铁路工程中无砟轨道施工技术研究

铁路工程中无砟轨道施工技术研究
摘要：CRTSⅢ型板式无砟轨道具有整体稳定性好、结构耐久性强、施工造价
低等特点，是高速铁路首选轨道形式之一。

进入２１世纪以来，我国自主创新成
果CRTSⅢ型板式无砟轨道的应用，促进了中国高铁走在世界前列。

CRTSⅢ型板式
无砟轨道分为３个部分：上部由钢轨、弹性扣件、轨道板组成；中部由平面和限
位槽四周的隔离垫层、自密实混凝土组成；下部由底座组成。

关键词：铁路工程；无砟轨道；施工技术
引言
在CRTSⅢ型板式无砟轨道施工过程中，确保轨道几何状态和道床实体质量是
施工控制的重点和难点，特别是在高寒干旱地区尤为突出。

在无砟轨道施工过程中，通过多次的工艺性试验，对施工方法和工艺进行分析总结，最终确定轨道排
架铺设及精调、混凝土浇筑、保温保湿养护关键技术措施的作业标准和控制要点。

在施工过程中严格按照施工方法和工艺流程执行，有效指导现场施工，提高了工
作效率，保证了施工质量。

在线路交验和联调联试时均取得了良好效果，确保了
线路开通运营安全性和舒适性，对今后类似工程具有一定的借鉴意义。

1.铁路工程中无砟轨道施工技术的发展现状
目前国内外尚无大跨度悬索桥铺设无砟轨道的先例，为探索大跨度悬索桥铺
设ＣＲＴＳⅢ型板式无砟轨道的可行性，通过分析已建成的有砟轨道的梁体线形
受荷载和自然环境影响的变化规律及梁体线形对轨道的影响，借鉴典型无砟轨道
斜拉桥应用经验，从无砟轨道对梁体空间大变形的适应性、测量控制技术、成桥
线形控制技术３个方面开展了可行性研究。

在空间大变形适应性研究方面，利用
仿生学原理，提出对大跨度悬索桥铺设CRTSⅢ型板式无砟轨道进行“轨道－桥梁”一体化设计，以减小单元轨道板长度，强化单元轨道结构；提出增设辅助墩、边
墩和辅助墩均增设纵向位移单向竖向支座，以控制梁端转角；选择下承式梁端钢
轨伸缩装置，用以满足梁端部位钢轨伸缩变形。

在测量控制技术方面，提出了梁
体在厂内“３＋１”预拼装时，建立相对平面控制网，成桥后利用开口“连通器”原理快速建立相对高程控制网的思路，以促进制造精度提升、降低自然环境影响、提高大跨度悬索桥铺设CRTSⅢ型板式无砟轨道施工质量和精度。

在成桥线形控制
方面，提出了控制悬索桥结构制造、施工质量和精度，作为提高大跨度悬索桥成
桥线形的基础保障。

利用分析研究的成果，大跨度悬索桥铺设CRTSⅢ型板式无砟
轨道具有可行性，对其它类型大跨度桥梁亦有借鉴意义。

2.施工重难点分析
1)施工测量发现，在某一荷载作用下，桥梁实测挠度值小于设计计算挠度值，桥梁计算模型的刚度需修正后才能用于指导道床施工。

2)长联钢梁在温度作用中
产生的节点位移量大，CPⅢ控制点的高程值、里程值在一天内的变化量较大，无
法用于道床施工控制。

实测显示，温度升高10℃，跨中节点最大上拱量为9mm。

3)连续梁各跨间的挠度变形具有联动性，一跨在施工时产生挠度变形，则其余7
跨均会发生大小不一的挠度变形，确定道床结构的施工控制高程值十分困难。

4)
大跨度钢梁的刚度相对较小，受荷载变化的影响大，某跨道床结构施工时，对其
相邻跨已浇筑的道床结构混凝土(已初凝，处于养护期，强度不高)质量会造成影响，常规的道床施工顺序(从桥梁一端向另一端顺序推进施工)质量风险非常高。

