扬机拉滑移台车，如图4-5所示。图4-5道岔滑移(4)将道岔利用上部小车提升至合适位置，将滑移台车和滑轨进行拆除，专用运输设备从道岔下方进入，上部小车将道岔落在运输设备上方，如图4-6所示。图4-6道岔运输设备进入4.3.2道岔换铺(1)运输通道与设计岔位同线换铺①将整组道岔利用运输设备运送至设计岔位的前方，通过上部小车对整组道岔进行提升，撤离运输设备，下部小车从正线进入道岔的下方。上部小车的道岔位置利用滑动梁进行调整，随后将道岔放置在下部小车上。将上部小车的—47— 第四章有砟高速道岔铺设技术支脚收起，道岔及上部小车通过下部小车运送到岔位的前方，如图4-7所示。(a)运输道岔至设计岔位前方(b)上部小车提升道岔，运输设备撤离(c)下部小车进入(d)下部小车运输道岔图4-7换铺设备运输道岔至设计位置②到达岔位后，将垂直支脚、水平支脚抬升到合适高度。下部小车撤离，并将临时走行轨进行拆除，如图4-8所示。图4-8换铺设备铺设道岔(2)运输通道与设计岔位异线换铺，如图4-9所示。①在设计岔位临线上，需将整组道岔通过运输设备送达，整组道岔通过上部小车进行提升后，撤离运输设备。—48— 第四章有砟高速道岔铺设技术②为了横向移动道岔至设计岔位，需要利用上部小车的横向支腿，进行伸出和收缩操作。图4-9运输通道与设计岔位异线换铺(3)通过对上部小车横向和纵向的尺寸进行调整，可将道岔移送至铺设位移，如图4-10所示，随后对道岔进行养护作业。图4-10铺设道岔4.4道岔养护(1)道岔换铺完毕后，单独控制个别上部小车起平整组道岔，采用电子水准仪测量道岔整体标高，起平后的道岔标高以低于设计标高50mm为准。人工卸砟封道床，采用软捣和小型道岔捣固机对道岔下方150mm范围内的道床进行初步捣固。换铺后的道岔初步养护后，钉闭加锁开通在直股位置，严禁人工扳动道岔，每个车站成立专门的高速道岔维修养护队，道岔的内部尺寸需要按照设计标准每天检查，检查尺寸是否满足要求，检查项目主要有螺栓的紧固程度、各部的支距、各部的轨距、心轨和尖轨的密贴性以及道岔的水平，保证工程列车正常通过道岔直股。—49— 第四章有砟高速道岔铺设技术(2)铺设完全线高速道岔，对道岔进行养护，道岔捣固车采用08-475型，如图4-11所示，对道岔的几何形位进行全面检查。道岔铺设的验收严格按照《客运专线有砟轨道道岔铺设验收暂行技术条件》执行。图4-1108-475道岔捣固车养护道岔4.5道岔与两端线路锁定两端线路的轨面高程、水平和轨向是否在锁定焊接前达到标准，并对实际锁定轨温进行详细记录。在设计锁定轨温下采用铝热焊的方式对相邻无缝线路和无缝道岔进行焊接。锁定轨温差在相邻轨条和无缝道岔处不得超过5℃。道岔处前后钢轨的焊接顺序为：先岔前和直股、再岔后和曲股。焊接施工结束后，对线路的方向和高程进行复测，并复测焊接产生的偏移，及时调整，随后精细调整道岔钢轨。4.6有砟高速道岔铺设注意事项(1)高速道岔岔区的底砟摊铺厚度可根据机养施工情况进行合理调整，若道岔捣固机具备作业条件，底砟厚度可与正线底砟厚度相同为200mm，道岔铺设后立即进行岔捣，保证与正线线路的顺接。若道岔捣固机不具备作业条件，底砟厚度尽量摊铺为300mm，正线机养后进行顺接。这样，缩短岔区与正线线路之间存在高差的时间，有利于对道岔本身的保护。(2)高速道岔的铺设方向一共有4种，在场地限制的情况下，高速道岔的组装、铺设顺序应考虑道岔的铺设方向，尽量减少组装平台的转换次数。(3)高速道岔的组装应按照厂内组装标准进行，每组道岔的岔内焊接必须在—50— 第四章有砟高速道岔铺设技术道岔的各项几何尺寸都达标后方可实施。焊接工作前，焊接负责人应事先向调度询问行车计划，在线路无行车的情况下才能施焊，否则邻线过车引起的振动对铝热焊接的质量产生较大影响。(4)道岔的整体运输是道岔铺设安全卡控的关键工序。第一，道岔的装车应严格按照施工方案执行，配重应根据实际情况合理调配，不允许偏载情况出现。第二，道岔运输应在白天视线良好的情况下进行。由于道岔装车后，岔后长岔枕部分存在侵限现象，因此，在运输前，由调度通知沿线各施工单位进行避让，道岔运输区段进行双线封锁。