高速鐵路CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道精確快速鋪設(shè)技術(shù)

樊立志

（中鐵三局集團(tuán)第五工程有限公司，山西 晉中030600）

1 引言

CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道作為高速鐵路的一種重要結(jié)構(gòu)形式，是鐵道部在全面引進(jìn)消化、吸收國外先進(jìn)高速鐵路施工技術(shù)的基礎(chǔ)上二次開發(fā)的創(chuàng)新項(xiàng)目，是解決高速鐵路無砟軌道在綜合施工和應(yīng)用中的重大技術(shù)創(chuàng)新，具有軌道結(jié)構(gòu)高度降低、工程結(jié)構(gòu)整體性能好、變形積累緩慢、有利于高速行車的優(yōu)點(diǎn)。作為一種較為先進(jìn)和安全的高鐵施工主流軌道形式，目前已在世界許多國家得到廣泛應(yīng)用。京張鐵路新保安高架特大橋46 號(hào)墩至453 號(hào)臺(tái)共13.416km，設(shè)計(jì)采用CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道板結(jié)構(gòu)，是全線的重點(diǎn)控制性工程。針對(duì)CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道工序復(fù)雜繁多的特點(diǎn)，施工中創(chuàng)新應(yīng)用八階段平行流水作業(yè)法，并開發(fā)了底座板高程、平整度控制和道床板橫坡精度控制裝置，達(dá)到了底座板和道床板平整度和高程的雙重精準(zhǔn)控制；同時(shí)，施工中采用智能設(shè)備對(duì)底座板和道床板混凝土進(jìn)行智能養(yǎng)護(hù)，大大提高了混凝土養(yǎng)護(hù)施工質(zhì)量，確保了CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道施工質(zhì)量[1]。

2 工藝原理

1）CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道按照“八階段平行流水作業(yè)法”施工，多個(gè)工作面同步施工，每個(gè)工作面按底座鋼筋、底座模板、混凝土澆筑、隔離層與彈性墊板、道床鋼筋、道床模板、布枕精調(diào)、混凝土澆筑8 個(gè)施工階段順序流水作業(yè)，各道工序互不影響，雙線同步實(shí)施，有效提高工程施工速度。

2）底座板高程及平整度控制裝置主要是利用在模板體系上加裝方鋼作為走行軌道，利用刮杠實(shí)現(xiàn)高程及平整度的雙重控制，其具有操作簡單方便、實(shí)用性高的特點(diǎn)（見圖1）。

具體實(shí)施方式如下：底座板模板安裝完成后，將與底座板等長鋼管安裝在凹槽模板上方，用G 型卡固定，根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量數(shù)據(jù)及刮杠高度調(diào)整鋼管頂面高度，當(dāng)混凝土澆筑時(shí)，利用2 人操作刮杠，實(shí)現(xiàn)混凝土頂面高程及平整度一次成型，滿足施工要求。

圖1 底座板高程及平整度控制工裝

3）道床板橫坡精度控制裝置由水平儀和走行架組成（見圖2），走行利用精調(diào)后的鋼軌作為走行軌道在軌排架橫梁之間走行；水平儀按照設(shè)計(jì)要求對(duì)道床板頂面位置全斷面定位，避免施工中各類工裝的干擾，實(shí)現(xiàn)排水坡和平整度的雙重精準(zhǔn)控制。

圖2 道床板橫坡精度控制裝置

4）無砟軌道可調(diào)性橫向模板裝置：CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道底座板、道床板全部采用分塊式澆筑的方式，相鄰兩塊底座板間設(shè)置結(jié)構(gòu)縫，為解決橫模安裝加固及拆除空間狹窄、操作難度大的問題，研發(fā)了可調(diào)性橫模工裝?？烧{(diào)性橫模工裝利用X 型卡的伸展及收縮來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)縫處相鄰橫模的支撐及放松（見圖3）。

圖3 無砟軌道可調(diào)性橫向模板裝置

5）在傳統(tǒng)精調(diào)軟件的基礎(chǔ)上增加了軌道靜態(tài)測(cè)量實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，使精調(diào)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)诫娔X終端并做出精度分析，實(shí)現(xiàn)“一人精調(diào)，多人監(jiān)督”的目的；在軌道精調(diào)檢測(cè)方面，在傳統(tǒng)精調(diào)軟件的基礎(chǔ)上增加了軌道幾何形態(tài)分析功能，實(shí)現(xiàn)了施工前后測(cè)量數(shù)據(jù)以幾何曲線圖表形式體現(xiàn)并將精調(diào)過程數(shù)據(jù)及時(shí)存儲(chǔ)、上傳的目標(biāo)。

