CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土施工質(zhì)量控制

張仕宏， 盛明群

（京福鐵路客運專線安徽有限責(zé)任公司安全質(zhì)量部，安徽合肥 230001）

0 引言

自密實混凝土是一種高性能混凝土，其特點是具有高流動性、高間隙通過性和高抗離析性，施工澆筑時僅靠其自重作用而無須振搗便能均勻充填密實成型。目前，自密實混凝土已在我國高速鐵路、工民建和水工結(jié)構(gòu)等多個領(lǐng)域應(yīng)用。在高鐵領(lǐng)域，自密實混凝土應(yīng)用最廣泛的是在CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)體系中，該體系中作為調(diào)整層混凝土，由于其結(jié)構(gòu)特點和功能定位的特殊性，在工作性能、力學(xué)性能和耐久性能指標(biāo)上與工民建和水工結(jié)構(gòu)的自密實混凝土又有顯著不同［1］。

通過對CRTSⅢ型板自密實混凝土相關(guān)文獻(xiàn)［1-8］的查閱并比照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)［9-11］，梳理了CRTSⅢ型板式無砟軌道的結(jié)構(gòu)形式及自密實混凝土與常規(guī)混凝土的不同；根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)闡述了混凝土灌注質(zhì)量技術(shù)要求及檢測方法；結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)總結(jié)了現(xiàn)行CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土的最佳指標(biāo)參數(shù)、最優(yōu)工裝工藝和最佳施工參數(shù)。通過商合杭高鐵工程實踐，分析CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土在施工過程中常見問題及原因，從混凝土原材料、施工工藝及施工管理等多方面為自密實混凝土施工質(zhì)量控制措施總結(jié)可行方案，可為同類工程提供借鑒。

1 商合杭高鐵概況

商丘—合肥—杭州高速鐵路（簡稱商合杭高鐵）設(shè)計時速350 km，線路全長794.548 km，全線采用CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)形式。商合杭高鐵起自鄭徐高鐵商丘站，經(jīng)安徽亳州、阜陽、淮南、合肥、巢湖、蕪湖、馬鞍山、宣城、湖州，終至寧杭高鐵杭州東站。

商合杭高鐵CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)從上至下依次是軌道板（軌道板上面是鋼軌和扣件，底面是門形筋）、自密實混凝土層、土工布隔離層以及鋼筋混凝土底座（見圖1），在結(jié)構(gòu)設(shè)計上以自密實混凝土材料作為調(diào)整層，軌道板通過門形筋與自密實混凝土層強(qiáng)化連接共同承受列車荷載，自密實混凝土層與底座板之間鋪設(shè)土工布隔離層，并通過底座板上的凹槽進(jìn)行結(jié)構(gòu)限位［2］。因此自密實混凝土調(diào)整層在整個CRTSⅢ型板式無砟軌道體系中有承上啟下的調(diào)節(jié)作用，決定著該段無砟軌道的使用壽命，是CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)最重要的一環(huán)。

圖1 CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)示意圖

在商合杭高鐵建設(shè)過程中，通過大量CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土線上施工前的揭板試驗，不斷優(yōu)化自身性能，分析總結(jié)灌板工藝、改進(jìn)優(yōu)化工裝及工藝流程，確定無砟軌道自密實混凝土最佳施工參數(shù)，掌握影響自密實混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素［3-8］，從而控制線上自密實混凝土施工質(zhì)量，確保高品質(zhì)成品。

2 自密實混凝土施工質(zhì)量控制

2.1 質(zhì)量控制

自密實混凝土線上施工前，必須進(jìn)行大量的線外揭板試驗，在線外揭板試驗期間通過不斷積累，最終確定合格的性能參數(shù)指標(biāo)，為上線施工做出指導(dǎo)。

2.1.1 自密實混凝土生產(chǎn)

（1）原材料穩(wěn)定性控制。原材料的穩(wěn)定對自密實混凝土工作性能影響很大，直接關(guān)系著灌板施工的成敗，決定著自密實混凝土調(diào)整層的壽命，因此在上線施工前需嚴(yán)格把控原材料，具體措施如下：

①不同批次粉體材料（如水泥、粉煤灰、礦渣粉等）進(jìn)場后做留樣處理，并立即做與外加劑的適應(yīng)性試驗，按照配合比進(jìn)行試拌，確保混凝土各項指標(biāo)合格，如不合格，應(yīng)及時查找原因或調(diào)整外加劑。

②對于河砂及碎石等地材，應(yīng)嚴(yán)格控制含水率、砂的細(xì)度模數(shù)和碎石的針片狀含量，做到生產(chǎn)同一批混凝土所需的河砂和碎石含水率變化不超過2%，混凝土性能相近。

③拌合站要做到生產(chǎn)自密實混凝土所需的材料專倉專罐存儲，粉體材料不串倉，確保砂、碎石進(jìn)場后不受任何污染。

④不同批次外加劑進(jìn)場后，也應(yīng)做留樣處理，并通過混凝土試驗驗證外加劑穩(wěn)定性，如混凝土各項指標(biāo)差異較大，應(yīng)及時調(diào)整外加劑。

