弹性整体道床施工技术

弹性整体道床施工技术
北京铁五院工程机械有限公司
2013年6月
1. 概述
1.1研究历史
中铁五院的前身铁道建筑技术研究设计院是我国最早参与研究弹性整体道床施工技术的科研院所之一，1995年立项铁道部课题《秦岭特长隧道修建技术（Q）-弹性整体轨道结构及施工工艺及机具研究》（合同号95G48-Q）。

1997年，白清隧道整体道床铺设试验。

课题成果于1999年12月-2000年6月成功应用于西康线秦岭特长隧道I线弹性整体道床施工中，提前工期4个月，共计施工18.46km。

2002年~2003年推广至西安--南京线磨沟岭隧道、桃花铺单线隧道、东秦岭双线隧道及西安--安康线秦岭特长隧道II线的弹性整体道床施工中，共计施工55.68km。

2004年~2005年推广至兰州-武威乌鞘岭隧道弹性整体道床施工中，共计施工41km。

1.2业绩证明
2. 弹性整体道床结构
弹性整体道床是无砟轨道的一种结构形式，施工精度、施工质量要求较高，道床弹性与有砟轨道相当，具有少维修或免维修的特点，整体道床主要由钢筋混凝土道床、橡胶套靴及块下橡胶垫板、支承块、弹条式可调扣件、钢轨等组成。

我国在西康线、西南线等铁路隧道中使用过。

图1.1 弹性整体道床断面示意图
图1.2 弹性支承块示意图
3.中南通道弹性整体道床技术条件
3.1 主要技术性能指标：
1 重载弹性支承块无砟轨道用混凝土支承块
支承块采用C50级钢筋混凝土结构，承轨面设1:40轨底坡，块体内设置预埋铁座与扣件系统连接；支承块主要型式尺寸为680mm（长）x290mm（宽）x230mm （高）。

2 重载弹性支承块式无砟轨道用微孔橡胶垫板
微孔橡胶垫板是通过调整橡胶内部微孔的大小和疏密来提供适宜的刚度，同时避免垫板本身由于煤灰污染而影响刚度值。

微孔橡胶垫板静刚度值为70~100KN/mm，主要型式尺寸为：674mm（长）x284mm（宽）x12mm（厚）。

3 重载弹性支承块式无砟轨道用橡胶套靴
橡胶套靴的作用是包裹支承块和块下弹性垫板，方便施工和维修，同时提供轨道侧向（横向和纵向）适宜的弹性。

橡胶套靴侧面静刚度为200~250KN/mm，主要型式尺寸为684mm（长）x297mm（宽）x178mm（深）。

4 弹条Ⅶ型扣件
弹条Ⅶ型扣件与重载弹性支承块式无砟轨道结构配套，适用于中国75kg/m和60kg/m钢轨。

主要性能参数为：每组扣件钢轨纵向阻力大于11kN，轨下垫板静刚度为120~160kN/mm;单股钢轨左右位置调整量为-6~+4mm，轨距调整量为-12~+8mm，调整级差为2mm；钢轨高低位置调整量20mm，调整级差为1mm。

5 道床板
道床板宽2800mm，道床板表面设1%的“人”字形排水坡,距离洞口>200米范围以内采用连续浇筑，距洞口≤200米道床采用分块浇筑，每块长12m。

道床在隧道变形缝处纵向钢筋断开，并设置伸缩缝，每块道床设置一处伸缩缝，宽度为20mm，采用聚乙烯泡沫型材板或泡沫板填缝，在表面30mm范围内采用聚氨酯或沥青密封。

