高速鐵路CRTSⅡ型無(wú)砟軌道板水泥乳化瀝青砂漿灌注封邊技術(shù)

陳亞敏

(中鐵十六局集團(tuán)第一工程有限公司，北京 101300)

1 概述

目前，CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)體系是我國(guó)時(shí)速350 km(及以上)高速鐵路采用的主要軌道形式之一，它主要由兩布一膜、底座板(或支承層)、水泥乳化瀝青砂漿充填層、軌道板等結(jié)構(gòu)組成。CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道除具有整體穩(wěn)定性強(qiáng)、剛度均勻性好、線路平順度高、耐久性強(qiáng)等特點(diǎn)外，更具有比其他無(wú)砟軌道形式幾何精度高、結(jié)構(gòu)整體性和縱向連續(xù)性好等特點(diǎn)，其中水泥乳化瀝青砂漿灌注施工質(zhì)量是CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道具有以上優(yōu)點(diǎn)的重要保證之一。

水泥乳化瀝青砂漿灌注質(zhì)量主要受3方面因素影響:一是原材料影響因素，主要包含原材料材質(zhì)及成分、水泥乳化瀝青砂漿配合比等方面;二是施工環(huán)境影響因素，主要包括氣溫、生產(chǎn)設(shè)備、軌道板板底和底座板頂表面質(zhì)量、現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備完善程度、施工人員素質(zhì)等方面;三是施工工藝影響因素，主要包括封邊方式、灌注操作方法等方面?，F(xiàn)主要介紹以下幾種不同封邊技術(shù)(主要是側(cè)向封邊)以及分析其對(duì)CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道質(zhì)量的影響。

2 封邊工藝流程

軌道板精調(diào)完成，清理板縫和板底雜物，然后對(duì)軌道板底和底座板頂面進(jìn)行預(yù)濕，清理多余積水以后，即可開(kāi)始對(duì)軌道板進(jìn)行封邊。封邊工作主要有橫向封邊、側(cè)向封邊和軌道板扣壓裝置的安裝等。

軌道板封邊施工工藝流程:精調(diào)驗(yàn)收合格→板縫清理→安放模具、GRP點(diǎn)保護(hù)管→橫向?yàn)r青砂漿封邊→軌道板底檢查、清理→灑水潤(rùn)濕板底和底座板頂面→清理多余積水→側(cè)向封邊→安裝扣壓裝置(鉆孔打眼應(yīng)在精調(diào)前)。

3 封邊方式對(duì)水泥乳化瀝青砂漿灌注的影響

CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道幾何精度高，軌道板安裝位置是唯一的，打磨后的成品軌道板承軌臺(tái)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。從表1可以看出，軌道板打磨后承軌槽精度很高，安裝后的軌道板精度要求也非常高(表2)。

表1 成品軌道板承軌臺(tái)質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)

表2 軌道板鋪設(shè)定位精調(diào)測(cè)量偏差標(biāo)準(zhǔn)

軌道板在安裝時(shí)，如何保證高精度的位置偏差，主要受到精調(diào)和封邊方式的影響。一般情況下，在目前的科技水平下，精調(diào)測(cè)量設(shè)備能夠確保精調(diào)后軌道板的偏差達(dá)到表2的要求，但是封邊方式對(duì)軌道板的精確定位影響不容忽視，一是封邊方式是位于精調(diào)后的一道工序，封邊不可避免地要與軌道板進(jìn)行接觸，所以在進(jìn)行封邊作業(yè)時(shí)，極易對(duì)精調(diào)后的軌道板產(chǎn)生擾動(dòng);二是封邊方式的固定壓緊作用對(duì)軌道板的影響，穩(wěn)定牢固的固定壓緊裝置能夠保證軌道板在水泥乳化瀝青砂漿浮力的作用下很難發(fā)生位移，尤其是在曲線地段;三是不同的封邊方式，潤(rùn)濕、排水、排氣的方式會(huì)對(duì)水泥乳化瀝青砂漿充填層灌注質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。以上多方面因素決定了封邊方式的選擇要謹(jǐn)慎，要考慮多方面的因素(工人熟練程度、工期要求、工裝配置等)，根據(jù)不同工況選擇不同的封邊方式，才能夠保證整個(gè)無(wú)砟軌道體系的精準(zhǔn)度。

