RH—118型螺旋道釘錨固劑施工新工藝

摘要：文章針對目前鐵路施工中硫磺錨固存在的抗拔力不高、需熬制、施工前準備工作比較繁瑣、不安全環(huán)保等問題，選擇螺旋道釘錨固劑RH-118在侯馬北工務段侯月線29.95～30.75km等地點進行錨固施工，施工后進行的跟蹤測試證實螺旋道釘錨固劑具有早期強度高、抗拔力強、絕緣性能符合標準的優(yōu)點。

關鍵詞：RH-118型；螺旋道釘；錨固劑；施工新技術；鐵路施工 文獻標識碼：A

中圖分類號：U213 文章編號：1009-2374（2016）18-0091-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.045

目前，國內鐵路混凝土軌枕螺旋道釘的錨固一般采用硫磺水泥錨固劑。它是由硫磺、水泥、砂以及石蠟經過高溫熬制而成，具有價格便宜、固化速度極快等特點。但在長期的使用過程中，它也逐步暴露出污染大、操作不方便、抗拔力有限（一般抗拔力小于70kN）等缺陷，有的國家甚至因為環(huán)保原因禁止其使用。不僅如此，硫磺水泥錨固劑經過高溫熬制后直接使用，大量的熱能瞬間積聚于軌枕預留孔內而難以擴散，由此導致其內表面產生大量的微裂紋，從而增大了拉拔螺栓時軌枕混凝土結構發(fā)生損壞的可能。而且硫磺會在空氣中氧化生成硫酸，這會對道釘和錨固界面產生腐蝕，嚴重時甚至在列車荷載作用下發(fā)生道釘斷裂，影響行車安全。此外，硫磺水泥錨固劑在冷卻固化時會有收縮，造成錨固力不強等問題，特別是對搶修時水鉆鉆出的光滑內表面孔洞的錨固效果很差。

近年來，樹脂類的錨固劑也開始見諸報道，如環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂等。這類錨固劑固化快、錨固力強，但對界面潔凈度要求很高。搶修時一般會使用水鉆等工具進行鉆孔操作，會在所鉆出來的孔中殘留有大量水泥漿和積水，即使馬上進行清孔操作，也很難達到樹脂類的錨固劑對黏接界面要求的潔凈度和潤濕度。另外，這類材料的價格昂貴，難以大面積推廣使用。

針對硫磺水泥錨固劑和樹脂類錨固劑在實際應用中存在的問題，水泥基錨固劑開始成為新的研究方向。其綜合了硫磺錨固劑和樹脂類錨固劑的優(yōu)點，如價格低、無污染、施工便捷、對界面要求較低等。但是其固化速度太慢，一般要1天以上才能固化并有一定強度，這對鐵路施工十分不利，特別是不能滿足高速鐵路在日常維護中須搶修施工的需求。

據測算，高速鐵路每天維修和搶修的時間窗口只有區(qū)區(qū)5h左右，而后就要開放交通。而分攤到錨固操作的時間往往只有2h左右，一般水泥類材料根本來不及固化并達到螺旋道釘錨固時抗拔強度大于60kN的要求。除此之外，水泥基錨固劑一般還存在絕緣性不好的問題。這會導致聯絡信號減弱或丟失，從而影響鐵路的安全運營。

RH-118型螺旋道釘錨固劑是在對以上幾種錨固劑進行全面綜合評估比較的基礎上，開發(fā)的一種價格低廉、節(jié)能環(huán)保、對界面要求較低且施工便捷、固化速度快、初期強度高、后期強度不倒縮的水泥基錨固劑。RH-118型螺旋道釘錨固劑早期強度高，抗拔力強，增加多種絕緣成分，絕緣性能高，潮濕電阻達到3MΩ以上，錨固后道釘之間的電阻達到5MΩ以上，遠高于標準要求的0.12MΩ。目前已在侯馬北工務段、原平站南京地鐵、大西線、宿淮線、鶴壁工務段試用，效果很好，深受現場歡迎。

