橋上板式無(wú)砟軌道CA砂漿施工技術(shù)

摘 要：介紹了用于高速鐵路橋梁上的一種新型軌道結(jié)構(gòu)―GRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道CA砂漿施工技術(shù)，主要包括CA砂漿性能、灌漿施工組織、充填層砂漿灌注工藝等關(guān)鍵技術(shù)，該工藝可操作性強(qiáng)，對(duì)于高速鐵路或客運(yùn)專線橋梁板式無(wú)砟軌道施工具有參考價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：板式無(wú)砟軌道 充填層 CA砂漿 灌注工藝

中圖分類號(hào)：U213.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）04（c）-0102-04

1 工程概況

京滬高速鐵路是我國(guó)第一條具有世界先進(jìn)水平的高速鐵路，設(shè)計(jì)時(shí)速350 km，初期運(yùn)營(yíng)時(shí)速300 km，全線采用無(wú)縫線路和無(wú)砟軌道。我公司承建的丹陽(yáng)至昆山特大橋位于常州、無(wú)錫境內(nèi)，對(duì)應(yīng)里程DK1148+522.48～DK1171+750。橋面采用創(chuàng)新型的GRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)，由鋼軌、扣件、預(yù)制軌道板、CA砂漿充填層、連續(xù)底座板、滑動(dòng)層、側(cè)向擋塊等部分組成（如圖1）。軌道板的結(jié)構(gòu)尺寸為6450 mm×2550 mm×200 mm。在板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)中，CA砂漿充填層主要起到支撐軌道板、調(diào)整并提供彈韌性、緩沖高速列車荷載與減振等作用，其性能的好壞對(duì)板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的平順性、耐久性和列車運(yùn)行的舒適性與安全性以及運(yùn)營(yíng)維修成本等有著重大影響，是GRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道的核心技術(shù)之一。作為一種新的施工工藝，我們做了大量的工藝性試驗(yàn)，基本掌握了CA砂漿在特定施工環(huán)境中的工作性能。橋上CA砂漿充填層施工時(shí)間為4～8月份，施工時(shí)平均溫度為20 ℃，最低10 ℃，最高35 ℃。軌道板采用吊裝，底座板縱連完成、底座板及后澆帶砼強(qiáng)度大于15MPa，且砼澆筑時(shí)間大于2 d，所有整修措施均已完成后，即可進(jìn)行軌道板鋪設(shè)施工。粗鋪前，用高壓水槍沖洗底座板表面和軌道板底面。然后用龍門吊提升軌道板，利用定位錐進(jìn)行軌道板的粗鋪定位。軌道板粗鋪后，即用CPⅢ點(diǎn)、GRP點(diǎn)和SPS系統(tǒng)精調(diào)軌道板。精調(diào)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)：軌道板高程偏差不得超過(guò)±0.5 mm，中線偏差不得超過(guò)0.5 mm；相鄰軌道板接縫處承軌臺(tái)頂面相對(duì)高差及平面位置偏差均不得超過(guò)0.3 mm。

2 CA砂漿施工

2.1 原材料選擇

CA砂漿即水泥乳化瀝青砂漿，是一種由乳化瀝青、水泥、細(xì)骨料、水和外加劑經(jīng)特定工藝攪拌制得的具有特定性能的砂漿，填充于軌道板和底座板之間，厚度2～4 cm。CA砂漿的性能受環(huán)境溫度和濕度的影響較大，因此需嚴(yán)格控制各種原材料的質(zhì)量。乳化瀝青存儲(chǔ)于室內(nèi)地下罐體，原料入罐時(shí)，采用20目濾網(wǎng)過(guò)濾，并配有循環(huán)攪拌設(shè)備，每天攪拌4h，確保使用前攪拌均勻。泵送乳化瀝青前用清水將泵清洗5 min以上，先泵出約5 kg后再向攪拌車輸送乳化瀝青，并在泵送口處加設(shè)20目濾網(wǎng)。存儲(chǔ)溫度5～30 ℃，存儲(chǔ)時(shí)間不宜大于3個(gè)月。干粉料儲(chǔ)存于通風(fēng)的廠房?jī)?nèi)，可防潮、避免陽(yáng)光直射，存儲(chǔ)溫度5～30 ℃，存儲(chǔ)時(shí)間不宜大于1個(gè)半月。減水劑、消泡劑等原料存儲(chǔ)時(shí)間不宜大于6個(gè)月，避光儲(chǔ)存。各項(xiàng)原材料經(jīng)出廠檢驗(yàn)、型式檢驗(yàn)和日常檢驗(yàn)均合格后方可使用。各材料配合比見(jiàn)表1，施工配合比由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室根據(jù)當(dāng)?shù)貧鉁氐拳h(huán)境條件在適當(dāng)范圍內(nèi)調(diào)整，其中，乳化瀝青和干粉料的用量不變。CA砂漿性能指標(biāo)要求見(jiàn)表2。

