专题路基Rheda无碴轨道施工设备与施工技术解读

专题路基Rheda无碴轨道施工设备与施工技术解读

专题：武广客运专线无碴轨道的 施工技术与施工组织 1. 绪论 1.1 、概述 根据我国 《 中长期铁路网规划 》 ，到 2020 年我国铁路将建成 “ 四纵四横 ” 快速客运通道及三个区域城际快速客运系统。高速度、高密度、长距离跨线运输是我国客运专线主要运营特点。为满足行车安全、乘车舒适和准点行车的要求，铁路线路必须具有结构连续、平顺、稳定、耐久和少维修的性能。无碴轨道在国外高速铁路已得到广泛应用，并已在上述性能方面显示出明显的优越性，取得了良好的技术和经济效益。 1.2 国内外无碴轨道的发展现状 为适应列车高速行车需要、提高线路稳定性和耐久性、减少线路维修工作量，世界各国研究开发了多种结构形式的无碴轨道。 1.2.1 德国铁路无碴轨道的研究与发展 德国是世界上研究开发无碴轨道较早的国家。德国铁路研究开发无碴轨道采用的体制是由德铁制定统一的设计基本要求，由公司、企业自行研制开发。由于德国无碴轨道技术、装备、施工工艺及建设管理的成熟与完善，世界许多国家使用德国的雷达（ Rheda ）型无碴轨道系统。 1.2.2 日本铁路无碴轨道的研究与发展 日本新干线的无碴轨道结构型式相对单一，从 20 世纪 60 年代中期开始就针对板式无碴轨道结构开展了系统的理论研究与试验。板式轨道经历了 30 多年的发展历程，曾提出多种结构设计方案，如 A 型、 M 型、 L 型和 RA 型等。 目前定型的板式轨道有普通 A 型、框架型及在特殊减振区段使用的减振 G 型等，构成了适用于各种不同使用范围的板式轨道系列。 板式轨道在日本既有线和新干线累计总铺设长度达 2700 延长公里。 1.2.3 韩国无碴轨道的研究与发展 韩国无碴轨道主要采用德国雷达（ Rheda ） 2000 型无碴轨道。比如：韩国汉城至釜山的高速铁路全长 412km 全部铺设雷达 2000 型无碴轨道 。 1.2.4 我国无碴轨道的研究与应用现状 研究过程： 国内对无碴轨道的研究始于 20 世纪 60 年代，与国外的研究几乎同时起步。在之后的 20 多年间，为发展无碴轨道新技术积累了宝贵的经验。 1995 年开始对弹性支承块式无碴轨道的研究在 “ 九五 ’’ 国家科技攻关专题 “ 高速铁路无碴轨道设计参数的研究 ” 中，提出了适用于高速铁路桥隧结构上的 3 种无碴轨道型式 ( 长枕埋入式、弹性支承块式和板式 ) 及其设计参数。 1999 年完成 “ 秦沈客运专线桥上无碴轨道设计、施工技术条件 ” 的研究与编制，在秦沈客运专线选定了 3 座混凝土桥作为无碴轨道的试铺段。并 计划在线路开通后对隧道内的无碴轨道结构进行动力测试与长期观测。 通过对无碴轨道的理论研究、室内模型试验、桥上和隧道内试验段铺设，我国在高速铁路无碴轨道方面取得了一系列研究成果，尤其是随着我国武广客运专线的施工和开通，无碴轨道的设计、施工技术已经得到了长足的发展，并令世人瞩目。 1.3 无碴轨道的主要技术特点： 1 ．良好的结构连续性和平顺性   2 ．良好的结构恒定性和稳定性 3. 良好的结构耐久性和少维修性能 4. 工务养护、维修设施减少 5. 免除高速条件下有碴轨道的道碴飞溅 6. 减少客运专线特级道碴的需求 7. 无碴轨道弹性较差 8. 建设期工程总投资大于有碴轨道 9. 对地震和环保的适应性强 10. 具有 “ 工后零沉降 ” 的建设理念 2.Rheda2000 路基无碴轨道施工技术 Rheda2000 型无碴轨道施工技术主要内容包括： Rheda2000 型无碴轨道施工设备及机具、路基上 Rheda2000 型无碴轨道施工方法。 2.1 Rheda2000 施工标准机械配置 2.1.1 Rheda2000 型无碴轨道施工机械配置表 2.1.2 Rheda2000 型无碴轨道主要施工机械的性能与工效 一、散枕装置 1 ．功能 将堆放在线路两侧或线间的轨枕按照规定的间距散布在线路上。 2 ．