高速鐵路CRTSⅢ型板式無砟軌道冬期施工技術(shù)探析

遲有峰

摘要：近幾十年來，我國的經(jīng)濟飛速發(fā)展，人們的生活水平與方式不斷地提高，高速鐵路在我國大范圍覆蓋式的建設(shè)，并投入使用，為國家整體經(jīng)濟增長、人們出行便利奠定了堅實的基礎(chǔ)。無砟軌道運用在高速鐵路上，可以使高速列車在運行中更加安全、平順、穩(wěn)定，且具有較強的耐久性；眾所周知，與傳統(tǒng)鐵路不同，高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)采用由我國自主研發(fā)的新型軌道結(jié)構(gòu)CRTSⅢ型先張板式無砟軌道，由于無砟軌道作為高速鐵路的核心技術(shù)之一，尤其是冬期施工仍存在難以攻克的技術(shù)難點，因此，本文結(jié)合新建北京至沈陽鐵路客運專線河北段無砟軌道冬期施工技術(shù)難點及保溫措施進(jìn)行總結(jié)闡述，已期對以后的施工有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞： 高速鐵路；無砟軌道；冬期施工

新建北京至沈陽鐵路客運專線是我國“四縱四橫”客運專線中的北京至哈爾濱（大連）客運專線的重要組成部分，線路起自北京市朝陽區(qū)星火站，經(jīng)北京市順義區(qū)、昌平區(qū)、懷柔區(qū)、密云區(qū)進(jìn)入河北省境內(nèi)，經(jīng)承德進(jìn)入遼寧省境內(nèi)，再經(jīng)朝陽、阜新后引入沈陽樞紐，其中河北承德境內(nèi)全長191.6公里，正線軌道結(jié)構(gòu)全部采用CRTSⅢ型先張板式無砟軌道，無砟軌道由鋼軌、彈性扣件、軌道板、自密實混凝土層、隔離層以及具有限位結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土底座等部分組成，其中路基地段結(jié)構(gòu)高度為838mm（內(nèi)軌軌頂面至底座板底面），隧道、橋梁地段結(jié)構(gòu)高度為738mm，曲線超高在底座板上設(shè)置；軌道板混凝土強度等級為C60，寬度2500mm，厚度200mm，標(biāo)準(zhǔn)軌道板長度分5600mm、4925mm和4856mm三種；自密實混凝土層為單元結(jié)構(gòu)，長度和寬度同軌道板，厚90mm，強度等級為C40，配置單層CRB550級冷軋帶肋鋼筋焊網(wǎng)，每塊軌道板對應(yīng)自密實混凝土層設(shè)置兩個凸臺，與底座板上設(shè)置的限位凹槽相互結(jié)合；底座為鋼筋混凝土單元結(jié)構(gòu)，強度等級為C35，底座內(nèi)配置雙層CRB550級冷軋帶肋鋼筋焊網(wǎng)，底座對應(yīng)自密實混凝土凸臺位置設(shè)置凹槽，路基地段底座寬度為3100mm，底座厚度為300mm（含4mm厚土工布），隧道、橋梁地段底座寬度為2900mm，直線地段底座厚度為200mm（含4mm厚土工布）；自密實混凝土層與底座間設(shè)置4mm厚的土工布隔離層，隔離層應(yīng)覆蓋自密實混凝土層范圍，以實現(xiàn)自密實混凝土層與底座間的良好隔離；自密實混凝土層設(shè)置凸臺，底座對應(yīng)凸臺位置設(shè)置凹槽（長1000mm，寬700mm），通過凸臺凹槽咬合進(jìn)行軌道限位。

一、CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土冬期施工技術(shù)

1、施工作業(yè)準(zhǔn)備

（1）外業(yè)準(zhǔn)備。CRTS III 型無砟軌道線上施工前應(yīng)完成低溫（-7至-12℃）狀態(tài)下CRTSⅢ型板式無砟軌道線下工藝性試驗，使無砟軌道作業(yè)人員熟練掌握無砟軌道施工各工序流程和工藝特點[1]，形成一套成熟的工法和科學(xué)參數(shù)。