4 封邊方式介紹

常用的軌道板封邊方法可以分為砂漿封邊、角鋼封邊兩大類。其中，砂漿封邊根據(jù)改進(jìn)與否及改進(jìn)方式的不同，可以分為以下幾種:砂漿封邊、砂漿+竹膠板封邊和角鋼+砂漿+竹膠板3種;同樣，角鋼封邊也可通過(guò)鉆孔植筋固定角鋼或利用軌道板壓緊固定角鋼2種方式實(shí)現(xiàn)。

4.1 砂漿封邊

砂漿封邊是最初選用的封邊方式，也是國(guó)外同類型無(wú)砟軌道施工采用的傳統(tǒng)方法。按照軌道板精調(diào)后盡快灌漿的原則，要求所用的封邊砂漿具備早強(qiáng)快硬的特性，一般采用M15砂漿，攪拌時(shí)摻加少量早強(qiáng)劑，并保證砂漿具備一定的黏稠度，以確保砂漿能夠與軌道板和底座板有足夠的粘結(jié)力。

封邊前，對(duì)與封邊砂漿有接觸的底座板和軌道板表面進(jìn)行預(yù)濕，然后采用白鐵皮緊貼軌道板面豎放，采用專用工具把砂漿涂抹在白鐵皮和底座板之間，使其斷面保持為邊長(zhǎng)為15 cm×15 cm的三角形，用力拍實(shí)，抽出白鐵皮，然后用力壓緊與軌道板接觸的砂漿。封邊后的效果如圖1所示，此封邊方式簡(jiǎn)單易行，且工藝簡(jiǎn)單。

4.2 砂漿+竹膠板封邊

砂漿封邊一般要到24 h后才能開(kāi)始灌漿，時(shí)間間隔較長(zhǎng)，而且在灌注過(guò)程中，很容易發(fā)生砂漿開(kāi)裂，發(fā)生漏漿，其原因是砂漿粘結(jié)力不夠容易脫落，或者是灌漿速度過(guò)快或最終控制灌漿液面較高等原因致使砂漿受力過(guò)大導(dǎo)致砂漿開(kāi)裂。針對(duì)以上不利因素，采用了“砂漿+竹膠板”的封邊方式。采用高度為4～6 cm的竹膠板，竹膠板封堵在砂漿內(nèi)，緊貼竹膠板外側(cè)安設(shè)1根3 cm高的圓鋼(插入底座板2 cm，外露1 cm)，封邊后效果見(jiàn)圖2。竹膠板和圓鋼共同作用把液態(tài)水泥乳化瀝青砂漿部分壓力傳遞給底座板受力，以減小封邊砂漿受力，從而減少封邊砂漿開(kāi)裂發(fā)生。

圖1 砂漿封邊

圖2 砂漿+竹膠板封邊

4.3 角鋼+砂漿+竹膠板

砂漿+竹膠板封邊雖然減弱了砂漿受力，使得砂漿開(kāi)裂的幾率大大降低，但砂漿強(qiáng)度要24 h后達(dá)到一定強(qiáng)度才能灌注，間隔時(shí)間較長(zhǎng)，而且漏漿也有發(fā)生，工期緊張時(shí)，封邊工作面往往不能滿足水泥乳化瀝青砂漿灌注工作面的推進(jìn)進(jìn)度，進(jìn)而又設(shè)計(jì)了“角鋼+砂漿+竹膠板”的封邊方式，封邊后的效果見(jiàn)圖3?！敖卿?砂漿+竹膠板”的封邊方式中砂漿要具備早強(qiáng)快硬性，待砂漿初凝具備一定強(qiáng)度以后即可開(kāi)始進(jìn)行水泥乳化瀝青砂漿灌注。此封邊方法中，封邊砂漿初凝具備一定強(qiáng)度后，竹膠板受到液態(tài)水泥乳化瀝青砂漿的側(cè)壓力，將側(cè)壓力傳遞給封邊砂漿，封邊砂漿自身強(qiáng)度足以抵抗此側(cè)壓力，不致于發(fā)生塑性變形，并把大部分側(cè)壓力傳遞給錨固在底座板上的角鋼(小部分側(cè)壓力靠與底座板的摩擦力傳遞給底座板)，最終傳遞給底座板。此封邊方法封堵砂漿3 h左右即可開(kāi)始水泥乳化瀝青砂漿灌注，能夠使得封邊和灌漿形成流水作業(yè)面，大大加快灌漿進(jìn)度，而且不容易發(fā)生漏漿。