1 施工概況

本項目于2013年4月26日應用于侯月線29.95公里處至侯月線30.75公里處的軌枕螺旋道釘錨固施工，共計錨固了800m線路，總計錨固了1340根軌枕。施工較硫磺錨固安全、便捷，施工進度明顯快于硫磺錨固，施工人員更愿意使用螺旋道釘錨固劑進行錨固施工。

2 施工方法

（1）地施工一般采用正錨施工法，其流程：散枕→堵孔→灌漿→插釘→修理釘孔面；（2）錨固前，將砼枕預留孔內雜物清理干凈，螺旋道釘上的附著物也應清理干凈并干燥；（3）預留孔底部應封堵嚴實，以防漏漿，錨固漿由枕面倒入后，應立即將螺旋道釘左右旋轉緩慢垂直插入定位，灌漿時預留孔不易過滿，以免漿液溢出過多，造成浪費；（4）錨固漿面應與承軌槽面平齊，溢出的應在凝固后鏟平整齊，并回收余料；（5）錨固好的螺旋道釘應垂直于承軌槽面，歪斜不得大于2°；（6）螺旋道釘軸線應與預留孔軸線重合，偏差不得大于2mm；（7）道釘圓臺底應高出承軌槽面0～2mm，螺旋道釘的抗拔力不得小于60kN。

拌合 漿料灌入 固化

圖1

3 注意事項

RH-118型道釘錨固劑是以干粉料形式包裝的砂漿，采用25kg密封紙袋進行包裝。使用時，只需加凈水拌合均勻后，直接灌入軌枕孔洞中，然后旋入道釘即可。

3.1 在現場攪拌施工中應注意

3.1.1 為保證最佳使用效果，適宜水灰比為0.125～0.15。即使用時，每袋錨固劑需加3.125～3.75kg凈水進行攪拌。采用機械攪拌時，建議加水3.125kg；現場手工攪拌時，則建議加水3.75kg。

3.1.2 攪拌時間不宜過長，控制在10min以內，此時錨固劑的施工性和錨固效果均處于最佳值。

3.1.3 每個軌枕孔洞，錨固劑的建議用量為400～500g，以達到錨固要求為準，可根據具體情況對用量進行調整。

3.1.4 嚴禁使用未拌合均勻或處于初凝狀態(tài)下的錨固劑；配制好的砂漿應在20min內施工完畢；錨固過程中保證道釘與軌枕孔壁之間填充密實；保證正確的水灰比，避免過干或過稀。