道床板直接浇筑于隧道仰拱上，采用双层配筋，，混凝土设计强度为C40。

道床板表面设1%的“人”字形排水坡。

隧道内曲线超高设置在道床板上，采用外轨抬高方式，在圆曲线范围内外轨抬至超高值，在缓和曲线范围内外轨超高递减顺接。

6 其他线路条件
线间距： 4.0m
弹性支承块间距：600mm
最大超高：120mm
最小曲线半径：800m
3.2 隧道内弹性弹性整体道床断面：
图3.1隧道内直线段整体弹性道床断面图
图3.2隧道内曲线段整体弹性道床断面图
4. 弹性整体道床施工技术
4.1 施工设备
1. 轨道排架
轨道排架采用专门针对弹性支承块整体道床设计的单梁结构排架，排架结构简单，轨距、轨底坡等轨道参数精度保证精度高，轨道高程、中线调整操作简便，锁定可靠。

轨道排架及支撑体系：
轨道排架由托梁、工具轨、高程调节螺杆、轨向锁定器等组成，结构简单，操作方便，道床成型质量稳定可靠。

图4.1轨道排架及支撑断面图
图4.2轨排平面图
道床模板及支撑体系：
道床模板采用标准节段纵向顺铺，曲线段设加高模板。

支撑系统采用螺杆丝杠撑拉结构。

图4.3 模板及支撑体系图
2. 铺装龙门吊
为实现施工现场轨道排架、模板及支撑件、轨道材料的倒运等，设置2台5t单梁铺装龙门吊。

双线隧道龙门吊：
采用单一跨度，满足直线段及曲线加宽段通用条件。

图4.3双线隧道门吊图单线隧道龙门吊：
图4.4单线隧道门吊图
3. 移动式组装平台
移动式组装平台满足轨排组装条件，设置支承块纵横向定位块，轨排定位及支撑装置。

平台设置走行胶轮，实现快速人工转场。

图4.5移动式组装平台图
4.2 施工机具的架设
1.双线隧道直线段施工：
图4.6 双线隧道直线段施工断面图
轨排架设：
轨排隧道壁侧轨向调节器支撑在隧道壁上，线间侧轨向调节器支撑在隧道底板上设置的圆钢上。

图4.7 双线隧道直线段轨排架设图
模板架设：
隧道壁侧模板上部支撑支撑在隧道壁上，下侧调整螺杆支撑在隧道电缆沟边墙上；内侧上下撑杆均支撑在隧道底板上设置的圆钢上。

图4.8 双线隧道直线段模板架设图
2.双线隧道曲线段施工：
图4.9 双线隧道曲线段施工断面图
轨排架设：
轨排轨向调整器支撑同直线段。

图4.10 双线隧道曲线段轨排架设图
模板架设：
轨排支撑同直线段。

图4.11 双线隧道曲线段模板架设图3.单线隧道直线段施工：
图4.12 单线隧道直线段施工断面图
轨排架设：
轨排两侧轨向调节器均支撑在隧道壁上。

图4.13 单线隧道直线段轨排架设图
4.单线隧道曲线段施工：
图4.14 单线隧道曲线段施工断面图
轨排架设：
轨排两侧轨向调节器均支撑在隧道壁上。

图4.15 单线隧道曲线段轨排架设图
4.3 施工及物流组织
1. 双线隧道
图4.16 双线隧道施工及物流组织示意图
施工组织：
双线隧道施工采用双线同时施工，单线施工区域依次划分为施工准备区、钢筋绑扎区、轨排架设调整区、混凝土浇筑区、混凝土养护区、模板拆除及后续处理区等，双线交错推进。

物流组织：
支承块运输及堆放：
支承块采用运输车提前按铺设数量分区存放在隧道一侧，以不影响交通为准，施工时采用采用人工或机械辅助倒运至组装平台。

混凝土运输：
混凝土采用混凝土罐车运送至施工地点，每天根据施工进度要求配送混凝土，施工现场采用混凝土输送泵进行混凝土浇筑。

钢筋等轨料运输：
钢筋等其他轨道施工材料采用平板车提前或定期运送至施工地点，分类分区堆放。

施工使用时采用门吊配合倒运。

2. 单线隧道
图4.17 单线隧道物流组织示意图
施工组织：
单线隧道施工区域依次划分为施工准备区、钢筋绑扎区、轨排架设调整区、混凝土浇筑区、混凝土养护区、模板拆除及后续处理区等。

