一种3D打印堆叠成形调整道床面标高的方法技术

本发明专利技术公开了一种3D打印堆叠成形调整道床面标高的方法，根据线路贯通测量和隧道断面成果设计的调坡调线图与轨道施工图浇筑的基座，以及预制构件布置图分段进行基座面高程测量，建立基座面高程的三维地图数学模型；测量每个预制构件下表面的平整度，建立每个预制构件下表面平整度的三维数学模型；根据设计以及实测的数学模型为基础生成数控3D打印的输入文件，经数控3D打印装备将材料分层打印到基座面或预制构件；在基座装配层和预制构件之间设有不同厚度的弹性缓冲层来调整道床面的标高，满足轨道方向、水平和高低平顺性要求，同时使预制构件调整面满足预制构件在基座上直接装配的要求。本发明专利技术施工速度快、精度高，是绿色制造轨道的关键工艺突破。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印堆叠成形调整道床面标高的方法
本专利技术涉及轨道交通工程
，包括高速铁路、国铁、市域铁路或城市轨道交通的板式轨道施工，特别涉及一种3D打印堆叠成形调整道床面标高的方法。
技术介绍
大运量、节能环保、安全快捷的轨道交通运输，轨道是运输设备的基础，轨道直接承受列车载荷并引导列车运行，轨道结构必须有足够的强度和稳定性。轨道铺架是轨道交通工程建设的关键环节之一，轨道工程开工与轨道具有里程碑意义的节点目标，开始铺轨标志着轨道交通建设已取得阶段性成果，车站、区间土木工程的各个“点”将通过承上启下的轨道工程串接成“线”，轨道既是轨道运输的基础又是后续轨旁设施安装的前提条件。针对不同的线路敷设方式，实现地下线轨通的制约环节或影响因素最多，不仅铺轨作业空间狭小、通视条件差，而且轨道铺架受制于铺轨基地为起点沿线各车站和区间隧道连续的贯通。传统预制轨道板结构的板式轨道施工方案是调整轨道板标高至设计高程，然后在轨道板与基座之间灌注自密实混凝土或CA砂浆来固定轨道板，同时采取措施防止灌注过程轨道板上浮。虽然预制轨道板不用现浇混凝土，但是在板与基座之间灌注自密实混凝土或CA砂浆同样是一种现浇的施工工法，受制于隧道空间的运输条件以及填充材料流动性与快速固化的要求，不仅施工过程工序复杂，填充材料的浪费较多以及施工效率较低，而且运营过程该填充的调整层也是轨道结构的薄弱环节。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种3D打印堆叠成形调整道床面标高的方法。本专利技术的技术方案为：一种3D打印堆叠成形调整道床面标高的方法，包括以下步骤：（1）建立基座面高程的三维地图；根据线路贯通测量和隧道断面成果设计的调坡调线图与轨道施工图浇筑的基座，以及预制构件布置图分段进行基座面高程测量，建立基座面高程的三维地图数学模型；（2）建立预制构件的三维数字模型；测量每个预制构件下表面的平整度，建立每个预制构件下表面平整度的三维数学模型；（3）数控3D打印堆叠成形；根据设计以及经步骤（1）和步骤（2）实测的数学模型为基础生成数控3D打印的输入文件，经数控3D打印装备将高分子材料或无机非金属材料分层打印；其中以基座面高程的三维数字模型为基础，数控3D打印堆叠成形为基座装配层；以预制构件的三维数字模型为基础，数控3D打印堆叠成形为预制构件调整面；（4）调整道床面的标高；经步骤（3）后在基座装配层和预制构件之间设有不同厚度的弹性缓冲层来调整道床面的标高，满足轨道方向、水平和高低平顺性要求，同时使预制构件调整面满足预制构件在基座上直接装配的要求。进一步地，所述步骤（4）中的弹性缓冲层以满铺、条状或块状布置，避免刚性接触的同时具备减振缓冲的作用。进一步地，所述弹性缓冲层具有不同厚度相同刚性的特性，使轨道沿线道床的弹性均匀。进一步地，所述预制构件构成板式轨道，其形状包括整体板式或框架板式。