CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土施工技術(shù)

王翰韜

中鐵二十二局集團(tuán)軌道工程有限公司 北京 100043

京沈鐵路客運(yùn)專線無(wú)砟軌道工程采用我國(guó)自主研發(fā)的CRTSⅢ型軌道板，結(jié)構(gòu)自上而下組成為軌道、扣件、預(yù)制軌道板、自密實(shí)混凝土緩沖層、限位凹槽以及混凝土底座板等。隨著我國(guó)高鐵技術(shù)的飛速發(fā)展，軌道板建設(shè)技術(shù)也在不斷更新?lián)Q代。其中，緩沖層采用了具有良好穩(wěn)定性、剛度和耐久性的自密實(shí)混凝土，取代了原Ⅰ型板和Ⅱ型板的CA砂漿技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于當(dāng)前國(guó)內(nèi)高速鐵路建設(shè)當(dāng)中。本文將介紹CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土施工技術(shù)的特點(diǎn)、施工流程以及施工中需要注意的問題，以期為高鐵無(wú)砟軌道建設(shè)提供參考[1]。

1 CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道中自密實(shí)混凝土施工技術(shù)概述

CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道是一種新型軌道結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用在當(dāng)前新建高速鐵路建設(shè)中，相較于Ⅰ型板和Ⅱ型板的軌道結(jié)構(gòu)，具有更高的使用壽命、運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益。自密實(shí)混凝土是CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道的關(guān)鍵材料，作為軌道板與底座板間的緩沖層，其性能直接影響到軌道運(yùn)行的質(zhì)量和穩(wěn)定性。因此，研究CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土施工技術(shù)對(duì)于高速鐵路無(wú)砟軌道工程建設(shè)具有重要意義。

CRTSⅢ型軌道板與底座板間灌注自密實(shí)混凝土作為緩沖層材料，具有較高的強(qiáng)度和耐久性，能夠承受長(zhǎng)期的高速列車荷載，相較于CA砂漿軌道結(jié)構(gòu)，其使用壽命更長(zhǎng)，并能有效提高列車行駛的穩(wěn)定性和舒適性。另外，Ⅲ型板作為單元板，結(jié)構(gòu)更易于更換和修復(fù)，有利于降低線路的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本[2]。相比Ⅰ型和Ⅱ型板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)境影響更小。自密實(shí)混凝土是一種環(huán)保型材料，其施工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物和污染物較少。此外，無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)對(duì)周邊環(huán)境的振動(dòng)和噪音影響較小，鐵路運(yùn)營(yíng)對(duì)沿線居民的生活影響能夠降到最低。

2 自密實(shí)混凝土的特點(diǎn)

自密實(shí)混凝土是一種具有高流動(dòng)性和高穩(wěn)定性特點(diǎn)，其原材料種類多且質(zhì)量控制嚴(yán)格，混凝土要求坍落擴(kuò)展度較大，在重力作用下能夠自動(dòng)填充板腔，不需要進(jìn)行過程振搗。目前被廣泛應(yīng)用于Ⅲ型板無(wú)砟軌道施工中。以下是自密實(shí)混凝土的主要特點(diǎn)：

2.1 高流動(dòng)性

自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性能要大大超越普通混凝土，其擴(kuò)展時(shí)間T500為3s～7s，坍落擴(kuò)展度要求≤680mm。高流動(dòng)性使得自密實(shí)混凝土能夠在無(wú)需振搗的情況下充分填充板腔內(nèi)各個(gè)部位，從而簡(jiǎn)化施工程序，進(jìn)一步提高現(xiàn)場(chǎng)施工效率。

2.2 高穩(wěn)定性

自密實(shí)混凝土具有較低的孔隙率，能夠防止混凝土內(nèi)部的脫水、分層等現(xiàn)象。這意味著自密實(shí)混凝土在澆筑過程中不會(huì)出現(xiàn)沉降、分離等問題，保證了混凝土結(jié)構(gòu)的均勻性和穩(wěn)定性。

2.3 高均勻性

由于自密實(shí)混凝土具有高流動(dòng)性，它可以在澆筑過程中自然分布，保證混凝土在結(jié)構(gòu)內(nèi)的均勻性。這有利于提升混凝土道床結(jié)構(gòu)的耐久性和整體強(qiáng)度。

2.4 節(jié)省勞動(dòng)力

自密實(shí)混凝土無(wú)需振搗，可以減少現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)力的使用，降低施工成本。此外，由于其高流動(dòng)性和高穩(wěn)定性，自密實(shí)混凝土的施工周期較短，有助于提高工程施工進(jìn)度。