在运输过程中，岔后必须有专人防护，行车速度不得超过15km/h，特别是在曲线地段，行车速度不得超过10km/h。第三，防护人员应视野开阔，对即将出现的问题提前预测，对于不能判断的情况应立即通知减速或者停车，等问题确认后方可下令继续行车。(5)道岔铺设后的养护工作影响到整组道岔的铺设质量。在有条件的情况下，道岔铺设之后立即进行大机养护，使道岔几何形位尽早达到标准状态，避免工程列车对高速道岔产生破坏。若大机养护不能及时到位，须采用人工养护，采用电子水准仪测量道岔整体标高，利用软捣进行道床的捣固作业，起平后的道岔标高以低于设计标高50mm为准，为大机养护预留条件。在大机养护前，钉闭加锁开通在直股位置，严禁人工扳动道岔，每个车站成立专门的高速道岔维修养护队，每天对道岔的内部尺寸进行检查，检查其是否满足设计标准，检查项目主要包括螺栓的紧固程度、各部的轨距和支距、心轨和尖轨的密贴性以及道岔的水平，直至验交。(6)道岔在大机养护后，可以开通侧股，但在工电联调前，需采用人工扳道。由于本线高速道岔采用多机多点式，转辙器部分有三个牵引点，心轨部分有两个牵引点。人工扳道时，离跟端越远的牵引点扳道速度应尽量加快，保持尖轨或心轨的移动同步。(7)本项目高速道岔在国内是第一次大批量生产，因此，出厂后的道岔本身存在部分质量问题，比如可动心部分的垫板间距不合适，间隔铁处钢轨存在硬弯现象，轨距块不能正常入槽，直尖轨部分存在变形，顶铁顶死须打磨等，都需要厂家进行现场处理。(8)在提报道岔计划时，应将道岔的朝向一并提报，否则较长钢轨件的调头十分困难。—51— 第四章有砟高速道岔铺设技术(9)本线所有高速道岔，除了岔后长心轨，其他岔前岔后钢轨件都要求厂家进行了加长600mm处理，这样可以为岔前岔后的伤头处理预留条件。4.7有砟道岔精调整理4.7.1精调整理基本工艺流程有砟道岔精调整理基本工艺流程如图4-12所示。施工准备道岔状态检查补砟第一遍起、拨、捣固作业第二遍起、拨、捣固作业补砟第三遍起、拨、捣固作业第四遍起、拨、捣固作业补砟道岔结构尺寸精调整理道床断面尺寸整理道岔几何状态检查验收图4-12有砟道岔精调整理基本工艺流程—52— 第四章有砟高速道岔铺设技术(1)道岔精调整理主要施工设备应有大型道岔捣固车、风动卸砟车等。(2)使用道岔捣固车对道岔进行4遍精细整道作业。对道岔道床进行捣固前拆除道岔转换设备。(3)精调整理前，对道岔区进行全面检查，主要测量轨距、高低、水平、方向、中线、高程等，并对检测资料进行及时汇总。(4)道岔捣固车进行第一遍捣固作业前，应补充足够的道砟，补砟数量宜高出轨枕顶面100mm。(5)捣固时按每5m提供起拨道量，捣固镐应对准轨枕空中间，避免岔枕移动、道岔几何尺寸发生变化。(6)每次道岔精调捣固作业的起道量应控制在15mm以下，预留起道量分四次起道捣固，每次捣固宜采用双捣，最少设置0.45s的夹持时间。(7)一次完成对道岔区捣固作业，同时进行顺坡作业，需要在岔区前后200m范围内进行，为保证线岔间的顺接，道岔捣固车与线路捣固车采用搭接法作业。(8)对道岔直股进行捣固作业时，应在长岔枕曲股一端进行支护，并用小型捣固机配合捣固，避免伤损岔枕。(9)捣固作业时应加强对钢轨接头、钢岔枕及辙叉部分的捣固。(10)使用小型捣固机配合捣固道岔捣固车不能作业的部位。(11)全面检查作业后的道床状态，若道床缺砟或道床没有到达标准断面，则需及时对道床进行补砟，并对道床的外观进行整理。(12)道岔捣固作业完毕后，应全面检查道岔各部结构尺寸，对不合格项点进行精细调整使其达到验标要求。(13)按照相关要求对转换设备进行安装和调整，并使转换设备符合道岔铺设的要求和转换参数的规定。4.7.2质量要求(1)有砟高速道岔铺设主要结构尺寸允许偏差应符合相关技术标准和验标的规定。(2)轨枕承轨面要比道床顶面高40mm。(3)正线轨面高程与道岔的轨面高程应保持相同，允许有±10mm的偏差，并且要满足相关设计要求。(4)设计厚度与道床厚度的差值不得超过20mm，道床每侧的肩宽允许有±20—53— 第四章有砟高速道岔铺设技术mm的偏差，负偏差不得出现在砟肩堆高处。