3.2 跟蹤監(jiān)測

3.2.1 查看道釘是否松動，與線路上硫磺錨固的情況進行對比。

3.2.2 跟蹤線路信號是否正常，是否有信號減弱或丟失，間接檢查線路的絕緣性。

3.2.3 測試現場道釘的抗拔強度，與現場抽查的硫磺錨固道釘的抗拔強度進行對比。

3.2.4 收集錨固后線路運行中的總過車量和總貨運量數據，計算每單位貨運量的道釘損壞量，并與以前硫磺錨固的數據進行對比。

3.2.5 重點檢查彎道，坡道等易損壞地段的道釘松動、損壞情況。

3.2.6 檢查線路上的道釘有無在使用后偏離中心的現象，但要注意排除錨固操作時的固定不準的情況。

4 施工工藝

4.1 工藝流程

工藝流程如圖2所示：

4.2 施工步驟

硫磺錨固劑的施工直接影響混凝土軌枕錨固的質量，分為硫磺錨固漿熬制和螺旋道釘的錨固兩步來進行。

4.2.1 硫磺錨固漿熬制。（1）砂子過篩及計量：所用砂子必須過篩，粒徑控制在2mm內，同時根據已選定的配合比計量；（2）烤砂：將砂子倒入硫磺熬漿鍋爐后，對砂子加熱（直到砂子溫度達到100℃～120℃），在加熱的同時，硫磺熬漿鍋爐旋轉，要保證砂子受熱均勻；（3）加入水泥：當砂子溫度達到100℃～120℃時，將已計量好的水泥倒入硫磺熬漿鍋爐攪拌并繼續(xù)加熱到130℃；（4）加入硫磺和石蠟：當攪拌料達到130℃后，同時將已計量好的硫磺和石蠟倒入硫磺熬漿鍋爐攪拌，隨著溫度的升高，硫磺和石蠟也不斷融化，當溫度達到160℃～170℃后，硫磺漿由稀變稠成液膠狀，即可將其倒入軌枕螺栓孔進行錨固操作；（5）把已熬制好的硫磺錨固漿倒入保溫鍋內，保溫鍋必須保持加溫，以保證硫磺錨固漿溫度維持在160℃～180℃，方便施工。

4.2.2 螺旋道釘的錨固。（1）錨固前，軌枕預留孔內雜物和螺旋道釘上黏附物應清除干凈。螺旋道釘應干燥，其溫度宜保持0℃以上；（2）錨固方法宜采用反錨，螺旋道釘用模具定位。錨固漿從枕底注入孔內，凝固后翻正脫模。正錨時，預留孔底部應堵塞緊密，嚴防漏漿，錨固漿從枕面注入孔內后，螺旋道釘應立即左右旋轉緩慢垂直插入定位。硫磺水泥錨固漿注入孔內時的溫度不得低于130℃，并應防止離析，一孔一次灌完。灌漿深度應比螺旋道釘插入孔內的長度大20mm。錨固漿頂面應與承軌槽面齊平，溢出的殘渣凝固后應鏟除整平；（3）螺旋道釘應與承軌槽面垂直，歪斜不得大于2°。道釘中線與承軌槽面的交點，偏離預留孔中心不得大于2mm，道釘圓臺底應高出承軌槽面，但不得大于2mm。螺旋道釘的抗拔力不得小于60kN。

5 施工進度

5.1 施工情況

侯月線施工共錨固了800m，參與施工人數7人，錨固時間15h，錨固軌枕1340根，每人每天可以錨固軌枕102根；用去錨固劑2.2噸，平均每根軌枕錨固劑用量是1.7kg。

5.2 錨固劑用量測算

對RH-118型錨固劑的使用情況進行了統計，統計情況見表2：

由表2中的數據可知，計算損耗在內，平均錨固一根軌枕需要消耗1.70kg HG-1錨固劑，即每個孔洞需要425g。

5.3 RH-118型錨固劑與硫磺水泥施工進度比較

采用該錨固劑進行現場錨固操作，其施工進度與硫磺水泥對比情況見表3：

6 錨固施工后現場性能測試

6.1 抗拔力檢測

測試現場，對RH-118錨固劑使用1h、1天、3天、1個月后道釘的抗拔力進行了隨機抽檢。每組抽檢7個，對硫磺水泥錨固的抗拔力也進行了隨機抽檢，抽檢情況如表4、表5所示：

隨機抽檢結果表明，采用RH-118錨固螺旋道釘后道釘抗拔力很高，1h抗拔力超過70kN，1天抗拔強度達到90kN以上，3天抗拔強度超過100kN，1個月抗拔力達到150kN，遠大于硫磺錨固道釘的抗拔力。更重要的是，這反映出RH-118錨固劑的強度在逐漸增大，并沒有出現倒縮。