3.无砟轨道施工技术
3.1施工总体方案
当箱梁架设完成且桥面保护层达到设计强度，路基、桥梁、隧道工后沉降和
桥梁收缩徐变评估满足无砟轨道铺设要求，布设CPⅢ控制网且经评估后方可进行
无砟轨道施工，无砟轨道铺设、粗调、精调均以CPⅢ测量控制网进行控制。

CRTSIII型板式无砟轨道采用排架法施工。

路基和中小桥梁地段混凝土支承层或
底座交接完成后，采用汽车运输轨道散料，从沿线便道进入，用吊车卸放轨料
（底层钢筋预先铺设绑扎），人工配合汽车吊摆放轨枕用排架组装轨排，排架法
调整轨道就位，精调后关模浇筑道床板混凝土。

路基、桥梁地段道床混凝土采取
吊车吊料斗或汽车泵泵送浇筑，跨河桥或桥高>30m的特殊桥梁地段安设地泵，铺
设管道输送混凝土进行浇筑。

隧道内和特大桥段用随车吊运输轨道散料，卸放于
两线间，人工配合跨双线龙门吊散布轨枕组装轨排，左右线相错交替流水循环施工。

一条线道床板混凝土浇筑通过罐车溜槽放料浇筑，另一线道床板混凝土采用
龙门吊吊运料斗浇筑。

3.2底座板混凝土配合比设计
底座混凝土产生开裂的主因是浇筑成型后混凝土发生了收缩。

混凝土收缩分
为失水过快的塑性收缩和停止养护后不可逆的干燥收缩。

铁路总公司科技研究开
发计划项目《干旱风沙地区混凝土和无砟轨道施工质量控制措施研究》成果报告
表明，胶凝材料用量及掺合料种类对混凝土干燥收缩影响较大，砂率的影响次之，含气量的影响最小。

因此，底座混凝土拌合物在满足力学性能和耐久性能的前提下，低收缩混凝土的制备应遵循以下原则：胶凝材料用量宜控制在380kg/m3左右，不宜超过400kg/m3；掺合料应优先选用优质粉煤灰，掺量宜为30%，矿渣粉
不宜单独使用；砂率不宜大于40%；混凝土入模含气量宜控制在4%~6%。

3.3布设无砟轨道基桩控制网
在铁路工程无砟轨道施工技术中，根据铁路工程建设施工的需求，对无砟轨
道的基桩控制网作出全方位布设，保证其与铁路工程线路控制网之间的紧密衔接，为提高施工质量与水平提供基础保障。

首先，采用平面测量的方法，测量无砟轨
道基桩控制网的高程，选取控制网高程的二等水准点与基桩控制点，将各个点连
接起来，形成无砟轨道三维坐标网。

根据铁路工程建设的实际情况与特征，通常
将基桩控制网布设在线路两侧，若安装了接触网支柱，则将基桩控制网布设在接
触网支柱上，并设置基桩控制网的间距不超过60m。

基桩控制网布设结束后，采
用全站仪，通过平面测量法与后方交会法测量基桩控制网，并从中选取需要测设
的控制点，完成测设操作。

3.4安装钢模板轨道与轨枕
在无砟轨道上定位支脚坐标，钻取4个大小相同的钻孔，埋入尼龙套筒，将
支脚放置在打好的孔内，并拧上对应的六角螺钉，固定支脚。

在无砟轨道模板的
接触面上涂抹一层薄薄的隔离剂，选取匹配度较高的尼龙锚栓，固定钢模板轨道，利用标尺测定固定距离，根据支脚安装的实际位置，调整模板固定的间距与平整
度，保证钢模板轨道安装的牢固性与精准性，避免出现漏浆现象。