（2）內(nèi)業(yè)準(zhǔn)備。施工前應(yīng)完成無砟軌道冬期施工方案及作業(yè)指導(dǎo)書的編制及審批工作，并對施工管理、作業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)教育，掌握關(guān)鍵工序控制要點[2]，澄清有關(guān)技術(shù)問題，熟悉相關(guān)規(guī)范和驗收標(biāo)準(zhǔn)，以便更好的指導(dǎo)線上施工，其主要目的如下：

1）了解掌握 CRTSⅢ型板式無砟軌道的施工工藝流程，著重解決關(guān)鍵工序的施工方法；2）確保自密性混凝土在冬期低溫條件下各項檢測指標(biāo)滿足規(guī)范要求；3）解決軌道板冬期鋪設(shè)時存在的關(guān)鍵點、重難點問題，為線上施工做好準(zhǔn)備。

（3）物資準(zhǔn)備

為確保無砟軌道自密實混凝土冬期灌注質(zhì)量合格，施工現(xiàn)場應(yīng)配備升溫、保溫物資。

隧道內(nèi)物資準(zhǔn)備：塑料布、棉被、電風(fēng)炮、保溫板、棉簾等；

隧道外物資準(zhǔn)備：塑料布、棉被、密目網(wǎng)、腳手架、電風(fēng)炮、電采暖爐、Φ50mm水管等。

其他物資準(zhǔn)備：運板車、龍門吊、強力吹風(fēng)機、精調(diào)儀器等。

2、施工工藝流程

（1）隧道外自密實混凝土冬期施工流程：底座板驗收完成→隔離層、彈性墊層施工→自密實混凝土層鋼筋網(wǎng)片安裝綁扎→軌道板粗鋪→軌道板精調(diào)→自密實混凝土層模板安裝→隧道外軌道板保溫設(shè)施安裝→水管敷設(shè)→塑料布鋪設(shè)→保溫被鋪設(shè)→塑料布鋪設(shè)→連接智能電采暖爐、電風(fēng)炮→板腔內(nèi)溫度達(dá)到10℃后進(jìn)行自密實混凝土澆筑→帶模養(yǎng)護不少于3d→拆模→涂刷養(yǎng)護液、貼養(yǎng)護膜覆蓋養(yǎng)護。

（2）隧道內(nèi)自密實混凝土冬期施工流程：底座板驗收完成→隔離層、彈性墊層施工→自密實混凝土層鋼筋網(wǎng)片安裝綁扎→軌道板粗鋪→軌道板精調(diào)→自密實混凝土層模板安裝→連接電風(fēng)炮→板腔內(nèi)溫度達(dá)到10℃后進(jìn)行自密實混凝土澆筑→隧道內(nèi)軌道板保溫設(shè)施安裝→塑料布鋪設(shè)→保溫被鋪設(shè)→帶模養(yǎng)護不少于3d→拆?！克B(yǎng)護液、貼養(yǎng)護膜覆蓋養(yǎng)護。

3、冬期施工要求

（1）混凝土拌和站

1）拌合系統(tǒng)保溫措施。料倉保溫措施：骨料倉分2種骨料（粗骨料與細(xì)骨料），對骨料倉分別進(jìn)行保溫。料倉采用夾芯保溫彩鋼板進(jìn)行全封閉，料倉底部與墻壁設(shè)有暖氣片，采用甲醇鍋爐循環(huán)水對暖氣片進(jìn)行加熱，以保證細(xì)骨料、粗骨料溫度不低于10℃。

外加劑房、拌合樓、攪拌機棚保溫措施：采用甲醇鍋爐循環(huán)水對外加劑房、拌合樓以及攪拌機棚內(nèi)的暖氣片進(jìn)行加熱，保證室內(nèi)溫度不低于10℃。