(5)反超高禁止出现在道岔导曲线上。(6)根据相关要求确定道岔静态铺设的允许偏差。4.8转换系统的安装及调试(1)再次全面检查道岔的几何尺寸，确认达到要求后进行转换设备的安装。转换方式采用多机多点式。转换设备安装完成后，设置临时电务系统，进行调试，电务人员根据安装在各个部位的检测设备所反馈回的信号确定尖轨及可动心轨的正确位置。(2)工电联调。组装整组道岔并对其进行调整，随后安装尖轨，安装可动心电务转辙机，并检查各项密贴度和行程指标，并对其进行调试。根据调试结果，最终整修道岔，使其达到相应的验收交接标准。4.9站线临时过渡方案实施由于本工程经过8个车站，线路铺轨长度达到383.795km，工程列车上道时间较长，因此，必须在各车站设置临时渡线，为工程列车的转线、会车作业提供方便，提高工作效率。这样临时道岔的使用数量达到了32组，仅靠租用将很难到达需求。所以，在编制物资供应计划时，考虑了站线正式道岔的提前进场，将正式道岔用作临时道岔，铺设标准遵循相关规范。在高速道岔岔区过渡方案上，综合考虑了全线所有的站线合龙轨，进行全线调配，将站线合龙轨用于高速道岔岔位的铺设。通过站线临时过渡方案的实施，取得了以下效果和收获：(1)通过正式道岔临时用，站线合龙轨过渡用，极大的节省了施工成本，提高了轨料物资的利用率，取得了较好的经济效益。(2)临时道岔的设置，不仅为行车调度提供了极大的便利，而且对轨料的输送创造了良好的条件，对铺轨进度的提高起到了关键性的作用。(3)由于有砟高速道岔的施工在以前从未经历过，而且从事高速道岔施工的作业人员普遍比较年轻，对道岔铺设的基本知识也不是很了解，所以，临时道岔的铺设，成为了高速道岔作业队的所有人员学习、提高的过程，为高速道岔—54— 第四章有砟高速道岔铺设技术的铺设打好了坚实的基础。4.10有砟高速道岔铺设研究应用甬台温铁路已经开通运营。通过80组有砟高速道岔的施工，充分证明了研发的高速道岔施工方案在组装方面是成功的，在换铺方面是可行的，通过组装方案的成功应用，不但提高了工程质量，而且产生了较大的经济效益。(1)质量方面：山桥厂的平台基础采用了钢筋混凝土条形基础，而本项目利用了新建车站的到发线轨道作为平台基础，通过对到发线道床进行机械碾压和捣固，平台的基础完全能够满足道岔的组装需求，组装平台采用螺栓无级调整，使道岔的各项几何尺寸均达到了设计标准。(2)经济方面：山桥厂的组装平台统一采用30mm厚钢板制作，而且在组装平台下方设置了滑移钢结构，可通过滑移组装平台来满足组装左开、右开道岔的需要。据了解，整组道岔组装平台的造价在300万元左右。本项目在设计道岔组装平台时，首先对组装平台的受力情况进行分析，根据各部分受力大小的不同，确定所用钢材的型号。其次，取消了组装平台下方的滑移钢结构，通过改变组装平台在“三轨平台上”安装位置，来适应左开、右开道岔的组装。仅通过这两点，整组组装平台较山桥厂节省了大量钢材，一套组装平台的造价约130万元。(3)实现了有砟高速道岔现场平台组装、整体跨区间运输、整体机械换铺的施工技术，极大地缩短了施工工期，节约了大量施工成本，使高速道岔的组装、运输、换铺形成了一整套基地工厂化、机械化、专业化作业程序，开创了我国铺设有砟高速道岔的新局面。—55— 第五章施工中解决的技术难题第五章施工中解决的技术难题在甬台温客运专线有砟轨道工程施工中，除了研发出有砟轨道及有砟高速道岔施工工艺及配套技术，还在施工过程中，研究解决了以下重大技术难题：(1)门式起重机（龙门吊）动力滑线的技术难题；(2)轨枕吊架研制的技术难题；(3)运枕龙门吊滑移止挡器的技术难题。5.1门式起重机动力滑线技术5.1.1问题提出随着我国现代工业、建筑业和铁路事业的飞速发展，对材料存储场地的规模提出了更高的要求，材料的装卸大部分采用门式起重机（轨道式龙门吊）。轨道式龙门架的走行范围较大，通常达数百米。传统的轨道式龙门架长距离供电线路架设方式存在电缆磨损严重、故障率高、易拉断、效率低等不利因素。如果在客运专线铁路施工中轨道式龙门架供电线缆延用以往的架设方式，则不但成本大，而且存在安全隐患，频繁倒接供电线缆也会影响施工进度及施工组织。