关于京沪高速铁路CRTSⅡ轨道板预制场工装设备选型与配置

关于京沪高速铁路CRTSⅡ轨道板预制场工装设备选型与配置 京沪高速铁路CRTS?型无砟轨道板生产场 工装设备选型与配置 王学忠 何玉洪 余蕴刚 邓旭彤 (中国水电集团京沪高铁三标段三工区七局) 摘 要:介绍京沪高速铁路长清CRTS?型无砟轨道板场工装设备选型与配置，为以后类似工程提供借鉴和参考。 关键字:无砟轨道板;设备选型;技术参数 1 概况 在高速铁路建设工程中轨道板生产具有举足轻重的地位。轨道板生产是一项复杂的系统工程，具有技术含量高、重复性生产的特点。生产场工装设备选型是否合理直接关系到整个工程项目的工期、成本和效益，意义重大。 中国水利水电第七工程局有限公司长清制板场位于山东省济南市长清区万德境内，主要承担京沪高速铁路DIK412+062,DK474+800(78km双线)轨道板生产，合计约22258块。为确保生产的轨道板满足要求，根据生产工艺流程和工艺特点，将生产场分为即相互独立又沿道路相互联系六个区域，分别为:骨料二次筛分区、混凝土拌和区、钢筋加工区、轨道板预制区、毛坯板打磨区、轨道板存放区。并针对各区功能合理选型及配置了各种机械设备。 2 工装设备选型与配置 2.1 设备选型与配套的原则 轨道板工装设备的选择应综合考虑各方面的因素，既要有技术层面的，也要有经济层面的。综合实践应该遵循以下:保证全标段工期、经济上比较节省、设备技术性能先进且可靠性高。 2.2主要设备配置表 区域 设备名称 设备型号 用途 单位 数量 地磅 砂石料进场称量 台 3*16-100T 1 振动筛 砂石料筛分、洗石 台 3YLA1237 1 骨料二次 胶带机 宽650 砂石料的输送 套 筛分区 3 装载机 砂石料仓供料 台 ZL50C 1 混凝土 搅拌站 搅拌轨道板生产用混凝土 台 HZS180/3m3 1 1 搅和区 卷扬机 为运料小车提供行走动力 台 3t 1 砼运输车 非标 运输混凝土运输罐 台 1 砼运输斗 非标 将混凝土运至布料机处 台 2 单梁起重机 钢筋加工区配套 台 LD5t-20-7 2 钢筋网片托盘 非标 存放钢筋网片 台 7 上层钢筋绑扎胎具 非标 绑扎钢筋网片 台 6 下层钢筋绑扎胎具 非标 绑扎钢筋网片 台 4 钢筋加工区 钢筋网片吊具 非标 取吊钢筋网片 台 4 钢筋网片运输车 非标 运输钢筋网片 台 2 钢筋绝缘检测仪器 钢筋网片绝缘检测 台 METRISO5000A 1 模具 非标 轨道板生产钢模 套 81 吊运混凝土运输料斗、钢筋网桥机起重机 台 LH8+8-20-7 2 片及其他重物 主厂房配套、真空吊具、及其桥式起重机 台 QD16/3.2-20-7 2 他重物 工业吸尘机 轨道板脱模后清理模具残留物 台 GS110 1 脱模剂喷涂机 将脱模油均匀喷涂在模具表面 台 SF27 1 预应力定长钢筋切非标 φ5、φ10预应力钢筋定尺切断 台 1 断机 均匀同步对预应力钢筋的张拉张拉系统 非标 套 3 轨道板 和缓慢放张 预制区 布料机 非标 用于将混凝土定量浇入模具 台 1 多功能车 非标 运输工业吸尘机、钢筋托盘等 台 1 对混凝土表面沿轨道板纵向进刷毛机 非标 台 1 行可控制而均匀的横向拉毛 覆膜机 非标 生产线养护膜覆盖和收起 台 3 提高生产线模具下部环境温度温度控制系统 非标 及轨道板模具内混凝土及试块套 3 养护 高压冲洗设备 清洗混凝土设备 台 HD250 2 切割相邻模具之间的预应力钢预应力切割小车 非标 台 1 筋 2 将半成品轨道板从模具里提出GDB-VG-25T/14 真空吊具 台 1 来并放置在临时存板台座 静止台座 轨道板运输车 非标 将轨道板运输到存板区 台 4 打磨半成品轨道板以达到轨道打磨机 台 1 板的使用要求 