（2）生產(chǎn)設(shè)備計量精準(zhǔn)度控制。在材料保證合格的情況下，還應(yīng)嚴(yán)格控制拌和設(shè)備的計量誤差，膠凝材料稱量誤差范圍（水泥、礦物摻合料等）±1%；外加劑稱量誤差范圍（減水劑、引氣劑）±1%；骨料稱量誤差范圍±2%；拌合水稱量誤差范圍±1%。定期、不定期對拌合站稱量系統(tǒng)進(jìn)行校驗，及時調(diào)整控制誤差范圍。

（3）自密實混凝土穩(wěn)定性控制。在自密實混凝土生產(chǎn)前應(yīng)對砂石等地材進(jìn)行含水率測試，且每班組不低于2次測試，當(dāng)天氣發(fā)生改變時（如陰雨過后）增加測試頻次；混凝土生產(chǎn)完畢后，初盤要測試自密實混凝土工作性能（如坍落擴(kuò)展度、含氣量和擴(kuò)展時間），每車自密實混凝土出攪拌站前、到達(dá)施工現(xiàn)場必須測試工作性能。

2.1.2 施工性能參數(shù)指標(biāo)

經(jīng)過大量線外揭板試驗，結(jié)合整條線路周邊原材料情況，對自密實混凝土性能不斷優(yōu)化和驗證，確定最佳性能指標(biāo)為：入模擴(kuò)展度為600～640 mm、含氣量為5%～6%、擴(kuò)展時間為4～6 s。該狀態(tài)下的自密實混凝土灌注順暢、硬化后混凝土層與軌道板及底座板粘接密實，揭板效果良好，其性能指標(biāo)見表1。

表1 自密實混凝土施工性能指標(biāo)

2.2 施工控制

2.2.1 灌注技術(shù)要求及檢測方法

自密實混凝土灌注技術(shù)要求及檢測方法見表2。

2.2.2 灌注過程控制

（1）灌注前。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(kuò)展度、擴(kuò)展時間、含氣量等（見圖2），混凝土入模溫度應(yīng)控制在15～25 ℃，待混凝土拌合物其他性能滿足要求后方可灌注。

表2 自密實混凝土灌注質(zhì)量技術(shù)要求及檢測方法［9-11］

圖2 自密實混凝土性能測試

（2）灌注中。自密實混凝土從軌道板中間預(yù)留灌注孔進(jìn)行單點灌注，兩側(cè)觀察孔設(shè)置防溢管，兩側(cè)封邊模板轉(zhuǎn)角處預(yù)留排氣孔，以利于灌注時排除空氣。灌注時采用中轉(zhuǎn)料斗＋小漏斗的恒壓灌注方式，大料斗與小漏斗之間增設(shè)溜槽，溜槽不低于1.5 m，其作用是利于排出混凝土內(nèi)部包裹的大氣泡；小漏斗與軌道板中間預(yù)留灌注口通過PVC 管密閉連接，小漏斗中混凝土自由傾落高度直線段宜在60～80 cm，曲線段控制在80～120 cm；灌注時應(yīng)保證下料的連續(xù)性，應(yīng)分設(shè)專人掌握大料斗和小漏斗閥門，控制混凝土流速，防止小漏斗內(nèi)混凝土溢出或小漏斗內(nèi)混凝土不足，小漏斗內(nèi)應(yīng)填滿下料口，防止外部空氣進(jìn)入影響調(diào)整層與底座板間的密實性；當(dāng)4個排氣孔均滿口排出本體混凝土后，關(guān)閉排氣孔灌注結(jié)束，并及時清理溜槽和小漏斗內(nèi)殘余混凝土（見圖3）。

圖3 自密實混凝土灌注施工

（3）灌注后?；炷凉嘧⑼瓿珊?，需帶模養(yǎng)護(hù)48 h以上，必要時予以覆蓋。拆模后，采用“噴涂養(yǎng)護(hù)劑+養(yǎng)護(hù)膜”的密封養(yǎng)護(hù)方式將混凝土表面四周予以密貼封閉，養(yǎng)護(hù)時間不少于14 d。

3 施工中的質(zhì)量問題

自密實混凝土施工過程中，由于原材料儲備不充分或施工隊伍專業(yè)素質(zhì)及品控意識參差不齊，施工中難免出現(xiàn)質(zhì)量問題。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，施工中自密實混凝土調(diào)整層出現(xiàn)的質(zhì)量問題主要分4類，分別是泡沫層、離縫現(xiàn)象，空洞、灌注不飽滿現(xiàn)象，破損、漏筋現(xiàn)象和厚度不足、超厚現(xiàn)象。

3.1 缺陷1：泡沫層、離縫

自密實混凝土調(diào)整層泡沫層和離縫現(xiàn)象見圖4。

（1）自密實混凝土調(diào)整層泡沫層原因：一是自密實混凝土入模坍落擴(kuò)展過大甚至出現(xiàn)漿骨分離現(xiàn)象，多與原材料穩(wěn)定性有關(guān)；二是陰雨天氣時，覆蓋不及時或不充分，致使土工布吸水蓄水嚴(yán)重，凹槽大量積水，導(dǎo)致灌注時變稀。