本项目的宁波东铺轨基地，是甬台温铁路铺轨施工物料集中存放区和供应枢钮，装卸路料的主要设备是6台10t/17m跨的轨道式龙门架，龙门架走行线全长580m，铺轨工程工期要求紧、龙门架走行线较长。因此必须针对现有轨道式龙门架长距离供电线路架设方式存在的不足，对其供电线路架设方式进行研究，以减少耗材、降低成本，克服电缆磨损严重、故障率高、易拉断电缆等缺点，提高长距离倒运、装卸施工作业效率，消除安全隐患，便于施工组织。5.1.2传统轨道式龙门架供电方式分析目前，各铁路施工单位所使用的轨道式龙门架供电线路传统架设方式主要有三种，即电缆直接拖地、固定于电缆滑车、收揽于电缆卷筒。本项目在选择宁波东铺轨基地轨道式龙门架供电架设方式前，对三种传统架设方式布置方案—56— 第五章施工中解决的技术难题及安装制作成本与维修费用进行调查分析，为轨道式龙门架供电线路架设方式研究提供参考。(1)电缆直接拖地方式在轨道式龙门架走行线范围内设置6个供电箱，每2个供电箱间距80m，在不转接供电箱的情况下，每台龙门架安全走形范围为150m，如图5-1所示。80供电箱拖地电缆走行轨起重机580图5-1电缆直接拖地方案示意图电缆直接拖地方式，在相邻龙门架出现故障或长距离倒运时转接供电箱，每次转接用时8min左右；直接拖地增大对电缆的磨损，故障率高，使用周期短；电缆故障位置不易定位，定位用时长；雨季时电缆磨损及走行过度易出现拉断电缆、拉翻电箱等安全隐患。(2)电缆滑车方式在轨道式龙门架走行线旁架设6股电缆滑车走行线，每股滑车走行线长150m，左右交替布置于龙门架走行线，在不转接供电线缆的情况下，每台龙门架安全走行范围为140m，如图5-2所示。150电缆电缆滑车走行线走行轨起重机接线插座580图5-2电缆滑车—57— 第五章施工中解决的技术难题电缆滑车方式，在相邻龙门架故障或长距离倒运时转接供电电缆，每次转接用时2min左右；故障率低；不易定位电缆故障位置，定位用时长；走行过度易拉断电缆、拉翻滑车走行线等安全隐患。(3)电缆卷筒方式在轨道式龙门架走行线范围内设置6个供电箱，每2个供电箱间距80m，在不转接供电箱的情况下，每台龙门架安全走形范围为150m，如图5-3所示。图5-3电缆卷筒电缆卷筒方式，在相邻龙门架故障或长距离倒运时转接供电电缆，每次转接用时8分钟；故障率较低；电缆故障位置不易定位，定位用时长；走行过度拉断电缆、拉翻电箱带来安全隐患。(4)三种供电方式安装制作成本与维修费用比较对这三种电缆架设方式的安装与维修成本（不计因耽误生产、以及由安全隐患造成的事故带来的损失）进行估算，见表5-1。表5-1三种供电方式安装制作成本与维修费用对比元电缆直接拖地电缆滑车电缆卷筒供电方式电缆电箱工字钢滑车电缆卷筒电缆电箱安装制作成本84500420026730192009750028000845004200维护维修费用39000———————合计127700143430116700通过以上比对分析，安全隐患、中间环节用时、线路故障率和故障诊断、维修时间四大因素严重影响龙门架利用率。电缆滑车方案的台班利用率相对较高，但其成本、费用是3种方案中最高的，而成本、费用相对较低的电缆拖地—58— 第五章施工中解决的技术难题和电缆卷筒方案的台班利用率又是最低的。5.1.3轨道式龙门架滑触式供电装置研究(1)研究的目标使用传统的轨道式龙门架供电线架设方式将直接影响到甬台温铁路宁波东铺轨基地每天倒运、装卸轨枕的工作效率，从而延误甬台温铁路铺轨工程的整体施工进度，且采用传统架设方式需投入很大的成本及费用。因此本研究以提高龙门架利用率为前提，从影响龙门架利用率的四大因素分析，研制一套低成本、高质量的轨道式龙门架供电线路和受电装置，舍去龙门架作业的中间环节，将供电线路的安装成本和工期内的维修费用控制在60000元左右，并应满足国家相关规范的要求。(2)影响因素分析①起重机台班利用率低。主要原因是采用以往的供电、受电装备将会在每个工作台班产生大量的倒接电缆工作，从而影响到龙门架的台班工作效率。②存在安全隐患。