CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土恒壓灌注工藝研究

羅國景

（中鐵十一局集團第一工程有限公司 湖北襄陽 441104）

CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土恒壓灌注工藝研究

羅國景

（中鐵十一局集團第一工程有限公司 湖北襄陽 441104）

以武咸城際鐵路工程為背景，對自密實混凝土恒壓灌注工藝在CRTSⅢ型板式無砟軌道結構中的應用進行了研究，闡述了自密實混凝土恒壓灌注工藝的工藝流程，并對該施工方法提出改進方案，自密實混凝土的成功應用對于CRTSⅢ型板式無砟軌道結構的成功具有十分重要的意義，該技術的應用可以對今后相關工程提供一些借鑒。

板式無砟軌道 自密實混凝土 工藝流程

1 工程概況

武咸城際鐵路位于湖北省南部，北連“九省通衢”武漢，南接鄂南著名的生態(tài)城市咸寧，自武漢樞紐武昌站引出，途經(jīng)東湖新技術開發(fā)區(qū)、廟山經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，江夏區(qū)紙坊鎮(zhèn)、于賀站進入咸寧市境內。Ⅱ標段起點里程為DK43+000，終點里程為DK76+018，全長33.018公里，其中DK53+525～DK76+018段采用CRTSⅢ型板式無砟道床，長度22.493公里，無砟軌道單元板總計8162塊，其中P4856C型軌道板425塊，P5350型軌道板7697塊，P6250型軌道板40塊。

2 環(huán)境概況

湖北省境內屬北亞熱帶季風型大陸性半濕潤氣候。全年平均氣溫在16～18℃之間，最熱月（七月）平均氣溫為32.5℃，極端最高氣溫43℃，最冷月（一月）平均氣溫為6.8℃，最低氣溫零下3℃左右。年平均降雨量為1000毫米左右。最大風速可達20 米/秒。

湖北省境內，雨季期集中在每年的4～8月間。洪水由暴雨形成，洪水特征與暴雨關系十分密切，長江流域汛期平均降雨量占全年平均降雨量的46.7 %，洪水多集中在7月份。

本地區(qū)地震動峰值加速度為小于0.05 g。

3 無砟軌道結構型式

CRTSⅢ型板式無砟軌道結構由鋼軌、扣件、預制軌道板、配筋的自密實混凝土、限位凹槽、中間隔離層（土工布）和鋼筋混凝土底座板等部分組成（見圖1）。

鋼軌采用60 kg/m，100 m定尺長、非淬火無螺栓孔U71MnG新軌；扣件采用WJ-8B型彈性分開式扣件；標準軌道板有P5350和P4856C兩種，軌道板在場內預制；軌道板下鋪設自密實混凝土，設計厚度為94 mm，長度和寬度與軌道板對齊，采用單層鋼筋網(wǎng)配筋，鋼筋網(wǎng)片與軌道板預留門型筋進行連接；自密實混凝土與混凝土底座之間采用限位凹槽方式進行縱橫向力的傳遞，每塊軌道板下設置兩個限位凹槽，限位凹槽處加設配筋，限位凹槽周圍設置彈性墊層，自密實混凝土通過軌道板預留灌注孔進行灌注。

圖1 CRTSⅢ型板式無砟軌道結構示意圖

4 自密實混凝土灌注工藝

4.1 CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土灌注工藝流程

CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土灌注工藝流程見圖2。

圖2 CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土灌注工藝流程圖

4.2 模板安裝

自密實混凝土模板為輕型［12槽鋼加工制作在精調爪位置斷開（見圖 3）。模板表面貼透氣性土工布，土工布厚度不超過2mm，土工布毛面與模板表面涂刷脫模劑，而后將裁剪好的土工布毛面貼在模板上，從槽鋼上翼板開始繃緊粘貼，依次粘貼上翼板、腹板、下翼板，粘貼完成后保證土工布于模板密貼，平整、無翹起、空洞等。

（1）彈線

立模前在軌道板兩側用墨線彈出立模邊線和壓緊軸線，立模邊線距離軌道板 55 mm，壓緊軸線距離軌道板125 mm。錨固螺栓鉆孔前定出鉆孔位置，鉆孔間距縱向為425+5×900+425 mm。立模時模板外沿參照立模邊線放置模板（見圖4）。

