1 工程概况
中铁二局四处渝怀指挥部管段属于渝怀铁路第30标段,该管段位于贵州省铜仁市境内,起点里程DK524+600,终点里程DK536+000,线路全长11.385km。管段铁路等级:I级;正线数量:单线;最小曲线半径:800m;最大线路纵坡:6‰;路基采用双层碎石道床结构,隧道和桥梁为单层道床结
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构。全管段共计底碴6216m,I级道碴21573m,II级道碴4455m。 2 施工方案选择
渝怀总指和与四局铺架协议要求“铺轨十天后线路行车速度达到15km/h,一个月后线路行车速度达30km/h,三个月后线路行车速度达45km/h,交付营运时速度达100km/h”,故架桥、铺轨后要求线下单位整道时间较紧,质量要求高。由于碎石道床碾压施工工法与铺碴带后补碴的分期铺碴方法相比较,碎石道床碾压施工具有以下特点:
1、简化了铺碴作业程序,减少了大量的起道、拨道、上碴、捣固、整道工序; 2、机械化程度高,降低了劳动强度;
3、一次铺碴到枕底标高,道床成型质量好,有利于保证铺轨期间道床稳定,线路平稳,铺轨列车运行安全,轨枕不损坏,铺架速度显著提高;
4、机械设备简单,施工方便,作业安全可靠;
5、道床密实度高,稳定性好,后期沉降量小,减少了运营期间养护工作量; 6、不需列车运碴,不需机车压道,减少了施工干扰; 7、工期短、效率高,可使铁路提前发挥效益。
因此,我们选择碎石道床碾压施工方案以保证道床的质量和施工速度。 3 铺碴有关技术标准和质量要求 3.1 道床结构形式
道床厚50cm,其中底碴20cm,面碴30cm。正线面碴用I级道碴,站线用II级道碴。正线R≥800m曲线按开通80km/h计算外轨超高,见下表
曲线半径(m) 外轨超高(mm) 2000 25 1800 25 1200 40 800 55 站线不设超高,其曲线外侧不加宽。
正线道床顶面宽度为3m,两侧道床边坡坡率为1:1.75;站线顶面宽度为2.9m,坡率为1:1.5;道岔范围顶面宽=岔枕长度+2×0.2m,坡率为1:1.5。 3.2 铺碴的原则
(1)考虑一定的松散压实系数,一次上够道碴数量;
(2)铺轨前,预上碴顶面经压实后控制在轨底下5厘米(即设计碴面下21.5厘米),并保持其平整度,保证铺架时能顺利放下轨排;
(3)在线路两侧预留一定宽度(轨排宽度+富裕宽度),储备面碴(面碴数量达到设计断面数量要求,面碴堆放边坡按1:1考虑)。
区间路基和车站铺碴断面示意图见下
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内轨顶标高=设计路肩标高+15cm路拱+20cm底碴+30cm面碴+20cm轨枕+1cm垫块+18cm轨高
(60kg轨)
=设计路肩标高+104cm
而非渗水土地段施工路肩标高=设计路肩标高
岩石、渗水土地段施工路肩标高=设计路肩标高+30cm
车站正线施工路肩标高=设计路肩标高+正线中心标高抬高值△h
断面形式 横坡 i% △h (m) 0 一面坡 1 2 3 0 人字坡 1 2 3 0.17 0.15 0.14 0.14 0.13 0.15 0.16 0.16
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3.3 路基基床加固采用10cm中粗砂+二布一膜复合土工布+10cm中粗砂,路堤地段复合土工布幅宽为4m;路堑地段为6m。车站铺设复合土工布是以Ⅱ线为中心向两侧对称布置,区间路基以线路中线对称铺设。中粗砂的质量标准:(1)能渗水;(2)粒径小于2cm;(3)含泥量小于3% 3.4 底碴的质量标准
