CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實(shí)混凝土恒壓灌注施工探討

摘要：自密實(shí)混凝土作為填充層，在CRTSⅢ型板式無砟軌道中起到承上啟下的作用，其施工效果也直接決定著無砟軌道施工質(zhì)量及工效。以某鐵路客運(yùn)專線為例，對(duì)CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實(shí)混凝土恒壓灌注施工要點(diǎn)展開分析，根據(jù)試驗(yàn)段施工效果，從軌道板腔潤(rùn)濕、自密實(shí)混凝土攪拌及運(yùn)輸?shù)确矫嫣岢龉に噧?yōu)化思路。

關(guān)鍵詞：地CRTSⅢ型板式無砟軌道；自密實(shí)混凝土；混凝土恒壓；灌注

0 引言

我國板式無砟軌道結(jié)構(gòu)型式主要有CRTSⅠ型、CRTSⅡ型和CRTSⅢ型等，前兩種主要為國外引進(jìn)技術(shù)，CRTSⅢ型板式無砟軌道則為我國自主研發(fā)，其在材料形式及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面均有別于前兩種形式。材料方面，CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)調(diào)整層以自密實(shí)混凝土為主材，該材料流動(dòng)性、抗離析性、填充性、間隙通過性均較優(yōu)，與前兩種板式無砟軌道結(jié)構(gòu)形式所用的水泥乳化瀝青砂漿相比，耐久性也更佳。

CRTSⅢ型板式無砟軌道研發(fā)出來后，僅在武漢-咸寧鐵路、成綿樂客專眉樂段、盤營(yíng)客運(yùn)專線、鄭徐客運(yùn)專線等鐵路客運(yùn)工程中得到應(yīng)用，施工工藝及相關(guān)參數(shù)取值等方面尚不成熟?；诖耍疚囊劳需F路客運(yùn)專線實(shí)例，對(duì)CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實(shí)混凝土恒壓灌注施工工藝及優(yōu)化思路展開研究。

1 工程概況

某鐵路客運(yùn)專線TJ-10標(biāo)段里程為DK520+441.54～

DIK555+986.52，線路長(zhǎng)35.545km，正線設(shè)計(jì)行車速度為350km/h。該鐵路專線正線主要采用CRTSⅢ型板式無砟軌道，一般路段軌道設(shè)計(jì)為176mm鋼軌+34mm扣件+38mm承軌臺(tái)+200mm軌道板+90mm自密實(shí)混泥土+196mm底座及4mm隔離層。路基段軌道設(shè)計(jì)為176mm鋼軌+34mm扣件+38mm承軌臺(tái)+200mm軌道板+90mm自密實(shí)混泥土+296mm底座及4mm隔離層。

CRTSⅢ型板式無砟軌道主要采用附帶擋肩承軌臺(tái)形式，并通過調(diào)節(jié)軌道板承軌臺(tái)模具，調(diào)整軌道板鋪設(shè)在曲線段后的高低及矢距，從而保證其與豎曲線及平面曲線的適應(yīng)。曲線段CRTSⅢ型板式無砟軌道板必須一一對(duì)應(yīng)，鋪設(shè)在相應(yīng)線路里程位置。待完成軌道板精調(diào)施工并灌注自密實(shí)混凝土后，便形成固定復(fù)雜的三維空間結(jié)構(gòu)[1]。為保證施工質(zhì)量及運(yùn)行安全，對(duì)軌道板安裝及混凝土澆筑精度要求較高。一旦出現(xiàn)偏差，必須鑿除底座，大面積揭板并重新澆筑。

2 板式無砟軌道結(jié)構(gòu)

CRTSⅢ型板式無砟軌道主要包括鋼軌、墊板、扣件、軌道板、自密實(shí)混凝土調(diào)平層、中間隔離層、鋼混底座等部分，如圖1所示?；炷琳{(diào)平層設(shè)計(jì)時(shí)必須與軌道板共同承擔(dān)軌道行車荷載，為此自密實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)必須和軌道板牢固粘結(jié)。