对于较长施工地点与外界物流运输可采用双向运输车实现。

物流组织：
较短单线隧道物流组织与双线施工类似，运输车采取倒车方式退出，对于较长单线隧道，施工地点与外界物流运输可采用双向运输车实现。

支承块运输及堆放：
支承块采用运输车提前按铺设数量分区存放在隧道一侧，以不影响交通为准，施工时采用采用人工或机械辅助倒运至组装平台。

混凝土运输：
混凝土采用混凝土罐车运送至施工地点，每天根据施工进度要求配送混凝土，施工现场采用混凝土输送泵进行混凝土浇筑。

钢筋等轨料运输：
钢筋等其他轨道施工材料采用平板车提前或定期运送至施工地点，分类分区堆放。

施工使用时采用门吊配合倒运。

4.4 施工工艺流程
1. 施工流程图
图4.18 施工流程图
2. 施工工艺流程
（1）清理现场
进行道床板施工前，清除道床板范围内下部结构表面的浮渣、灰尘及杂物。

在隧道内要求对垫层进行凿毛处理。

图4.19 清理现场图
（2）测量放线
通过CPⅢ控制点每隔10m在中间层上测放出轨道中线控制点，中线应用明显颜色标记，并记录控制点准确里程及坐标值。

以轨道中心控制点为基准放出纵、横向模板边线（墨线标识）。

图4.20 测量放线图
（3）钢筋绑扎
根据道床板钢筋布置图画出道床板底层钢筋网边线及钢筋位置控制点，用钢卷尺量出底层钢筋间距，并标记；按梅花型布置预制好的砼垫块；布置纵、横向钢筋，所有纵横向钢筋交叉部位安装绝缘卡，并用绝缘扎丝固定。

钢筋绑扎完成后，将伸缩缝横模板摆放就位。

图4.21 钢筋绑扎图
（4）轨排组装
将弹性支承块顺序摆放到组装平台上，使用门吊将排架吊至组装平台上方对位，再用扣件将支承块与排架扣紧即形成可供铺设的轨排。

图4.22 轨排组装图图4.23 轨排组装图
（5）轨排架设
①布设轨排
龙门吊从组装平台上吊起轨排运至铺设地点，按中线和高程粗略定位，误差控制在高程-10～0mm、中线±10mm。

相邻轨排间使用夹板联结，每接头安装4套螺栓，初步拧紧，轨缝留6～10mm。

每组轨排按准确里程调整轨排端头位置。

②安装轨向锁定器
采用轨向锁定器固定轨排的水平方向，轨向锁定器的一端支撑至轨排的横梁上，另一端支撑到隧道侧壁或设置在隧道底板上的钢筋棍上。

图4.24 轨排架设图图4.25轨向锁定器安装图
（6）轨排粗调
利用轨道中线点参照轨排框架上的中线基准器进行排架中线的定位调整，左右调节轨向锁定器进行调整。

旋动竖向支撑螺杆进行高程方向的粗调。

使用轨道排架横向、竖向调整机构完成轨排的粗调工作，按照先中线后水平的顺序循环进行，粗调后的轨道位置误差控制在高程-5～-2mm、中线±5mm。

粗调完成后，相邻两排架间用夹板联结，接头螺栓按1-3-4-2顺序拧紧。

图4-26 轨排粗调图图4-27 轨排夹板安装图
（7）模板安装
检查模板平整度及模板清洗情况，涂刷脱模剂，顺序铺设纵向模板，并与横模板联接，架设模板撑杆，调整线型并锁定。