主要原因是以往使用的供电线路受选材、环境等限制，无法或不宜一次架设过长，而使用以往这种短线路容易因司机操作失误等原因拉翻电箱、电缆架等设施造成安全事故，拖地方式的电缆还会因磨损、钩挂等原因使带电铜丝暴露在外而产生安全隐患。③架设环境条件特殊。宁波东铺轨基地如图5-4所示，由于地理环境等因素2限制，料区为狭长型，所有的轨枕、岔料、配件都存放12×560m的轨道式龙门架走行线范围内，而轨枕供应单位设置的2个供应口位于走行线前150m范围内，使用以往的架设方式只能由6台起重机采用“接力”的方式进行作业，影响倒运效率。10吨门式起重机L10基5L15基6配件区基地2号桥枕区(500×12)(85×12)道路龙门架走行线基地3号桥龙门架走行线钢梁图5-4波东铺轨基地料区布置图—59— 第五章施工中解决的技术难题④方法设计思路单一。三种常用的供电线架设方式设计思路相似，虽然方法不同，但设计思路基本一致。⑤制作维护成本费用高。电缆拖地的方案虽然制作成本相对较低廉，但在工期内电缆维修、更换费用很高；其他两种方案的后期维修费用可以忽略不计，但是初期制作时的一次性投入很大。(3)方案研究设计针对传统方案设计思路单一、存在安全隐患、台班利用率低、制作维护成本及费用高等不利因素，结合宁波东铺轨基地的实际情况，经过深入分析、研究，借鉴工厂行车使用的滑触线和集电器，设计出一套适合轨道式龙门架使用的架空滑触式供电系统，即在龙门架走行线沿线架设连续供电缆线，6台起重机共同使用1套供电线路，同时选用高性价比供电线缆，从而达到彻底消除隐患、没有中间环节、大幅降低成本的目的。34512图5-5龙门架滑触式供电装置总体结构示意图910109866877(a)正面(b)侧面图5-6供电滑线受电器的结构示意图—60— 第五章施工中解决的技术难题总体设计方案如图5-5所示，主要包括设置在走行轨道上的龙门架1、供电线杆2、供电滑线支架3上的动力滑线6和安装在受电器桁架5上的供电滑线受电器4。其中，供电滑线受电器结构如图5-6所示，包括滑线托轮7、两个金属石墨电刷8、受电器构架9、两个电刷弹簧10，动力滑线被夹持在相对应的供电滑线受电器的滑线托轮7和电刷8之间，并通过电刷与动力滑线的接触向龙门架提供动力。5.1.4滑触式供电装置研究实施(1)研究实施滑触式供电装置实际实施为在轨道式龙门架走行轨外侧5m处，纵向每40～50m设置一根供电线杆，供电线杆侧上方安装供电滑线支架，在供电滑线支架上安装三个供电滑线托架槽，动力滑线沿龙门架走行方向布置。将动力电线置于供电线托架槽中，供电滑线支架与供电滑线托架槽之间安装绝缘套、绝缘垫。在龙门架的横梁外侧安装龙门架受电器支架，受电器支架上安装供电滑线受电器，动力滑线位于供电滑线受电器中的滑线托轮和金属石墨电刷之间，使滑线托轮与电刷将动力电线夹持住，通过电刷弹簧保证电刷在轨道式龙门架走行时始终与动力滑线接触，连续供电。电力经由供电滑线受电器给龙门架提供动力。多台龙门架安装受电器支架和供电滑线受电器后，可同时使用一路动力滑线。2动力滑线采用120mm的钢芯铝绞线，其内部为钢绳芯，承载力和抗拉性能好，能保证6台门式起重机同时作业的用电安全，且价格非常便宜。实施后的现场应用如图5-7所示。图5-7龙门架滑触式供电装置现场应用由于使用了架空的滑触式供电线路，既缩减了龙门架供电线路安装、维修—61— 第五章施工中解决的技术难题的费用，又减少了场地资源的占用，克服了传统供电方式的各种不足。使用该供电方式后，龙门吊在进行长距离倒运、装卸施工作业时不需要人工倒接供电电缆，大大提高了施工效率、排除了安全隐患。(2)供电装置优点①供电线路采用钢芯铝绞线，不但重量轻，强度大，而且成本低。②导电方式采用弹簧碳刷导电，不但可以提高接触的良好性，而且维修方便，维修成本非常低。③由于动力滑线的更换较为困难，所以在接触方式上采用滚轮滑动接触，滑动接触较摩擦接触对钢芯铝绞线的损耗小了很多，提高了钢芯铝绞线的使用寿命。5.2轨枕吊架技术5.2.1问题提出随着铁路铺轨速度的不断提高，施工工期越来越短，对轨枕的需求也随之增大。轨枕能否及时送达施工现场，成为影响施工工期的重要因素。