铁道建筑 Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 文章编号：１００３—１９９５（２０１２）０２—００９０—０４ 沪宁城际高铁国产４２号无砟道岔原位铺设技术研究 丰成林 （上海铁路局建设管理处工程安全质量科，上海２１００７１） 摘要：针对高速铁路无砟轨道国产单开道岔技术特点和桥上轨枕埋入式道岔铺设工法，分析研究了道岔 铺设中的长大杆件的吊装、工装设备的制作改进、测量工作的管理和轨道精调的达标等质量控制重点并 提出了现场铺设过程中的改进建议。轨检车动态检测数据结果说明４２号高速道岔原位铺设技术可行。 关键词：４２号无砟道岔 原位铺设 施工技术 中图分类号：Ｕ２１５．５ ７ 文献标识码：Ａ １ ４２号无砟道岔使用概况 沪宁城际高铁正线全长３００．２０９ ｋｍ，经过两年时 间建设于２０１０年７月１日正式开通运营。沪宁城际 解决了电务转换装置夹片不对称的问题；尖轨设六个 牵引点，采用分动钩型外锁闭装置；尖轨为切线形，尖 端为藏尖式，从尖轨实际尖端向后２００ ｍｍ的位置做 补充藏尖刨切；为防止尖轨伸缩位移过大产生卡阻，主 要通过设置限位器减少基本轨所受的附加力。 高铁全线首次采用了有自主知识产权的国产高速道 岔，其中联络线使用了大号码４２号无砟道岔。本文着 重介绍沪宁高铁安亭北线路所１号岔位４２号无砟道 岔岔枕埋入式原位铺设技术，并通过动态试验检测动 车组直向、侧向过岔的安全性和平稳性。 道岔采用了法国４２号及６５号道岔为代表的“圆 ＋缓”线型，即“半径为５ ０００ ｍ的圆曲线＋缓和曲线” 平面线型，圆曲线与缓和曲线切点处支距６３６ ｍｍ，道 ３）可动心辙岔制造精密。采用双肢弹性可弯心 轨，取消了心轨前端的转换凸缘，采用机加工的方式进 行制造，心轨前端采用水平藏尖结构，设三个牵引点， 采用钩型外锁闭装置；为控制心轨的跳动，通过顶铁扣 压尖轨或心轨轨底；为防止６０ＡＴ钢轨锻压的特种断 面翼轨磨耗不均等问题，４２号道岔采用了新轧制的特 种断面翼轨，在心轨可动处对翼轨轨头和轨底进行机 加工；翼轨跟端与心轨或岔根尖轨采用间隔铁连接，在 岔长度按照４．６ ｍ间距单渡线对接设计。列车直向通 过速度３５０ ｋｍ／ｈ；侧向通过速度１６０ ｋｍ／ｈ。 １）道岔组件长且重。道岔前长６０．５７３ ｍ，后长 ９６．６２７ ｍ，辙岔角１。２１ ５０．１３”，全长１５７．２ ｍ，总重 ８１．６ ｔ。最长组件４９．１９２ ｍ，最重组件１３．９ ｔ，运输吊 装要求高（见图１）。 间隔铁与钢轨之间采用胶接，在弹性可弯中心位置取 消了一个间隔铁，减少心轨转换阻力。 ４）滑床板螺栓优化设计。为避免滑床板扣压弹 片安装和拆卸不便问题，改用弹性夹扣压；为减少扳动 和不足位移，尖轨和心轨的滑床台板表面增设镍基合 金自润滑复合镀层减摩，并在尖轨部分每隔３ ｍ左右 设置一对锟轮，共设置１２对锟轮。为提高螺栓防松性 能，优化了水平螺栓防松系统。 ２ 国产４２号无砟道岔铺设施工 图１ 国产４２号无砟道岔（单位：ｍｍ） ２．１道岔的运输 ２）尖轨制造精密。尖轨采用６０Ｄ４０钢轨制造，便 于滑床板结构设计，有利于减小扳动力；为减小尖轨后 端的不足位移，采用了预顶弯技术，尖轨长度控制在 ４２．２４０ ｍ，同时预顶弯技术运用在直线尖轨的密贴端， 收稿日期：２０１１－１１－０５；修回日期：２０１１－１１－２０ 依据施工现场的条件和道岔铺设精度的要求，沪 宁高铁安亭北线路所１号岔位４２号无砟道岔采用岔 枕埋人式原位铺设技术，其优点是增加了工作面，能加 快工程进度，减少了设备投入，节省了投资，避免道岔 的纵向、横向移动，既简化了作业程序又能保证道岔不 受外力影响产生变形。 