武广客运专线双块式轨枕预制施工技术

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摘要 双块式轨枕是无碴轨道系统最主要的基础部件，是固定钢轨的载体，武广客运专线引进了德国弗莱德尔公司的双块式轨枕无碴轨道系统。本文结合武广客运专线施工经验重点介绍双块式轨枕工厂预制的施工步骤、机械设备配置、关键施工工艺和施工组织形式。

关键词双块式轨枕轨枕预制 生产线

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

引言双块式轨枕无碴轨道是德铁最早使用的结构型式， 1972年试铺于车站，双块式轨枕无碴轨道是新近研制开发出的一种结构形式，用于正在建设的德国、荷兰和台湾高速铁路上。其结构为采用两根桁架形配筋与两块砼支撑块联结的结构形式。

双块式轨枕结构特点是：由于钢筋桁架的钢筋尺寸固定，仅部分浇铸到轨枕混凝土中，这保证了轨枕与混凝土承载层之间的有效结合，轨道扣件元件紧紧锚固在双块式轨枕内。连体钢模集中预制的工厂生产程序可以保证轨道基座保持精确的几何形状与轨底坡度。两块轨枕与钢筋桁梁之间的连接可确保轨矩准确。我国新建的300km/h的武（汉）广（州）客运专线引进了该项技术。

工程概况

中铁十二局武广客运专线英德轨枕厂负责XXTJⅤ、Ⅵ标段的无碴轨道系统WG-1型双块式轨枕生产供应，即供应范围为广东韶关至花都,里程段为DK1901+261～DK2167+027.44，总计长205.8km，约76万根双块式轨枕。

轨枕预制厂布置

轨枕厂占地94亩，分为办公生活区、生产区、混凝土搅拌区、轨枕成品区、辅助功能区六大区域，由办公生活区、轨枕生产车间、钢筋桁架加工生产线车间、混凝土搅拌站、轨枕存储区、蒸汽锅炉和风动力房、试验室、材料工具库、供配电室等组成。钢筋桁架加工车间及拌合站、材料库、储存区围绕轨枕生产车间布置，实现原材料、半成品和产品最短化流动。(轨枕预制厂布置见图2-1)

主要生产设备

轨枕生产车间设备：

轨枕车间设备按照典型的轨枕制造基地年生产能力45万根轨枕标准进行配置供应。其主要包括混凝土浇筑和振动单元、混凝土轨枕的养护单元、轨枕脱模站、钢模具、钢模具的清理、钢筋桁架的安装单元。轨枕生产车间布置见图3-1。

钢筋桁架生产线设备：

钢筋桁架加工车间可以完成从钢筋的调直、除锈、下料制作、自动化焊接、截断到桁架成品出线的全部过程，生产机械化现代化程度很高，每班工作产量稳定并且桁架成品尺寸、质量等有保证，是双块式轨枕预制工程中钢筋加工项目的配套设备。钢筋加工生产车间布置见图3-2。

搅拌站设备：

选择技术先进、搅拌质量好、生产效率高、性能稳定、电子计量准确、能自动运行控制和单独手动控制、配比存储、落差自动补偿等功能的混凝土搅拌站。搅拌站包括骨料配料系统、骨料提升皮带机、计量系统、搅拌系统、成品料输送皮带机、电气控制系统、气路控制系统。理论生产率为60m3/h，可以满足轨枕混凝土供应要求（20m3/h），同时配备一台ZL-50装载机配合施工。

图2-1轨枕预制厂平面布置图

图3-1轨枕生产车间平面布置图

图3-2钢筋加工生产车间平面布置图

其他辅助生产设备：四台5t和一台2t起重天车；两台6t叉车；一台8m3的空气压缩机；1600KVA的变压配电供应站；一台燃煤蒸汽锅炉等。

施工组织安排

本着专业化组织的原则，在预制厂成立钢筋制作工班、钢筋及预埋件安装工班、模具工班、砼浇筑工班、扣件安装工班、仓储工班、机电保障工班和砼拌和站。每个工班人员均按三班配置，24小时三班倒连续生产。

预制厂各班组工作安排见表3-1。

表3-1施工班组任务安排表

进度指标：按4分钟生产节奏，每班净生产时间按7.5小时计算，每模每次产出4根轨枕，则每班可生产7.5×60×4／4=450根，每天3班可生产1350根，每月按27天计(除去设备保养和维修等时间)，则生产线平均每月产量为37500根，年生产量450000根。

轨枕生产线各工序劳动力分布：模具清理2人涂刷脱模剂2人安装套筒和螺旋筋2人安装钢筋2人砼浇筑4人养护1人脱模2人安装扣配件4人。

拌合站1人，钢筋加工7人，钢筋及预埋配件运送2人，仓储2人，机电维修工2人，试验检测工3人，天车、吊车、叉车等设备操作人员6人，调度1人。

每班合计投入劳动力43人，三班共计投入129人。

施工方法

双块式轨枕的预制采用环型生产线“后脱模”技术，即浇筑后的混凝土经养护达到规定强度后脱模。混凝土的浇筑与振捣、养护、脱模、安装与清理模具、安装钢筋和预埋件等工序全部置于一条环形流水生产线上。生产线采用滚杠传送带驱动装置，按4分钟的生产节奏循环流动。

生产线上实现模具运行流水化、生产高度自动化。生产节奏可人工或自动控制，每套模具每次生产四根轨枕。模具采用4×1式（一模四根）高精度整体钢构模板，每个循环人工进行整修、清理和刷脱模剂。人工安放钢筋桁架及预埋件。混凝土在拌合站集中拌制，皮带传送至混凝土布料器，在混凝土浇筑台位自动定量给料，边浇边振。浇筑完成后顶推进入养护通道进行蒸汽养护。天车吊至脱模台经垂直旋转后轨枕脱模，经检验合格传送至扣件安装台，完成扣配件安装后叉车运至储存区。

预制工艺

工艺流程

轨枕预制工艺流程见图6-1。.

