CRTSⅡ型板式无砟轨道桥上滑动层、挤塑板施工技术

郑先奇

(中铁十六局集团第三工程有限公司,浙江湖州 313000)

1 概述

随着我国客运专线、高速铁路的大规模建设,无砟轨道系统的高精度、高稳定性、高平顺性,给旅客带来了平稳、舒适的乘坐环境。滑动层、梁端挤塑板是桥梁地段CRTSⅡ型无砟轨道结构的重要组成部分。京沪高铁三标荆河特大桥位于山东省滕州市境内,桥梁全长11.445 km。荆河特大桥是CRTSⅡ型无砟轨道桥上滑动层、梁端挤塑板施工试验段之一。通过试验段对滑动层、梁端挤塑板进行施工工艺研究试验,优化施工工艺和工序,为京沪高铁CRTSⅡ型无砟轨道桥上滑动层、梁端挤塑板大规模施工标准化作业,制定科学合理的工艺、工序标准。

2 滑动层、梁端挤塑板的作用

2.1 滑动层的作用

CRTSⅡ型板式无砟轨道是连续铺设,而位于其下的箱梁是简支,在列车的纵向力和轨道温度应力作用下可以一端活动,所以箱梁和轨道是要相互滑动的。如果把无砟轨道直接浇筑在箱梁防水层上,梁、板之间就会有很大的摩擦力,滑动起来就会很困难甚至成为不可能。通过在梁面和底座板间设置滑动层,减弱温度荷载作用下梁体伸缩对钢轨水平受力的影响,是大跨度桥梁采用纵连板式无砟轨道不设置钢轨温度伸缩调节器的关键技术。利用梁面和底座板间设置滑动层不传递层间剪力的特点,减弱梁体和轨道间竖向相互作用,改善轨道结构受力。滑动层就是用以实现梁、板相互滑动的技术措施。

2.2 梁端高强挤塑板的作用

CRTSⅡ型板式无砟轨道桥上纵连轨道结构梁端受力问题,是借鉴大跨度桥梁梁端平衡板设计理念和公路领域先简支后连续结构的梁端构造措施处理思路,在梁端顶板上方设置硬质高强挤塑板缓冲层,用于缓解梁端转角对轨道结构受力的影响。

3 滑动层、梁端挤塑板结构形式

CRTSⅡ型板式无砟轨道桥上设有滑动层,位于桥面防水层和底座板之间,自下而上由土工布、薄膜、土工布组成。滑动层铺设可分3步进行,分别为下层土工布铺设、中间聚乙烯薄膜和上层土工布铺设。每孔箱梁上滑动层的铺设范围为桥梁固定端的剪力齿槽边缘至相邻桥梁剪力齿槽边缘,在梁端直接铺设在挤塑板顶面,下层土工布在梁缝处断开。挤塑板位于梁端各1.45 m范围内,预留5 cm深的凹槽铺1层5 cm厚,宽度为2.95 m的挤塑板,下层土工布、挤塑板与桥面通过聚氨酯胶合剂粘贴。

4 滑动层、挤塑板施工时间

CRTSⅡ型无砟轨道桥上滑动层、挤塑板的施工,是在桥面防水层施工完毕并验收合格后进行,梁端1.45 m长范围、预留5 cm深的凹槽平整度,必须符合设计和规范要求,梁端预留的凹槽与梁面设置3.10 m宽、高6.5 cm的加高平台的高差必须符合设计和规范要求。如图1所示。

图1 CRTSⅡ型无砟轨道滑动层、挤塑板铺设及胶粘剂位置示意(单位：mm)

5 施工前准备

5.1 梁面清洁

施工前应对CRTSⅡ型无砟轨道桥上滑动层、挤塑板的范围内梁面进行清洁处理。铺设前用洁净的高压水或高压风配合大功率吸尘器清洁桥面,特别是对油污等污染应特别清理,确保铺设范围内干燥、洁净且无磨损性砂石颗粒。施工环境具备挤塑板、滑动层施工条件,原材料经检验合格,设备、工器具满足施工需要方可进行施工。