技术参数 自重： 1000 公斤 尺寸：长 × 宽 × 高 1410×1590×1210 毫米（折叠尺寸） 长 × 宽 × 高 2870×1590×1210 毫米（伸展尺寸） 3 ．工效： 600 米 /10 小时 4 ．人员： 2 名工人 5 ．配套机械设备： 1 台移动式液压 挖掘机 二、工具轨吊装运送车（自卸式卡车 ） 1 ．功能 通过配置起重吊臂的自卸式卡车运送施工工具轨，利 用特制吊具吊装和放置工具轨。 2 ．技术参数 自重： 12000 公斤 最大提升重量： 5000 公斤 柴油机： 230 千瓦 运行速度： 80 公里 / 小时 3 ．工效 如果该项工作不受其它工序干扰，正常施工速度可达到 600m/10h ，其余时间可安排使用自卸式卡车倒运钢模 板，模板倒运可达到 600m/10h 。 4 ．人员： 4 名工人，包括机械驾驶员。如果倒运模板，则 需增加 2 名工人。 三、螺杆调节器 1 ．功能 配合轨道测量系统对轨排的水平和竖向精确调整。 2 ．技术参数 螺杆调节器自重： 28 公斤（ 550 毫米的类型） 尺寸：螺杆调节器高度从 550 至 850 毫米不等 最大承载： 900 公斤 3 ．安装工效： 600m/20 小时 4 ．安装人员： 2 人 5 ．辅助工作内容及人员 在安装螺杆调节器前， 2 名工人负责检查和调整轨枕间距，放正轨枕，并松开固定螺栓，将弹条推至轨底之下的装配位置。另外两名工人采用 2 台电动螺栓紧固机将固定螺栓按照规定扭矩拧紧。辅助工作需要 20 小时。 四、粗调机 1 ．功能 粗调轨排位置。此机器是针对 14.25 米长的轨排设计，但可以根据需要调整。粗调机由 4 台相连的门架组成，在机械操作员的遥控下，可以同时自动调整轨排的纵向、横向、竖向位置及超高，并可通过自行推进装置使粗调机前移。 2 ．技术参数 工作电压： 380 伏特 发电机功率： 68 千伏安 柴油消耗： 11 升 / 小时 油箱容量： 154 升 总安装功率： 73 千瓦 自重： 8500 公斤 尺寸： 1450×3000×2200 毫米（ 1 台门架） 调整精度： ±5 毫米 3 ．工效： 300 米 /10 小时 4 ．人员： 1 名测量工程师， 1 名机械操作员 五、焊接机 1 ．功能 该设备是 1 台自行推进式闪光对焊机，包括 1 台供电设备（柴油机）及 1 辆轮轨式运输车。 2 ．技术参数 工作电压： 380 伏特 发电机功率： 68 千伏安 柴油消耗： 11 升 / 小时 油箱容量： 154 升 总安装功率： 35 千瓦 自重： 4300 公斤 尺寸： 4000×3000×3000 毫米 最大施工能力：每小时 40 次焊接 运行速度 :1.2 公里 / 小时 3 ．工效： 600 米 /10 小时（主要取决于焊接点的间距） 4 ．人员： 1 名操作员 六、横向模板安装机 1 ．功能 安装横向模板。横向模板只在桥梁（≥ 25 米）地段安装。路基和隧道内不需要横向模板。 2 ．技术参数 工作电压： 380 伏特 发电机功率： 15 千伏安 柴油消耗： 2.5 升 / 小时 油箱容量： 52 升 总安装功率： 15 千瓦 自重： 3600 公斤 尺寸： 9540×2010×2868 毫米（高度从轨顶计起） 最大宽度： 5000 毫米 运行速度 :2.2 公里 / 小时 3 ．工效：模板安装 300 米 /10 小时，横向模板运输 300 米 /5 小时 4 ．人员 :1 名工人标注安装位置， 1 名操作员操作轮轨式货车及吊装设备， 2 名工人安装横向模板。 5 ．辅助工作 安装横向模板固定钢条。 七、 纵向模板安装机 1 ．功能 安装纵向模板。桥梁（≥ 25 米）地段横向模板安装到位后，或路基、隧道地段的纵向模板的固定钢棱安装完成后，利用自行推进式、遥控操作的模板安装机安装纵向模板。 2 ．技术参数 工作电压： 380 伏特 发电机功率： 20 千伏安 柴油消耗： 3 升 / 小时 油箱容量： 52 升 总安装功率： 12 千瓦 自重： 8700 公斤 尺寸： 16500×3200×3400 毫米 最大宽度： 5000 毫米 运行速度 :3 公里 / 小时 总重： 16000 公斤（包括模板） 3 ．