6.2 傳輸信號監(jiān)測

線路傳輸信號正常，沒有信號減弱或丟失，表明用錨固劑新工藝施工的軌枕絕緣性正常，符合使用要求。

6.3 道釘偏離中心及損壞情況統計

從表6中可以看出，使用錨固劑RH-118，在荷載的作用下不會發(fā)生道釘偏離中心或損壞情況，優(yōu)于硫磺水泥錨固劑。

7 效果

螺旋道釘砂漿錨固劑克服了傳統硫磺水泥錨固劑抗拉拔力有限，后期強度發(fā)生倒縮的問題，特別是使用后絕緣性能良好。根據侯月線測試結果，本項目所開發(fā)的錨固劑1h抗拔強度超過70kN，1天抗拔強度達到90kN以上，3天抗拔強度超過100kN，1個月抗拔強度達到150kN。而硫磺水泥錨固道釘的抗拔強度一般不超過70kN，后期強度更是只有50～70kN不等。由此表明，采用該錨固劑錨固的道釘，其抗拔強度遠遠高于硫磺水泥錨固，且強度不倒縮。解決了一般水泥基錨固劑存在的絕緣性差的問題，為水泥基錨固劑的發(fā)展、應用和推廣奠定了良好的基礎。超快超強道釘錨固劑由水泥基錨固劑發(fā)展而來，從根本上避免了傳統硫磺水泥錨固的諸多不足之處。螺旋道釘砂漿錨固劑為一種超早強、微膨脹的有機和無機復合錨固砂漿，具有抗拔力強、絕緣性好、安全環(huán)保等優(yōu)點。加水拌合即可使用，操作簡單，施工方便快捷。經侯月線上行K29.95～K30.95試鋪表明，軌枕道釘錨固牢固，未出現松動或損壞；扣件絕緣性能正常，符合使用要求。成果達到了國內領先水平，并通過太原鐵路局技術鑒定。進一步跟蹤觀測使用情況，積累經驗，逐步推廣使用。

8 現場應用情況

RH-118水泥砂漿道釘錨固劑替代傳統熬制出的硫磺砂漿錨固劑進行軌枕錨固，取得了以下現場經驗：

8.1 此法操作安全

用此新材料、新工藝錨固，消除了提前2h支鍋點火熬制硫磺砂漿，消除了因為硫磺受潮或攪拌不均勻而帶來的炸鍋危險，消除了熬制硫磺砂漿時刺鼻嗆人的硫磺煙熏味對人體的傷害，消除了硫磺砂漿出鍋時150℃的高溫對人體灼傷的威脅。

8.2 此工藝流程操作快捷、簡單

工人只需按照如下步驟來進行即可：首先，嚴格按既定的水灰配合比反復攪拌均勻；其次，人工將砂漿塞入螺栓孔插入立螺栓；最后，清除掉立螺桿周圍多余的砂漿，以防其凝固后不易清除。

8.3 該工藝效果良好

砂漿在10～15min完全凝固，經現場測定，強度達到甚至超過用硫磺砂漿錨固出的效果。

9 不足之處

9.1 凝固時間比用硫磺砂漿慢

凝固時間比用硫磺砂漿慢，立螺栓易傾斜，而硫磺砂漿一般2min內就完全凝固，此道釘錨固劑則需要10～15min。利用錨固支架進一步解決該問題。

9.2 攪拌后剩余的料及錨固時剃下的料不能二次重復使用

攪拌后剩余的料及錨固時剃下的料不能二次重復使用，只能作廢，而硫磺錨固劑可以再次熬制使用。鑒于該種情況，應加強施工工藝質量的進一步控制，提高用料數量的準確性，減少浪費。

10 結語

RH-118型錨固劑錨固后道釘抗拔力高、后期強度不倒縮、絕緣性能優(yōu)、質量穩(wěn)定、施工便捷、安全環(huán)保，為鐵路混凝土軌枕螺旋道釘的錨固提供了新的技術手段，為線路搶修、快速修補、緊急填埋等領域提供了新的解決方案。安全環(huán)保無污染，降低施工成本，進一步提高了鐵路運營的安全性。社會效益顯著，技術達到國內先進水平，推廣前景廣闊。

參考文獻

[1] 劉川，魏岳雷.高強快速錨桿技術在東秦嶺特長隧道施工中的應用[J].鐵道標準設計，2002，（11）.

[2] 宋淑娟.預應力錨固技術在施工中的應用[J].價值工程，2011，（17）.

作者簡介：馮漢卿，男，山西運城人，大秦鐵路股份有限公司侯馬北工務段線路科工程師，研究方向：土木工程。

（責任編輯：王 波）