2.5 優(yōu)良的成型效果

自密實(shí)混凝土能夠充分填充模板，使混凝土表面光滑、無(wú)砂眼、無(wú)空洞，有利于提高混凝土結(jié)構(gòu)的美觀性。

2.6 環(huán)境影響小

自密實(shí)混凝土的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物和污染物較少，有利于環(huán)境保護(hù)。此外，由于自密實(shí)混凝土無(wú)需振搗，可以降低施工現(xiàn)場(chǎng)的噪音和振動(dòng)，減輕對(duì)周邊環(huán)境的影響。

3 CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土灌注工藝

3.1 工藝流程

圖1 工藝流程圖

3.2 施工方法

3.2.1 軌道板封邊及壓緊

壓緊裝置采用門架式壓緊裝置，由花籃螺栓和可調(diào)螺桿等部件組成。直線板、曲線板壓緊裝置均安裝5個(gè),其中曲線板增加3個(gè)防側(cè)移壓緊裝置。

壓緊裝置錨桿錨固在底座，在底座板側(cè)面靠下位置打孔植筋，鋼筋外露不宜過長(zhǎng)，一般控制在5～10cm，將壓緊裝置安裝到相應(yīng)位置，用螺栓和底座板上的植筋將壓緊裝置固定，待軌道板精調(diào)完成后再緊固螺栓。CRTSⅢ型板側(cè)模采用高度為140mm的槽鋼制作，長(zhǎng)度5000mm，端模用8mm鋼板制作，長(zhǎng)度1840mm，倒角模板與側(cè)模和端模連接形成整體，符合設(shè)計(jì)尺寸。封邊模板的頂面要與軌道板側(cè)面密貼，底面與中間隔離層應(yīng)壓貼密實(shí)，然后緊固側(cè)壓裝置，使模板與軌道板密貼。自密實(shí)混凝土封邊模板的安裝，要保證過程中不漏漿，拆模后無(wú)錯(cuò)臺(tái)。精調(diào)后的軌道板現(xiàn)場(chǎng)要設(shè)置標(biāo)識(shí)標(biāo)牌，嚴(yán)禁作業(yè)人員私自到軌道板上踩踏，模板安裝的過程中嚴(yán)禁對(duì)精調(diào)后的軌道板進(jìn)行擾動(dòng)，不得使用鐵錘敲擊或木楔子加固等。

在軌道板側(cè)模端頭設(shè)排氣孔，排氣孔上口需高出板面，曲線段低側(cè)排氣孔應(yīng)高出超高段最低處自密實(shí)混凝土液面。排氣孔設(shè)置在側(cè)模端頭豎向方鋼的內(nèi)面，氣孔范圍是地面以上100mm內(nèi)。

壓緊裝置緊固、立模完成后，在軌道板四個(gè)角分別安裝1個(gè)百分表監(jiān)測(cè)板上浮，在一側(cè)安裝2個(gè)百分表監(jiān)測(cè)板側(cè)移，并調(diào)零初始值。百分表安裝完成后，嚴(yán)禁人員私自上板踩踏，在灌注時(shí)應(yīng)盡量避免多人同時(shí)站在軌道板上，造成百分表讀數(shù)異常。灌注完成后每間隔5min讀一次數(shù)值，要求上浮值不大于2mm，出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常情況應(yīng)及時(shí)進(jìn)行二次測(cè)量，調(diào)整壓緊裝置，保證板頂標(biāo)高滿足要求。

3.2.2 自密實(shí)混凝土的拌制及運(yùn)輸

（1）原材料檢驗(yàn)及存放

無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土拌和采用的原材料種類較多，必須嚴(yán)格把控原材料進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)關(guān)，保證用于施工的原材料全部合格。原材料進(jìn)場(chǎng)需具備出廠合格證，并進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，出具試驗(yàn)報(bào)告。各項(xiàng)原材料要依據(jù)材料性能和應(yīng)用進(jìn)行分類存放，做好標(biāo)識(shí)，外加劑等液態(tài)材料必須密封存放。

（2）混凝土的拌和

自密實(shí)混凝土采用拌和站集中拌制，設(shè)備需配置強(qiáng)制式攪拌機(jī)，以及自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)。混凝土原材料的稱重最大允許偏差，水泥、礦物摻合料等為±1%，外加劑為±1%，骨料為±2%，拌和用水為±1%，拌和前需測(cè)定粗細(xì)骨料的含水率，做好配比調(diào)整。攪拌生產(chǎn)前需對(duì)拌和物進(jìn)行開盤鑒定，檢測(cè)確定自密實(shí)混凝土的性能[3]。

