CRTS I型軌道板長期平放的可行性研究

何彥甫

摘要：本文以哈齊鐵路客運專線HQTJ-5標段工程中的扎龍特大橋軌道板平放工程為背景，進行了軌道板長期平放的可行性分析。

關鍵詞：扎龍特大橋，軌道板，平放

1、工程概況

哈齊鐵路客運專線HQTJ-5標段，雙線全長59.95km（DK218+000-DK277+950），共鋪設軌道板約25200塊。扎龍特大橋長31.5km（DK221+267-DK252+780），為本標段內最長橋，受環境等因素影響，為本標段無砟軌道施工控制性工程，扎龍特大橋完成軌道板上橋13400塊（其中：灌漿6700塊，粗鋪：6700塊）?，F橋上軌道板為單層平放，軌道板平放時間約為6個月。

2、工程難點及急需解決的關鍵技術

2.1 工程難點

2.1.1、降水較多

本地區屬于中溫帶亞濕潤～亞干旱大陸性季風氣候區，一年四季風大且頻率高。年平均風速2.9～4.0m/s，最大定時風速21.7～24.7m/s。施工條件惡劣。

扎龍特大橋橫跨扎龍濕地，濕地水位受降雨的影響隨季節變化明顯，平時水位較低，雨季較高。2013年6月下旬至9月上旬降雨頻繁，出現洪災，濕地水位也隨之出現暴漲，扎龍特大橋施工便道上水位達1.3m。

2.1.2施工便道不通

扎龍特大橋橫跨扎龍自然保護區，全長31.5km，橋下均為濕地，施工便道位于橋下右側，寬約4m，施工期間降雨較多，施工便道完全淹沒，導致無法通過便道進行軌道板運輸。橋上底座板單線施工完成后，必須利用右線進行軌道板運鋪。

2.1.3、工期緊張

工程受嚴寒氣候等客觀因素的影響，工期壓力非常大。又因橋下便道無法使用，若一側底座板施工完后，再進行軌道板運鋪，將無法保證工期。

2.1.4濕地無法設置臨時存板場地

扎龍橋長31.5km，橋下均為濕地，地質松軟，沒有臨時存板場地。只能在DK256+730-DK256+959附近修建臨時存板場（首先將地基基礎夯實、補填碎石處理后，施工鋼筋混凝土存板臺座），臨時存板場距離扎龍橋橋頭約38km處，運輸距離長，運輸難度大。

2.1.5嚴寒氣候

工程位于北緯46°，地處東北嚴寒地區。每年11月至次年4月份因溫度原因無法進行混凝土及砂漿作業，但低溫會使扎龍橋下淹沒施工便道的水結冰，其承載力能滿足軌道板運輸及吊裝的要求。因此可利用低溫嚴寒天氣的特點，充分利用冬季空閑時間進行軌道板運輸及吊裝。

2.2軌道板長期平放急需解決的關鍵技術

CRTS I 型軌道板長期平放的可行性論證及合理的平放方式。

3、關鍵技術及措施

3.1軌道板長期平放的可行性論證；

規范要求CRTS I 型軌道板平放不得超過7天。通過數學建模，對軌道板長期平放狀態下的變形進行有限元分析，計算軌道板在不同工況下平放6個月可能發生的最大變形。

3.2軌道板長期平放的方式；

通過理論論證，得出最合理的平放方式及工況，可最大限度的減少軌道板在平放過程中的變形，滿足規范要求。

4、施工方案及實施

4.1軌道板長期平放的可行性論證

4.1.1平放方式

待左線軌道板灌漿結束，砂漿強度滿足要求后，將右線待用的軌道板鋪設于左線軌道板上：軌道板安裝前預先在軌道板吊裝孔處放置4根高度誤差在2mm的50mm×50mm×300mm 硬方墊木，每根方木完全深入板腔，距離板邊5～10cm，然后用龍門吊4角水平吊起軌道板，緩慢平放到4根方木上。

