市域軌道交通地下線自密實(shí)混凝土灌注施工技術(shù)

曹學(xué)農(nóng)

（中鐵十四局集團(tuán)第五工程有限公司，山東 濟(jì)寧272117）

1 引言

隨著中國高速鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，技術(shù)的革新與進(jìn)步促使中國高鐵穩(wěn)步邁入世界一流行列，基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展改善國計民生，技術(shù)的進(jìn)步為設(shè)施的服務(wù)性增值。中國高鐵建設(shè)取得的成就令人矚目，施工技術(shù)水平更是獲得了極大的提高。CRTSⅢ型板式無砟軌道在高速鐵路中已有成熟的施工工藝及豐富的施工經(jīng)驗，但CRTSⅢ型板在市域軌道系統(tǒng)中，特別是地下線的應(yīng)用尚處于起步階段，亟待探索和研究并將其形成完善的技術(shù)體系。

2 工程概況

北京地鐵新機(jī)場線全長41km，穿越北京的大興、豐臺2 區(qū)，是國內(nèi)首條設(shè)計時速160km 的市域軌道交通線路，根據(jù)工程需要線路中部分敏感地段設(shè)置減震墊浮置板式道床，該道床主要由CRTSⅢ型板、配鋼筋網(wǎng)片的自密實(shí)混凝土（調(diào)整層）、中間隔離層（橡膠減震墊）和鋼筋混凝土底座組成。軌道結(jié)構(gòu)采用單元分塊式結(jié)構(gòu)，在路基、橋梁和隧道地段軌道板間均采用不連接的分塊式單元結(jié)構(gòu)。底座板在每塊軌道板范圍內(nèi)設(shè)置2 個限位擋臺（凹槽結(jié)構(gòu)），底座板與自密實(shí)混凝土層間設(shè)置中間隔離層[1]。

3 施工工藝

3.1 減震墊浮置板式道床結(jié)構(gòu)截面。

減震墊浮置板式道床見圖1[2]。

3.2 減震墊浮置板式道床施工流程

1）底座板施工包括底座基層處理、鋼筋焊網(wǎng)加工及鋪設(shè)、模板安裝、底座板限位凹槽模板安裝、混凝土施工、混凝土養(yǎng)護(hù)、填充嵌縫材料、底座混凝土驗收等。

圖1 減震墊浮置板式道床截面圖

2）橡膠減振墊施工，橡膠減振墊應(yīng)鋪貼平整，無破損，搭接處及邊沿?zé)o翹起、空鼓、褶皺、脫層或封口不嚴(yán)，搭接量滿足設(shè)計要求。

3）限位凹槽（凹槽）鋼筋安裝。

4）軌道板粗鋪。

5）軌道板精調(diào)。

6）自密實(shí)混凝土層模板安裝及混凝土澆筑。

在進(jìn)行自密實(shí)混凝土的灌注施工前，須進(jìn)行坍落擴(kuò)展度試驗、擴(kuò)展時間T500 試驗、含氣量，測定自密實(shí)混凝土的流動性、抗離析性和填充性。

在灌注過程中要安排專人觀測軌道板狀態(tài)，不得出現(xiàn)拱起、上浮現(xiàn)象，嚴(yán)禁踩踏軌道板。當(dāng)混凝土灌注至2/3 左右時，應(yīng)降低灌注速度，以便空氣排出，直至完全充滿軌道板下空隙，軌道板地面氣泡基本排除后，停止灌注。灌注期間適度對流入灌注漏斗的混凝土進(jìn)行攪拌。自密實(shí)混凝土澆筑應(yīng)一次完成，同時保證自密實(shí)混凝土飽滿度。

7）自密實(shí)混凝土的養(yǎng)護(hù)。

4 施工中的重難點(diǎn)