6）底座板養(yǎng)護(hù)采用灑水覆蓋節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜（見圖4），節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜作為新型保水養(yǎng)護(hù)材料，一次吸水飽和可保濕7d 以上，大大節(jié)省了養(yǎng)護(hù)用水量及降低勞動(dòng)強(qiáng)度，并且避免了因養(yǎng)護(hù)不及時(shí)造成的混凝土開裂等問題。節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜主要由高分子吸水材料及保水材料合成，底座板混凝土澆筑完成后在底座板表面澆水，保證表面潤濕且限位凹槽內(nèi)全部灌滿，頂面鋪設(shè)節(jié)水養(yǎng)護(hù)膜，有效提高底座板養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

圖4 節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜

7）道床板智能養(yǎng)護(hù)工裝由溫度傳感片、路由器、網(wǎng)關(guān)、水箱、自動(dòng)控制裝置等組成，在道床板養(yǎng)護(hù)時(shí)安裝濕度傳感器，覆蓋土工布、漏管、塑料布并綁扎牢固，自動(dòng)監(jiān)控裝置將通過傳感片無線傳輸啟動(dòng)養(yǎng)護(hù)設(shè)備開關(guān)，避免因人為因素造成的混凝土養(yǎng)護(hù)不及時(shí)問題，確?；炷潦┕べ|(zhì)量。道床板智能養(yǎng)護(hù)工裝可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控道床板養(yǎng)護(hù)環(huán)境濕度，當(dāng)環(huán)境濕度低于設(shè)定值后，其將自動(dòng)啟動(dòng)養(yǎng)護(hù)設(shè)備（見圖5），且可將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)浆F(xiàn)場管理人員手機(jī)上，便于隨時(shí)監(jiān)控。

3 關(guān)鍵工序施工工藝及操作要點(diǎn)

3.1 鋼筋加工及安裝

1）鋼筋下料加工嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)尺寸和要求進(jìn)行，保證鋼筋保護(hù)層厚度滿足驗(yàn)標(biāo)要求。

2）鋼筋安裝時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行綁扎，保證鋼筋間距在允許偏差范圍之內(nèi)。

圖5 道床板智能養(yǎng)護(hù)設(shè)備

3.2 模板安裝

1）底座板施工采用高模低筑法施工。根據(jù)彈出的模板邊線，精確安裝側(cè)模板、結(jié)構(gòu)縫端模板和抗剪凹槽模板，保證模板平順、整齊。

2）側(cè)模板及支撐桿件每2m 安裝1 套支撐體系，每處用2根支撐桿件，分別固定在模板頂部及下部，調(diào)節(jié)模板豎直。結(jié)構(gòu)縫端模板用X 型卡、G 型卡配合木楔子進(jìn)行精確固定。保證模板穩(wěn)定性。

3）模板與混凝土接觸面必須清理干凈，并涂刷隔離劑。模板安裝后，往往還要調(diào)整模板的安裝尺寸，以滿足模板安裝允許偏差要求。模板底部與底面接觸縫隙用砂漿或其他密封材料密封。

3.3 底座驗(yàn)收及清理

1）底座板驗(yàn)收工作必須嚴(yán)格，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改，無法整改的進(jìn)行返工處理。保證底座板外形尺寸及限位凹槽尺寸符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求。

2）用吸塵器或高壓水槍對(duì)底座板進(jìn)行清理，必要時(shí)配合鐵鏟、打磨機(jī)、硬毛刷等，保證土工布鋪設(shè)范圍內(nèi)底座板表面無油漬、結(jié)塊和砂石類磨損性顆粒物。

3.4 隔離層土工布鋪設(shè)

1）將土工布一端對(duì)齊梁端，預(yù)留50mm 富余量，以避免因褶皺等因素導(dǎo)致土工布鋪設(shè)長度不足。將土工布從梁端開始順鋪，表面平整、無褶皺，寬度方向無蛇形彎曲。

2）鋪設(shè)后的土工布不能出現(xiàn)褶皺和破損。

3）在綁扎道床板鋼筋前，檢查隔離層土工布應(yīng)平整完好，出現(xiàn)問題立即整修。

3.5 彈性墊層鋪設(shè)