作者简介：丰成林（１９７８一），男，安徽安庆人，工程师。 生产厂家负责将散件用火车运至上海闵行货场并 ２０１２年第２期 沪宁城际高铁国产４２号无砟道岔原位铺设技术研究 ９ｌ 指导现场铺设，专业运输公司负责将道岔散件通过公 １）先摆放一定数量长条硬方木在钢筋间隙处，利 用旧钢轨在方木上拼装成贯通的拼装架。 路运输到道岔施工地点，建设单位沪宁城际公司负责 组织设计、施工、监理、咨询等单位进行道岔安装、精 调、混凝土浇筑、钢轨焊接等。 ２）将岔枕位置标识在拼装平台上，采用吊车将岔 枕按编号摆放到位，将道岔组件吊装到位并安装。 ３）待道岔拼装完毕后，岔前、岔后过渡段采用Ｐ６０ 工具轨进行现场原位轨排拼装，并与道岔进行联调。 ４）按照道岔铺设图和铺设标准检查道岔钢轨、岔 枕及扣件系统的完整性，将道岔拨到中线位置，尖轨密 ４２号道岔从闵行站经Ａ５高速公路到虹桥联络 线，路程６６ ｋｍ。由于无砟道岔的高平顺性要求，沪宁 公司发文明确４２号道岔必须采用５０ ｍ以上平板车运 输，且装卸、运输方案均需通过道岔厂家和咨询公司确 认。道岔钢轨和岔枕堆叠后，用防水塑胶帆布覆盖，防 止雨水锈蚀钢轨及雨水进入岔枕孔眼内。 一辆车运一组道岔，运输堆码为３层。底层放基 本轨组件（配轨），用１５０ ｍｍ×１５０ ｍｍ垫木垫实垫平； 中层放可动心轨辙叉组件，用３００ ｍｍ×３００ ｍｍ垫木 垫实垫平；最上层放尖轨，用１５０ ｍｍ×１５０ ｍｍ垫木垫 实垫平。 装卸作业采用起重机械和专用吊具（Ｈ型钢横梁 吊具），根据工件重心和长度计算选择吊点。 根据现场道岔铺设方向及车辆进场方向，决定道 岔的装车方向。 ２．２岔枕埋入式原位铺设技术 施工测量及放样一绑扎道床板底层钢筋一组装道 岔拼装平台一道岔吊装到位一预拼一道岔初调一调节 支架安装及拼装一平台拆除一绑扎道床板钢筋一道岔 精调一道床板混凝土浇筑一拆除模板及调节支架一道 岔焊接及应力放散一尾工处理。 ２．２．１ 测量放样 １）与线下单位交接ＣＰⅢ点，根据交接资料对底座 混凝土进行复核，如果超限立即返工处理。 ２）用徕卡全站仪精确测设３个控制点：岔前、岔 心、岔尾，以及节段界面并在混凝土底座上标识。 ３）在横向距线路中线１．７ ｍ处两侧测放控制基 标，在控制基标间每隔５ ｍ测放加密基标。 ４）道岔与区间无砟轨道衔接，以道岔控制基桩为 依据进行调整。 ２．２．２道床板底层和面层钢筋施工 １）清理底座混凝土表面及限位槽内的杂物及积 水，将限位槽的弹性垫板刷胶固定在限位槽壁上。 ２）桥上分隔层铺设两布一膜。上下各一层２ ｍｍ 厚的土工布，中问一层１ ｍｍ厚的ＰＥ膜。 ３）绑扎下层钢筋。上层纵向钢筋摆放在已经绑 扎好的下层钢筋网上，确保不影响拼装平台和调整 螺栓。 ４）检查绝缘卡的设计数量和位置、架立筋的稳定 性，做好绝缘测试，确保电阻测试合格。 ２．２．３ 组装道岔拼装平台 贴度的调整由电务专业配合调试。 ２．２．４道岔初调 １）使用拼装平台的竖向调节器，将道岔调整至低 于设计轨面高程５ ｍｍ处。 ２）以方尺方正左右股钢轨，按照铺设图加装轨缝 片（轨缝按照８ ｍｍ控制），采用无眼夹板连接固定。 ３）根据现场放样的基线及两侧控制桩位将道岔 横向调整到误差５ ｍｍ之内，然后安装竖向和侧向调 整支架。 ４）拆除道岔拼装平台，分类堆码存放。 ２．２．