CRTSⅢ型板施工工藝在高鐵建設(shè)中日趨完善，高鐵線路多處于地上，施工場地開闊，機(jī)械設(shè)備、工裝模板等相對成熟。相較于露天段自密實(shí)混凝土施工，地下段澆筑要更加困難，長距離的運(yùn)輸和地上到地下的倒運(yùn)對混凝土的性能影響極大，這對工程施工工序的組織、工裝機(jī)具的配備、作業(yè)人員的能力，特別是自密實(shí)混凝土性能提出了更高的要求，通過對CRTSⅢ型板施工過程中的經(jīng)驗匯總，結(jié)合北京地鐵項目的自身特點(diǎn)，總結(jié)了施工中的難點(diǎn)要點(diǎn)。

4.1 施工場地狹窄

地鐵軌道工程地下線施工地段，施工設(shè)備和軌道工程材料需要通過鋪軌基地或沿線可利用的下料口（盾構(gòu)井、車站風(fēng)井或豎井）吊入地下并倒運(yùn)至鋪軌作業(yè)面，施工作業(yè)面狹窄、軌料倒運(yùn)距離長，是此類工程的突出特點(diǎn)。

4.2 制約與干擾因素多，施工協(xié)調(diào)配合范圍大

地下線建筑限界對軌道鋪設(shè)作業(yè)及施工空間和

材料運(yùn)送形成的制約等諸多干擾因素對現(xiàn)場施工影響大。軌道工程施工中，需要頻繁與土建、車站裝修、通信信號、機(jī)電設(shè)備安裝等專業(yè)進(jìn)行施工協(xié)調(diào)配合，協(xié)調(diào)配合工作量大，范圍廣，是鋪軌專業(yè)的特點(diǎn)之一。

4.3 自密實(shí)混凝土要求高，長距離運(yùn)輸影響大

地鐵工程所采用的混凝土運(yùn)輸一般分為3 個階段：拌和站到施工現(xiàn)場下料口；地上垂直轉(zhuǎn)地下；地下水平運(yùn)輸至作業(yè)面?；炷恋惯\(yùn)和長時間運(yùn)輸對混凝土的性能影響較大。這就需要混凝土從配合比選定到拌和過程及混凝土成品的和易性能都要嚴(yán)格把控，如何使混凝土保持良好的性能是本工程施工的技術(shù)難點(diǎn)之一。

5 施工中的注意事項

5.1 自密實(shí)混凝土配合比的選定

自密實(shí)混凝土相比于普通混凝土最大的不同是要摻加礦物外摻料、黏度改性材料等來調(diào)整混凝土的和易性能，為保證合理的流動性、填充性及強(qiáng)度要求，對膠凝材料、外摻料、水灰比及減水劑性能都有更嚴(yán)格的要求。配合比應(yīng)根據(jù)軌道板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工條件及環(huán)境條件進(jìn)行設(shè)計。配合比的選定要嚴(yán)格按照相關(guān)要求，并根據(jù)實(shí)際工況和環(huán)境條件，通過試驗確定拌和物性能實(shí)際控制指標(biāo)和坍落擴(kuò)展度經(jīng)時損失值。配合比設(shè)計時應(yīng)采用絕對體積法進(jìn)行設(shè)計或計算，以保證混凝土各組分的摻配比例達(dá)到最佳的狀態(tài)。一般來說：自密實(shí)混凝土的膠凝材料用量不宜超過580kg/m3，用水量不宜大于180kg/m3，單位體積漿體總量不宜大于0.4m3[3]。配合比選定時要進(jìn)行對比試驗，在充分滿足混凝土強(qiáng)度及耐久性要求的前提下選取對施工更有利的方案，如障礙高差更小、填充比更大、堿含量及氯離子等含量更少等。選定的配合比試拌時應(yīng)先做減水劑與膠凝材料的適應(yīng)性試驗，并且拌和物中不允許出現(xiàn)泌水泌漿的情況；添加適當(dāng)劑量的膨脹劑以抵消混凝土凝固過程中的收縮現(xiàn)象；針對現(xiàn)場運(yùn)距和使用要求適當(dāng)調(diào)整混凝土的凝固時間。前期的準(zhǔn)備工作是施工順暢的保障，綜合各方面的考慮才能防患于未然。