1）清理限位凹槽，要求凹槽四周線條規(guī)則順直，表面無凸起、結(jié)塊和磨損性顆粒物，采用打磨機(jī)、毛刷、吸塵器或高壓水槍等工具進(jìn)行。

2）按照設(shè)計(jì)尺寸將橡膠板嵌入泡沫板中，并用膠帶單側(cè)粘貼，使橡膠板與泡沫板固定，且無離縫。

3）用萬能膠將彈性墊板粘貼在凹槽四周，注意首先粘貼短邊，然后粘貼長邊。彈性墊板下端與凹槽底部密貼，上端與底座板頂面齊平。

4）涂刷萬能膠時(shí)要在凹槽四周和彈性墊板未黏膠帶的一側(cè)滿布涂刷，根據(jù)萬能膠的性能等待10～20min 后用橡皮錘使彈性墊板與凹槽側(cè)壁密貼。槽內(nèi)4 個(gè)下角，用橡皮錘無法作業(yè)，要用方木塊一一頂實(shí)。

3.6 軌排精調(diào)

1）結(jié)合施工現(xiàn)場客觀條件（如氣溫、大霧、雨雪因素）來決定線形調(diào)整時(shí)間。一般情況下，在混凝土澆筑之前2h 進(jìn)行。調(diào)整長度比當(dāng)班計(jì)劃澆筑段長度保持不少于50m 距離。

2）軌排精調(diào)時(shí)，精度控制在0.3mm 之內(nèi)，同時(shí)，必須確保前后兩枕之間偏差變化率控制在0.3mm 之內(nèi)，以此來減少后期長軌精調(diào)和扣件的更換量。

3）前一站調(diào)整完成后，下一站調(diào)整時(shí)需要重疊上一站調(diào)整過的8～10 根軌枕。順接過渡從第一個(gè)軌排架開始，相鄰軌枕高差應(yīng)小于0.2mm。

3.7 混凝土澆筑

1）精調(diào)結(jié)束后應(yīng)在12h 內(nèi)進(jìn)行道床板混凝土澆筑，否則需重新精調(diào)。

2）澆筑混凝土前對(duì)基面進(jìn)行灑水濕潤，但不能積水。

3）灌筑完成后，及時(shí)收漿抹面，混凝土要至少3 次抹面壓光。

4）嚴(yán)格控制松扣件和移軌排時(shí)間，保證最后一次收面不受影響。

5）混凝土收面壓光完成，及時(shí)養(yǎng)護(hù)。混凝土強(qiáng)度達(dá)到2.5MPa 以上時(shí)拆模，拆模時(shí)不得損傷混凝土表面和棱角[2]。

4 技術(shù)先進(jìn)性

1）施工中創(chuàng)新性地提出了八階段平行流水作業(yè)施工法，通過優(yōu)化施工組織，實(shí)現(xiàn)多個(gè)工作面同步施工，確保各主要工序互不影響，大大提高工程施工速度。

2）開發(fā)了底座板高程及平整度控制裝置，通過在模板體系上加裝方鋼作為走行軌道，利用刮杠實(shí)現(xiàn)高程及平整度雙重控制，操作簡單方便，實(shí)用性高。

3）研發(fā)了由水平儀和走行架組成的道床板橫坡精度控制裝置，達(dá)到了排水坡和平整度的雙重精準(zhǔn)控制。

4）研發(fā)了一種底座板X 型可調(diào)性橫模裝置，大大提高了相鄰兩塊底座板間結(jié)構(gòu)縫施工精度和速度。

5）軌道精調(diào)和道床板混凝土養(yǎng)護(hù)施工中引入信息化技術(shù)，確保精調(diào)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控分析和混凝土自動(dòng)養(yǎng)護(hù)，實(shí)現(xiàn)施工智能化。

5 結(jié)語

京張鐵路新保安高架特大橋，采用CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道板結(jié)構(gòu)，是全線的重點(diǎn)控制性工程，在綜合考慮工期、安全、質(zhì)量、環(huán)境的情況，在施工中對(duì)CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道鋪設(shè)綜合施工技術(shù)進(jìn)行了深入研究、總結(jié)，通過優(yōu)化傳統(tǒng)施工工藝，研發(fā)應(yīng)用底座板高程及平整度控制裝置、道床板橫坡控制裝置、無砟軌道智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)等工裝、工藝，有效提高了無砟軌道澆筑及外觀質(zhì)量，各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，保證了關(guān)鍵工序的施工質(zhì)量、進(jìn)度和成本的和諧統(tǒng)一，贏得了建設(shè)單位、監(jiān)理單位以及社會(huì)各界的好評(píng)，效益顯著。