图6-1双块式轨枕生产工艺流程图

模具清理

模具是轨枕生产的最主要工装设备。高精度、高质量的模具是生产高质量轨枕的前提。模具采用30号槽钢作为主要骨架，承轨面成型部位采用8mm钢板冲压成型，每套模型每次可生产4根双块式轨枕。

轨枕脱模后，检查模具有无变形损坏现象，需要整修的立即调换，不需整修的模具用高压风吹净残余混凝土，人工配合清理边角部位，重点清理螺栓扣件的支撑部位；清理干净后涂刷脱模剂。

钢筋及预埋件制安

轨枕内的钢桁架、螺旋筋在钢筋加工车间集中进行钢筋加工，并焊接成钢筋桁架，经检查合格后，集中存放备用。

钢筋采用弯曲机和压制机常温弯曲成型，钢筋下料采用定长切断机，以控制下料长度误差。为保证钢筋桁架内的波形钢筋尺寸准确，在钢筋下料后，用波形钢筋压制机压制成型。

保证钢筋及预埋件按照设计图纸安放位置准确，模具上设专用胎卡具来保证钢筋桁架及螺栓套筒及螺旋筋定位精确，并保证在浇筑混凝土的过程中钢筋桁架及套筒位置不发生位移。严格控制两个轨枕块预埋套筒间的距离。

浇筑混凝土

混凝土配制和拌合：

轨枕混凝土采用耐久性混凝土，其原材料选择与砼配置执行《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》和《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》要求。混凝土搅拌站为二阶式全自动搅拌站，工序节拍为3分钟，出料容量为1m3，搅拌站混凝土制备能力为20m3/h，配置温度和含水率测定仪。

浇筑、振捣：

由带有计量装置的混凝土布料器自动定量给料，分层浇筑，在振动台上边浇边振；及时检查混凝土的浇筑高度，不超填模具。浇筑完成使用钢刷清理干净钢筋桁架。

混凝土采用低于0.35的水灰比，严格控制振捣时间，振捣以达到气泡充分泛出、捣固密实为宜。

养护

轨枕在养护通道内进行蒸汽养护，养生分为升温、恒温和降温三个阶段，升温和恒温时间为9.5小时，降温为0.5小时，从浇筑后砼清理到脱模总计12个小时。蒸汽养护的升温速度不大于15℃每小时，恒温时蒸汽温度不超过55℃；其枕芯混凝土温度：3个小时为不大于30℃，4个小时为不大于40℃；持续时间不超过6小时，降温速度不大于15℃每小时，蒸养结束时，轨枕表面与环境温差不大于15℃。

养生室全封闭覆盖，模具5层叠起置于模具运送小车上，采用液压顶推器每半小时顶进一次。

轨枕移至储存场后，继续进行保湿养护。环境温度低时，在混凝土表面喷洒混凝土养护剂，或采用帆布等材料将露出的混凝土表面覆盖。

脱模

混凝土达到要求的拆模强度后，吊移到脱模台,采用液压翻模机进行脱模。

将模型从养护通道中顶出吊至脱模站，拆除预埋套筒定位销。待脱模具吊至翻模位置，开起翻模机，翻模机旋转臂缓缓翻转180度，垂直振动脱模，然后将模具翻回吊至模具输送带上，即完成一次脱模。轨枕成品则经过专机检测，质量异常自动报警；质量正常则传至成品输送带上。每拆完5个模具,天车将模具运送小车吊至专用滑道上,返回养护通道入口。滚杠传送带将脱模后的模具移至清模工位，模具投入下一个循环。

成品质量检验

成品质量检验最终是对生产后的轨枕质量进行合格状态的检查评定，其主要包括对混凝土本身的性能要求检验和双块式轨枕构件成品尺寸、外观方面的检验。双块式轨枕构件成品外观尺寸检验有专用的检验检测仪器，检查项目为对轨枕轨底坡和扭曲度检查；轨枕槽的尺寸“a”方向尺寸及坡度“b” 和“c”方向尺寸的检查。

安装配件

在扣配件安装台，在螺栓孔内注入油脂，用配件安装机按顺序安装轨枕扣配件。配件安装时按5根轨枕一组安装，分组存放在工装架上，喷号标识结束用链条传送机传送。

储存

轨枕储存使用6吨叉车倒运，将轨枕分区分层成垛存放。按10层存放，每层5根轨枕分组堆码。双块式轨枕存放时按水平层次（枕底向下）放置，各层之间垫100×100 mm的硬质杂木垫条，垫条在每个承轨面的正中，且上下各层垫木对齐；根据每根双块式轨枕占地尺寸、生产能力及供应情况合理确定堆放面积。

运输

两台16吨汽车吊负责场内装车，平板运输车成垛运输，运往现场备用。每垛4层，每层5根，每车5垛，每次运输100根。轨枕上下两层间用100×100mm方木垫条隔离。

结束语

无碴轨道是一个系统工程，我国无碴轨道在客运专线上应用普遍,但在货运铁路上铺设的数量少、时间短，尚缺乏成熟的设计、施工与运营经验。

武广客运专线使用钢筋桁梁连接两个支撑钢轨的混凝土块组成的双块式轨枕，技术先进，工艺日臻成熟，为我国今后铁路施工形成自主知识产权积累了丰富的实践经验。

参考文献：

[1]铁建设函[2005]754号,客运专线无碴轨道铁路设计指南

[2]邓雪松 Rheda2000型无碴轨道设计与施工技术的分析和探讨 铁道建筑技术,2005(6)