目前国内铺轨多采用国产CPG500铺轨机组，一个工作班可连续铺设2.5km的铁路线路，需轨枕约4200根，该设备上配备了两台运枕龙门吊，每台龙门吊一次起吊28根轨枕，负责将轨枕源源不断地运至轨枕传送带。传统的轨枕装卸方式是采用钢丝绳直接吊装一垛轨枕，但是由于铺轨机组运枕龙门吊的工作方式，是利用液压夹具从一排轨枕的两侧轨枕端头底部夹持，因此对轨枕堆码的整齐度有较高要求，否则会出现夹持不住的现象。而利用钢丝绳吊装整垛轨枕，需花较多时间进行轨枕的堆码整理工作，因此，码垛是否规范对铺轨的进度也起到了很大的影响。所以，以前的轨枕按垛吊装已经不能适应机械化的标准作业，必须寻求新的吊枕方案，以适用于Ⅲ型无挡肩混凝土轨枕(Ⅲb)的装卸工作。5.2.2轨枕吊架的研制(1)方案设计项目根据以往轨枕吊运经验，首先从节约劳动力、提高自动化程度入手，研制了液压夹持型轨枕吊架，但是在试验中发现，该轨枕吊架自重较大，而且—62— 第五章施工中解决的技术难题是利用龙门架挂钩挂住轨枕吊架进行吊枕作业，由于钢丝绳是软连接，所以很难控制轨枕吊架准确落位、准确夹持，在夹持过程中还是得增加外力进行扶正、就位。针对以上情况，立即转换思想，从结构简单、操作方便入手，设计了排钩型轨枕吊架，其结构示意如图5-8所示。图中：1、吊点；2、主体支架；3、挂钩。图5-8排钩型轨枕吊架示意图铺轨机组附带的每辆轨—枕双层车运载4层轨枕，每层28根。轨枕吊架采用圆钢和工字钢加工成主体框架，在主体框架两侧各安装14个挂钩，每根挂钩的采用钢丝绳与主体框架连接，钢丝绳的长度相同。挂钩的纵向间距与轨枕宽度一致，横向间距小于轨枕预埋件的间距，使得14根轨枕同时起吊后紧密接触，从而保持14根轨枕的整齐度。(2)具体实施通过试验，利用排钩型轨枕吊架较液压夹持型轨枕吊架的作业时间大幅度减少，而且不会出现机械故障，制作成本非常低，因此，在做了进一步改善后，及时应用于施工，如图5-9所示，提高了轨枕装卸速度，使得Ⅲ型无挡肩混凝土轨枕堆码整齐，大大提高了铺轨效率。图5-9排钩型轨枕吊架该轨枕吊架结构简单、造价低廉、安全可靠、经济实用，从研制成功到整—63— 第五章施工中解决的技术难题条线路正式运营，从未出现任何问题，有效保证了施工工期和铺轨质量。5.3运枕龙门吊滑移止挡器技术5.3.1问题提出在客运专线有砟轨道无缝线路施工中，目前国内的500m长钢轨铺设机械有从瑞士进口的TCM60铺轨机组和国产CPG500型铺轨机组，铺轨机组后方拖拉30辆左右的轨—枕双层列车，两台运枕龙门吊通过布设在轨枕双层列车两侧的走行钢轨反复将轨枕运输至前方铺轨机组的传送带上，铺轨机自动散枕，最后收轨入槽。由于两台龙门吊的操作室相对设置，司机对走行轨的末端位置不易掌握，同时，在作业时可能存在较大风力，对龙门吊的制动会造成影响。若风向与龙门吊的走行方向一致，则龙门吊有可能制动不及时而驶出走行轨或倾覆，从而酿成事故。由于长钢轨铺轨机组在国内的应用尚处于起步阶段，对铺轨龙门吊的制动方式仅局限于龙门吊本身的走行轮制动，一旦机械发生故障，将很难保证施工安全。因而急需研制一种在运枕龙门吊频繁来回运行的情况下，防止龙门吊行驶过度而脱离走行线的装置，对人员及机械安全提供一定的保障。5.3.2滑移止挡器的研发根据铺轨机的轨枕运输龙门架走行轨的实际情况，如图5-10所示，结合码头、存料场、铺轨基地等使用的轨道式龙门架止挡设置，在运枕龙门吊的走行轨端部设置止挡器。图5-10运枕龙门吊—64— 第五章施工中解决的技术难题由于铺轨时为了满足铺轨进度要求，运枕龙门吊必须频繁来回运行，将止挡器牢固的固定在走行轨的末端，一旦发生龙门吊脱轨时，止挡器可以阻止运枕龙门吊的继续走行。但如果突然的阻挡停止，由于惯性作用，龙门吊可能出现载头现象，造成翻车。因此，设计时，让止挡器在走行轨上有一定距离的滑移缓冲，从而有效阻止龙门吊脱轨，又可以避免栽头翻车的事故发生。最终的滑移止挡器的设计方案如图5-11所示。7656415143822391110图中：1、止挡铁鞋；2、限位板；3、加强筋；4、止挡底板；5、止挡腹板；6、橡胶块安装板；7、缓冲橡胶块；8、M10螺栓；9、夹板；10、夹板磨耗板；11、钢轨。