4.4 角鋼+封邊布+橡膠墊

角鋼封邊是為了實(shí)現(xiàn)封邊后更快地轉(zhuǎn)入灌漿工序的一種封邊方式之一，主要是利用膨脹螺栓把角鋼固定在底座板上，在角鋼與軌道板和底座板之間鋪設(shè)1層厚度為8 mm左右的軟塑料泡沫布(也可以采用其他同類型且滿足此功能的材料)，并在螺栓外側(cè)加墊1層厚度為8～10 mm硬質(zhì)橡膠帶，擰緊膨脹螺栓，使得角鋼豎邊往軌道板傾斜一定角度，同時(shí)也壓緊了軟塑料泡沫布，從而達(dá)到封邊灌漿的目的。封邊后效果見(jiàn)圖4，此方法封邊后可以立刻進(jìn)行灌漿作業(yè)。

圖3 角鋼+竹膠板+砂漿封邊

圖4 角鋼+封邊布+橡膠墊封邊

4.5 角鋼+封邊布+夾緊裝置

“角鋼+封邊布+夾緊裝置”的封邊方式是為了避免在底座板上打孔進(jìn)而設(shè)計(jì)的一種封邊方式，主要是利用槽鋼制作并橫跨軌道板兩側(cè)的拉桿主梁來(lái)壓緊封邊的角鋼，通過(guò)擰緊設(shè)置在拉桿主梁端部的水平壓緊螺栓和豎直壓緊螺栓，使得角鋼向下擠緊軟塑料泡沫布(也可以采用其他同類型且滿足此功能的材料)，從而達(dá)到封邊灌漿的目的，封邊后效果見(jiàn)圖5。同樣該方法能夠?qū)崿F(xiàn)封邊后快速灌漿的目的，而且不會(huì)破壞底座板。

圖5 角鋼+封邊布+夾緊裝置封邊

4.6 軌道板橫向封邊方式

軌道板板縫處的橫向封邊在軌道板精調(diào)后盡快封堵，橫向封邊方式一般采用已經(jīng)初凝且在擾動(dòng)下不再流動(dòng)的水泥乳化瀝青砂漿進(jìn)行封堵。封堵時(shí)，采用白鐵皮沿板縫邊緣遮擋，防止封堵的砂漿進(jìn)入板下。此方法封邊完成后，要等到水泥乳化瀝青砂漿凝固后才能進(jìn)行灌漿作業(yè)。

另一種橫向封邊方式是采用泡沫封堵，根據(jù)板縫之間的空間形狀，制作與其形狀一致的泡沫(尺寸要比板縫形狀尺寸稍大)，把泡沫用力塞進(jìn)板縫，使得泡沫與軌道板密貼，從而達(dá)到密封的目的。此橫向封邊方式在封邊后，可以盡快實(shí)現(xiàn)灌漿，此方法將泡沫與膠水結(jié)合使用效果最佳。

以上2種橫向封邊方式，可以和軌道板側(cè)向封邊方式結(jié)合使用，根據(jù)不同的工況、工期要求采用不同的橫向封邊方式和側(cè)向封邊方式。

4.7 軌道板壓緊裝置

軌道板精調(diào)后及時(shí)安裝壓緊裝置，壓緊裝置有一字形和L形2種(圖6)，一字形應(yīng)用于2塊軌道板板縫中間，同時(shí)壓住2塊軌道板;L形應(yīng)用于軌道板側(cè)邊壓緊，用于壓緊單塊板。壓緊裝置的主要作用是防止軌道板在液態(tài)水泥乳化瀝青砂漿浮力作用下發(fā)生上浮或偏移，軌道板壓緊裝置必須與封邊方式結(jié)合使用。