一种利用3D打印堆叠成形调整道床面标高的方法的进行轨道施工的方法包括以下步骤：步骤一：构件轨道工程测量平面、高程控制网；测量高程系统采用1985年国家高程基准，平面控制测量使用同一个GPS基础平面控制网，将勘测控制网、施工控制网和运营维护控制网合一，布设CPⅢ控制网，包括复测校核CPⅢ控制网控制点精度，产生CPⅢ控制网精密测量控制点的坐标数据；步骤二：基座钢筋；在验收合格的轨道基础上利用CPⅢ控制网进行基座施工放样，将铺轨基地绑扎的钢筋笼或钢筋网片吊装运输到满足设计要求的隧道底板、路基或桥面布放，而且在基座钢筋施工阶段同时设置轨道限位结构的预埋件；步骤三：摊铺构筑钢筋混凝土基座；利用摊铺机在轨道基础上现浇钢筋混凝土基座。在安装基座模板和变形缝的辅助工序之后，完成现浇混凝土的捣固和摊铺作业，一次成型的基座其表面高程按设计要求的负公差控制；步骤四：数控3D打印出基座装配层；线路调坡调线及轨道施工图设计的平面和纵断面数据以及曲线超高输入3D打印程序，在检验线形设计合格后扣减钢轨、扣件高度和承轨台处轨道板板厚及预留3～12mm之后输出理论基座面纵横划线网格的高程数据；对现浇注构筑的基座面进行数据测量之后输入到3D打印程序，通过数控装备将高分子材料或无机非金属材料分层打印到基座面形成高精度基座装配层；步骤五：预制轨道板测量与调整面成型；作为预制构件的轨道板，在28～30天养生到期后、仓储入库前编号，将上表面的承轨台作为测量基准面，对轨道板进行平面扫描生成轨道板下表面平面平整度的数据文件，其中包括名义板厚，实际板厚是名义板厚与下表面平整度的叠加，名义板厚是轨道板板厚负公差范围的设计值；手工检查轨道板下表面平整度，如果轨道板下表面平整度不满足设计要求，则采用3D打印将高分子材料或无机非金属材料分层打印到轨道板下表面形成调整面；步骤六：在基座面或装配层上施工放样；利用CPⅢ控制网在基座面或装配层上进行轨道中心线和轨道板安装防线；步骤七：轨道板下表面粘结弹性缓冲层；在轨道板表面按满铺、条状或块状的设计粘结5～15mm厚度规格的弹性缓冲层，在轨道板吊装、布板过程中保持与轨道板一天而不脱落；步骤八：轨道板安装就位；按轨道板编号及沿线布板首尾相接的顺序吊装到运板车，再卸装运到铺板机；借助全站仪和已建的CPⅢ控制网测量轨道中心的坐标点，并输入精调控制程序，将轨道板精确安装就位，满足道床面标高设计的要求。进一步地，所述手工检查轨道板下表面平整度的方法为2m靠尺配合塞尺，允许的最大偏差为3mm；与配置弹性缓冲层接触的区域，1m靠尺配合塞尺的最大偏差为1.5mm。本专利技术的有益效果是：本专利技术的3D打印堆叠成形调整道床面标高的方法具有以下特点：1、工厂化生产，现场作业量小，大幅减少现场劳动力；2、数字智能化程度高，机械化施工速度快、精度高；3、弹性缓冲层和通过数控3D打印堆叠成形的装配层或调整面具有一定的绝缘性，可提高轨道系统结构的绝缘性能；4、轨道铺架完成的当天就可以轨道运输；5、更换维修便利，在运营的天窗作业时间内可更换轨道板或修补因轨道基础沉降不均而开裂破损的基座，甚至整治隧道底板渗漏；6、通过更换轨道板或弹性缓冲层改变轨道系统某些固有频率，增强轨道沿线环境和轮轨关系的适应能力；7、轨道施工组织灵活，可以减少轨铺基地数量，能够合理缩短铺轨工期而降低轨道交通项目的建设总工期压力，特殊情况便于保证轨道工程质量前提下赶工，具有明显的社会效益和经济效益。附图说明图1为本专利技术的3D打印堆叠成形调整轨道的结构横截面示意图。附图标记：钢轨1、扣件2、轨道板3、调整面4、弹性缓冲层5、基座装配层6、轨道基础7。具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术进行详细说明。