朱 娜

(中鐵株洲橋梁有限公司,湖南株洲 412005)

1 概述

客運(yùn)專線用預(yù)埋套管式混凝土道岔板(以下簡稱道岔板)適用于時速350 km客運(yùn)專線板式無砟軌道道岔區(qū),是具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新型客運(yùn)專線產(chǎn)品,2010年6月～7月,首次在滬杭客運(yùn)專線鋪設(shè)了8組,隨后在石武客運(yùn)專線、杭甬客運(yùn)專線等線路鋪設(shè),使用效果良好。它具有高平順性、高穩(wěn)定性、剛度均勻性好、結(jié)構(gòu)耐久性強(qiáng)和少維修等的特點(diǎn)。由于道岔板的形狀復(fù)雜,且每塊板的形狀、尺寸、釘孔位置等均不相同,所以道岔板的生產(chǎn)組織比較復(fù)雜,產(chǎn)品質(zhì)量將會直接影響道岔鋪設(shè)的平順性,道岔板的生產(chǎn)工藝控制也是高速道岔質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。

2 道岔板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

(1)道岔板分為到發(fā)線和渡線,按道岔方向又分為左開和右開。

(2)道岔板的質(zhì)量在5.3～9.6 t,最大外形尺寸為5 300 mm×3 075 mm,最小外形尺寸為2 531 mm×3 500 mm,厚240 mm。18號道岔板1號板外形如圖1所示。

圖1 1號道岔板外形(單位：mm)

(3)到發(fā)線道岔板板面0.5%的坡度從直股向側(cè)股傾斜,渡線道岔板板面0.5%的坡度從側(cè)股向直股傾斜,承軌臺面無坡度。

(4)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級不低于C55,脫模時混凝土強(qiáng)度不低于45 MPa。

(5)采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),分上、下兩層縱、橫向鋼筋。配筋按截面中心為非對稱布置。

(6)縱、橫向受力鋼筋采用Ⅱ級熱軋帶肋鋼筋,橫向鋼筋、箍筋、連接鋼筋和架立筋采用環(huán)氧涂層鋼筋。橫向接地鋼筋采用Ⅰ級熱軋光圓鋼筋。

(7)預(yù)埋套管采用(研線0405-4)Ⅲ型預(yù)埋塑料套管,起吊套管采用(研線0711)混凝土軌道板起吊套管。

3 道岔板生產(chǎn)工藝研究

3.1 組合鋼模設(shè)計(jì)

由于一組道岔板中每一塊板的形狀、尺寸及孔距均不相同,若每塊板采用不同的鋼模,則模具數(shù)量多,費(fèi)用巨大。以18號道岔板為例,到發(fā)線道岔板有27種板型,渡線有23種板型,左右開道岔的排水坡方向相反,則共有100種板型。

因此,充分考慮板型特征及排水坡方向等因素,綜合經(jīng)濟(jì)性原則,設(shè)計(jì)組合模具,18號道岔板共設(shè)15套模具。模具結(jié)構(gòu)為底模固定,按不同板型配備不同的側(cè)模和端模,模具支腿與預(yù)設(shè)基礎(chǔ)相連。模具結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

圖2 道岔板模具結(jié)構(gòu)示意(單位：mm)

模具底板固定,通過變換側(cè)模和端模來滿足生產(chǎn)不同板型,大部分組合模具的組合板型為12種,其中最多的模具可組合14種板型,根據(jù)板型特點(diǎn),也有不可組合、固定板型的模具,如生產(chǎn)21號板的模具。

底模是道岔板鋼模的主體件,它采用板鋼為主件,焊接后消除內(nèi)應(yīng)力,整板經(jīng)數(shù)控龍門銑床精密加工,承軌面、排水坡和預(yù)埋套管定位孔一次整體加工而成。其結(jié)合面和成形面平整光亮、密封溝槽規(guī)范、各安裝定位孔準(zhǔn)確,從而保證了底模的平面度和表面粗糙度要求。側(cè)模和端模下部整體加工的倒角滿足道岔板板面四周倒角的要求。為了使側(cè)模、端模與底模定位準(zhǔn)確、密貼、牢固,在側(cè)面安裝了多套定位裝置,定位采用錐體錐套定位方式,保證了定位的準(zhǔn)確性,除定位固定位外,安裝了若干個螺栓緊固點(diǎn),以保證側(cè)、端模與底模緊固的可靠性和密貼性。

模具組裝后的尺寸允許偏差見表1。

表1 模板尺寸允許偏差

3.2 生產(chǎn)工藝流程及質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.2.1 生產(chǎn)工藝流程

道岔板生產(chǎn)工藝流程見圖3。

圖3 道岔板生產(chǎn)工藝流程

3.2.2 質(zhì)量控制要點(diǎn)

(1)模型組裝

依據(jù)所需生產(chǎn)的板型尺寸選擇相應(yīng)的側(cè)模和端模,在對應(yīng)的底模上進(jìn)行組裝。將底模和側(cè)模上需要用的預(yù)埋套管、起吊套管、接地端子等固定孔打開,封堵其他不用的孔。模型組裝完成后,對整個模型型腔進(jìn)行清理。