（8）轨道精调
①调整中线
采用专用开口扳手调节左右轨向锁定器，调整轨道中线，一次调整2组，左右各配2人同时作业。

②调整高程
用套筒扳手，旋转竖向螺柱，调整轨道水平、超高。

粗调后顶面标高应略低于设计顶面标高。

调整螺柱时要缓慢进行，旋转120°为高程变化1mm，调整后用手检查螺柱是否受力，如未受力则拧紧调整附近的螺柱。

③轨排精调完成后，通过轨向锁定器对轨道排架进行固定。

（9）混凝土浇筑
①施工准备
浇筑前清理浇筑面上的杂物，浇筑前洒水润湿后的底座上不得有积水。

为确保轨枕与新浇混凝土的结合良好，需在浇筑前6小时内在轨枕表面洒水3～4次。

用防护罩覆盖轨枕、扣件。

检查轨排上各调整螺杆是否出现悬空。

检查接地端子是否与模板密贴。

②检查和确认轨排复测结果
浇筑混凝土前，进行轨道几何参数的复核，超过允许偏差应重新调整。

③直卸浇筑时，混凝土运输车溜槽转至待浇筑的轨排上方（下料口离轨顶不可过高),开启阀门下料。

下料过程中须注意及时振捣和防止污染，下料应均匀缓慢，不得冲击轨排。

当采用泵送时，橡胶泵管口应在轨排上方且下料方向基本垂直轨排。

通过移动下料管控制混凝土标高。

（10）振捣、抹面、成型
混凝土浇筑同时进行振捣作业，混凝土捣固采用4个振捣器人工进行振捣，作业时分前后两区间隔2m捣固，前区主要捣固下部钢筋网和支承块底部，后区主要捣固支承块四周与底部加强。

捣固时应避免捣固棒接触排架和支承块，遇混凝土多余或不足时及时处理。

表层混凝土振捣完成后，及时修整、抹平混凝土裸露面，混凝土入模后用木抹完成粗平，1h后再用钢抹抹平。

为防止混凝土表面失水产生细小裂纹，在混凝土初凝前（入模后5h左右）进行二次抹面，抹面时严禁洒水润面，并防止过度操作影响表层混凝土的质量。

抹面过程中要注意加强对轨道下方、支承块四周等部位的施工。

加强对表面排水坡的控制，确保坡度符合设计要求，表面排水顺畅，不得积水。

抹面完成后，及时清刷轨排、轨枕和扣件，防止污染。

混凝土初凝后，松开支承螺栓1/4～1/2圈，同时松开扣件和鱼尾板螺栓，避免温度变化时钢轨伸缩对混凝土造成破坏。

图4-28混凝土振捣图图4-29混凝土抹面图
（11）道床养护
混凝土浇筑完成后，采取土工布覆盖洒水，并在其上覆盖塑料薄膜的养护方式，洒水次数根据天气情况定，确保混凝土表面能保持充分潮湿状态。

图4-30道床养护图图4-31道床养护图
（12）轨排、模板拆除
当道床板混凝土达到一定强度，首先顺序旋升螺柱支腿1～2mm；然后松开轨道扣件，顺序拆除排架，拆卸模板，最后经过确认扣件全部松开后，龙门吊吊起排架运至轨排组装区清理待用，进入下一循环施工。

安排专人负责对拆卸的模板、排架及配件等用毛刷进行清洁处理，配件集中储存在集装筐中，备下次使用。

图4-30轨排拆出图
5施工质量保证措施
5.1 施工质量验收标准
中南通道验收标准暂不明确，参考《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》（TB 10754-2010）。

表5.1 轨道参数验收标准
5.2 施工质量保证措施
1. 轨距：
轨距为轨道排架出厂控制关键参数，轨排轨距出厂控制标准按轨道施工控制标准提高1倍控制，即轨排轨距出厂标准为1435±0.5，轨距变化率为1/1000。

2. 轨向：
轨向采用轨检小车指导测量，轨向调节器为无级调整，具体调整精度轨检小车显示精度，调整到位后锁定。

3. 高程：
高程控制采用轨检小车指导测量，高程螺杆为无级调整，具体调整精度轨检小车显示精度。

通过相关高程螺杆的调整，可控制轨面高程、轨道水平、曲线超高等。

4. 轨底坡：
轨底坡轨道排架出厂控制关键参数，排架轨底坡通过在横梁上数控加工的坡面控制，装配式钢轨地面与横梁轨底坡控制面密贴，实现钢轨轨底坡的控制。

出厂控制标准为1:40±2。