5.2 混凝土的現(xiàn)場狀態(tài)

鑒于軌道板下的自密實(shí)混凝土調(diào)整層面積大、厚度小、混凝土流動距離長，并且內(nèi)部還有預(yù)先放置的鋼筋網(wǎng)片，為使混凝土灌注密實(shí)，不出現(xiàn)空洞、蜂窩、骨漿分離等質(zhì)量情況，混凝土本身的和易性能就要有嚴(yán)格的要求。

1）混凝土不能存在泌水泌漿的情況，這樣將會導(dǎo)致狹小空間內(nèi)混凝土中的漿體先一步流走，在灌注孔周圍造成碎石的堆積，從而造成灌注不密實(shí)，骨料分布不均勻，甚至?xí)氯铝峡椎撞康目臻g，造成混凝土無法灌注。

2）嚴(yán)格控制混凝土坍落擴(kuò)展度處于合理的范圍，一般現(xiàn)場灌注時控制在630～680mm，過小會灌注不密實(shí)，形成空洞；過大則會在四周形成水紋，嚴(yán)重時會造成上表面出現(xiàn)大面積的松軟發(fā)泡層。

3）通過對實(shí)際施工過程的總結(jié)，為便于施工順暢，保證混凝土灌注速度和灌注質(zhì)量，混凝土T500 指標(biāo)不宜超過7s，含氣量不宜小于3%。同時，為保證混凝土強(qiáng)度和表觀質(zhì)量，含氣量也不宜大于6%。

4）混凝土灌注時溫度應(yīng)控制在5～30℃，且與模板溫差不宜大于15℃。夏季做好降溫措施，冬季環(huán)境溫度過低不宜進(jìn)行自密實(shí)混凝土的施工，地下段非露天處應(yīng)對環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)際觀測，最低溫度大于5℃時方可進(jìn)行施工并應(yīng)做好保溫措施。

5.3 工機(jī)具和模板的技術(shù)要求

鑒于地下工程材料運(yùn)輸困難的特點(diǎn)，以及自密實(shí)混凝土本身的特殊性，在運(yùn)輸部分同樣需要精心組織，合理規(guī)劃。首先罐車運(yùn)輸對混凝土性能影響相對較小。下料口倒料的部分由于落差較大，一般采用泵送或者溜槽等方式進(jìn)行。泵送要考慮混凝土的泵送損失，在減水劑和原材料方面進(jìn)行擇優(yōu)選擇，確定正常情況下的損失量，并提前考慮。溜槽要重點(diǎn)考慮高處滑落的沖擊對混凝土本身和易性能的影響，鑒于自密實(shí)混凝土灌注作業(yè)對混凝土本身性能要求極高，落差較大時要采取措增加拐角等方式減緩下落沖擊力，盡量減小對混凝土的影響。洞內(nèi)運(yùn)輸時罐體應(yīng)自帶攪拌裝置，龍門吊吊裝料斗時應(yīng)采取措施在水平方向?qū)ζ浼庸?，防止料斗因前后擺動造成骨料下沉。條件允許的位置應(yīng)盡量采用綜合性混凝土施工車在洞內(nèi)直接行走澆筑，通過實(shí)際驗證，相比罐車加料斗的形式，施工車提高功效在30%以上，如圖2 所示。