工效：模板安装 300 米 /10 小时，纵向模板运输 300 米 /5 小时 4 ．人员 1 名工人标注安装位置， 1 名操作员操作轮轨式卡车及吊装设备， 2 名工人安装纵向模板。 5 ．辅助工作 路基、隧道地段安装固定钢棱的横向挡板。 2.2.2.8 钢制模板（纵向及横向） 混凝土浇筑使用。纵向钢制模板在其外侧配有特制的 U 型钢槽，作为混凝土浇筑机、模板安装机、混凝土工作帐篷等的走行通道。纵向模板应根据横向坡度进行配置。   2.2.2.9 专业精调设备 1 ．功能 利用全站仪、激光准直仪和设置在线路两侧的 6 ～ 8 个控制点（间距 60m ），对轨排位置进行精确测量，利用螺杆调节器对轨道几何形位进行精确调整。精调作业时，不允许在轨道附近进行其它施工作业。整个区段的轨道调整完毕后，在混凝土浇筑前使用相同的设备对轨道再次进行测量。 2 ．工效： 300 米 /10 小时 3 ．人员： 1 名测量工程师， 2 名工人 2.2.2.10 混凝土浇筑机 1 ．功能 该设备能够保证高效优质的混凝土浇筑质量。设备配备料斗、螺栓配料装置、定量给料装置、振捣装置等。该设备需要从平行轨道线路或施工便道上的泵车或轮轨式列车供应混凝土。该设备沿纵向模板外侧的 U 型槽走行。 2 ．技术参数 工作电压： 380 伏特 发电机功率： 100 千伏安 柴油消耗： 16 升 / 小时 油箱容量： 187 升 总安装功率： 70 千瓦 自重： 27000 公斤 尺寸： 19000×3200×5500 毫米（顶部传送机） 控制室内噪音等级：＞ 80 分贝 运行速度 :0.4 公里 / 小时 总重： 16000 公斤（包括模板） 3 ．工效：混凝土浇筑 300 米 /10 小时，混凝土运输 300 米 /10 小时 4 ．人员 : 1 名工人润湿轨枕及基础顶面，并遮盖轨枕及扣件，检查轨道精调记录； 3 名操作员操作混凝土浇筑设备； 5 名工人对浇筑后的混凝土顶面进行修整； 2 名工人进行后续处理，如初凝后松开螺杆调节器螺杆，根据温度情况松开工具轨两端扣件，混凝土养护等； 1 名工人负责混凝土运输。 2.2.2.11 工作帐篷（ “ 折叠 ” 型） 1 ．功能 在极端气候条件下（严寒、大风、雨或雪等），为了继续施工作业而专门开发的帐篷，可沿纵向模板外侧的 U 型槽走行，并可在不需要时 “ 折叠 ” 在一起。 2 ．技术参数 工作电压： 380 伏特 发电机功率： 6 千伏安 柴油消耗： 1 升 / 小时 油箱容量： 10 升 自重： 3000 公斤 尺寸：最长 100 米（自行推进式） 2.2.2.12 纵向模板拆洗机 1 ．功能 拆卸和清洗纵向模板，可完全自行推进和遥控操作。该设备沿工具轨走行。 2 ．技术参数 工作电压： 380 伏特 发电机功率： 20 千伏安 柴油消耗： 3 升 / 小时 油箱容量： 52 升 总安装功率： 15 千瓦 自重： 9000 公斤 尺寸： 18200×3000×4600 毫米 最大宽度： 4800 毫米（葫芦吊起重梁） 运行速度 :1.2 公里 / 小时 总重： 16000 公斤（包括模板） 3 ．工效：模板拆卸和清理 300 米 /10 小时，模板运输 300 米 /5 小时 4 ．人员 : 2 名工人完成纵向模板吊装和清洗； 1 名操作员操作设备； 1 名卡车司机负责纵向模板运输。 2.2.2.13 横向模板拆卸机 1 ．功能 拆卸和清洗横向模板，可完全自行推进和遥控操作。该设备沿工具轨走行。 2 ．技术参数 工作电压： 380 伏特 发电机功率： 13 千伏安 柴油消耗： 2 升 / 小时 油箱容量： 52 升 总安装功率： 6 千瓦 自重： 4250 公斤 尺寸： 8150×2800×3200 毫米 最大宽度： 4860 毫米（葫芦吊起重梁） 运行速度 :1.2 公里 / 小时 3 ．工效：模板拆卸和清理 300 米 /10 小时，模板运输 300 米 /5 小时 4 ．人员 2 名工人完成横向模板吊装和清洗； 1 名操作员操作设备； 1 名卡车司机负责横向模板运输。 