５ 道床板上层钢筋绑扎及模板安装 １）纵向钢筋下摆放横向钢筋、架立钢筋并在纵向 钢筋搭接范围安装绝缘卡，加装混凝土保护层垫块，进 行绝缘性能测试。 ２）安装和固定混凝土模板，并对模板接缝进行检 查和密封，涂刷脱模剂。 ３）单元板与单元板、单元板与区间之间设置剪力 棒，剪力棒一端涂沥青防锈处理。 ２．２．６道岔精调 １）用安伯格ＧＲＰ１０００ｓ轨道检测小车全面检查道 岔位置、方向、轨距、支距、转换性能、密贴程度等达到 设计要求，根据轨检小车检测数据确定精调数值。 ２）道岔精细调整到位后，线路几何形位指标符合 国家验收标准。即容许偏差，轨距±１ ｍｍ；轨向２ ｍｍ （弦长１０ ｍ）；高低２ ｍｍ（弦长１０ １ＴＩ）；水平１ ｍｍ；扭 曲２ ｍｍ。 ２．２．７道床板混凝土灌注 １）检查竖向调节支架和塑料套管是否完好，在道 岔及岔枕部件上加防护罩，防止混凝土灌注时被污染。 ２）清理岔区杂物后洒水湿润混凝土支承层及轨 枕特别是轨枕底部，以利于界面结合。 ３）混凝土灌注过程中，从岔心开始往两端灌注。 ４）混凝土强度达到５ ＭＰａ后，松动固定装置１／２ 圈～１圈，松动钢轨扣件，次日拆除其它临时支撑及模 板，竖向调整支架拆除后留下的洞用无收缩砂浆填充。 ２．２．８ 测量竣工数据 养生结束后，用轨检小车再次检测道岔几何尺寸， ９２ 铁道建筑 并通过调整道岔扣件系统的方式使道岔的几何尺寸满 足要求，复紧岔枕扣件。测量最终线形，做好记录。 ２．３道岔焊接锁定及工电联整 ２．３．１ 接头焊接 不可弯曲，螺丝插销与孔径公差不超过０．５ ｍｍ，支架 下用带中间凹槽的铁垫板支垫防止移动。 ３）为确保调整支架牢固，增加道岔安装精度，侧 向调整支架的底板膨胀螺栓要安装牢固，上部拉环部 分改进成可双边互拉环，可节省人力与物力的支出；桥 １）道床混凝土达到设计强度后，道岔钢轨接头采 用铝热焊接，道岔焊接顺序见图２。 Ａ Ｂ Ａ１ Ｂ１ 图２道岔焊接顺序 ２）焊接完毕后拆模并打磨。焊接接头平直度符 合ＴＢ／Ｔ１６３２要求。焊接接头容许偏差：轨顶面＋０．２ ｍｍ，轨头内侧工作面＋０．２ ｍｍ，轨底（焊筋）＋０．５ ｍｍ。 ２．３．２ 应力放散与锁定 岔内分别以道岔转辙器和辙叉心为两个中心点向 两侧放散锁定，放散应力时拆掉与岔枕固定的扣件，内 部联结的螺栓不拆，并用聚四氟乙烯滑块代替滚轮。 ２．３．３道岔工电联调 安装道岔电务转换设备，对尖轨和可动心轨等密 贴段检查调整，使允许偏差符合设计要求。工电联调 后锁闭装置正确锁闭，标示正确，道岔轨距、方向、密贴 和间隔等检测项点达到设计要求。 ２．４高速道翁铺设质量控制重点建议 ２．４．１ 长大杆件的吊装 道岔转辙器组件长度均＞４０ ｍ，基本轨６根钢轨 长度＞４０ ｍ，可动心辙岔长且重。吊装时采用专用柔 性多点吊具吊装并附加衬垫加以保护，装卸钢轨轨头 朝上，绳索的吊点布置须根据工件重心和长度计算确 定，避免挠度过大。两个吊点间距最大为３ ｍ，钢轨端 头距离最近吊点间距不大于６ ｍ，最大挠度不超过１００ ｍｍ，可动心轨辙叉最大挠度不超过２０ ｍｍ。 ２．４．２ 工装设备的制作改进 工装设备制作是道岔原位铺设的前提条件，同时 针对现场实际状况修改工装，达到预算精省、工装安 全，确保组装平台的平整性和可靠性，确保拆除平台时 升降操作的整体性和稳定性。 １）支承系统改进及设置建议。调整线形和调整 高程的两个支承系统组合成一个，减少测量难度，缩短 轨道的调整时间。为避免钢轨因自重而弯曲过大难以 调整，建议以每隔两根轨枕安装一支竖向调整螺杆，并 且为保持接口处的线形状况钢轨在接口处两侧均需设 置竖向调整螺杆。 ２）调整支架竖向垂直并左右对称，支承拉杆笔直 上用ｃ型夹具联结在防撞墙上，顶面无空隙侧面部分 放置三角铁件固定，不能用木头。 ４）在岔心位置的托盘安装，要确保拖盘两侧高度 一致，中间位置需要多加一支支承螺杆，避免受力不平 均影响岔心处的几何线形。 ５）不管如何升起或是降下道岔，都必须使用起道 器来进行而不是用竖向螺杆，竖向螺杆仅是用来支撑。 ６）捣振棒配备三台备用一台，为避免粒料分布不 均匀捣振棒紧紧跟随着混凝土出料口工作。 ２．５测量工作的管理 测量是无砟道岔铺设的基础条件，测量仪器的准 确性和测量数据的真实性直接关系到道岔铺设精度。 １）测量培训。因过去有砟道岔铺设较多，施工单 位对测量重视的程度不够，所以道岔铺设前要配齐各 类有经验的测量人员并多次培训掌握测量仪器运用。 ２）测量仪器主要有安博格ＧＲＰ、Ｇｅｄｏ ＣＥ、徕卡 １２００和１８００／２０００系列、天宝Ｓ６等，要按照时间间隔 定期对仪器进行校正，在长时间存放、运输或温差较大 季节等特殊条件下要对仪器进行校正，特别是在每次 测量作业前必须要检查锁紧三角架。 ３）确保有８个ＣＰ１１１点用于全站仪设站，设站前后 要对远处的一个ＣＰ１１Ｉ点进行放样，轨距小车一次测量 最大轨道长度为６０ ｍ，两次设站测量的搭接区至少要 有１０根轨枕。全站仪设站必须设在与小车棱镜、轨道 在同一直线上，不能把全站仪架设在轨道外。 ４）建议在校正完仪器和在小车进行测量作业时 使用轨距尺作为复合检测，确保轨检小车是在正常且 精确状态下进行测量，能有效地降低超高和轨距的 误差。 ２．６精调工作的重视 精调是道岔浇筑前的最后一道工序，稍有不慎将 带来巨大的损失，因此沪宁公司要求施工单位道岔精 调完毕后必须将采集数据报外方咨询和监理单位审 定，符合要求后才能进行混凝土灌注。 １）在测量工作开始前需要对道岔全面进行检查 作业，主要包括：７项密贴检查，即尖轨和基本轨、直曲 尖轨轨底和滑床板、直曲尖轨和顶铁、可动心轨和翼 轨、可动心轨轨底和滑床板、可动心轨和顶铁间、钢轨 外侧和轨距挡块；６项扣件检查，即铁垫板的方向、Ｔ 型螺栓扭力弹条的扣压力及弹条中间和轨底的缝隙、 ２０１２年第２期 沪宁城际高铁国产４２号无砟道岔原位铺设技术研究 ９３ 轨底橡胶垫板是否缺失及其位置是否正确、扣板的方 向、垫板螺栓是否缺失、垫板螺栓的扭力；另外还需要 检查未焊接焊缝是否安装鱼尾板、已焊接的焊缝质量、 ０６１Ｃ，侧向通过的速度等级为１５０，１６０，１７０ ｋｍ／ｈ。 １）列车运行安全性参数。动车组直向、侧向通过 时，脱轨系数实测最大值为０．１９和０．１２；轮重减载率 实测最大值为０．３０和０．２８；轮轴横向力实测最大值 为１２．９０ ｋＮ和１１．８９ ｋＮ，均小于动车组相应限值。 ２）轮轨力过渡。动车组直向通过道岔时，直尖轨 顶宽２０ ｍｍ断面开始承受垂直力，３０ ｍｍ断面承受大 概９２％的垂直力，轮轨垂直力的转移主要在尖轨顶宽 ２０～３０ ｍｍ处完成，４０ ｍｍ断面承受大概９９％的垂直 轨面是否黏附混凝土等。现场检查仍然存在螺栓扭力 未达标，扣件未锁定，调整垫块未放置就位，橡胶垫板 放置错失，顶铁未密贴等不达标现象。 ２）轨距及支距调整以直基本轨一侧为基准，按照 先调支距再调轨距的步骤进行。道岔前后过渡段采用 工具轨将轨枕及扣件系统组装成轨排（加轨距接杆） 固定后测量，若与道岔连接处的正线区间未安装Ｉ型 板，轨枕和调节螺杆必须安装至工具轨末端。 ３）沪宁公司聘请的外方咨询公司主要负责对精 调测量结果的数据分析和调整量的计算。