4.1.2工況分析

考慮軌道板鋪設實際情況，力學計算時，考慮以下2種假設：

（1）假設支撐軌道板的4根墊木均勻變形，即軌道板處于水平狀態，4根墊木均勻受力（見圖4-1）。

（2）假設支撐軌道板4根墊木的其中1根嚴重變形或4根墊木變形不均勻，出現只有3根方木支撐軌道板的情況（見圖4-2）。

根據上述2種假定情況，結合軌道板可能遭受的升溫、降溫荷載、雪荷載的不同組合，預計軌道板在平放過程中可能處于以下6中工況：

工況1：三木塊支撐+升溫荷載；

工況2：四木塊支撐+升溫荷載；

工況3：三木塊支撐+降溫荷載；

工況4：四木塊支撐+降溫荷載；

工況5：三木塊支撐+雪荷載+降溫荷載；

工況6：四木塊支撐+雪荷載+降溫荷載。

4.1.3計算原理

右線軌道板4點支撐平放于底座板和左線軌道板上后，臨時存放約6個月。在此期間，考慮受軌道板自重、時間、溫度、雨雪等因素影響，通過數學建模分析軌道板單側承軌面中央翹曲量和四角翹曲量，來論證軌道板平放的可行性。

4.1.4計算結果

（1） 結果匯總

工況1～工況6的有限元計算結果，見表4-1所示。

（2）結論

根據《I型板式無砟軌道混凝土軌道板技術條件》中對軌道板頂面平整度的要求，單側承軌面中央翹曲量應不大于3mm。

由工況2～工況6的有限元計算結果可知，軌道板分別在三個木塊支撐和四個木塊支撐的邊界條件下，并承受可變荷載（溫度荷載和雪荷載）的作用，軌道板的豎向變形都小于3mm的限值，故該方案能滿足規范要求。

為減少軌道板長期平放變形，應采取4點支撐的方式進行平放，支撐點位置如（圖3-3）所示。盡量避免軌道板處于3點支撐狀態，特別是升溫荷載（夏季因陽光暴曬，軌道板上表面溫度高于軌道板下表面溫度）下處于3點支撐狀態。