如图1所示，本专利技术的3D打印堆叠成形调整道床面标高的方法，包括以下步骤：（1）建立基座面高程的三维地图；根据线路贯通测量和隧道断面成果设计的调坡调线图与轨道施工图浇筑的基座，以及预制构件布置图分段进行基座面高程测量，建立基座面高程的三维地图数学模型；（2）建立预制构件的三维数字模型；测量每个预制构件下表面的平整度，建立每个预制构件下表面平整度的三维数学模型；（3）数控3D打印堆叠成形；根据设计以及经步骤（1）和步骤（2）实测的数学模型为基础生成数控3D打印的输入文件，经数控3D打印装备将高分子材料或无机非金属材料分层打印；其中以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种3D打印堆叠成形调整道床面标高的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）建立基座面高程的三维地图；根据线路贯通测量和隧道断面成果设计的调坡调线图与轨道施工图浇筑的基座，以及预制构件布置图分段进行基座面高程测量，建立基座面高程的三维地图数学模型；（2）建立预制构件的三维数字模型；测量每个预制构件下表面的平整度，建立每个预制构件下表面平整度的三维数学模型；（3）数控3D打印堆叠成形；根据设计以及经步骤（1）和步骤（2）实测的数学模型为基础生成数控3D打印的输入文件，经数控3D打印装备将高分子材料或无机非金属材料分层打印；其中以基座面高程的三维数字模型为基础，数控3D打印堆叠成形为基座装配层；以预制构件的三维数字模型为基础，数控3D打印堆叠成形为预制构件调整面；（4）调整道床面的标高；经步骤（3）后在基座装配层和预制构件之间设有不同厚度的弹性缓冲层来调整道床面的标高，满足轨道方向、水平和高低平顺性要求，同时使预制构件调整面满足预制构件在基座上直接装配的要求。

【技术特征摘要】
1.一种3D打印堆叠成形调整道床面标高的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）建立基座面高程的三维地图；根据线路贯通测量和隧道断面成果设计的调坡调线图与轨道施工图浇筑的基座，以及预制构件布置图分段进行基座面高程测量，建立基座面高程的三维地图数学模型；（2）建立预制构件的三维数字模型；测量每个预制构件下表面的平整度，建立每个预制构件下表面平整度的三维数学模型；（3）数控3D打印堆叠成形；根据设计以及经步骤（1）和步骤（2）实测的数学模型为基础生成数控3D打印的输入文件，经数控3D打印装备将高分子材料或无机非金属材料分层打印；其中以基座面高程的三维数字模型为基础，数控3D打印堆叠成形为基座装配层；以预制构件的三维数字模型为基础，数控3D打印堆叠成形为预制构件调整面；（4）调整道床面的标高；经步骤（3）后在基座装配层和预制构件之间设有不同厚度的弹性缓冲层来调整道床面的标高，满足轨道方向、水平和高低平顺性要求，同时使预制构件调整面满足预制构件在基座上直接装配的要求。2.根据权利要求1所述的3D打印堆叠成形调整道床面标高的方法，其特征在于：所述步骤（4）中的弹性缓冲层以满铺、条状或块状布置，避免刚性接触的同时具备减振缓冲的作用。3.根据权利要求3所述的3D打印堆叠成形调整道床面标高的方法，其特征在于：所述弹性缓冲层具有不同厚度相同刚性的特性，使轨道沿线道床的弹性均匀。4.根据权利要求1所述的3D打印堆叠成形调整道床面标高的方法，其特征在于：所述预制构件构成板式轨道，其形状包括整体板式或框架板式。5.一种根据权利要求1所述的3D打印堆叠成形调整道床面标高的方法进行轨道施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：构件轨道工程测量平面、高程控制网；测量高程系统采用1985年国家高程基准，平面控制测量使用同一个GPS基础平面控制网，将勘测控制网、施工控制网和运营维护控制网合一，布设CPⅢ控制网，包括复测校核CPⅢ控制网控制点精度，产生CPⅢ控制网精密测量控制点的坐标数据；步骤二：基座钢筋；在验收合格的轨道基础上利用CPⅢ控制网进行基座施工放样，将铺轨基地绑扎的钢筋笼或钢筋网片吊装...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖环武，陆健，祖恺先，石江飞，吕迪凡，黄家才，陈秋斌，莫镇艳，
申请(专利权)人：广西三维铁路轨道制造有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45