浅谈二型轨道板预制技术

【摘要】：无砟轨道技术以其维修量小、高平顺性等优点在国内客运专线铁路建设伊始即迅速占据主导地位，其中的CRTSⅡ型轨道板技术更是在京津城际和京沪高铁、石武客运专线的使用实践中获得一致好评。本文结合京津城际、石武河北段各一个轨道板预制场的施工实践，对轨道板的预制从建场方案到施工工艺进行阐述，并对几点技术创新和质量控制问题进行了简要说明。

【关键词】：Ⅱ型轨道板预制

Abstract: non-ballasted track technology its small amount of maintenance, high ride, etc. quickly dominate in the beginning of the domestic passenger railway construction, the the CRTS Ⅱ orbit board technology in the Beijing-Tianjin inter-city and the Beijing-Shanghai high-speed railpractice in the use of stone weapons passenger line access to critical acclaim. In this paper, the Beijing-Tianjin Intercity, Shek Wu Hebei section of a track plate prefabricated construction practice field, the orbital plate of prefabricated construction field program to the construction process described, and its technical innovation and quality control issues a brief description of .Key words: type II track Prefabrication

中图分类号：U21 TG2文献标识码：A

2005年京津城际铁路工程开工建设，第一次引入了国际先进的无砟轨道技术，其核心工艺即德国的博格板技术。2008年京津城际铁路建成通车后，列车运行的速度、平稳性和舒适度均达到了一个新的高度，得到了社会的认可，取得了非常好的社会效益。为此，原铁道部相关专家及相关设计单位、监理单位、咨询单位和施工单位，在博格板的技术基础上，消化、吸收、再创新，形成了更符合中国国内条件的CRTSⅡ型轨道板技术。在2008年初大面积开工的京沪高速铁路、2008年10月份开工建设的京石高速铁路、石武高速铁路，均采用了此项新技术。本文作者有幸参与了京津城际铁路两个博格板制板场之一的中铁十七局、北京房桥联合制板场的建设、施工工作，并且参与了石武客运专线河北段施工Ⅱ标段CRTSⅡ型轨道板制板场从建场方案设计到预制打磨完成出场的全部过程。本文试图以作者参与的两个板场的从建场设计到产品出场全过程来说明产品生产过程和质量控制要点。

一、轨道板场建设

本着保护生态环境、满足均衡生产需要、预留扩大生产条件、利于生产与现场管理的原则，科学合理规划布置制板场。

轨道板场按照功能主要分为钢筋存放加工车间、轨道板生产车间、毛坯板存放区、轨道板打磨装配车间、成品板存放区、混凝土生产区、辅助设施区、办公生活区等八个区域，总占地面积及资源配置根据生产任务总量、生产进度及用板需求计划等综合确定，既要尽量节约用地，减少资源配置，又要考虑生产周期、用板计划，确保满足相应要求。

石武客运专线施工2标轨道板场设置轻钢结构厂房，钢筋存放与制作、轨道板主体生产、轨道板打磨和扣件安装等四道主要工序均在厂房内完成，真正实现了生产的工厂化，最大程度上减少了恶劣天气对施工的影响。轨道板生产车间设置跨度为21m，长283m的彩钢结构厂房，采用长线台座法直列式布置，内设3条生产线，每条生产线包含24套模板；生产线一端预留预应力钢筋下料存放区，生产线远离钢筋加工车间的一侧设置轨道板临时存放台座及运输通道，连通毛坯板存放区，便于毛坯板运输出车间，存放于毛坯板存放区。毛坯板存放区设置存板条基33条， 2台43m跨16t龙门吊，存板能力为4176块(2个月的生产量)。成品轨道板存放区设置存板条基72条， 2台34m跨双悬臂16t龙门吊，存板能力为6480块(3个月的生产量)。钢筋加工区设置跨度24m，长90m的轻钢结构厂房，与轨道板生产车间相连通，便于钢筋骨架的运输和使用，内设10套钢筋加工胎具，2台21m跨度10t龙门吊；打磨装配车间配置BZM650磨床一套，1台16m跨度16t行车，设计打磨能力为24小时80-100块；混凝土生产区设一套主机加强型120m³/h的计算机自动控制混凝土拌合站。根据现场的实际情况，板场的布置与一个箱梁预制场安排在一起，办公生活区、发电机房、材料库房、场内运输道路、骨料存放场等均可共用，能够最大程度上实现资源共享。因此，板场虽然总计占地面积为143亩，但是实践证明，该布局完全满足了生产、存放、运输的需要。