自密實(shí)混凝土調(diào)整層長(zhǎng)度應(yīng)與軌道板長(zhǎng)度保持一致，故在混凝土施工時(shí)，關(guān)閉緊鄰軌道板側(cè)的模板后，調(diào)整層應(yīng)位于鋼混底座與軌道板間，形成一個(gè)近乎全封閉的空間結(jié)構(gòu)。僅在軌道板預(yù)制時(shí)在中線上預(yù)留3個(gè)孔道，用于自密實(shí)混凝土灌注。

3 自密實(shí)混凝土恒壓灌注施工工藝流程

自密實(shí)混凝土在我國高速鐵路無砟軌道中主要應(yīng)用于道岔岔板充填層，但因整個(gè)線路中道岔占比較少，且線路橫向道岔充填層寬度通常超出道岔板20cm，導(dǎo)致自密實(shí)混凝土灌注和出料端均為開放形式，施工難度不大。

NmQhwd29kfNyQRmFJ2AS/w==該鐵路客運(yùn)專線無砟軌道全線均采用自密實(shí)混凝土灌注，其調(diào)整層厚度小，長(zhǎng)度分2.5m和5.6m兩種，為狹長(zhǎng)薄板結(jié)構(gòu)。自密實(shí)混凝土調(diào)整層頂面覆蓋軌道板，周圍通過模板封閉，并以軌道板上3個(gè)小孔為灌注通道。可見，該鐵路專線無砟軌道自密實(shí)混凝土灌注施工工藝與傳統(tǒng)道岔區(qū)工藝顯然不同[2]，如圖2所示。

4 自密實(shí)混凝土恒壓灌注施工要點(diǎn)

4.1 安裝模板

該鐵路客運(yùn)專線CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實(shí)混凝土模板，主要由輕型槽鋼加工預(yù)制，制造時(shí)應(yīng)將精調(diào)爪部位斷開處理。將厚度在2mm以內(nèi)的透氣性土工布材料貼覆于模板表面，并在土工布和模板間均勻涂刷脫模劑。模板支立前，在軌道板兩側(cè)使用墨線彈出邊線與軸線，邊線與軌道板相距55mm，軸線與軌道板相距125mm。確定好鉆孔孔位后進(jìn)行錨固螺栓鉆孔。

將模板與立模邊線對(duì)齊，并使模板上部和軌道板緊密貼合，與軌道板側(cè)面平行。排水坡側(cè)模板應(yīng)與軌道板側(cè)面平行。相鄰模板對(duì)接處應(yīng)通過陰陽扣搭接，以確保搭接平順、無錯(cuò)臺(tái)。將相鄰模板搭接扣扣好后，通過壓緊角鐵將模板下翼緣頂住，并使用頂緊螺栓支撐模板，避免變位。

隨后在上部使用2顆螺栓頂緊軌道板，下部則使用1顆螺栓固定模板底部，形成L型頂緊結(jié)構(gòu)。對(duì)于加固完成的模板，應(yīng)使用玻璃膠封堵模板與軌道板接觸面縫隙，并通過薄鐵皮封堵模板與底座板接觸面縫隙。

4.2 軌道板處理

為避免自密實(shí)混凝土灌注施工時(shí)軌道板偏移或上浮，必須在精調(diào)結(jié)束后于軌道板兩側(cè)增設(shè)Γ型壓緊加固裝置。安裝時(shí)，應(yīng)將頂緊錨栓孔和底座絲桿錨栓孔對(duì)準(zhǔn)，在絲桿中穿入壓緊裝置、翼型螺母后擰緊。使用小錘將翼型螺母錘擊2～3下，確保充分壓緊。待完成自密實(shí)混凝土灌注施工后將壓緊裝置拆除，并旋出錨固螺桿。

CRTSⅢ型無砟軌道板為混泥土結(jié)構(gòu)，吸水性極強(qiáng)，在灌注施工期間，會(huì)將自密實(shí)混凝土中的自由水吸附至混凝土孔隙中，同時(shí)置換出空氣，自密實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部也會(huì)形成較大氣泡?？赏ㄟ^旋轉(zhuǎn)噴嘴展開軌道板預(yù)濕施工，并在灌注前60min從軌道板3個(gè)預(yù)留孔道進(jìn)行噴射預(yù)濕，待表面微潮后結(jié)束。以上過程中隔離面不得形成明顯積水。在自密實(shí)混凝土灌注施工前10min，再次檢查軌道板隔離層表面的濕潤(rùn)程度及是否積水，保證灌注質(zhì)量。