3.2.3 自密實(shí)混凝土運(yùn)輸

自密實(shí)混凝土運(yùn)輸應(yīng)由項(xiàng)目部提前做好組織籌劃，運(yùn)輸距離和罐車數(shù)量配置，應(yīng)結(jié)合混凝土拌和站的生產(chǎn)能力提前進(jìn)行規(guī)劃，并與現(xiàn)場(chǎng)供應(yīng)需求相匹配。自密實(shí)混凝土運(yùn)輸過程中的道路應(yīng)相對(duì)平坦，混凝土在運(yùn)送到澆筑點(diǎn)時(shí)不應(yīng)產(chǎn)生分層、離析、泌漿等情況，保證混凝土的均勻性、自密實(shí)性、含氣量等性能滿足要求。罐車到達(dá)澆筑現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，應(yīng)先高速旋轉(zhuǎn)20～30s 后再進(jìn)行卸料，并保證灌注點(diǎn)等候罐車不少于1臺(tái)。灌注前，需做好坍落擴(kuò)展度、擴(kuò)展時(shí)間T500等試驗(yàn)，測(cè)定自密實(shí)混凝土性能后要填寫試驗(yàn)記錄，試驗(yàn)要符合自密實(shí)混凝土的規(guī)范性能指標(biāo)。

3.2.4 軌道板自密實(shí)混凝土灌注作業(yè)

混凝土罐車運(yùn)送自密實(shí)混凝土到灌注地點(diǎn)后，卸料至吊運(yùn)斗，通過龍門吊運(yùn)至灌注位置的中轉(zhuǎn)料斗架上，就位后即進(jìn)行灌注，中轉(zhuǎn)料斗放料至軌道板灌注孔上的小料斗，通過小料斗連接灌注孔灌注，直線段灌注管高為70cm，曲線段灌注管高為100cm，且要高出超高側(cè)軌道板頂面。要求每塊板必須一次性連續(xù)灌注成型，同時(shí)灌注作業(yè)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）灌注前須檢查軌道板周圍模板的封閉情況，確保不會(huì)漏漿、不污染線下工程。灌板前應(yīng)對(duì)底座板上的土工布和軌道板下進(jìn)行噴霧濕潤(rùn)，但不得積水。同時(shí)對(duì)軌道板的精調(diào)爪、限位裝置等進(jìn)行再次檢查，確定是否安裝牢固。

（2）灌注前，還應(yīng)檢測(cè)混凝土拌和物溫度、含氣量、擴(kuò)展時(shí)間T500以及坍落擴(kuò)展度。自密實(shí)混凝土通過軌道板上預(yù)留的灌注孔進(jìn)入板腔，入模溫度需控制在5℃～30℃。軌道板四角的模板上應(yīng)預(yù)留排氣孔，自密實(shí)混凝土灌注速度應(yīng)嚴(yán)格把控，不能過快，當(dāng)混凝土流過檢查孔時(shí)應(yīng)適當(dāng)降低灌注速度，確?？諝馀欧拧?/p>

（3）灌注過程中，需注意料斗內(nèi)混凝土液面下落情況，并通過軌道板觀察孔觀察板下混凝土流動(dòng)狀態(tài)，如出現(xiàn)流動(dòng)狀態(tài)不佳時(shí)，需及時(shí)調(diào)整放料速度。灌板過程中不得對(duì)軌道板產(chǎn)生擾動(dòng)，保證灌注質(zhì)量。當(dāng)各排氣孔混凝土流滿導(dǎo)流槽，防溢孔混凝土液面超出板面20～30cm時(shí)，及時(shí)關(guān)閉下料斗閥門停止灌注。

（4）灌注完成后，及時(shí)清理灌注孔內(nèi)多余的混凝土，并將料斗架轉(zhuǎn)至下一個(gè)需灌注的軌道板。自密實(shí)混凝土從拌和開始到灌注結(jié)束時(shí)間不宜超過120min，澆注時(shí)間超過120min時(shí)，必須對(duì)料斗和送料管道進(jìn)行清洗。為避免混凝土污染軌道板，灌注時(shí)在軌道板表面應(yīng)覆蓋一層彩條布或土工布。在濕度較小、風(fēng)力較大的條件下施工時(shí)，應(yīng)采取合理的遮擋措施，避免造成混凝土過快失水。為了精確測(cè)定軌道板灌注后的幾何狀態(tài)，在軌道板灌注完成后需及時(shí)進(jìn)行標(biāo)高、平面位置復(fù)測(cè)。

3.2.5 自密實(shí)混凝土拆模與養(yǎng)護(hù)

當(dāng)自密實(shí)混凝土強(qiáng)度達(dá)到3MPa后，才可拆除軌道板精調(diào)爪。軌道板灌注完成后必須帶模養(yǎng)護(hù)至少3d，強(qiáng)度達(dá)到10MPa后，才能拆模，拆模應(yīng)按立模順序反向進(jìn)行，并保證表面及棱角不得損壞。自密實(shí)混凝土強(qiáng)度達(dá)到30%或12MPa后，才可拆除扣壓裝置。自密實(shí)混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后，軌道板才能承受設(shè)計(jì)荷載。