(1)粒径小于4.5cm;
(2)粒径0.1mm以下的粉末含量的质量百分率不大于11%; (3)粘土团及其它杂质含量小于0.5%; (4)须由硬质岩石破碎而成。 3.5 面碴的质量标准
(1)针状指数不大于50%,片状指数不大于50%;
(2)粘土团及其它杂物含量的质量百分率不大于0.5%; (3)粒径0.1mm以下的粉末含量的质量百分率不大于1%。
3.6 严格按批量进行检验,每400方对道碴的级配和颗粒形状及清洁指标进行检验一次。每5000方对道碴的材质进行检验一次,如目测发现材质变化,必须及时进行检验。不合格的严禁入场。 4 施工方法
该施工方法的原理是考虑一定荷载作用下碎石体积变化系数(即松散系数),将道碴一次性铺足,利用压路机械的静载、振动和冲击能,将碎石压密实,使铺碴达到设计要求或规范要求,并尽量做到道床一次成型。施工流程图见下:
4.1 路基成型
路基面按设计标高形成路拱或一面坡,对照验标检查平整度、宽度、中线、标高,经监理工程师检查合格后,方能进行基床加固和底碴作业。
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4.2 基床加固和铺设底碴
基床加固和底碴一起铺设,基床加固比底碴超前铺设适当距离。 底碴铺设采用碾压法施工。施工程序:
(1)检查路基面成型标准,包括中线、标高、路基面宽、路拱等。
(2)测量定位,直线和圆曲线每20米设一组中线桩、边桩,缓和曲线每10米设一组,并测定松碴铺设高度。
(3)基床加固的施工:人工铺设10cm的中粗砂,再按要求宽度铺设一层二布一膜土工膜,最后铺设10cm的中粗砂。土工膜的搭接长度不小于10cm。
(4)铺底碴:按设计要求铺设,用人工摊平后由压路机碾压密实至设计标高(单层结构无此工序)。
(5)用压路机压实底碴,并以人工配合进行局部整平,直至达到设计标准。 (6)K30荷载板检测密实指标达到1.1~1.5Mpa。 4.3 铺设面碴
在底碴铺至规定标高并压实后,开始面碴的铺设工作。由于汽车需在已成型底碴上行走,轮胎须套防滑链加以保护。尽量缩短底碴和面碴的施工距离,并低速行驶,以减少对底碴的扰动。
(1)铺面碴:按设计的枕底下5cm标高并考虑由松散系数算出的预留高度一次性铺足面碴,并用人工摊平;
(2)用压路机压实轨下及其两侧各50cm范围内的道碴,并以人工配合进行局部整平,直至达到设计标准;(要考虑外规超高)
(3)K30荷载板检测密实指标达到1.1~1.5Mpa,即能满足列车运营; 4.4 人工掏槽
人工挖轨枕中部宽60cm,深5cm凹槽防止断枕;挖出的道碴堆放在轨枕头以外。然后洒轨枕端头色线;
4.5 铺放轨排及整道
在铺轨后,应及时进行起道整道。起道量为50mm,采用液压起拨道机起道,小型机械捣固机捣固,人工进行拨道的施工方法。要求当天起道拨道完工后,做好线路顺接工作,必须消除反超高和三角坑,确保行车安全。然后进行第二次整道,轨道质量达到竣工条件。 5 施工注意事项 5.1 道碴虚铺高度
碎石天然堆积状态的体积与一定压实标准下的密实状态的体积之比称为松散系数,它与其粒径形态、级配以及压实标准等因素有关(一般碎石松散系数1.1~1.2)。松铺高度为设计厚度与松散系数的乘积。在确定松铺高度时,应按《铁路轨道设计规范》和试验规程作室内试验,可作试验段精确测定,并及时调整。 5.2 道床碾压作业程序
道床碾压宜选用小吨位自行式振动压路机。第一遍稳压宜采用低碾压速度<2km/h,低频<20Hz和低振幅<1mm的振动碾压或静压,以防止碴粒位置产生过大变化而引起侧向移动;以后几遍碾压参数宜选用碾压速度为3~4km/h、振动频率30~50 Hz、振幅为1.5~2 mm;碾压应从一侧开始至另一侧结束,并且前后两次碾压方向相反。