2.2 砂漿攪拌

我單位采用福建南方路面機(jī)械有限公司生產(chǎn)的板式無(wú)砟軌道水泥乳化瀝青攪拌車，經(jīng)過(guò)工藝性試驗(yàn)和橋上正式作業(yè)驗(yàn)證，該車性能穩(wěn)定，日生產(chǎn)能力9.6m3/h，根據(jù)攪拌工藝每臺(tái)砂漿車灌注能力5～6塊/h，能夠滿足施工計(jì)劃進(jìn)度需要。加入乳化瀝青的同時(shí)加入水、減水劑，并低速攪拌，延遲5 s后加入消泡劑，低速攪拌（30r/min）15 s，液態(tài)原料混合均勻后中速攪拌（100 r/min）加干粉，干粉加完后，立即高速攪拌（120 r/min）100 s，然后低速攪拌（30 r/min）90 s，最后卸料，卸料時(shí)間30 s。成品倉(cāng)中有CA砂漿時(shí)應(yīng)保持成品倉(cāng)低速攪拌（約25 r/min）。CA砂漿攪拌車位于每日作業(yè)面中間橋下施工便道，由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員根據(jù)當(dāng)天施工溫度調(diào)整施工配合比，按照攪拌工藝攪拌砂漿。經(jīng)測(cè)試，攪拌車在生產(chǎn)過(guò)程中可以同時(shí)進(jìn)行加料作業(yè)。在開(kāi)始攪拌和結(jié)束攪拌及每生產(chǎn)4 h均須洗清攪拌車的成品罐和中轉(zhuǎn)罐，以防止砂漿結(jié)皮。砂漿攪拌完成后，將砂漿轉(zhuǎn)入中轉(zhuǎn)罐，利用25T汽車吊或3T龍門吊提升上橋。每臺(tái)攪拌車配備3個(gè)中轉(zhuǎn)罐，中轉(zhuǎn)罐帶有攪拌裝置以防止砂漿沉淀，并在入漿口設(shè)濾網(wǎng)。

2.3 砂漿運(yùn)輸

砂漿攪拌完成后，將砂漿轉(zhuǎn)入中轉(zhuǎn)罐，利用25T汽車吊或3T龍門吊提升上橋。每臺(tái)攪拌車配備3個(gè)中轉(zhuǎn)罐，中轉(zhuǎn)罐帶有攪拌裝置以防止砂漿沉淀，并在入漿口設(shè)濾網(wǎng)。橋面采用灌漿小車運(yùn)輸中轉(zhuǎn)罐，灌漿小車行走在左右底座板間隔寬度內(nèi)，行走時(shí)間不宜超過(guò)15 min，以防止砂漿流動(dòng)度損失過(guò)大。乳化瀝青小罐用于存裝乳化瀝青，帶有攪拌裝置。