圖6 軌道板壓緊裝置

一般情況下，固定裝置安裝于兩軌道板板縫中間(采用一字形)，當(dāng)曲線位置超高達(dá)到45 mm及以上時(shí)軌道板兩側(cè)中部增設(shè)L形固定裝置。壓緊裝置由錨桿、L形鋼架及翼形螺母組成，錨桿錨固深度應(yīng)為100～150 mm，錨固劑錨固，錨固完成的錨桿必須保證與底座板頂面成垂直狀態(tài)。壓緊裝置施工前，要進(jìn)行錨桿抗拔試驗(yàn)。水泥乳化瀝青砂漿灌注并硬化后壓緊裝置再行拆除。

水泥乳化瀝青砂漿灌注試驗(yàn)中利用百分表測(cè)量發(fā)現(xiàn)，在直線段兩側(cè)沒(méi)有壓緊裝置，灌注砂漿后軌道板會(huì)產(chǎn)生起浮變形，變形量為0.5～1.2 mm，很難實(shí)現(xiàn)軌道板的精度控制要求。因此建議鋪設(shè)平直段軌道板時(shí)，軌道板中間兩側(cè)有必要增加壓緊裝置。

5 不同封邊方式優(yōu)劣對(duì)比分析

不同的封邊方式雖然都能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工的需要，但是不同的施工方法對(duì)軌道板擾動(dòng)、灌漿后外觀質(zhì)量效果、現(xiàn)場(chǎng)施工組織等都有不同影響，現(xiàn)對(duì)各種軌道板封邊方式的優(yōu)劣情況進(jìn)行對(duì)比，如表3所示。

表3 不同封邊方法的比較

6 封邊工器具

各種封邊方式工藝不同，所采用的工器具也有所不同，所用主要工器具見(jiàn)表4。

7 封邊質(zhì)量控制要點(diǎn)

軌道板封邊是CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道施工過(guò)程中非常重要的工序之一，它直接影響到軌道板精確定位和水泥乳化瀝青砂漿灌注的質(zhì)量，封邊工藝及其控制要點(diǎn)見(jiàn)表5。

表4 封邊方式所用工器具統(tǒng)計(jì)

表5 軌道板封邊工藝及其控制要點(diǎn)

8 結(jié)語(yǔ)

在軌道板鋪設(shè)施工過(guò)程中，封邊方式對(duì)CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)體系的精準(zhǔn)度有一定的影響。目前采用的封邊方式除以上幾種方式以外，還有其他封邊方式，無(wú)論采用何種封邊方式，只要充分考慮了封邊方式對(duì)軌道板精確定位可能產(chǎn)生的各種影響，并在封邊過(guò)程中采取適當(dāng)?shù)拇胧┤浹a(bǔ)或消除，一定能夠使得對(duì)軌道板的精準(zhǔn)度影響降至最低，從而達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

［1］鐵建設(shè)［2008］173號(hào) 客運(yùn)專線鐵路CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道混凝土軌道板(有擋肩)暫行技術(shù)條件［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2008.

［2］科技基［2008］74號(hào) 客運(yùn)專線鐵路CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道水泥乳化瀝青砂漿暫行技術(shù)條件［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2008.

［3］鐵建設(shè)［2009］218號(hào) 高速鐵路CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2009.

［4］中華人民共和國(guó)鐵道部.鐵建設(shè)［2009］90號(hào) 客運(yùn)專線鐵路無(wú)砟軌道充填層施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2009.

［5］杜永昌，王曉州，辛維克，等.高速與客運(yùn)專線鐵路施工工藝手冊(cè)［M］.北京:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2006.

［6］李中華.CRTSⅠ型與CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析［J］.華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，27(1).