将轨道板翻转并平稳放置在滚翻转机 非标 台 1 轮架上 用于打磨生产线自动传送轨道滚轮运输线 非标 套 1 板 毛坯板 钢筋余头切割机 非标 用于切除预应力钢筋突出部分 台 2 打磨区 用于将油脂定量加注入塑料套油脂定量加注机 非标 台 1 管内 污水处理系统 用于打磨水循环使用 套 28t/h 1 成品板运输车 非标 将成品轨道板运输至成品板存 台 1 打磨机稳压电源 为打磨机提供稳定电压 台 600KVA 1 智能电桥测试仪 成品轨道板绝缘性能检测 台 ZL50 1 龙门吊 用于毛坯板存放 台 MH16t-34-5-7 2 轨道板 存放区 龙门吊 用于成品板存板 台 MH16t-23-6 2 2.3 各区域生产流程及设施、设备布置 2.3.1 骨料二次筛分区 《客运专线铁路CRTS?型板式无砟轨道混凝土轨道板(有挡肩)暂行技术条件》要求骨料技术指标为:粗骨料粒径5-20mm，含泥量按重量计不应大于0.50%，细骨料含泥量按重量计不应大于 31.5%。为了保证骨料各项技术指标满足无砟轨道板生产设计要求，设置一套生产能力80m/h的砂石骨料筛分清洗设备，对含泥量或石粉超标的骨料进行二次筛洗，同时对不符合粒径要求的骨料进行筛分。其工艺流程为:上料斗--------传送皮带----------筛分清洗设备--------传送皮带------------横移小车----------成品料仓。存料场配置1台100t地磅用于砂石料的进场称量、1台装载机用于二次筛分上料及搅拌站砂石料仓供料。成品料区采用保温彩钢瓦结构进行封闭，以保证筛洗后的骨料不被二次污染。设置三个污水池、一个弃料池，污水经过沉淀后可以循环利用。 2.3.2混凝土拌和区 搅拌站设置于生产车间的一侧，位于2#张拉台座和3#张拉台座之间。选择这个位置可以确保最 3佳的混凝土浇注流程，完成每天81块标准轨道板的生产量。根据每日混凝土用量约300m ，配置 33180m/h的混凝土搅拌站一座，主机采用3m/盘的强制式搅拌机。该搅拌站为标准设备，为了满足C55混凝土拌和主要技术指标，原2×55KW电机改为2×75KW。 3拌合站至轨道板预制车间的混凝土运输采用有轨运输方式，运输平车装有4m/台混凝土料斗2 3 台，牵引力3吨。为避免环境温度对混凝土性能影响，对运输通道进行密封。 轨道板预制车间内通过桁吊将混凝土料斗吊运至布料机下料。 3设置地笼式骨料仓3个，单仓容量50m。 2.3.3钢筋加工区 钢筋车间(21m×102m)采用封闭式钢结构工业厂房。厂房内按钢筋制作流程划分为钢筋堆放区、钢筋加工区、成品钢筋堆放区、轨道板钢筋网片绑扎区和钢筋网片存放区。 钢筋采用定尺加工，用一台钢筋调直定长切断机即可满足生产需求。上、下层钢筋网片加工分别在专用胎具上编制。绑扎好的钢筋网片自检合格后，以每个台座为单位，用专用吊具将上、下层钢筋网片分别码放在钢筋网片通用托盘上，每垛27层。为满足轨道板生产要求，上层钢筋网片加工胎具6个台座，下层4个台座，7个钢筋网片存放台座。 钢筋加工区使用的大宗材料单件重量一般在2-3吨，选用2台5t葫芦桥机即可满足使用要求。绑扎好的网片每片重量约370kg，经用500V兆欧表检测合格后，用5t葫芦桥机将网片吊运至钢筋网片托盘上，使用时用5t葫芦桥机将钢筋网片托盘吊运至有轨式手动平板运输车，通过平车将钢筋网片运至轨道板预制区。钢筋绑扎胎具、存放台座属工装设备，根据图纸可自行加。 2.3.4轨道板预制区 轨道板长6450mm，宽2550mm，厚200mm，重量约9t。 轨道板预制车间设3个生产台座，沿主厂房长度方向一字串联布置，每个台座一次可生产27块毛坯板。台座一侧设有毛坯板临时存放区。台座为钢筋混凝土U型结构，两侧设承力墙作行走轨道，中心距8400mm。承力墙之间安装3×27套模具。 