需要注意的 事项：轨枕需要编号，并且逐根轨枕测量；同一组道岔 的测量，要求每次测量的过程都一样，包括全站仪的设 站位置、设站使用的ＣＰ１１Ｉ控制点、测段的位置、轨道测 量小车（如Ａｍｂｅｒｇ）的推行方向、测段的搭接段等；岔 内、道岔和正线焊缝要平顺，不可有轨底吊板；道岔和 其前后双块式轨枕、前后轨道间衔接要平顺；道岔曲股 精调要高度重视。 ４）最终调整结果。通过四次精调，外方咨询和监 理单位确认合格（见表１），进行下一道工序道岔浇筑。 表１ ２０１０年虹桥联络线（安亭北线路所） 道岔状态统计 ％ 道岔 检测 轨距减少高低减少轨向减少水平减少评定 编号 日期超标率量超标率量超标率量超标率量 结果 ５）建议记录道岔与轨枕上各钢轨扣件的可调范 围和方向，形成一项表单；记录道岔每个轨距调整块大 小和方向、缓冲调距块大小和方向、以及调高垫片的厚 度。每次调整后都需要对其进行更新，达到准确掌握 轨枕处轨道的可调量。建议借鉴国内外轨道施工经 验，对轨道的线形变化率进行严格的控制：要求轨距、 水平、横向和纵向正矢的枕间变化率为１／１ ０００，即０．６ ｍｍ／根枕。 ３ 安亭北线路所４２号无砟道岔动态检测结果 ２０１０年４月１３日一２０日铁道部动态试验检测车 ＣＲＨ２—０６１ Ｃ和ＣＲＨ２．０６８Ｃ对沪宁城际高铁安亭北线 路所１号岔位４２号无砟道岔进行了直向通过动态测 试，直向通过的最高速度为３４７．５ ｋｍ／ｈ。４月２８日进 行了４２号道岔动车组侧向试验，动车组为ＣＲＨ２— 力，５０ ｍｍ断面直尖轨承受１００％轮轨垂直力。轮轨 荷载的转移符合设计要求，能够满足列车安全平稳运 行的要求。 ３）动态位移试验结果。动车组直向、侧向通过安 亭北线路所４２号道岔时尖轨第一密检器最大位移为 ０．９ ｍｍ，尖轨第二密检器最大位移为０．５ ｍｍ和０．９ ｍｍ，尖轨第三密检器最大位移０．９ ｍｍ。均小于《铁路 信号维护规则技术标准Ｉ》规定的１．５ ｍｍ的标准值。 ４ 结语 铁道部动态试验检测车测试结果和沪宁高铁开通 一年来道岔稳定运行表明，安亭北线路所１号岔位４２ 号无砟道岔各项动力性能能够满足动车组直向３５０ ｋｍ／ｈ及以下速度，侧向分别以８０ ｋｍ／ｈ，１６０ ｋｍ／ｈ速 度运行的安全性和平稳性要求。沪宁城际高铁４２号 道岔是充分吸收了国外高速道岔的成熟经验并结合国 内的实际情况研制出来的大号码道岔，其突出“吊装、 工装、测量、精调”等重点的岔枕埋人式原位铺设技术 完善了我国道岔技术标准和验收标准，为我国大号码 道岔的铺设方法提供了有效借鉴，为我国大号码道岔 进一步发展奠定了坚实基础。建议对道岔密贴检查器 安装位置、转辙机防水作进一步优化设计。 参 考 文 献 ［１］中铁宝桥集团有限公司．时速３５０ ｋｍ客运专线铁路 ６０ ｋｇ／ｍ钢轨４２号单开道岔（无砟）ＣＺ２６８６铺设图［Ｓ］．宝鸡： 中铁宝桥集团有限公司，２００９． ［２］中华人民共和国铁道部．ＴＺ２１１—２００５ 客运专线铁路轨道 工程施工技术指南［ｚ］．北京：人民铁道出版社，２００５． ［３］中华人民共和国铁道部．铁建设［２０１０］２４１号高速铁路轨 道工程施工技术指南［Ｚ］．北京：人民铁道出版社，２０１１． ［４］张东风．时速３５０ ｋｍ客运专线铁路６０ ｋｇ／ｍ钢轨４２号单 开道岔结构设计［Ｊ］．铁道标准设计，２００９（５）：６－９． ［５］向淑智．福厦铁路客运专线４２号有砟道岔铺设技术［Ｊ］．铁 道建筑，２０１０（１２）：１０８—１１１． （责任审编 王红）