在此基础上，压入轨枕。

3.5桥墩位移限值的建议值
根据轨道几何不平顺的计算结果，桥墩的位移与相应轨道不平顺极值存在线形关系。

根据目前现有规范，并按结构应力水平不能超出其强度的要求，给出桥墩位移限值的建议值。

3.6配合比及混凝土性能参数控制措施
自密实混凝土应符合《高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土》（QCR596—2017）中规定的各配合比及性能参数要求。

参照公司《鲁南高铁安质〔2018〕94号》文件规定，底座混凝土为防止或减少底座板裂纹，底座板混凝土应采用“三低一高”的原则进行配制，混凝土胶凝材料用量不宜大于390kg/m3，不得大于410kg/m3；单方用水量不宜大于150kg/m3；入模含气量宜不小于4%；单方水泥用量不宜大于300kg；混凝土入模坍落度宜控制在140mm～160mm，不得大于180mm。

为控制坍落度损失，当需要保坍时，底座板混凝土用聚羧酸系减水剂应含缓释型保坍组分，禁止过量使用缓凝保坍组分。

混凝土1h坍落度损失应小于20mm，1.5h坍落度损失应小于40mm。

3.7无砟轨道智能振捣设备关键技术
无砟轨道智能振捣设备机架轻，结构强度及刚度满足实际工况需求，保证实现对轨排影响程度低的智能振捣；智能振捣设备具有５根振捣棒，振捣棒既可同步振捣，保证振捣的均匀一致性，同时可根据曲线段混凝土不同坍落度，单独控制单根或者几根振捣棒进行混凝土振捣，以实现可控式智能振捣；智能振捣设备可边走行边振捣，走行及振捣速度均可通过变频调节，进一步调节振捣速度及频率，可广泛适用于不同坍落度混凝土及不同地质条件的振捣；智能振捣设备采用链轮柔性升降及减振器，有效降低了振捣过程振动对轨排的不利影响及对设备本身的影响，对于施工质量及设备长久使用具有较深意义。

使用无砟轨道智能振捣设备不仅能够实现高速铁路直线段振捣，还能实现高速铁路曲线段振捣，根据不
同混凝土坍落度及坡度工况，可调整为斜插式振捣模式，从而有效提高振捣施工
质量。

3.8离缝修补施工技术
CRTSⅢ型板式无砟轨道离缝注浆修复工艺流程:①对离缝的长度、宽度、深度、走向及贯穿等情况进行统计和标注,根据离缝特征确定合理的注浆嘴粘贴位置。

②利用钢丝刷和真空除尘器将离缝中的杂物和积水清理干净,确保修补砂浆
可以与自密实混凝土粘接牢固。

③在标记好的位置粘贴注浆嘴,注浆嘴间距为
20~30cm。

④采用专用封缝胶涂抹离缝表面进行封缝,应特别注意涂抹封缝胶时防
止堵塞注浆嘴。

⑤从离缝的任意一端,把注浆管连接到注浆嘴上,要保证所有的注
浆嘴都处于开启通气状态。

⑥将环氧树脂、BEG活性稀释剂、乙醇以及其他助剂
作为A组分,将固化剂作为B组分,将双组分料筒连接混合管,混合管与注浆管相
连后,开始离缝注浆,直到离缝另一端的注浆嘴有浆液流出时,结束灌浆施工。

⑦
注浆结束待灌浆料完全固化后,用角磨机将离缝表面打磨平整。

⑧利用配制好的
聚合物水泥防水涂料刷涂在灌浆料表面进行防水处理。

结束语
综上所述，成熟完善的无砟轨道施工技术对铁路工程的高速发展至关重要。

为了改善传统无砟轨道施工技术在实际应用过程中存在的限制与不足，本文在传
统技术的基础上作出了优化改进，提出了一种全新的施工技术。

通过本文的研究，全面加大了轨道施工过程中的施工精度管控力度，对无砟轨道的刚度进行均匀化
管控，完善并升级了轨道各个结构的施工技术，有效地提高了无砟轨道施工的质
量与水平，保障了列车高速行驶的安全，具有重要研究意义。

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