（2）自密實混凝土離縫原因：一種是自密實混凝土入模坍落擴(kuò)展稍大甚至出現(xiàn)輕微泌漿現(xiàn)象，多與地材含水穩(wěn)定性有關(guān)；另一種是陰雨天時覆蓋不充分，雨水進(jìn)入板腔，混凝土漿灌注時未能完全排出，局部混凝土水膠比變大。

3.2 缺陷2：空洞、灌注不飽滿

自密實混凝土調(diào)整層空洞和灌注不飽滿缺陷情形見圖5。

圖4 缺陷1

自密實混凝土調(diào)整層空洞、灌注不飽滿原因：一是坍落擴(kuò)展度過小或坍損快，造成混凝土流動性降低，鋼筋通過性能變差，不能順利完成灌注施工，多與粉體材料穩(wěn)定性、砂石含泥穩(wěn)定性及減水劑保坍性能穩(wěn)定性有關(guān)；二是混凝土內(nèi)有超粒徑異物，灌注過程中與板底鋼筋或門型筋阻塞作用增強(qiáng)致使灌注不飽滿，多因生產(chǎn)混凝土的攪拌機(jī)、裝載罐車清理不及時存在大粒徑結(jié)塊混凝土殘渣，或碎石中存在超粒徑石子未剔除造成。

3.3 缺陷3：破損、露筋

自密實混凝土調(diào)整層破損和漏筋缺陷情形見圖6。

（1）自密實混凝土調(diào)整層破損原因：一是四角缺損，多為拆模時人為敲打出漿口插板造成；二是表面破損，因透氣模板布使用次數(shù)過多、表面粗糙，造成模板布與混凝土牽連，拆模時將混凝土表面撕裂，或拆模過早造成。

（2）自密實混凝土調(diào)整層露筋原因為模板安裝時，鋼筋網(wǎng)片固定不牢、偏斜或端部鋼筋頭不平齊造成。

3.4 缺陷4：厚度不足、超厚

自密實混凝土調(diào)整層厚度缺陷情形見圖7。

圖5 缺陷2

圖6 缺陷3

圖7 缺陷4

調(diào)整層厚度不足或超厚原因為底座板施工時頂面標(biāo)高及平整度控制不到位，尤其是曲線地段更為明顯，工序轉(zhuǎn)換施工前處理不到位、驗收流于形式，均會造成混凝土厚度不足或超厚。

4 控制措施

4.1 工藝固定化工裝標(biāo)準(zhǔn)化措施

自密實混凝土施工質(zhì)量控制首先須從工藝質(zhì)量著手，標(biāo)準(zhǔn)化的施工工裝是施工質(zhì)量把控的前提。以實際施工中一個現(xiàn)場工作面為例展示施工工裝的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場配備工裝標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 自密實混凝土現(xiàn)場配備工裝標(biāo)準(zhǔn)

4.2 施工質(zhì)量控制措施

（1）強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化意識，施工管理一把手負(fù)責(zé)制。重點抓好實驗室管理，制定卡控制度，抓好原材料進(jìn)料關(guān)，突出檢測環(huán)節(jié)，自密實混凝土出機(jī)檢測不合格不出站，現(xiàn)場檢測不合格不上線。

（2）加強(qiáng)現(xiàn)場施工質(zhì)量管理，制定工序管理責(zé)任制。雨雪天氣必須把軌道板覆蓋封閉密實、不得進(jìn)水。

（3）突出技術(shù)負(fù)責(zé)制，現(xiàn)場灌注聽從技術(shù)負(fù)責(zé)人指揮。對于自密實混凝土離析、泌水、流動性過小等現(xiàn)象一律停止灌注，材料報廢。

（4）加強(qiáng)現(xiàn)場施工管理培訓(xùn)。嚴(yán)格要求工人按照作業(yè)指導(dǎo)書施作，減少敲打、野蠻作業(yè)等不規(guī)范行為。

5 結(jié)論

通過商合杭高鐵工程實踐，CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土施工品質(zhì)與混凝土原材料的穩(wěn)定性、工裝的標(biāo)準(zhǔn)化、工藝的熟練性以及施工作業(yè)隊的專業(yè)化息息相關(guān)。穩(wěn)定的原材料可確保自密實混凝土自身性能的良好和穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)化的工裝可以為自密實混凝土的灌注提供堅固牢靠的空間，工藝的熟練性和專業(yè)化的隊伍可使混凝土調(diào)整層質(zhì)量達(dá)到最優(yōu)，因此多方面協(xié)同作業(yè)才是控制好施工質(zhì)量的根本。

分析CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土在施工過程中存在的問題，提出自密實混凝土施工質(zhì)量控制措施，為后續(xù)自密實混凝土優(yōu)化施工技術(shù)及完善施工工藝提供借鑒。