图5-11滑移止挡器示意图5.3.3滑移止挡器的现场实施采用Q235钢板加工成滑移止挡器的主体结构，滑移止挡器下部结构通过夹板扣住运枕龙门吊走行钢轨的轨腰，将滑移止挡器固定在走行钢轨上，并在滑移止挡器与运枕龙门吊接触的部分安装橡胶垫，当运枕龙门吊行驶过度撞上滑移止挡器后，滑移止挡器与钢轨间的摩擦力逐渐增大从而通过止挡器滑移逐渐降低龙门吊的行驶速度，直至停止。(1)材料选择：简易滑移止挡器均采用Q235钢，止挡铁鞋1、夹板磨耗板10采用5mm厚钢板，加强筋3、橡胶块安装板6采用10mm厚钢板，限位板2、止挡底板4、止挡腹板5、夹板9采用20mm厚钢板。(2)止挡铁鞋1、限位板2、加强筋3、止挡底板4、止挡腹板5、橡胶安装板6之间采用焊接，橡胶与橡胶安装板之间采用栓接。螺栓穿过限位板的孔位顶住夹板和夹板磨耗板，使夹板磨耗板与钢轨密贴；—65— 第五章施工中解决的技术难题通过在走行钢轨上安装该滑移止挡器，有力地保障了运枕龙门吊的行驶安全，该装置曾阻止一次龙门吊脱落，现场使用如图5-12所示。图5-12安装在龙门走行轨上的滑移止挡器自行设计的滑移止挡器构造简单、实用性强、制作成本低。在高连续性的铺轨作业环境下，有效地控制了运枕龙门吊的行驶范围，为龙门吊的持续作业提供了安全保障。—66— 第六章结论第六章结论本文通过介绍甬台温客运专线有砟轨道及道岔铺设施工，分析了客运专线有砟轨道施工过程中各工序质量控制、大型机养设备、线路精细整道、客运专线高速道岔高精度铺设等客运专线有砟轨道施工的关键技术，得出以下结论：(1)研发了一整套适用于250km/h客运专线有砟轨道跨区间无缝线路的施工技术，客运专线有砟轨道施工时，采用一次铺设跨区间无缝线路的“流水作业法”，先预铺道砟，然后采用单枕铺设法铺设轨枕及500m长钢轨。铺轨后使用大型机械化整道作业车组进行分层上砟整道作业，经工地移动钢轨焊接，应力放散锁定形成无缝线路。施工工艺先进、施工效率高效、施工质量优质、施工安全可靠。(2)研发出了一套适用于有砟高速道岔铺设的施工工艺，实现了高速道岔“工厂化、机械化、专业化”施工。通过研发道岔组装平台实现道岔组装工厂化，通过对整组道岔运输工况的分析研究实现整组道岔的跨区间运输，通过大型道岔换铺机的运用实现整组道岔换铺机械化。(3)自主研发的有砟高速道岔基地平台组装、整组吊装、整组运输、整组机械铺设的新技术和新工艺，使道岔的铺设效率由传统的10天/组达到3天/组（含平台组装、调整、焊接、跨区间运输、换铺等），极大地缩短了工期，节约了施工成本，使高速道岔的整组组装、运输、换铺形成了一整套工厂化、机械化、专业化作业程序，开创了我国有砟高速道岔铺设的新局面。(4)研制的滑触式供电装置有效的解决了铺轨基地龙门架（门式起重机）供电电缆造价昂贵，且宜损坏技术难题，造价低维修简单，一路动力滑线可同时给多台龙门架供电，工作效率高、适用范围广、经济效益显著。(5)研制的Ⅲ型无挡肩混凝土轨枕(Ⅲb)吊架和滑移止挡器，提高了轨枕装车质量和效率、保障了运枕龙门吊在枕轨运输列车上的走行安全。—67— 参考文献参考文献[1]李向国.高速铁路技术[M].北京：中国铁道出版社，2008.[2]卢祖文.客运专线铁路轨道[M].北京：中国铁道出版社，2005.[3]练向松.轨道工程[M].北京：人民交通出版社，2009.[4]NAKAGAWAD,MASATOSHIH.ReevaluationofJapanesehigh-speedrailconstruction:RecentsituationofthenorthcorridorShinkansenanditswaytocompletion[J].TransportPolicy,2007,14(2):150-164.[5]TAJIMA,HIROSHI,KIURA,etal.Layingoftrackballastmatsinshinkansen[J].PermanentWay,1974,15(3):11-19.[6]UMEHARA,TOSHIYUKI.Shinkansentrackmaintenance[J].JapaneseRailwayEngineering,1985,24(4):9-10.