4.3 自密實(shí)混凝土施工

4.3.1 自密實(shí)混凝土拌制及運(yùn)輸

在拌制自密實(shí)混凝土?xí)r，應(yīng)按次序在攪拌機(jī)內(nèi)投入粗集料、細(xì)集料、水泥、礦物摻合料、其他材料，干拌60s后再摻水和外加劑繼續(xù)攪拌120s?？紤]到該鐵路軌道施工任務(wù)安排在冬季進(jìn)行，應(yīng)將拌和用水加熱溫度控制在80℃左右，并將自密實(shí)混凝土拌和時(shí)間延長(zhǎng)50%。將試制好的自密實(shí)混凝土開盤鑒定，進(jìn)行工作性能檢測(cè)，符合要求后再正式生產(chǎn)。

使用混凝土運(yùn)輸車運(yùn)輸自密實(shí)混凝土，單車運(yùn)輸量應(yīng)按4.5～6.0m3確定，數(shù)量應(yīng)根據(jù)拌和能力及灌注施工工效綜合確定，以盡可能減少運(yùn)輸和停車待卸料時(shí)間。待將混凝土運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)后，車輛應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)20～30s后再卸料，混凝土出料到灌注結(jié)束之間不得超出150min?；炷吝\(yùn)輸期間，應(yīng)設(shè)置保溫措施，避免因混凝土受凍而影響性能。

4.3.2 自密實(shí)混凝土灌注

以泵送方式灌注自密實(shí)混凝土，即通過灌注料斗車將混凝土運(yùn)至灌注點(diǎn)，從軌道板中間孔灌注，同時(shí)四角排氣。為避免混凝土漿液從灌注孔內(nèi)溢出而污染軌道板，必須在灌注前將尺寸為Φ110mm×500mm的PVC管插入軌道板2個(gè)觀察孔，并將方鋼和浮標(biāo)插入模板4個(gè)排氣孔，方鋼設(shè)置高度應(yīng)高出軌道板頂面200mm。其主要目的是為自密實(shí)混凝土填充提供水頭壓力，以便判斷填充效果。浮標(biāo)設(shè)置高度應(yīng)與軌道板頂面齊平，灌注期間若浮標(biāo)上浮，則表明混凝土液面已超出軌道板頂面[3]。

先通過噴霧器潤(rùn)濕漏斗，再根據(jù)儲(chǔ)料斗內(nèi)容量標(biāo)尺讀數(shù)判斷混凝土量，以確保儲(chǔ)料量基本達(dá)到1.5m3，能滿足1塊板的灌注需求。灌注時(shí)，打開儲(chǔ)料斗閥門，待混凝土裝滿恒壓斗后開啟恒壓斗閥門灌注，同時(shí)由技術(shù)人員記錄開啟及灌注時(shí)間、灌注速度及灌注量等參數(shù)值。灌注期間應(yīng)通過儲(chǔ)料斗、恒壓斗閥門的控制與調(diào)整，確保恒壓斗內(nèi)混凝土量穩(wěn)定。按照以上流程，1塊板自密實(shí)混凝土的灌注時(shí)間約為10～12min。

待自密實(shí)混凝土自流至模板排氣孔內(nèi)并將浮標(biāo)頂起20cm高度時(shí)，由技術(shù)人員記錄具體時(shí)間。當(dāng)最末尾排氣孔處浮標(biāo)被頂起20cm時(shí)，結(jié)束混凝土灌注，并關(guān)閉儲(chǔ)料斗和恒壓斗閥門。將灌注漏斗移走，拔除PVC管，清理現(xiàn)場(chǎng)，全面檢查模板漏漿情況，并對(duì)于漏漿及時(shí)封堵。