二、主要制造工艺流程

Ⅱ型轨道板在生产厂房内集中预制，实行工厂化管理，生产工艺先进，较大程度地使用机械化、程序化、数控化、自动化作业控制，包括混凝土生产浇筑养护、预应力筋制作张拉、成品板打磨等环节，保证了轨道板质量的可控性。

(一) Ⅱ型轨道板预制工艺

轨道板预制工艺流程如图1所示。

（二） 主要工序

1、模板工序

Ⅱ型无砟轨道板制作精度要求高，模具尺寸是生产合格Ⅱ型板的前提，因此在生产过程中对模板（具）质量要进行严格控制，包括其制作精度以及使用变形方面的控制；必须保证模具有足够的强度、刚度和稳定性，模具主要尺寸偏差从略。

2、 钢筋网片制作及入模

在钢筋网片制作过程中热缩套管定位及加工是比较关键的环节，主要采用将定尺精轧螺纹钢Ф20mm（L=6.44m）和加工好的Ф16mm（L=6.18m）人工放到特制胎具上，按照标识位置用丁字尺在螺纹钢筋上划出热缩软管的精确位置。钢筋上下层网片采用专用胎具进行绑扎，钢筋胎具采用固定尺寸定位槽，避免钢筋间距超过规定要求尺寸，钢筋绑扎时要根根入槽，并在绑扎过程中，做好绝缘处理，对每片绑扎成型的网片进行绝缘检测。

钢筋网片入模安装依次是：∮5mm 预应力丝入槽下层钢筋网片安放∮10mm预应力丝入模初张拉（20%）纵向隔模安装终张拉（100%）上层钢筋网片安装的顺序进行；入模完成后，除了对各层钢筋相对位置、接地预埋件位置、保护层厚度等进行检测和调整外，关键还是要做好各层钢筋间的绝缘处理。

3、预应力张拉控制工序

轨道板采用整体横向张拉工艺，用大吨位张拉横梁，同时张拉60根预应力丝，张拉力4367kN；张拉与放张操作，全部采用PC机数字化控制，实现可控速度的同步张拉放张。张拉顺序为初张拉（0～20%的设计值）终张拉（20%～100%的设计值）。在张拉过程中，始终保持同端千斤顶活塞伸长值间偏差不大于2mm，异端千斤顶活塞伸长值间偏差不大于4mm；台座上4个千斤顶的活塞位移量、张拉力值自动存储在PC控制机内，PC控制机将对这些数值进行计算处理，得出预应力实际张拉力、伸长值与设计值偏差不大于5%；实际单根预应力钢筋的张拉力和设计值偏差不大于15%。

4、混凝土施工

混混凝土采用搅拌站集中拌制，专用料斗配合行车运输至布料机。搅拌站采用微机控制自动计量系统；料斗配备两台液压自动开闭合式，制板生产线配备一台布料机进行布料。混凝土布料采用两次布料、三次振捣。首次布料量约为总量的50%—60%，然后开始首次振捣约40s，此过程目的是排出混凝土中气体，布料要求均匀；振捣停止时开始第二次布料，在第二次布料快结束时边布边振捣，二次布料结束后进行补料，补料结束时再进行三次振捣，整个过程振捣时间大约在约150s左右。混凝土灌筑前开启模具加热系统（冬季情况下），保证混凝土灌筑时模板温度控制在10℃～30℃。

5、拉毛

掌握准确的拉毛时间，是达到良好拉毛效果的关键。若拉毛时间太早，拉出的痕迹会在混凝土黏性回缩的作用下恢复，若时间太晚，则会因为混凝土表面接近硬塑状态导致拉毛困难。通过不断摸索和反复试验，最终确定待混凝土表面呈塑性状态、用手按有弹性且混凝土不粘手时适宜进行拉毛操作。