（2）涂刷脫模劑

在已粘貼好的透氣性土工布表面涂刷脫模劑，脫模劑涂抹均勻，無流淌，并晾曬干。

（3）立模

將模板底緣對準立模邊線，模板上部于軌道板密貼，并與軌道板側面平行，排水坡側模板面同樣于軌道板側面平行。模板對接位置，采用陰陽扣搭接，保證模板對接平順，無錯臺。

（4）頂緊

模板扣好后用壓緊角鐵頂住模板下翼板，并用頂緊螺栓水平支撐模板，防止跑模。頂緊為 L型，上部兩顆螺絲將模板與軌道板頂緊，下部一顆螺栓防止模板底部移動。

（5）封堵

檢查加固好的模板，與軌道板接觸面有縫隙時可采用玻璃膠封堵，于底座板接觸面有縫隙時，可采用薄鐵片封堵。

圖3 自密實混凝土模板布置圖

圖4 自密實混凝土模板立模邊線及壓緊錨固位置

4.3 軌道板壓緊裝置

為防止灌注自密實混凝土時軌道板上浮和偏移，精調完成后設置軌道板壓緊裝置。

（1）壓緊裝置構成及布置

壓緊裝置采用Γ型壓緊裝置，在軌道板兩側加固，布置按間距425+5×900+425 mm布置錨固。

（2）安裝步驟

① 將頂緊錨栓孔對準底座絲桿錨栓孔，而后擰入絲桿。② 將壓緊裝置穿過絲桿，并壓在軌道板上（壓緊高于軌道板時在接觸位置增加墊板調整）。③ 將翼型螺母穿過絲桿用手擰緊。④ 采用小錘輕擊翼型螺母二到三下，保證壓緊裝置已充分壓緊，但不得引起軌道板的變形（可以在壓緊時，在附近安裝百分表進行觀察）。⑤ 自密實混凝土灌注結束且膨脹完成后，方可拆除壓緊裝置、旋出錨固螺桿。

4.4 軌道板預濕

由于軌道板是混凝土構成，極易吸水。灌注時，混凝土將會把自密實混凝土中的自由水吸附到混凝土空隙中并置換出空氣，使自密實混凝土內部產生較大的氣泡。

軌道板預濕采用旋轉噴嘴或手槍式噴槍施工，在灌板前1小時分別從觀測孔和灌注孔伸入軌道板腔進行霧狀噴射，足夠濕潤的標志是表面稍微潮濕。預濕時需注意不得在隔離層表面形成明水、積水。灌注混凝土前10 min再檢查一次軌道板下方的隔離層表面狀況，查看其表面是否有積水和霧化不徹底等現(xiàn)象。預濕有積水或者不預濕都會嚴重影響灌注質量。

4.5 自密實混凝土攪拌

攪拌時，宜先向攪拌機投入粗骨料、細骨料、水泥和礦物摻和料和其他材料，干粉攪拌1分鐘，再加入所需用水量和外加劑，并繼續(xù)攪拌2分鐘。

冬期施工時，直接與水泥接觸水的加熱溫度不宜高于 80℃，自密實混凝土攪拌時間宜較常溫施工延長 50 %左右。夏（熱）期施工時，水泥進入攪拌機的溫度不宜大于 50℃。

正式生產前必須對自密實混凝土拌合物進行開盤鑒定，檢測其工作性能。

4.6 自密實混凝土運輸

做好灌注前施工準備，保證便道通暢，所需設備、人員到位；每車運輸量控制在4.5～6 m3，盡量減少混凝土的運輸及等待時間；自密實混凝土到達澆筑現(xiàn)場后，需使罐車高速旋轉20～30 s方可卸料；自密實混凝土到達現(xiàn)場后及時灌注，保證從出料到灌注完畢不超過150 min。密實混凝土運輸便道應平坦暢通，以確?；炷猎谶\輸過程中的均勻性，在運到澆筑地點時不發(fā)生分層、離析和泌漿等現(xiàn)象，并具有相應的自密實性和含氣量等工作性能。在灌注現(xiàn)場應確保一臺罐車等待灌注。不得采用機動翻斗車、手推車等工具長距離運輸混凝土。運輸自密實混凝土過程中，應對運輸設備采取保溫隔熱措施，防止局部混凝土溫度升高（夏季）或受凍（冬季）。

4.7 自密實混凝土灌注

（1）灌注過程

自密實混凝土灌注采用混凝土泵送，灌注料斗車運至灌注地點，采用從軌道板中間孔灌注、四角排氣的方式灌注，灌注示意圖（見圖5），為了防止灌注時漿體流出污染軌道板，在軌道板兩觀察孔上部插入Φ110 mm×500 mm PVC管；在模板四個排氣孔內插入方鋼及浮標，方鋼一般宜高出軌道板頂面約200 mm，方鋼為保證自密實混凝土填充飽滿提供水頭壓力，并可協(xié)助現(xiàn)場人員判斷自密實混凝土填充是否已滿，浮標高度與軌道板頂面平齊，浮標上浮說明自密實混凝土已超過軌道板頂面，方便觀察排氣孔內自密實混凝土。