[7]芮东升,赵陆青.德国高速铁路轨道技术简介[J].铁道标准设计,2006(Z):144-146.[8]郑晞,苏向东,肖作声.德国高速铁路路基简介[J].铁道建筑技术,1994,(4):5-9.[9]沙梦麟.法国的高速铁路(TVG)系统[J].交通与运输,2000,(5):30-31.[10]雷晓燕，刘林芽，陈水生.高速铁路轨道结构力学模型参数研究[J].华东交通大学学报,1999,(2):1-6.[11]刘玮.高速铁路桥上有砟轨道力学特性及结构选型研究[D].北京:北京交通大学,2009.[12]QUIROGA,LISANDROM,SCHNIEDER,et,al.Holisticlong-termoptimizationofmaintenancestrategiesonballastedrailwaytrack[C].11thInternationalProbabilisticSafetyAssessmentandManagementConferenceandtheAnnualEuropeanSafetyandReliabilityConference2012.Helsinki:ProbablisticSafetyAssessmentandManagement,2012:6602-6611.[13]SCHAER,BERNARD.ImplementationandmaintenanceofaTGVline[C],ProceedingsoftheFirstInternationalConferenceonHighSpeedGroundTransportationSystems,Orlando:PublbyASCE,1993:608-617.[14]颜华,韩义涛.中德铁路轨道技术标准对比分析[J].铁道工程学报,2009,(8):18-22.[15]张红平.中国与法国高速铁路有砟轨道设计标准对比分析[J].铁道工程学报,2011,(2):61-64.[16]朱军.德、法、日三国发展高速铁路的启事[J].城市与区域规划研究,2011,(3):60-69.[17]卢祖文.高速铁路轨道技术综述[J].铁道工程学报,2007,(1):41-54.[18]张晓椿.对我国高速铁路轨道形式的探讨[J].铁道标准设计,1994(Z):1-5.[19]王明慧,李开兰.山区高速铁路轨道结构选型分析[J].路基工程,2012,(2):65-68.[20]闫红亮.客运专线轨道结构选型研究[J].铁道建筑,2005,(2):26-28.[21]卢茂胜.哈齐客运专线轨道结构类型的选择分析[J].铁道工程学报,2009,(8):57-59.—68— 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致谢致谢本文是在导师李向国教授和李小林教授级高工的悉心指导下完成。从论文的选题、构思到论文的成稿、修改，恩师花费了很多宝贵的时间给予了我很大的帮助。两位导师在本硕士论文的成稿过程中倾注了大量的心血，两位导师不但学识渊博，而且治学严谨，使我终身受益。在研究生学习期间，他们用丰富的实践经验和渊博的理论知识培养我，使我取得了很大的进步，在此谨向两位导师及其家人表示崇高的敬意和衷心的感谢。感谢我的同门及各位师兄弟姐妹！感谢他们给予我的帮助与鼓励，祝愿他们在以后的学习和工作中，一帆风顺，健康快乐!感谢我工作的单位—中铁一局集团公司，在这里我参加了许多重大的项目，实现了我人生的价值。感谢所有关心过我的老师、朋友、同学，还有一直默默鼓励、精心栽培我的家人！最后，感谢参与论文评审和答辩的各位专家、学者，希望你们对我的论文提出宝贵的意见。—70— 个人简历、在校期间的研究成果及发表的学术论文个人简历、在校期间的研究成果及发表的学术论文个人简历王巍松，男，1975年11月生，高级工程师。1999年7月毕业于兰州铁道学院交通土建工程专业，获得工学学士学位，同年分配到中铁一局集团新运工程有限公司，一直从事铁路轨道工程技术和工程项目管理工作。2011年考入石家庄铁道大学交通运输工程专业攻读工程硕士学位。—71—