拌和用水保溫措施：采用甲醇鍋爐對拌和用水進(jìn)行加熱，水的溫度控制在60℃以上，不宜高于80℃，地埋水池采用夾芯保溫彩鋼板+塑料布+保溫被+塑料布覆蓋的保溫形式；地上水池應(yīng)在地埋水池的基礎(chǔ)上對水池周邊采用夾芯保溫彩鋼板包裹。

粉料罐保溫措施：粉料罐采用保溫棉布包裹，保證溫度不低于0℃。

皮帶機、下料斗保溫措施：拌和站上料皮帶機采用保溫被覆蓋包裹，下料斗部位采用夾芯保溫彩鋼板封閉，保證溫度不低于0℃。

2）混凝土拌制。攪拌自密實混凝土前，應(yīng)嚴(yán)格測定粗、細(xì)骨料的含水率，并根據(jù)含水率及時調(diào)整自密實混凝土的施工配合比。攪拌時應(yīng)先向攪拌機內(nèi)投入粗、細(xì)骨料和已加熱的水，攪拌時間不少于30S，再加入水泥、礦物摻和料和外加劑，并繼續(xù)攪拌均勻，總攪拌時間不少于180s。

為了確保冬期自密實混凝土正常灌注，保證混凝土出機溫度不低于18℃，水泥、礦物摻和料溫度以實測為準(zhǔn)，須在開盤前進(jìn)行混凝土熱工計算，確定拌合用水加熱溫度及骨料等加熱溫度。

3）混凝土運輸保溫措施。施工現(xiàn)場應(yīng)根據(jù)混凝土澆筑速度及需求量，提前與拌和站聯(lián)系，合理安排罐車運輸，確保運至現(xiàn)場的混凝土及時灌注。混凝土運輸罐車采用保溫被包裹，運輸途中采用保溫被制作的扣蓋對罐體的進(jìn)出料口進(jìn)行封閉，減少熱量損失，保證混凝土的入模溫度不低于10℃（規(guī)范規(guī)定混凝土冬期施工入模溫度不低于5℃，鑒于承德地區(qū)冬期較為寒冷與自密實混凝土的特性及熱量損失十分嚴(yán)重等原因，經(jīng)現(xiàn)場反復(fù)試驗論證，入模溫度10℃時能夠滿足施工要求）。當(dāng)混凝土運至現(xiàn)場后，應(yīng)檢測混凝土擴展度、T50、溫度等性能指標(biāo)，合格后方可灌注。（2）軌道板保溫設(shè)施安裝

1）路基、橋梁段保溫設(shè)施安裝

軌道板精調(diào)、模板安裝完成后，進(jìn)行保溫設(shè)施安裝：

保溫棚架搭設(shè)（以橋梁工程為例）：保溫棚以每榀梁為一個單元，采用Φ42mm壁厚3.5mm腳手架搭設(shè)。保溫棚橫向設(shè)置3根高度為2m的立桿，分別設(shè)置于防撞墻外側(cè)及線路中心線，橫桿與立桿采用十字扣件連接，在立桿外側(cè)設(shè)置斜撐，下?lián)卧贏墻根部；順橋向間距為300cm，橋梁端部間距為260cm，并在端部加設(shè)掃地桿?？v向采用Φ42mm壁厚3.5mm腳手架連接成整體。

保溫棚覆蓋：保溫棚覆蓋三層，自內(nèi)而外為雙層保溫膜、密目網(wǎng)。保溫膜與保溫棚架使用麻繩綁扎牢固，保溫膜采用高強度、高密度保溫膜，保溫棚四周采用鋼管緊密壓實，達(dá)到密閉、防風(fēng)的效果。保溫膜外覆蓋密目網(wǎng)，密目網(wǎng)與保溫棚架綁扎牢固。