圖5 混凝土灌注示意圖

（2）灌注步驟

①濕潤：采用噴霧器對漏斗進行濕潤。

②放料：自密實混凝土儲料斗內有容量標尺，放料前觀測混凝土量，保證儲料斗內儲料滿足1塊板的需求量（約1.5m3）后，方可打開閥門將自密實混凝土注入恒壓斗。

③灌注：將恒壓斗下方軟管插入PVC管道內，灌注時，先打開儲料斗閥門，待恒壓斗裝滿混凝土后再打開恒壓斗閥門，進行灌注，現(xiàn)場技術員記錄開始時間。灌注過程中通過調整儲料斗、恒壓斗閥門控制恒壓斗內混凝土量保持不變，一塊板自密實混凝土灌注時間宜控制在10～12分鐘。

④觀測：在觀察口位置，一邊安排一人觀察孔內有無自密實混凝土流過，若有則應告知現(xiàn)場技術員，技術員記錄自密實混凝土流過觀察孔時的時間，一般5分鐘左右能觀測到混凝土流過說明自密實混凝土性能良好，時間過早或過晚說明混凝土性能不良，需做好采取下一步措施的準備。

⑥停止：當自密實混凝土流至模板排氣孔內并頂起浮標約20cm時，觀察人員報告，技術員記錄到達時間。最后一個排氣孔浮標上升約20cm時，停止灌注自密實混凝土并記錄時間，卸料人員同時關閉儲料斗及恒壓斗閥門。

⑦清理：移走自密實混凝土灌注漏斗，拔出PVC灌，由兩名作業(yè)人員進行現(xiàn)場清理，并檢查模板有無漏漿，若有，立即進行封堵。

4.8 養(yǎng)護

自密實混凝土灌注完成后，應及時養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不得少于14天。養(yǎng)護采用噴涂養(yǎng)護液的方式 。做好養(yǎng)護記錄。同時，對同條件養(yǎng)護的混凝土試件進行灑水養(yǎng)護，使試件強度與自密實混凝土強度同步增長。當板體混凝土達到100 %設計強度時，停止對自密實混凝土調整層的養(yǎng)護。拆模后，若天氣產生驟然變化時，應采取適當?shù)谋馗魺岽胧?，防止混凝土開裂。

4.9 拆模

軌道板兩側模板的拆除應在自密實混凝土強度達到10.0 MPa以上，且其表面及棱角不因拆模而受損。拆模時間除需考慮拆模時的混凝土強度外，還應考慮到拆模時的混凝土溫度（由水化熱引起）不能過高，以免混凝土開裂。混凝土內部開始降溫以前以及混凝土內部溫度最高時不得拆模。拆模宜按立模順序逆向進行，不得損傷軌道板四周混凝土，并減少模板破損。當模板與自密實混凝土脫離后，方可拆卸、吊運模板。拆模后，應在自密實混凝土達到 100 %的設計強度后，軌道板方可承受全部設計荷載。

5 自密實混凝土灌注工藝改進

5.1 施工準備

板腔濕潤，灌注前對板腔內進行濕潤，采用噴霧器通過觀察孔進行噴霧濕潤。

改進后，在灌注前一小時濕潤一次，灌注開始前15分鐘再濕潤一次，每次濕潤時作業(yè)人員沿觀察孔旋轉一圈，時間控制在5～8秒，是板腔內濕度保持在85%～90%間。

通過對多次灌注時的板腔濕度測試，用散點圖分析判定灌注前最佳灌注濕度控制在85 %～90 %之間（見圖6）。

圖6 板腔測試濕度散點圖

5.2 自密實混凝土攪拌

前期攪拌時間按120～180s控制，現(xiàn)場檢測混凝土性能不穩(wěn)定，檢測坍落擴展度在700±50范圍內就進行灌注，在灌注過程中易出現(xiàn)漏斗內混凝土不流動或是浮漿較多。

改進后：冬季白天灌注時坍落擴展度控制在700±10，午間增大至720±10，夜間減小至680±10；夏季白天灌注時坍落擴展度控制在710±10，午間增大至730±10，夜間減小至690±10?；炷翑嚢钑r間，首次投料后（粗骨料、細骨料、水泥和礦物摻合料及其他材料）攪拌時間60 s，總攪拌時間視二次投料耗時按雙指標控制：每一階段的攪拌時間不宜小于30 s，攪拌時間不小于180 s。自密實混凝土生產的最初1～2盤，由于攪拌機內殘留的水的影響，攪拌用水量與理論計算會有輕微差別，經(jīng)過1～2盤生產，基本上可以進入穩(wěn)定生產狀態(tài)。