6、混凝土养护

在轨道板浇筑完毕混凝土初凝并起出侧模板后，应及时在混凝土表面覆盖帆布养护。在浇筑最后一块时，同时制作两组同条件养护试件，并放置在由数 控温控装置控制的与轨道板混凝土温度能同步变化的水池中，通过温度自动跟踪仪实现混凝土芯部温度的实时跟踪，且在养护过程中混凝土芯部温度始终保持在55℃以内，使试件养护温度温度与轨道板芯部保持一致。

7、轨道板脱模

在混凝土浇筑完成后16h，试件强度达到48MPa以上时，养护温度与室温温差不超过15℃时即可撤掉帆布，进行预应力放张及切割预应力筋，开始轨道板脱模作业；脱模采用真空吊具配合行车进行，脱模时严格按照真空吊具操作要求进行。为避免温差裂纹，脱模后毛坯板在车间临时支墩存放24小时方可运出车间。

8、 轨道板打磨及成品板检测

在毛坯板生产完成28d以上且试件强度、弹性模量均满足要求后，使用专用数控磨床对轨道板承轨台进行磨削加工，结合津京城际、京沪高铁轨道板打磨经验，将最大打磨量设置为2mm，毛坯板打磨量在2mm内一次打磨完成，3mm内的打磨两次，最大打磨量设置过大容易在承轨台出现接刀痕。定期对毛坯板的打磨量进行统计，针对打磨量过大的毛坯板应对相应的模具进行调整来减少磨床对轨道板的打磨量。扣件安装时保证预埋套筒内干净，每个套筒内注油脂14±1g。

成品板检测频率是每周用高精度全站仪检测一块成品板来评定该批次成品板质量，同时对磨床的探针、激光进行校准，避免磨床检测系统出现问题。

成品板绝缘检测是按照生产批次进行的，每批次抽查三块成品板，绝缘检测时最重要的是周围环境，应关闭一切电源，除操作人员以外不允许其他人员走动，保证检测结果的稳定性。

9、轨道板存放和运输

轨道板存放是控制轨道板后期质量的关键环节，其要求精度高，任何存放不当都有可能产生附加变形，给轨道板的质量带来不利影响，严重的甚至出现报废。

轨道板的存放分三步，第一步，车间内毛坯板的存放，使用真空吊具将脱模后的毛坯板放在临时支墩上，要求存放层数不超过3层，支墩顶面高程误差不超过2mm；第二步，毛坯板在车间内存放24 个小时之后，利用电瓶车将毛坯板运出车间，通过龙门吊配合人工将毛坯板吊放到场外毛坯板存放区存放，要求存放层数不超过12层，采用3点支撑水平码放，板间垫块上下对齐，支点位置分别在板的第二个预裂缝和第八个预裂缝处，承载面应平行，误差控制在2mm以内，并定期对存板条基进行沉降观测，保证条基有足够的强度和稳定性，严格控制不均匀沉降的发生。第三步，打磨之后成品轨道板的存放，其要求同毛坯板一致，存放层数不超过9层。

轨道板运输采用6轴运输平板汽车，每车装2垛，每垛3块，在车上安装固定4根20cm×20cm×200cm的方木作支撑，板与板之间采用3点支撑水平码放，轨道板装车后用专用汽车刹车带将轨道板绑紧，防止运输过程中轨道板歪斜，车辆时速要求不大于40km/h。

三、质量控制要点

（一）制度及人员素质保证

人的因素是影响产品质量最重要的因素，也是最容易产生波动的因素。因此，建立完善的质量管理体系，加强所有参与施工人员的质量意识和操作技能培训，使所有参与人员从思想意识和操作水平上提高，是质量有序可控的基础。