4.4 養(yǎng)護(hù)及拆模

待完成自密實(shí)混凝土灌注后應(yīng)展開至少14d的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，具體采用噴涂養(yǎng)護(hù)液的方式。對(duì)于同等條件制備的混凝土試件應(yīng)灑水養(yǎng)護(hù)。當(dāng)軌道板混凝土實(shí)際強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求（即10MPa以上）后，結(jié)束養(yǎng)護(hù)并拆模。拆模時(shí)除要求混凝土強(qiáng)度符合要求外，還應(yīng)避開混凝土內(nèi)部溫度最高的時(shí)間段。拆模順序應(yīng)與立模順序相反，且不能損壞軌道板周圍混凝土。軌道板在自密實(shí)混凝土實(shí)際強(qiáng)度完全達(dá)到設(shè)計(jì)水平后，方可承受全部設(shè)計(jì)荷載。

5 工藝改進(jìn)

按照以上方案，進(jìn)行試驗(yàn)段無砟軌道自密實(shí)混凝土灌注施工后，板腔潤(rùn)濕、混凝SLwnHzTJNHHKRvj65eO3LA==土攪拌及灌注、浮漿控制等方面存在較大難度。為此，提出以下改進(jìn)思路。

5.1 將軌道板腔潤(rùn)濕

在自密實(shí)混凝土灌注前，借助噴霧器并通過觀察孔噴霧潤(rùn)濕軌道板腔。在灌注1h前潤(rùn)濕1次，灌注開始15min前再潤(rùn)濕1次，每次潤(rùn)濕時(shí)均應(yīng)將噴霧器順著觀察孔旋轉(zhuǎn)1圈，時(shí)間不超出5～8s，從而將軌道板腔內(nèi)濕度控制在85%～90%之間。

5.2 自密實(shí)混凝土攪拌

按照前期攪拌工藝，混凝土缺乏穩(wěn)定性，塌落度達(dá)到（700±50）mm后便展開灌注，期間漏斗內(nèi)混凝土流動(dòng)性差，浮漿多。為此，將白天早間、午間和晚間塌落度分別控制在（700±10）mm、（720±10）mm、（680±10）mm。首次投料0hHwr8Kh7YPrca0go4lX6Q==后持續(xù)攪拌60s，二次投料后攪拌180s。改進(jìn)后，所生產(chǎn)的前2盤自密實(shí)混凝土攪拌水量與設(shè)計(jì)用水量存在較大差異，此后基本達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)。

5.3 自密實(shí)混凝土灌注

考慮到施工時(shí)自密實(shí)混凝土封閉在閉合腔內(nèi)，為增強(qiáng)密實(shí)效果，必須在各角處預(yù)留排氣孔，孔內(nèi)留有部分混凝土方塊，拆模后通過角磨機(jī)切除此類方塊，但切口處不平整，很容易破壞自密實(shí)混凝土填充層。為此，在排氣孔處封邊模板上預(yù)留出鍘刀企口，待混凝土灌注結(jié)束30min后打磨光滑，使用涂抹脫模劑的鍘刀將方塊凸起切除，確保切口平整光滑。

按照以上思路改進(jìn)后，鐵路客運(yùn)專線TJ-10標(biāo)段CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實(shí)混凝土恒壓灌注施工參數(shù)取值[4]見表1。

6 結(jié)束語

自密實(shí)混凝土作為填充層，在CRTSⅢ型板式無砟軌道中起到承上啟下的作用，其施工效果也直接決定著無砟軌道施工質(zhì)量及工效。本文以某鐵路客運(yùn)專線為例，對(duì)CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實(shí)混凝土恒壓灌注施工要點(diǎn)展開分析，根據(jù)試驗(yàn)段施工效果，從軌道板腔潤(rùn)濕、自密實(shí)混凝土攪拌及運(yùn)輸?shù)确矫嫣岢龉に噧?yōu)化思路。

參考文獻(xiàn)

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[2] 丁小平，王金，傅重陽，等.降低CRTSⅢ型板式無砟軌道誤差工藝及配套工裝[J].建筑機(jī)械化，2023，44（5）：29-32.

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[4] 羅宏.CRTS Ⅲ型板式無砟軌道自密實(shí)混凝土質(zhì)量控制[J].工程技術(shù)研究，2022，7（4）：129-131.