圖2 自變形輪軌式混凝土施工車

模板形式應(yīng)適應(yīng)地下隧道的施工特點(diǎn)，根據(jù)周邊環(huán)境選擇合適的加固方式，確保穩(wěn)定牢固，貼合緊密。在軌道板上方設(shè)置反壓杠，曲線超高端宜設(shè)置防側(cè)移固定裝置，以確保軌道板上浮或偏移滿足設(shè)計要求。反壓杠地錨拉桿要緊貼底座側(cè)面，防止扭矩過大拉彎鋼筋；反壓杠兩端螺栓要均勻、同步擰緊，扭矩不小于60N·m 模板內(nèi)側(cè)宜附一層透水模板布，并保證接縫完好，不漏漿。模板應(yīng)在靠近軌道板四角設(shè)置排氣孔，軌道板的灌注孔處應(yīng)設(shè)置灌注用硬質(zhì)下料管，觀察孔處應(yīng)設(shè)置防止自密實(shí)混凝土溢出的硬質(zhì)防溢管，直線段軌道板上設(shè)置的下料管露出軌道板上表面的高度不宜小于70cm，防溢管漏出軌道板上表面的高度不宜小于30cm；曲線段軌道板上設(shè)置的下料管露出軌道板上表面的高度不宜小于100cm，防溢管漏出軌道板上表面的高度應(yīng)高于超高一側(cè)軌道板上表面最高處高度。

5.4 施工中的控制要點(diǎn)

1）當(dāng)運(yùn)輸車到達(dá)現(xiàn)場時，應(yīng)使罐車高速旋轉(zhuǎn)20～30s 后方可卸料?？紤]到混凝土罐車運(yùn)輸形式的特點(diǎn)以及自密實(shí)混凝土極好的流動性，經(jīng)過長時間旋轉(zhuǎn)料頭部分會出現(xiàn)粗骨料偏多的情況，建議對料頭棄置處理。

2）自密實(shí)混凝土運(yùn)輸過程中到灌注前要嚴(yán)格觀察是否出現(xiàn)泌水泌漿、骨料沉降的情況，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，禁止入模。

3）自密實(shí)混凝土灌注前要對坍落擴(kuò)展度、T500、含氣量、入模溫度等進(jìn)行檢測，全部合格后方可入模。其中，混凝土的坍落擴(kuò)展度和T500 需要在現(xiàn)場施工中重點(diǎn)控制，兩者是灌板作業(yè)成敗的關(guān)鍵，施工過程中因這2 項指標(biāo)導(dǎo)致的質(zhì)量問題是最為突出的。

4）控制每塊板的灌注時間以7～15min 為宜，不宜太快，但也不宜過慢，混凝土自拌和到灌注結(jié)束時間應(yīng)控制在120min以內(nèi)。超過120min 應(yīng)對混凝土重新進(jìn)行檢測，合格后方可入模，不合格則進(jìn)行退料處理，總時間應(yīng)不超過180min。灌注后灌注孔和觀察孔處管道應(yīng)留置超過板頂15～30cm 的混凝土。

5）每塊軌道板的自密實(shí)混凝土應(yīng)一次性灌注完成，不應(yīng)進(jìn)行二次灌注。當(dāng)所有排漿孔排除的混凝土骨料均勻后方可停止灌注。灌注結(jié)束后，3h 內(nèi)不應(yīng)移除下料管和防溢管。

6）灌注結(jié)束后帶模養(yǎng)護(hù)時間不宜小于3d，保濕養(yǎng)護(hù)累計時間不少于14d，強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后軌道板方可承受全部設(shè)計荷載。

6 結(jié)語

近年來，國內(nèi)的地鐵建設(shè)開始蓬勃發(fā)展，各大中型城市為改善交通狀況相繼著手地鐵系統(tǒng)的開發(fā)，市場前景巨大。地鐵一般處于城市范圍內(nèi)，貫穿于居民區(qū)和各大交通線，在減震降噪、節(jié)能環(huán)保方面有嚴(yán)格的要求。減震墊浮置板式道床在某些方面契合當(dāng)前廣大群眾的需求，但局限于地鐵施工場地的特點(diǎn)，對于此類道床的現(xiàn)場施工相對困難，亟待進(jìn)一步的開發(fā)研究。