（二）机械设备保证

采用先进、可靠的机械设备，提高机械设备的完好率可以最大程度减少人为因素的影响。二型轨道板的生产在铁路施工领域的工厂化、机械化、自动化方面达到了前所未有的高度，包括混凝土自动布料机布料、自动张拉控制、自动温控养护、轨道板承轨台精确打磨都最大程度实现了自动化。

（三）加强原材料控制

原材料控制是质量控制的源头，没有好的原材料，不可能生产出合格的产品。因此，必须在供应厂家或者供应矿山的选择上下功夫，切实选择优质的原材料。并且在进货过程中，严格按照原材料的检验细则进行检验，不合格的坚决不能用到产品的生产上。

（四）先进的施工工艺保证

二型轨道板的生产工艺，是在引进德国博格板技术的基础上，结合京津城际轨道制板场的生产实践，经过各方面参与专家、人才的吸收、研究后进行二次创新的结果，工艺相当完善和先进，确保了轨道板生产的顺利和质量的保证。

四、几点质量控制细节及创新

（一）临建施工质量

根据对石武客运专线河北段施工二标轨道板场施工的全过程来看，临建的施工质量对产品质量有着不可忽视的重大影响，并且具有一旦施工成型就极难更改的特点，因此，二型轨道板场的建场一定要高度重视施工质量问题。举例说明如下：

A、生产线张拉横梁基础的施工质量，直接影响到张拉横梁的张拉摩擦力和位置，并进而影响到实际加载到预应力钢丝上的张拉力和预应力钢丝的位置是否准确，从而影响轨道板的内在产品质量；

B、模具基础施工质量，如果不能满足轨道板生产需要，产生不均匀下沉、开裂等质量问题，必然影响到对应模具的位置，从而导致对应模具生产轨道板内预应力钢丝丝位是否准确、灌注完成后的拉毛工作能否到位等；

C、生产线布料机等运行轨道的高差，直接影响到布料机运行是否顺畅，更重要的是影响到拉毛机能否拉毛到位。一旦轨道不平顺，必然出现有的轨道板拉毛到位，有的则拉不到或者拉毛太过的问题；

D、存板基础的施工质量。一旦出现不均匀沉降，对存放其上的轨道板产生不利影响，轻者，轨道板出现附加变形，重则造成轨道板开裂报废。

（二）预应力钢丝下料及安装问题

虽然预应力钢丝采用自动机械下料，但是，由于机械本身性能问题或者操作者不熟练问题，经常会出现下料长度超差（标准要求误差不得超过5mm），而鲜有人员对此造成的内在质量问题有足够意识。实际上，根据生产工艺，决定了预应力钢丝张拉是由伸长值和张拉力双控的，而总计60根钢丝，每根钢丝内实际张拉力是否满足设计要求，则取决于同一台座两侧两个张拉横梁间钢丝的有用长度是否相一致，长度偏差小，则实际张拉力均匀，否则，钢丝间张拉力偏差就会过大。

（三）凿毛机的使用

由于采用了普通42.5标号水泥和活性矿物掺合料代替京津城际板场生产时使用的超细水泥进行轨道板主体混凝土的拌制，混凝土过于发黏的问题始终是存在的。并且，由于前期建场生产线拉毛机轨道的不平顺，造成了部分轨道板拉毛不到位。为了弥补这个缺陷，板场购买了专门的凿毛机，在轨道板达到28d龄期进行精确打磨前，对底板进行凿毛处理。该项措施起到了很好的效果，完全满足了底板粗糙度的要求。

（四）轨道板预裂缝处裂纹的处理

通过改变脱模真空吊具吸盘的结构，即由原来的4片吸盘改进为6片吸盘，并且对新增加的中间2片吸盘的吸力进行调节，即可有效的解决脱模时轨道板预裂缝处裂纹的产生问题。

五、结束语

虽然自2005年博格板技术引入我国到现在已经有近8年时间，但是在铁路预制品领域，二型无砟轨道板的预制仍然是一个新生事物。对于本文作者来说，也仅仅是经历了两个轨道板场的施工，对于二型轨道板的认识还有很多欠缺之处。在国内，对于包括预裂缝处的裂纹对轨道板是否有影响等问题仍无定论，有待研究解决。