2.2.2.14 推拉式长轨安装机 1 ．功能：安装长钢轨 2 ．工效： 4320 米 /10 小时（钢轨长度每根 120 米） 3 ．人员 2 名操作员操作设备； 8 名工人配合工作。 2.2.2.15 螺栓紧固机 1 ．功能 按照规定扭矩安装扣件系统中的锚固螺栓，并打印书面证明。 2 ．技术参数 自重： 200 公斤 发动机功率： 15 千瓦 尺寸： 1930×680×850 毫米 3 ．工效： 300 米 /10 小时 4 ．人员： 1 名工人 2.3 路基上 Rheda2000 型无碴轨道施工方法 2.3.1 无碴轨道双线作业顺序 各施工段平行作业，路基水硬性支撑层主要采取左右线单幅流水作业。左线道床板施工，利用右线作为运输通道，作业基本没有干扰，可适时施工，右线道床板施工时要考虑施工顺序的干扰。右线道床板施工，为解决现场主要机械运行道路问题，在施工作业面范围已完成的左线道床上铺设临时轨道供公铁两用机械为右线作业使用。 2.3.2 施工物流组织 道床结构混凝土采用客运专线耐久性混凝土，水硬性支承层拌和料和混凝土由自动计量混凝土拌和工厂集中生产、供应。 水硬性支承层拌和料用自卸汽车运至施工现场，挖掘机配合卸料入仓，运输时采取覆盖措施以防失水。 道床板混凝土用公铁两用混凝土罐车运输，混凝土浇筑机输送灌注。 钢筋在钢筋加工厂集中加工，汽车运输，现场安装。轨料及扣配件的运输和倒运采取配有 5 吨起重吊臂的公铁两用自卸卡车。左线道床板施工轨料在整段内铺通，作为右线道床板施工的运输通道。右线双块式轨枕固定所用工具轨单独配置，配有吊臂的自卸卡车往前倒运。 双块式轨枕由轨枕预制厂负责提前供应储备到施工现场，分配到路基面两侧摆放，摆放处地基平整、坚实。每垛摆放 6 ～ 8 层，每层 5 块，每处一次性堆放满足双线用量。放置时间较长时采取雨布覆盖，防止锈蚀。 2.3.4 水硬性混凝土支承层施工 1 ．施工方法 路基水硬性支承层使用电子导航系统控制的滑模摊铺机进行摊铺作业，自动控制方向、高度，自动压实、收面、拉毛和切缝。道岔区、小段落和其它不适宜机械作业地段的水硬性支承层采用人工立模、人工摊铺、机械捣固。通过测量整理，控制水硬性支承层高度，平板振动器和振捣梁压实，人工收面、拉毛、机械切缝，覆盖洒水养生。 2 ．施工工艺 1 ）施工准备 无碴轨道在施工前要做好充分的施工准备，主要内容有：后勤保障、路基检查。 2 ）测设基标 3 ）水硬性支承层和底座铺设线形计划书 4 ）摊铺机就位或立模 5 ）材料供应和喂料 6 ）滑模摊铺机作业 7 ）整理 8 ）覆盖养生 9 ）检测与验收 2.3.5 道床板施工 1 ．施工方法 双块式轨枕安装采用架轨法施工。用公铁两用轨枕分配机布置轨枕，机械（挖掘机或吊车）配合安装工具轨。用双轴头螺栓松紧机紧固扣配件，将钢轨和轨枕联结成轨排。用液压起拨道粗调机，粗调机配备自动校正仪，调整精度达到 ±5mm ，调整时安装螺旋调整器并初步固定。人工绑扎道床板钢筋、安装用于接地系统的内埋钢筋，纵横向钢筋采用塑料套管绝缘。模板拆装机支立钢模板，在 GRP1000 轨道测量系统的检测和监测下，利用螺杆调整器进行高低、水平、方向和轨距精调，将轨道精准地固定在设计位置上。 2. 施工工艺 1 ）施工准备 ①道床板在施工前要制定详细的混凝土作业计划和安装精度保证计划书。 ②测量人员在混凝土支承层上用划线器划出细直线，标明轨枕端部位置。 ③轨枕、工具轨、钢筋等施工材料的分布 2 ）布置道床板钢筋 3 ）铺设轨枕 4 ）轨排组装 5 ）安装轨排调整支撑架 6 ）轨排粗调 7 ）安装上层钢筋、接地、立模 8 ）轨排终（精）调 9 ）混凝土浇筑 ①混凝土原材料、配合比、搅拌、运输、浇筑、养护执行 《 铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定 》 中的相关条款，严格控制混凝土的裂纹的发生。 ②冬季浇筑 10) 道床混凝土养护 使用保水覆盖物 使用混凝土养护剂 11) 支撑和扣件的后处理 12) 移交和配合工作