5.3 自密實混凝土灌注

（1）排氣孔處凸出自密實混凝土塊切除

由于自密實混凝土封閉在一個閉合腔內，為保證混凝土密實，灌注充盈飽滿，分別在四個角留有排氣孔，排氣孔內留有多余的自密實混凝土方塊，前期階段該部分凸出的混凝土方塊在拆模后，采用人工配合角磨機進行切除，致使該切口處外觀粗糙，不平整，且易傷害到結構部分的自密實混凝土填充層，形成難以修補的硬傷。

通過對排氣孔處封邊模板進行改進，預留出一個鍘刀企口，并在灌注完成軌道板自密實混凝土約半小時后采用經(jīng)打磨光滑并涂有脫模機的鍘刀切除凸出的混凝土方塊，切除時，鍘刀上下來回搗動幾次，拆模時一并拆除鍘刀即可保證該切口處混凝土外觀光滑、密實，并且不會損傷結構部分自密實混凝土填充層，有效提高了自密實混凝土灌注質量。

（2）自密實混凝土灌注浮漿控制

自密實混凝土灌注在灌注過程中自密實混凝土因時間延長、溫度變化等原因會引起性能改變，自密實混凝土灌注后表層會產生一層浮漿，為此在灌注曲線段自密實混凝土時，可在高側封邊模板與軌道板面間插入3-4個楔塊（見圖7），在灌注直線段自密實混凝土時，分別在兩側預留封邊模板與軌道板面間插入2個楔塊，縫隙寬度不大于5 mm，讓浮漿自由溢出，同時觀察模板排氣孔，待觀察到上述兩處位置有粗骨料溢出時，停止灌注自密實混凝土，方能消除軌道板底部發(fā)泡層現(xiàn)象，保證自密實混凝土與軌道板密貼，確保無砟道床質量。

圖7 直線段自密實混凝土灌注示意圖

5.4 養(yǎng)護

自密實混凝土外露面積較小，養(yǎng)護在初期時采用塑料薄膜包裹自密實混凝土外路面，并在觀察孔內貯水養(yǎng)護，但是塑料薄膜包裹不嚴實，且容易污染周邊環(huán)境，后期逐步調整為涂刷養(yǎng)護液養(yǎng)護，增加施工便捷性，提高工效，而且涂刷一遍養(yǎng)護液的效果明顯小于涂刷兩遍養(yǎng)護液的效果。

通過武咸城際鐵路的CRTSⅢ型板式無砟軌道施工，確定了適合于中南地區(qū)環(huán)境的自密實混凝土灌注的相關參數(shù)（見表1），可為該地區(qū)類似工程提供有效借鑒。

表1 最佳參數(shù)選擇表

6 結語

自密實混凝土灌注技術是CRTSⅢ型板式無砟軌道核心技術，通過對自密實混凝土灌注工藝的研究，形成了一套適合于中南地區(qū)環(huán)境成熟的CRTSⅢ型板式無砟軌道施工自密實混凝土灌注工藝，為以后同類型無砟軌道的施工墊定了良好的基礎。通過對無砟軌道自密實混凝土灌注工藝的持續(xù)優(yōu)化改進，得出了自密實混凝土灌注最佳參數(shù)，改善了自密實混凝土灌注質量，提高了自密實混凝土灌注效率。

［1］劉小潔，余志武.自密實混凝土的研究與應用綜述［J］.鐵道科學與工程學報，2006年02期

［2］李欣.自密實混凝土在實際工程中的應用［J］.建設科技，2009年24期

［3］董勝華.自密實混凝土結構的應用分析［J］.城市建筑，2013年24期

［4］陳亮.CRTSⅢ型板式無砟軌道施工技術［J］.《城市建設理論研究》， 2014年11期

Study on the Constant Pressure Perfusion Technology of Self Compacting Concrete in CRTSⅢ Slab Ballastless Track

LUO Guo-jing
（No.1 Engineering Corporation Limited of China Railway 11th Bureau Group Co. Ltd Xiangyang Hubei 441104 China）

Based on Wu Xian intercity railway project，this article studies the application of the constant pressure perfusion technique of the self-compacting concrete in CRTSⅢ slab ballastless track. This paper maily elaborates the technological process of constant pressure perfusion technique of the self-compacting concrete and puts forward improvement scheme on the construction method. The successful application of self-compacting concrete has a very important significance for the success of CRTSⅢ slab ballastless track structure. The application of this technology can provide some references for the related project in the future.

slab ballastless track self-compacting concrete technological process

中國分類號：TU528A

1673-1816（2016）02-0045-07

2015-11-18

羅國景（1982-），男，漢，湖北武漢人，學士，工程師，研究方向土木工程施工。