沪宁城际铁路水泥乳化沥青砂浆施工技术

2010-09-04孙继成

铁道建筑 2010年12期

孙继成

(沪宁城际铁路公司，南京 210042)

沪宁城际铁路是城际铁路网宁—沪—杭—甬“Z”型主轴线的重要组成部分，线路走向基本平行于既有沪宁铁路，起自上海，经昆山、苏州、无锡、常州、丹阳、镇江至南京，正线全长300.168 km，其中上海市境内32 km，江苏省境内268 km，全线设有21个车站。2008年7月1日正式开工，计划2010年7月1日投入运营。

沪宁城际铁路是国内第一条全线采用CRTSⅠ型板式无砟轨道的铁路客运专线，工程广泛采用了新技术、新结构、新工艺。其中水泥乳化沥青砂浆是板式无砟轨道的关键材料之一，其施工质量好坏直接决定无砟轨道建设的成败，为了保证沪宁城际铁路无砟轨道的施工质量和使用性能，沪宁公司在施工管理、轨道板精调、砂浆制备和灌注施工等多方面进行了创新，有效保证了沪宁城际铁路无砟轨道水泥乳化沥青的施工质量和工期。

1 施工管理

鉴于水泥乳化沥青砂浆配方技术含量高、施工要求高，砂浆品质需全过程监控等特点，为了砂浆的施工质量，沪宁公司委托铁科院金化所作为全线无砟轨道水泥乳化沥青砂浆施工的技术咨询服务单位。明确了咨询单位、监理单位、施工单位、材料供应商、设备供应商等的各自分工和职责。

在施工准备阶段，公司要求咨询单位先后进行了试验、施工及监理人员的培训，同时做好Ⅱ级、Ⅲ级试验室建设的指导及验收，干料原料及生产厂家筛选，对乳化沥青厂家考察，各种配合比试验的指导及验收，工艺性试验的指导及验收，灌注设备的验收，先导段施工的指导及验收，正式施工过程中的现场指导，施工中出现问题的及时解决等。

为了使质量控制过程规范有序，公司还要求技术咨询服务组专门制订了水泥乳化沥青砂浆试验室的验收审批要求，初始配合比试验的验收审批要求，基本配合比试验(搅拌、灌注工艺、揭板检查、型式检验)的验收审批要求，砂浆搅拌车上道前试验(计量标定、适应性试验、灌注试验)的验收审批要求，水泥乳化沥青上道施工的验收审批要求等质量控制管理程序，并对实施上述质量控制过程所需的记录及审批表格进行了规范和统一。

2 轨道板安装与精调

全线轨道板铺设任务共计约12万块，分8个标段进行砂浆灌注施工。对全线砂浆施工主要分为如下几个安装步骤:

1)底座板的制备要确保每块轨道板下CA砂浆平均厚度至少满足40 mm要求。

2)全线以GRP点为测控基准进行轨道板精调施工，采用速调标架以轨道板第二排(从板端开始的)螺栓孔为控制基点进行精调作业，轨道板间按搭接(各次设站测量范围间)测量控制。精调精度要求为:板内4个承轨点间平面及高程差按0.3 mm控制，板与板间相邻承轨点平面及高程差按0.4 mm控制。

3)轨道板精调完成后必须设置压紧装置，防灌注CA砂浆时板上浮、侧滑。尤其是曲线超高地段。当扣压力达到要求，同时安装完成后必须再次复核确认待灌区段轨道板平顺性。一般情况下，固定装置安装于轨道板的两端中间(凸型挡台先于轨道板精调前形成时，在凸型挡台上预留横向穿孔，安装压紧装置)。曲线位置轨道板两侧中间部位增加设置固定装置。压紧装置由锚杆、L型钢架及翼形螺母组成，锚杆锚固深度应为100～150 mm，并采用植筋胶(环氧树脂基为基础的)锚固，锚固完成的锚杆应确保处于垂直状态。压紧装置施工前，应进行锚杆抗拔试验。CA砂浆灌注并硬化后压紧装置拆除。