毛坯板生产线设备的配置原则是以混凝土布料机为基准，根据8小时作业，16小时养护的预制生产工艺，每条生产线混凝土浇注作业时间150分钟以内，每块板往返布料和振动整平宜控制在5分钟以内;混凝土拌和并运输至车间、桥式起重往返运送混凝土、布料机布料和振动整平三者相匹配。 轨道板生产区设备选型与配置是轨道板生产成功与否的关键。模具是预制轨道板的核心设备，是由铁道部统一招标采购。模型的精度和承轨台的精度是预制轨道板质量的关键指标。精确度高可以减少打磨量，提高生产效率、降低消耗成本。 为了保证模具在投入使用时其精度满足《客运专线铁路CRTS?型板式无砟轨道混凝土轨道板(有挡肩)暂行技术条件》技术指标，模型的安装调试还需一整套的检测仪器一起来完成模型的精度要求。检测设备包括全站仪、水准尺适配器、水准标志、螺栓桩套筒、精密球棱镜、检测平板、检测标架、专用千分表、测力架及压力传感器、强制对中盘、角度尺、游标卡尺、特殊工装、检测及软件等。投入运行后要定期对模具精度进行检测，确保生产轨道板毛坯板质量。 轨道板预制生产流程:模具清理(工业吸尘机)------喷涂脱模剂-------钢筋网片安装-------预应力筋张拉-----钢筋网片绝缘检测-------布料机布料------入模浇注------整平------刷毛-----覆膜------温度监测控制。待混凝土浇注时间达到16小时，强度达到48Mpa时切割预应力筋-------双梁桥式起重机配真空吊具起吊毛坯板并临时存放在台座旁支架上--------电瓶车运输毛坯板-----存板区龙门吊卸毛坯板并存放。 轨道板预制重点设备选型配置如下: 4 (1)张拉设备:每个台座两端设张拉横梁，台座与横梁之间安装4台300吨千斤顶，计算机控制液压泵站，实现预应力的同步张拉、放张。张拉台座的设计必须满足CRTS?型轨道板张拉需要。要求张拉台座要有足够的强度、刚度及稳定性，其受力弹性变形应小于受拉钢筋允许的变形差值(5%)。其材料选择、焊缝质量应满足需要;结构件要求消应处理;预应力夹具安装座的位置精度?1mm。张拉设备满足以上条件的同时还应配置钢丝应力均匀性测试仪。钢丝应力均匀性测试仪主要用于轨道板生产厂预应力钢丝的检测。 (2)起重设备:起重量16吨、跨度19.5米双梁桥式起重机3台。其中一台双钩(8t+8t)起重机主要用于吊运混凝土运输罐，另2台为主钩起重量16t、副钩起重量3.2t，主要用于钢筋网片入模、挡板安装拆卸、毛坯板脱模等作业。双钩(8+8t)起重机在建厂期间由于选型考虑不足，其大车行走速度30m/min。投入生产时混凝土往返时间大大超于每块板浇砼时间，混凝土运输至布料机其塌落度值难以保证，造成布料机定量布料不均匀或布料困难，从而影响轨道板浇注质量。为保证轨道板浇注质量，经与起重设备制造厂家协商，整改:加固厂房桁车行走承重梁，更换行走电机和齿轮减速箱，把原来30m/min提高到60m/min。 (3)非标设备:轨道板生产台座两侧两平行承力墙顶面设有轨道，作为生产线主要非标设备的行走轨道，轨道上布置1台混凝土布料机、一台预应力钢筋切割小车、一台多功能运输车、一台拉毛机、三台覆膜机。其用途:预应力钢筋切割小车是混凝土达到强度和预应力钢筋放张之后，切断相邻模具之间预应力钢筋;多功能小车是用于运送工作托盘和分布预应力钢筋;拉毛机是混凝土表面(无砟轨道板的底面)沿轨道板的纵向进行可控制而又均匀地横向拉毛;覆膜机是混凝土轨道板浇注工序完成后，采取一种保温措施的设备;布料机是将混凝土定量投入模具内。由于这些设备属于非标设备，依据有使用、生产经验的厂家加工采购。 布料机技术参数如下: 外形尺寸:9945×6089×2558mm 大车驱动功率:2×4KW 钉齿装置电机功率:4KW 小车驱动功率:2.2KW 混凝土料斗容积:约5m3 大车行走轨距:8400mm (4)临时存放台座:毛坯板脱模后临时存放在台座侧面的支架上，存放支架下设有轨道，由电瓶轨道运输车将毛坯板运至存板区。