(2)鋼筋籠綁扎、入模

鋼筋籠綁扎在專用胎具上進(jìn)行,采用絕緣綁扎絲,并在涂層鋼筋之間、涂層鋼筋與普通鋼筋之間墊絕緣膠墊。鋼筋籠綁扎完成后,用500 V兆歐表測量鋼筋籠的絕緣性能,保證鋼筋間的電阻值不小于2 MΩ。采用專用吊具將鋼筋籠平衡起吊入模。

(3)安裝預(yù)埋件

按產(chǎn)品圖要求安裝預(yù)埋套管、起吊套管和接地端子等預(yù)埋件。

(4)混凝土制備

混凝土攪拌站采用微機(jī)控制系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng),通過自動控制方式實(shí)現(xiàn)混凝土的生產(chǎn)與管理,微機(jī)控制系統(tǒng)包括信號監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理、人機(jī)對話功能,裝有混凝土生產(chǎn)專用控制軟件,具有配比儲存、落差自動補(bǔ)償、砂石含水率補(bǔ)償?shù)裙δ?攪拌站配料計(jì)量控制誤差：砂、石,±2%;水泥、水、外加劑,±1%。

在每個班的任意一塊道岔板澆筑成型中,取樣制作3組混凝土抗壓強(qiáng)度試件,用于混凝土脫模抗壓強(qiáng)度及28 d強(qiáng)度；每隔15 d制作1組28 d彈性模量試件。

(5)混凝土澆筑及振動成型

混凝土必須連續(xù)、分層澆筑,下料均勻、適量。振動成型采用氣動振動器,底振和側(cè)振相結(jié)合,邊澆筑邊振動,嚴(yán)格控制振動時間,確保混凝土振動密實(shí)。

(6)養(yǎng)護(hù)

自然養(yǎng)護(hù)：澆筑后及時在混凝土表面覆蓋養(yǎng)護(hù)薄膜,并對整個模型加蓋養(yǎng)護(hù)篷布。

蒸汽養(yǎng)護(hù)：采用自動溫控系統(tǒng),嚴(yán)格按照產(chǎn)品技術(shù)條件的要求控制養(yǎng)護(hù)溫度。通過做混凝土芯部溫度測試,得出混凝土芯部溫度和蒸汽溫度關(guān)系曲線如圖4所示。

圖4 道岔板蒸養(yǎng)溫度曲線

蒸汽養(yǎng)護(hù)制度分靜停、升溫、恒溫、降溫4個階段,升溫/降溫速度不大于15 ℃/h,混凝土芯部溫度不超過55 ℃。

(7)脫模

道岔板脫模時,混凝土抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于45 MPa。首先拆除側(cè)模和各預(yù)埋件的固定裝置。用千斤頂水平緩慢頂升道岔板,保證道岔板不受沖擊、各起吊點(diǎn)受力均勻,并用專用吊具水平緩慢地吊起。

(8)翻板

將道岔板吊到翻轉(zhuǎn)機(jī)上,平衡放置,控制翻板機(jī),操作均衡、緩慢,進(jìn)行翻板作業(yè)。

(9)水養(yǎng)

將道岔板置于水中養(yǎng)生3 d以上,養(yǎng)生的水溫不低于10 ℃。

(10)存放

道岔板成品應(yīng)按型號分別存放,道岔板宜豎立存放,應(yīng)保證存放時的穩(wěn)定、牢固和可靠。道岔板平放時,不超過3層。

4 產(chǎn)品檢測

道岔板出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目主要是外形尺寸和外觀質(zhì)量檢驗(yàn),外形尺寸檢驗(yàn)除長、寬、厚等,還有承軌面平整度及預(yù)埋套管間距等。其中預(yù)埋套管間距包括每一橫排套管間距和各排套管相對位置等尺寸,測量數(shù)量大。為保證檢測精度,提高工作效率,道岔板套管間距檢測采用自動檢測系統(tǒng),檢測系統(tǒng)包括高精度自動全站儀、釘孔適配器、球型棱鏡和檢測后數(shù)據(jù)處理軟件等,能快速、準(zhǔn)確地檢測道岔板的預(yù)埋套管尺寸。

5 結(jié)語

(1)道岔板生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)合理、可靠,能滿足道岔板技術(shù)條件和產(chǎn)品圖的要求。

(2)研制的道岔板組合模具整體性強(qiáng)、精度高,套管定位方式可靠,有效提高了道岔板的外形、外觀質(zhì)量。

(3)采用自動檢測系統(tǒng)對道岔板進(jìn)行檢測,有效地減少人為因素的影響,快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行檢測,保證了道岔板的質(zhì)量。

(4)經(jīng)廠內(nèi)驗(yàn)收合格的道岔板已在滬杭客運(yùn)專線和杭甬客運(yùn)專線等新建鐵路上使用,效果良好。

[1] 王其昌,韓啟孟.板式軌道設(shè)計(jì)與施工[M].成都：西南交通大學(xué)出版社,2002.

[2] 盧祖文.客運(yùn)專線鐵路軌道[M].北京：中國鐵道出版社,2005.

[3] 鐵道部工程管理中心.工管技[2010]145號 客運(yùn)專線鐵路預(yù)埋套管式混凝土道岔板制造及驗(yàn)收技術(shù)條件[S]. 北京：中國鐵道出版社,2010.

[4] 劉延龍.CRTSⅢ型路基縱連軌道板制造技術(shù)[C]∥2010工程建設(shè)優(yōu)秀科技論文選編.北京：中國鐵建股份有限公司,2011.