智能電采暖爐、水管安裝：自密實混凝土模板頂部敷設(shè)4道Φ50mm供熱水管，采用智能電采暖爐進(jìn)行加熱，水管回路不超過150m，水管每間隔70m左右設(shè)置閘閥式連接閥，以便于連接及拆卸。

每個保溫棚內(nèi)配置6個熱風(fēng)炮，在自密實混凝土灌注前對板腔進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)板腔內(nèi)溫度不低于10℃且軌道板溫度不低于5℃后進(jìn)行自密實混凝土灌注。

保溫被、保溫膜鋪設(shè)：自密實混凝土灌注完成后，采用雙層規(guī)格4m×6m的保溫被將無砟軌道全面包裹，保證養(yǎng)護溫度，在保溫被上鋪設(shè)一層保溫膜，規(guī)格尺寸與保溫被相同，保證養(yǎng)護濕度。

2）隧道內(nèi)保溫設(shè)施安裝

隧道采用兩道封門保溫：第一道在隧道明暗交接處設(shè)置保溫板+棉門簾進(jìn)行全斷面封閉保溫，第二道在距第一道50m處設(shè)置全斷面棉門簾進(jìn)行封閉保溫，在隧道內(nèi)每隔200m設(shè)置一處熱風(fēng)炮對洞內(nèi)空氣進(jìn)行連續(xù)加熱，確保洞內(nèi)溫度不低于15℃，隧道內(nèi)自密實混凝土灌注后及時覆蓋保溫膜和保溫被。

（3）混凝土灌注及養(yǎng)護

1）路基與橋梁段自密實混凝土灌注及養(yǎng)護

冬期自密實混凝土灌注必須保證入模溫度不小于10℃，軌道板板腔內(nèi)溫度不小于10℃，軌道板溫度不小于5℃，自密實混凝土性能滿足灌注施工要求。

保暖棚內(nèi)施工自密實混凝土?xí)r，采用混凝土輸送泵車灌注，施工前于軌道板灌注孔上方對暖棚進(jìn)行開口，尺寸為0.3×0.3m，灌注孔上架設(shè)直徑為500mm的料斗，料斗采用鋼管支撐，灌注完成后立即對暖棚開口覆蓋，覆蓋采用保溫膜，達(dá)到密閉、不漏風(fēng)。

路基與橋梁軌道板冬施期間，灌注時間宜選擇在當(dāng)天溫度較高時間段，自密實灌注前使用熱風(fēng)炮對板腔進(jìn)行加熱，灌注后保證升溫、保溫設(shè)備運轉(zhuǎn)正常，帶模養(yǎng)護不少于3d且強度不小于10Mpa，拆模后噴涂養(yǎng)護劑、貼養(yǎng)護膜進(jìn)行保濕養(yǎng)護，養(yǎng)護期不少于14d。

2）隧道段自密實混凝土灌注

隧道內(nèi)環(huán)境溫度不小于15℃，自密實混凝土灌注入模溫度不小于10℃，自密實混凝土性能滿足灌注施工要求。

隧道內(nèi)軌道板精調(diào)完成后，應(yīng)及時進(jìn)行自密實混凝土灌注，灌注完成后帶模養(yǎng)護不少于3d且強度不小于10Mpa，拆模后噴涂養(yǎng)護劑、貼養(yǎng)護膜進(jìn)行保濕養(yǎng)護，養(yǎng)護期不少于14d。

（4）溫度監(jiān)測

1）溫度監(jiān)測范圍

為保障自密實混凝土冬期施工質(zhì)量，需對相關(guān)溫度進(jìn)行監(jiān)測：大氣溫度、水泥、水、粗、細(xì)骨料等原材料溫度、混凝土出機口溫度、混凝土拌制棚內(nèi)溫度、混凝土入模溫度、施工作業(yè)環(huán)境溫度、混凝土入模前軌道板溫度和模腔溫度、養(yǎng)護溫度。