2.4 CA砂漿灌注

（1）縱向封邊?？紤]到充填層縱向兩邊密封材料采用干塑性的普通砂漿（見(jiàn)圖2），：受施工氣溫和攪拌工藝的影響，砂漿的塑性程度不易控制，導(dǎo)致砂漿和封邊區(qū)域的密貼強(qiáng)度不均勻，易漏漿；砂漿強(qiáng)度不易控制，影響施工進(jìn)度；灌漿后，封邊砂漿需清除，工作量大且影響橋面清潔；不能重復(fù)使用，成本高。采用封邊帶和70×70×5的等邊角鋼進(jìn)行縱向封邊。封邊前，用高壓水槍沖洗軌道板和底座板之間的板腔，然后將軌道板的三個(gè)預(yù)留孔密封；封邊帶鋪設(shè)時(shí)，對(duì)于底座板凸凹不平處，須加鋪封邊帶找平，用角鋼壓平后，借助夾具卡緊，夾具的錨桿頂在角鋼的圓角處，每塊軌道板布設(shè)6列，該裝置利用二力平衡原理，可與軌道板轉(zhuǎn)化一個(gè)整體受力，等效于軌道板的自錨，對(duì)軌道板的幾何位置沒(méi)有影響（見(jiàn)圖3）；夾具安裝完成后，用壓緊裝置壓緊軌道板。該裝置由焊接的L型普槽10的槽鋼、φ16錨桿和翼型螺母組成；錨孔鉆孔需在軌道板精調(diào)前完成，植筋膠錨固深度5 cm；直線地段每塊板每側(cè)邊安裝3個(gè)，分別布設(shè)在板端第一個(gè)預(yù)裂縫處和板中間精調(diào)爪附近；曲線地段每塊板每側(cè)邊安裝4個(gè)，分別布設(shè)在板端第一個(gè)預(yù)裂縫處和板中間精調(diào)爪兩側(cè)的預(yù)裂縫處（見(jiàn)圖4）。結(jié)合工藝性試驗(yàn)多次揭板后查看砂漿灌注質(zhì)量，優(yōu)化排氣孔設(shè)置：每塊軌道板的四角各設(shè)一個(gè)，距板端第一個(gè)預(yù)裂縫處每側(cè)設(shè)置2個(gè)，每個(gè)端部橫向設(shè)置2個(gè)，每塊軌道板共設(shè)排氣孔12個(gè)。排氣孔直徑2.5 cm，水平夾角15 °，管口上緣緊貼軌道板底邊緣，在角鋼制作時(shí)切割焊接設(shè)置。實(shí)踐證明，該優(yōu)化措施效果明顯，既確保了施工質(zhì)量又加快了施工進(jìn)度。

（2）橫向封邊。考慮采用普通砂漿進(jìn)行相鄰軌道板窄接縫的密封，灌漿完成后，在充填層砂漿初凝后且發(fā)生膨脹前清除封邊砂漿，以使充填層在縱向自由膨脹。但砂漿清除工作量大，不易保持橋面清潔；如不及時(shí)清除會(huì)引起板兩端的充填層產(chǎn)生離縫。用白色塑料泡沫和封邊帶代替普通砂漿進(jìn)行橫向封邊。將封邊帶墊襯在泡沫四周壓入窄接縫，并預(yù)留好排氣孔。塑料泡沫比砂漿的彈性模量小，即使不能及時(shí)拆除也能有效削弱對(duì)充填層在縱向的約束；易操作，拆除方便；成本低；可重復(fù)利用；可保持橋面清潔。