存放支架上有两根内柱和两根外柱，外柱配备可控制移动式侧杆，每根支柱配备一块尼龙垫板。每个临时存放支架最多存放3块轨道板，单块毛坯板重量约9t，当毛坯板芯部温度与环境温度不大于15度时方可将毛坯板运出制板车间，为了提高运出毛坯板物流效率，设计两纵两横出板方案。运输设备有4台起重量30t电动平车完成运板。为了便于毛坯板存放区悬臂式龙门吊取吊毛坯板，在纵向出板末端设计采用S型出板方案，电动平车选型时应考虑轮距的合理性。横向出板设计选型时要考虑到静止台座与电动平车之间的配合间距以及顶升取板中心顶点受力情况。 (5)温度控制系统:按CRTS型轨道板制板养护、保温要求进行养护、保温等系统的设计，制造与安装。每套模具下方均设有供热管道，配以温控仪实施轨道板的养护温度控制。养护系统由温度测量、计算机控制、加热驱动和执行机构等部分组成。在每条生产线每工班最后灌注的轨道板中插入温度传感器，测试板芯温度。而试块则在养护水箱中进行加热养护，通过计算机控制，保证试 5 块养护温度和轨道板板芯温度一致，系统实现24小时内的日温差自动调节功能。 2.3.5毛坯板打磨区 毛坯板打磨区的打磨机是生产线的核心设备，其测量和磨削加工的速度决定了整体生产能力。根据毛坯板制造精度，其能力应在10-15分钟打磨一块轨道板。其他配合设备均应以此为依据配置。存板区起重机运输毛坯板和翻转机翻转作业时间、预应力钢筋余头切割速度时间、每块板加注防锈油脂和扣件装时间、成品板绝缘检测和电瓶车外运及返回时间等都应控制在10-15分钟。为了提高设备作业功效，预应力钢筋余头切割速度1.5m/min为佳，另配置1台起重量为16吨的桁车，主要用于毛坯板在厂房内临时存放时吊运和吊运扣件系统等作业。 2.3.6轨道板存放区 厂外存板区分为毛坯板和成品板存放区域，存放区内配置4套吊板吊具，用于轨道板的平稳起吊。毛坯板存放区配置2台跨度为34m,起重量为16t的门式双悬臂起重机(有效悬臂6米);成品板存放区配置2台跨度为23m,起重量为16t的门式双悬臂起重机(有效悬臂6米)，有效的保证轨道板物流畅通。毛坯板每垛存放12层，成品板每垛存放9层，存板区总容量9252块。 3 辅助生产设备 1)供电设备:依据预制厂用电总共两次计算得出分别为800KVA和630KVA变压器即可满足使用要求，2台300KW柴油发电机备用 。 2)供暖设备:锅炉采用每小时4吨的蒸汽锅炉，锅炉房设置位置应考虑供热管道布置合理经济。主要供暖点:毛坯板预制台座、混凝土搅拌站和生产厂房。 3)供水设备:计算混凝土搅拌站、磨床及毛坯板生产线冲洗设备总用水量，配置一台无塔上水 32器，压力容器罐10m，工作压力3-4kg/cm。 4)供气设备:主要供气点有模型底部(辅助脱模)、磨床和扣件装配。总用风量约6立方米每分钟，压力6-8MPa。另配置2台1.5立方的储气罐。 4 结束语 通过京沪高铁长清轨道板场CRTS?轨道板生产工装设备选型与配置工作，充分认识到不同生产环节设备配套的重要性，必须遵循设备技术更先进、适用性更强、可靠性更高、技术经济更合理。争取实现轨道板预制工程建场总体设计、生产线专用设备和轨道板模型全部国产化，也为京沪高速铁路轨道板制造积累宝贵经验。 参 考 文 献 【1】中国铁道部出版社《客运专线铁路CRTS?型板式无砟轨道混凝土轨道板(有挡肩)暂行技术条件》科技基【2008】173号 【2】铁道第三勘察设计院集团有限公司CRTS?型板式无砟轨道创新教学材料之一轨道板制造技术2009年 【3】铁道第三勘察设计院集团有限公司CRTS?型板式无砟轨道创新教学材料之二轨道板制造技术2009年 6 7