模板拆除后，應(yīng)及時(shí)噴涂養(yǎng)護(hù)液，并用塑料薄膜包裹進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間要求不少于14d。同時(shí)，同條件試件也要包裹養(yǎng)護(hù)，確保試件強(qiáng)度與主體一致。養(yǎng)護(hù)過程中如天氣狀況發(fā)生急劇變化，應(yīng)采取適合的保溫或隔熱措施，避免混凝土因溫度變化造成開裂。拆模后，需對(duì)底座板上的鉆孔進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)前先對(duì)鉆孔進(jìn)行清理、潤(rùn)濕，然后再用砂漿灌注填補(bǔ)完成，并做好表面壓光平整。

3.2.6 灌注孔、觀察孔的封填

自密實(shí)混凝土膨脹率應(yīng)控制在0.02%～0.06%之間，澆筑時(shí)間選擇在當(dāng)天氣溫最低時(shí)進(jìn)行，且環(huán)境氣溫不宜大于25℃。軌道板灌注后灌注孔、防溢管頂面應(yīng)超出板面3～5cm，并在自密實(shí)混凝土初凝前，插入提前預(yù)制的S型筋。待混凝土初凝后及時(shí)涂刷養(yǎng)護(hù)液，覆蓋塑料薄膜，并用膠帶粘貼固定。

4 自密實(shí)混凝土施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

施工前需對(duì)自密實(shí)混凝土所用原材料產(chǎn)品合格證，以及出廠質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行核查，并按要求完成復(fù)檢。按要求做好配合比試拌，核查混凝土拌和物的工作性能、相關(guān)力學(xué)性能、抗裂性能，以及耐久性能等。

施工過程中要對(duì)自密實(shí)混凝土的主要原材質(zhì)量進(jìn)行日常檢驗(yàn)。過程中如更換水泥、摻和料、外加劑等品種規(guī)格，必須重新調(diào)整配合比，重新檢驗(yàn)混凝土工作、力學(xué)、耐久、收縮等各項(xiàng)性能，并滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。針對(duì)混凝土強(qiáng)度、耐久性的過程控制或質(zhì)量檢測(cè)的取樣，應(yīng)從同一盤或同一車混凝土中取出。攪拌生產(chǎn)前，要嚴(yán)格測(cè)定骨料含水率，并考慮天氣環(huán)境因素對(duì)測(cè)定指標(biāo)的影響，以便及時(shí)調(diào)整配合比，確保生產(chǎn)的混凝土性能指標(biāo)滿足技術(shù)規(guī)范要求[4]。

在夏季溫度較高的條件下灌板時(shí)，要充分考慮環(huán)境對(duì)模板及混凝土的溫度影響，自密實(shí)混凝土入模溫度必須把控在5℃～30℃，盡量選在風(fēng)速較小的夜間進(jìn)行灌注。在灌板過程中，應(yīng)按要求取樣并制作混凝土強(qiáng)度、耐久性及彈模試件，試件數(shù)量應(yīng)滿足規(guī)范要求。自密實(shí)混凝土厚度允許偏差為-10～+20mm（不小于80mm），與軌道板邊緣對(duì)齊為±10mm。

在冬季灌板作業(yè)時(shí)，要求自密實(shí)混凝土拌和站出料測(cè)溫不低于18℃，灌注測(cè)溫不低于10℃。與現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)接觸面測(cè)溫不低于5℃。養(yǎng)護(hù)時(shí)，混凝土芯溫與表溫差不大于15℃。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境低于5℃時(shí)不得用水養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度未到28MPa時(shí)不得受凍。灌板完成后帶模養(yǎng)護(hù)不少于3d，且強(qiáng)度不低于10MPa，當(dāng)拆模不會(huì)影響外觀質(zhì)量時(shí)，才能進(jìn)行拆模作業(yè)。如遇惡劣天氣或氣溫急劇變化時(shí)不得拆模，自密實(shí)混凝土拆模后需繼續(xù)養(yǎng)護(hù)達(dá)到14d。

5 結(jié)束語(yǔ)

CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道是國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的無(wú)砟道床預(yù)制板，而自密實(shí)混凝土灌注施工技術(shù)是我國(guó)自主研發(fā)的，新型無(wú)砟軌道工程施工技術(shù)，它具有施工效率高、質(zhì)量可控、安全穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于當(dāng)前高速鐵路的建設(shè)中。在施工過程中需要注意自密實(shí)混凝土的配合比和澆筑方式等問題，同時(shí)做好相關(guān)的安全措施和施工進(jìn)度的控制，以保證施工生產(chǎn)順利開展。通過對(duì)該技術(shù)的研究和應(yīng)用，可以提高無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土的施工質(zhì)量和工作效率，為高速鐵路的持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。