4)灌注袋的铺设砂浆灌注袋铺放前，人工配合高压风枪清理底座板混凝土表面，底座板表面无杂物、积水。根据铺板类型、砂浆灌注厚度(精调后调查)，选择对应尺寸灌注袋并尺量检查，灌注袋应符合《客运专线铁路CRTS I型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆和凸台树脂用灌注袋暂行技术条件》规定。灌注袋铺设时灌注口朝轨道外侧，曲线地段灌注口均朝曲线内侧。拉伸灌注袋使其平展无褶皱，外侧缝合线与轨道板边缘对齐，灌注袋四角采用少许粘合胶固定在底座板上。灌注袋铺设完成后应设置专门检查工序对铺设质量进行确认，保证砂浆袋厚度尺寸与实际灌注厚度需要相匹配，同时能够保证灌注后的CA砂浆袋与轨道板边平齐且轨道板边角悬空应＜30 mm。

3 水泥乳化沥青砂浆的制备

1)CA砂浆配合比的确定

砂浆的初始配比、基本配比及施工配比应主要在乳化沥青供应商的指导下进行，其中，全部CA砂浆配比应得到铁科院金化所的审查确认。砂浆配比应满足各种环境温度(5℃ ＜t＜35℃)条件下的施工需要，特别是高温条件下(可按35℃以下掌握)。

2)拌制工艺的确定

水泥乳化沥青砂浆的拌制工艺主要取决于所采用的搅拌车形式，搅拌车不同，拌合工艺略有差别。在沪宁线上共有三一重工、南方路机、邯郸机械和中铁四局共四种车型。全线CA砂浆灌注施工由乳化沥青及CA砂浆拌合车供应商指导服务，铁科院金化所技术服务组负责技术把关。每辆砂浆车应固定专人自始至终掌控不同环境温度条件下的砂浆配比微调数据。试验时，砂浆车应满料搅拌，满料试验才有可能全面体现砂浆车性能。

由于各类搅拌车的搅拌机及搅拌叶片设计不同，拌合时所用时间及转速会有区别，最终均需保证拌制完成的水泥乳化沥青砂浆均匀且性能指标满足技术条件的要求。各类车拌合工艺的主要区别在于搅拌时间及搅拌速度的不同。其拌合工艺的共同点有:先低速加入液态料(乳化沥青、水等)，然后启动高速搅拌加入干料，高速加入引气剂，低速搅拌开始灌注。

水泥乳化沥青砂浆的拌制是在自动化程度较高的砂浆搅拌车上进行的。砂浆搅拌车由储料系统、配料系统和搅拌系统组成，并配有发电机和空调设备。搅拌车配备加料设备，固体干粉料用加料斗从车顶加料口加入，液体的乳化沥青和P乳剂用泵泵入储料仓，用量较小的外加剂材料由人工加入。由于水泥乳化沥青对材料温度相当敏感，所以在加料前必须测量各种材料的温度，控制在5℃ ～35℃之间，超过或低于此温度范围必须采取降温或增温保温措施。

加料的同时，检查砂浆搅拌车的配料系统、搅拌系统和其他吊装设备运转是否正常。加料完成后，由砂浆搅拌车专门的操作人员在电脑里输入施工配合比和各种搅拌参数，联络灌注点准备好后，依据灌注点灌注一块板所需的砂浆数量，确定搅拌方量，启动程序，配料和搅拌自动完成。

待砂浆搅拌好以后，取样进行检测其流动度、含气量和砂浆温度均合格方可进行灌注。若测得的含气量偏小，可以适当延长快拌时间，直至合格。若测得的含气量偏大，可进行适当的慢搅，使砂浆中的气泡部分释放，以致含气量能够满足要求。现场控制检测指标合格后，将砂浆放进成品斗中准备运输，整个搅拌工艺就完成了。工艺流程见图1。

3)CA砂浆原材料的确定

砂浆配比确定后，应严格掌控所用原材料品牌、品质的稳定性，原料选择及进场把关由乳化沥青供应商负责。

4)建立并形成原材料的仓储能力

施工时为保证砂浆原材料的供应，每10 km左右建立一处仓储基地，其功能设置按铁道部工管技(2009)12号《关于印发〈板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆施工材料储存管理办法〉的通知》要求执行。仓储基地建设在铁科院金化所及乳化沥青供应商的指导下进行，并组织验收。