2）溫度監(jiān)測方法

大氣溫度，水泥、水、粗、細(xì)骨料的溫度以及工作環(huán)境溫度可直接用溫度計測定。

混凝土出機溫度及混凝土入模溫度的測定：混凝土灌注后，立即用電子測溫儀對混凝土溫度進(jìn)行測定，讀數(shù)后并記錄。

混凝土養(yǎng)護測溫：在養(yǎng)護期間，在保溫被內(nèi)放置溫度計測量溫度并記錄。

3）溫度監(jiān)測管理

建立溫度監(jiān)測體系，對施工環(huán)境溫度、原材料溫度、混凝土拌和料溫度、混凝土入模溫度、養(yǎng)護溫度等進(jìn)行監(jiān)測，針對溫度變化情況，適時調(diào)整防寒保溫措施。

測量原材料使用前的溫度，根據(jù)測溫情況采取適當(dāng)措施?；炷灵_盤前測量水泥、礦粉、粗、細(xì)骨料、減水劑、拌和用水溫度，根據(jù)熱工計算和實際試拌確定的溫度參數(shù)，保證混凝土出機溫度符合要求。

混凝土入模溫度不低于10℃，與新澆自密實混凝土接觸的底座板、軌道板、鋼筋和模板的溫度不低于5℃。

在混凝土養(yǎng)護期間，分別對環(huán)境溫度、覆蓋體內(nèi)部溫度進(jìn)行監(jiān)測，覆蓋體內(nèi)溫度不低于5℃。

二、CRTSⅢ型板式無砟軌道冬期施工控制要點

1、自密實混凝土灌注

自密實混凝土入模前，應(yīng)檢測混凝土拌合物的溫度、坍落擴展度、擴展時間T50、含氣量及泌水率等拌合物性能；

灌注時自密實混凝土灌注速度不宜過快，保證下料的連續(xù)性和混凝土拌合物在軌道板下的連續(xù)流動，待四角排氣口內(nèi)自密實混凝土漿面達(dá)到軌道板底部，且排氣孔排出混凝土骨料均勻時，關(guān)閉灌料斗閥門，停止灌注；

自密實混凝土灌注過程中，及時觀察并記錄6塊百分表的讀數(shù)，以便確定軌道板的上浮值，上浮值變化過快及上浮超標(biāo)時，及時配合人工對壓杠進(jìn)行螺栓壓緊，減小上浮變化值。

2、自密實混凝土養(yǎng)護

自密實混凝土灌注完成后應(yīng)及時養(yǎng)護，帶模養(yǎng)護時間不得少于3天，拆模后養(yǎng)護時間不得少于14天；

帶模養(yǎng)護期間，應(yīng)采取帶模覆蓋、自然養(yǎng)護；拆模后，在自密實混凝土四周涂刷養(yǎng)護液，粘貼養(yǎng)護薄膜，灌注孔、觀察孔部位涂刷養(yǎng)護液、粘貼養(yǎng)護薄膜；

冬期施工時，應(yīng)對混凝土做好保溫養(yǎng)護措施，保證抗壓強度達(dá)到設(shè)計強度的70%之前不得受凍。

三、結(jié)束語

隨著高速鐵路建設(shè)的飛速發(fā)展，我國自主研發(fā)的CRTSⅢ型板式無砟軌道在城際客運專線鐵路中得到廣泛推廣及使用，彰顯國力，無砟軌道作為高速鐵路建設(shè)的核心技術(shù)之一，其施工難度大、精度要求高、質(zhì)量控制嚴(yán)、施工工藝復(fù)雜，其施工條件、自然因素難以滿足施工需要，因此，針對北方進(jìn)入寒冷天氣采取一系列冬施保溫保質(zhì)措施，在確保無砟軌道施工質(zhì)量和安全的同時，也要因地制宜、本著敬畏自然、順應(yīng)自然的原則，盡量減少對環(huán)境的破壞，以促進(jìn)人和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

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（作者單位：中鐵四局集團第一工程有限公司）