碾压次数和碾压机械类型、压实标准(即线路等级)等有关,按下表选用。 碾压机械 6~8t振动压路机 12~15t振动压路机 Ⅰ级铁路 6 4 一次碾压作业长度以50~100m为宜,具体长度可根据铺架速度、碴料运输能力、压实机械效率确定。两段碾压间重合距离不小于1m。碾压作业顺序见图。
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6 施工组织 6.1 机械设备配备(每一处施工) 序号 1 2 3 4 5 6 机械设备名称 振动式压路机 装载机 自卸汽车 K30密实度检测仪 经纬仪 水平仪 台数 1 1 6~15 1 1 1 6.2 劳动力组织 一般由25~50人组成,劳动力组织见下表 人 员 技术人员、工班长 装载机司机 压路机司机 汽车司机 辅助工 测工 试验员 人 数 2 1(2) 1(2) 6(9~15) 10(20) 3(3~5) 1~2 工作职责 掌握技术标准、负责施工指导 操纵装载机摊铺石碴 压实道床 运输碴料 配合装载机整平虚碴,配合压路机压实 测量 道碴质量检查、室内外试验 7 质量控制
1、道床碾压施工方法必须严格控制质量标准,把住材料试验、测量放样、施工控制三关。必须建立各人的岗位责任制,明确质量标准、操作规程、工艺流程。按线路中心标高认真全面检查路基,做到不超高、不欠高,保证道床标准厚度,确保道碴一次性上足。严格控制道碴的质量标准,如粒径、级配、磨耗、抗压、抗冻等各项物理力学指标符合设计要求。
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2、室内试验及现场试验
室内试验建议采用振动压实法,用相关密度法确定不同压实标准下的emax,emin,lθ,及Dr,并建立Dr与压实度关系曲线,根据铁路登记选择适宜的压实度,确定相应的松散系数。
现场密实度试验一般采用路面高程控制法,也可以采用灌砂法等。路面高程控制法是在摊铺的碎石道床面上每300选取16~20个表面平整的碎石散粒体作为测量参考点,并涂油漆做好标志。其平面布置宜为梅花状,轨枕端头及中心线的测点间隔设置,在碾压前及碾压2、4、6遍后,分别用水准仪测量其高程,以平均总下沉量及最终平均高程作为压实控制标准,并与试验室松散系数比较,如有出入可以适度调整松铺高度及压实参数。
3、压实控制标准
目前,铁道部对碎石道床的密实度尚没有明确规定,碾压法在参考铁路和公路碎石基层、石方填筑压实标准以及铁路设计等级,确定碎石道床压实标准(建议值):压实度90%~95%,相对密度65%~70%,其中Ⅰ级铁路取高限。
现场采用路面高程控制法,即以总下沉量的平均值达到铺层厚度的10%~20%(符合室内试验的压实标准和松散系数),作为已充分压实的标准,也可以用最后两道碾压时铺层下沉量不超过5mm作为控制标准(在实际工作中,我们认为以次作为压实标准较为快捷、直观、可靠)。 8 结束语
采用本方法铺设道床,不需要补碴,整道时只需将两侧备用碴翻上来即可,不需要运碴列车,不需要大型整道机,整道工作量极小,比以往施工方法大大节省了后期道碴的转运费用和整道费用。铺轨于二00三年六月三日进入我管段,于六月二十日结束我管段13km的铺架(其中有九座桥梁计65跨)。铺轨机、架桥机在我管段运行速度快,没掉过一次道,没损坏一根轨枕。由于碎石道床碾压施工工法在质量、成本、效益和进度上具有显著的优越性,故在以后的新建铁路或既有铁路增设第二线时,应大力推崇此施工方法。
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