5)砂浆拌合的稳定性确认

每类型(主要设备完全一致的)砂浆搅拌车及每组砂浆施工配比在正式灌注施工前均应进行砂浆拌合的稳定性试验，要求连续拌合5块板所需砂浆，抽取第1、3、5次(板)拌合料进行仿真灌板试验，并掀板检查，以确认拌合工艺及材料的稳定性。全部合格时方可正式进行灌注砂浆施工，由乳化沥青及CA砂浆车供应商技术指导及配合，铁科院金化所技术服务组检查确认。

图1 水泥乳化沥青砂浆现场拌制流程

4 水泥乳化沥青砂浆的灌注

1)砂浆材料的运输及拌合

全线各单位配置的移动砂浆搅拌车均具有仓储地点加料→运输至工地并拌合的能力。每次灌注施工前均应进行砂浆试拌合，测量其温度、流动度、含气量等指标，各项指标合格后即可进行灌注施工，其中，流动度控制在18～26 s，含气量控制在8% ～12%，灌注时的沥青砂浆温度为5℃ ～40℃。每次施工应按规定留取试件。

2)砂浆的垂直运输

砂浆拌合完成后，将砂浆倒装于砂浆灌浆漏斗中，吊车(或桅杆吊)吊运上桥并置于专用平车上，移动至灌注地点进行灌浆作业。砂浆灌浆漏斗与平车的组合配置应确保出料口高于轨道板0.5 m至1.0 m。

3)轨道板砂浆垫层灌注作业

在轨道板表面和灌注口附近铺设塑料薄膜，防止轨道板等的污损。

将灌注软管带漏斗端与砂浆灌浆斗对接，灌注软管另一端作为出口与灌浆袋口连接，开启灌注阀门，进行灌注施工(见图2)。

砂浆应缓慢连续灌注，灌注过程中安排专人观测轨道板状态，不得出现拱起、上浮现象，尽量避免踩踏轨道板。

当砂浆注入到灌注袋一半量时，应降低灌注速度，使灌注袋内尽量饱满，确认灌注袋的端部及四角已经充分填充，使轨道板四角与灌注袋密贴，即刻停止灌注，将浇口用扎带扎紧，灌注袋口应留有不少于300 mm高的砂浆;分离灌注软管与浇口袋，用木块垫起灌注浇口。用板子将灌浇口袋竖起(见图3)。

在灌注结束后20～45 min左右进行挤浆，挤浆量以使砂浆充实饱满为度，曲线超高段应保证曲线外侧灌注袋口砂浆高于轨道板，砂浆挤入结束后(需要有经验人员专门岗位操作)，用U形夹具封住浇口(见图4)。如果发生灌注袋破损砂浆溢出的情况，量少时用夹具止漏，量多时，用废棉纱头、细骨材及水泥等进行堵漏，也可用沥青毡布进行修补。

图2 砂浆灌注设备连接示意

图3 砂浆灌注浇口处理示意

图4 浇口固定处理示意

4)灌注后的处理

撤除防止污损用的塑料布。确认砂浆达到指定强度(0.1 MPa)后，撤除精调千斤顶及压紧装置。此时，应确认是否有灌注不充分的情况，轨道板与混凝土底座之间有无空隙。如果灌注不充分，需撤去已灌注的砂浆重新进行灌注。

对灌注口保护，应在砂浆凝固后，用专用刀具切断灌注口，并用小型燃烧器将保护薄膜(封补灌注袋的苫布)及金属刮刀全面加温后粘贴。粘贴封补灌注袋的苫布时，为了避免空隙的产生，要对其进行加热，并用金属刮刀涂抹，使灌注袋和砂浆融为一体。灌注袋或者水泥乳化沥青砂浆如果出现破损的地方，亦可用封补灌注袋的苫布进行修补。

5)砂浆车搅拌机的清洗

砂浆搅拌机由于加料等原因不能连续拌合施工时，应及时对搅拌仓进行清洗。清洗可利用等待加料时间进行。清洗时应注意清洗后污水的处理排放。