（3）砂漿灌注。砂漿灌注前，提前潤(rùn)濕板腔，不得干燥、有明水或積水。CA砂漿從軌道板的中間預(yù)留孔即灌注孔注入，自由傾落高度不大于1.5 m，同時(shí)觀測(cè)兩端的觀察孔。灌漿節(jié)奏為“慢-快-慢”，即開(kāi)始至灌注孔的漿體滿斷面要緩慢注漿（大約10 s），然后逐漸加快灌注速度，當(dāng)兩端觀察孔中的漿體滿斷面時(shí)再逐漸放慢速度。灌漿的原則為砂漿貼灌注孔PVC管管壁流入板腔，灌漿時(shí)間宜為3～6 min。充填層砂漿初凝前（一般4 h左右，以同樣試塊為準(zhǔn)），分別從三個(gè)預(yù)留孔中舀出多余砂漿，并插入S型鋼筋。充填層砂漿開(kāi)始發(fā)生膨脹（一般2 h左右，以同樣試塊為準(zhǔn)）且初凝后（一般4 h左右，以同樣試塊為準(zhǔn)），拆除橫向封邊泡沫，封邊帶灑水養(yǎng)護(hù)。充填層砂漿初凝完成后拆除縱向封邊夾具，封邊帶灑水養(yǎng)護(hù)。充填層砂漿膨脹完成后（一般24 h，膨脹趨于穩(wěn)定，以監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)）拆除壓緊裝置（見(jiàn)圖5），砂漿灌注結(jié)束后立即用百分表監(jiān)測(cè)，每塊軌道板布設(shè)6個(gè)點(diǎn)，每側(cè)邊3個(gè)。充填層砂漿抗壓強(qiáng)度達(dá)到1Mpa（一般18 h，以同樣試塊為準(zhǔn)）后，拆除千斤頂，抗壓強(qiáng)度達(dá)到3Mpa（一般36 h，以同樣試塊為準(zhǔn)）后，方可在軌道板上承重。充填層砂漿強(qiáng)度達(dá)到9Mpa后，可進(jìn)行相鄰軌道板窄接縫施工。張拉鎖擰緊施工，寬接縫施工，預(yù)留孔及側(cè)向擋塊施工可順序展開(kāi)。

2.5 充填層砂漿灌注質(zhì)量分析

橋上軌道板充填層施工完成后，我單位進(jìn)行了揭板試驗(yàn)。外觀質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果：充填層顏色均一，無(wú)破乳現(xiàn)象；表面基本沒(méi)有大于1 cm的氣泡，小于1 cm的氣泡較多，主要集中在充填層的兩端；填充飽滿，無(wú)分層，斷面內(nèi)氣泡細(xì)小，均勻；符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求。對(duì)于充填層施工后養(yǎng)護(hù)期存在的“離逢”現(xiàn)象，結(jié)合CA灌注經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為有以下幾點(diǎn)原因：橫向封邊約束沒(méi)有及時(shí)解除，阻礙了充填層在縱向的自由伸縮，而橫向封邊只限于窄接縫內(nèi)，可以忽略其對(duì)軌道板的縱向約束。所以當(dāng)充填層發(fā)生自由膨脹時(shí)與軌道板發(fā)生相對(duì)位移，致使充填層與軌道板產(chǎn)生微“離逢”，特別是充填層兩端較為明顯。橫向封邊采用塑料泡沫后，有效降低了“離逢”的厚度。底座板表面和軌道板底表面未沖洗干凈。封邊拆除后沒(méi)有及時(shí)或同步養(yǎng)護(hù)。因充填層施工區(qū)和相鄰的軌道板未加載區(qū)荷載不均勻，兩個(gè)相鄰區(qū)域的底座板產(chǎn)生的伸縮量不同，致使底座板和充填層之間發(fā)生相對(duì)位移。通過(guò)對(duì)GRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)建模受力分析，軌道板接縫處及梁端部會(huì)產(chǎn)生翹曲（見(jiàn)圖6，圖7）。

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)橋上大量的CA砂漿灌注施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出一套完整的施工工藝，為以后板式無(wú)砟軌道的施工提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。板式無(wú)砟軌道作為一項(xiàng)新技術(shù)，因其具有高平順性、穩(wěn)定性、彈性、足夠的強(qiáng)度及少維修性，在國(guó)內(nèi)，已經(jīng)開(kāi)始廣泛應(yīng)用于高速鐵路和客運(yùn)專線。而CA砂漿作為板式無(wú)砟軌道的核心技術(shù)，在很多方面還不夠完善，如：對(duì)CA砂漿性能及操作規(guī)范性，CA砂漿灌注后如何密封或養(yǎng)護(hù)，以增強(qiáng)其耐久性等有待進(jìn)一步研究。

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