4.2施工組織

4.2.1設備物資配置

4.2.2臨時存放安全質量保證措施

（1）軌道板平放前，由總工組織小組全體成員學習、研討軌道板平放方案，并進行技術交底，施工人員經考核合格后方可上崗。

（2）軌道板鋪設過程中，根據人員分工，由副經理監督全體組員工作情況，實行獎懲，激勵各組員按各自分工負責本職工作。

（3）在線外工藝性試驗場地選擇不同材質的墊木進行對比試驗，用雙層軌道板按規范要求支撐預壓2個月后，跟蹤觀測，選定變形較小且均勻的墊木作為正線鋪板專用墊木。

（4）軌道板平放所用墊木尺寸應符合要求，墊木應位于軌道板4處吊裝孔位置。墊木高度允許偏差為2mm，以保證軌道板存放平穩。

（5）軌道板吊裝鋪設所用龍門吊、吊車、運板車，采取定車定人的方式，由專人每天檢查機械車輛運行情況，定期進行機械保養。

（6）軌道板吊裝時，應4角水平吊起，防止軌道板磕碰損壞。

（7）吊裝結束后，對吊裝孔進行封蓋保護。

（8）為防止冬季雨雪進入承軌臺螺栓孔內，產生凍脹破壞，粗鋪結束后，應用專用保護蓋封蓋承軌臺螺栓孔進行保護。

（9）運板車、吊車、龍門吊在鋪板過程中，應避免碰觸已鋪設軌道板，避免油漬污染軌道板面。

（10）冬季停工后，應封閉扎龍橋，防止社會車輛、人員對軌道板造成損壞。

（11）從軌道板進場至灌漿結束，指定專人分段對扎龍橋平放軌道板進行跟蹤檢測。

（12）冬季下雪后，安排工人清理板上積雪。

4.3跟蹤檢測

4.3.1檢測比例

為保證檢測數據的可代表性，每1km選擇10塊P4962軌道板進行跟蹤檢測。從小里程第一塊板開始，依次編號為：1、2、...315。

4.3.2檢測項目

根據規范要求及現場實際情況，對下表所示項目進行檢測。

4.3.3檢測方法

（1）翹曲量檢測

采用南方測繪開發的專業軌道板檢測設備（工控機、全站儀、螺栓孔套件等）進行軌道板上表面平整度檢測。進行軌道板平整度檢測時，首先在工控機內輸入軌道板尺寸（P4962）、測量方式（直接測量）、軌道板樣式（預應力混凝土軌道板）后，連接全站儀，逐個進行螺栓孔測量。測量完成后進行偏差計算分析，將分析結果制表。因為軌道板平放主要對規范中軌道板四角的承軌面水平及單側承軌面中央翹曲量2項有影響，因此也只對這2項進行檢測計算分析（見圖4-3、4-4）。

（2）外觀質量檢測

觀察軌道板四角及上下棱角處是否有磕碰破損，檢查軌道板有無肉眼可見的裂紋，檢查軌道板承軌臺上的螺栓孔是否封堵嚴密，保護蓋如有缺失，要及時補充，避免雪水進入而導致凍脹破壞。

4.3.4檢測頻率

軌道板從軌道板廠運至臨時存板場時，按照《I型板式無砟軌道混凝土軌道板技術條件》第3.5.1條要求，對所有軌道板進行檢測，滿足要求后方可進場。

臨時線上存放的軌道板按照跟蹤檢測的要求每1km抽取5塊板檢測，頻率為每半個月觀測1次，并進行記錄。

軌道板精調前要對所有軌道板進行檢測，滿足要求后方可精調灌漿，否則進行按問題板進行處理。

4.4軌道板翹曲應對措施

軌道板鋪設完成后，要對軌道板進行跟蹤檢測，若個別軌道板翹曲量超出規范要求，則將問題板更換，并將檢測數量及頻率翻倍，加強檢測。若出現較多軌道板翹曲現象，立即將扎龍橋剩余所有未灌漿軌道板側立存放。

4.5實際效果

對扎龍橋存放6個月的軌道板進行了全面復測，所有軌道板變形量未超出規范規定。軌道板完全滿足精調灌漿條件，驗證了軌道板長期平放的可行性。

5、主要技術成果及創新點

（1）通過理論計算和現場試驗，論證了CRTS I 型軌道板在嚴寒地區長期平放（6個月）而不發生超限變形的可行性；

（2）總結了適用于I型軌道板長期平放的平放方式及平放期間的防護措施；

6、社會及經濟效益分析

CRTS I 型軌道板長期平放的可行性論證，解決了東北嚴寒地區有效施工時間短、長大橋物流困難的難題，通過精心組織，嚴格檢算，嚴格控制鋪板流程，得出軌道板長期平放的可行性，節約了工期，取得了顯著的經濟效益和社會效益。

（1）扎龍橋采用的軌道板長期平放方案，充分利用了東北嚴寒地區冬季的施工冬休期，節省了工期，降低了施工高峰期橋上的物流壓力，進而節省了成本，經濟效益明顯。

（2）軌道板長期平放方案經過了建模計算與實際論證，該方案既保證了設計要求又提高了工效、節約了資金，具有一定的推廣應用價值。

（3）扎龍橋因跨越扎龍自然保護區，施工難度大，影響面大，大橋無砟軌道施工過程中常有施工單位來參觀學習，多家電視臺和新聞媒體進行了專訪和報道，也為集團公司創立了信譽，擴大了影響，拓展了市場。

7、結語

設計要求采用CRTS I 型軌道板平放不得超過7天，但哈齊項目部標段內扎龍特大橋受洪水影響，橋下便道無法使用，且東北嚴寒地區有效施工時間短，工期緊張，施工成本大大增加，且無法保證按期完工。通過對軌道板長期平放進行理論論證，在此基礎上通過合理的平放方式及過程控制，在扎龍特大橋上進行了較大規模的軌道板長期平放試驗。通過期間跟蹤監測及全面復檢，證明CRTSI 型軌道板可長期平放而不發生超限變形。對以后類似工程的施工有一定的參考價值。