5.2 测量放线

测量确定挤塑板、滑动层铺设位置,并用墨线标识。两布一膜铺设,应根据桥面上测量标记点进行，依此控制滑动层铺设,铺设宽度应为3.05 m,保证其宽出底座板每侧5 cm, 在底座板施工完成后切除滑动层宽出底座部分,确保底座板与桥面间保持密封状态。

6 施工方法

6.1 双组份聚氨酯胶粘剂

CRTSⅡ型无砟轨道桥上滑动层、梁端挤塑板采用双组份聚氨脂胶粘剂粘接,双组份聚氨脂胶粘剂是以含羟基的高分子物质为主剂和含活性氰酸酯基团为固化剂组成。在工业粘接应用上,因双组份聚氨脂胶粘胶剂与许多材料有很好的粘接力,并且有着优异的抗冲击性、耐久性、耐低温性、耐疲劳性等性能。该胶粘剂常温固化拉伸强度达10.0 MPa,伸长率100%左右,高温高湿条件下不固化、不发泡。而高铁滑动层主要是针对混凝土、高强挤塑板、聚氨脂防水层及土工布的粘接,双组份聚氨脂胶粘剂有优异的粘接性能。

6.2 双组份聚氨酯胶粘剂的配制

胶粘剂采用A、B双组份,严格按照厂家提供的混合比例(3∶1)准确进行称量配料,现用现配,每次配制15～30 kg,采用自制胶粘剂搅拌器搅拌均匀,搅拌时间为10～15 s,胶粘剂须在45 min内使用完毕。胶粘剂涂刷厚度不大于0.5 mm,用量约为0.6 kg/m2。

6.3 挤塑板铺设

高强度挤塑板设于桥梁接缝处。铺设前检查其铺设范围内梁面质量,梁面应光滑、平整、洁净,不得残留油污及石子或砂粒之类可能破坏挤塑板的颗粒。

将挤塑板粘贴在梁面相应位置处的防水层上。高强度挤塑板可以榫接或阶梯结合,接缝应严密不得有通缝,边部多余部分切直。梁端各1.45 m范围内设置1层5 cm厚挤塑板,宽度为2.95 m,挤塑板与桥面通过聚氨酯胶合剂粘贴。

(1)利用测量点用墨线弹出铺设位置,在梁端涂刷聚氨酯胶粘剂,涂刷面积同挤塑板铺设面积。

(2)挤塑板设置：(1块×0.575 m+3块×0.6 m+1块×0.575 m)×1.45 m。

(3)挤塑板不能受损,一旦挤塑板受损,必须整块更换。

(4)铺设完成后,可在挤塑板面上加压面积不小于挤塑板的重物,以确保挤塑板平整,并与桥面粘结牢固。铺设完成的高强度挤塑板不得污染、破损。挤塑板顶面与加高台的上表面的高度允许偏差为±2 mm,检验范围为每孔梁梁端。要确保高强度挤塑板顶面和梁面其他部位的加高平台面保持一致,否则会影响梁活动端的自由伸缩。挤塑板顶面高了,梁活动端伸缩会压碎高强度挤塑板；高强度挤塑板顶面低了,梁活动端伸缩会拉裂底座板。

6.4 聚氨酯粘胶带涂刷

根据桥面上测量标记点确定滑动层铺设位置,并在底座板范围内沿线路纵向两侧及中间各弹出宽30 cm的粘合剂涂刷带,以此控制聚氨酯的涂刷范围。在墨线标识粘胶带内涂刷聚氨酯胶合剂,作为下层土工布在桥面防水层的粘接带,聚氨酯胶合剂涂刷厚度均匀,不得有漏涂现象,一般为25～45 min后即可进行下层土工布的粘接作业。

6.5 滑动层铺设

6.5.1 下层土工布铺设

聚氨酯涂刷好后,严格按照产品规定的作业时间进行铺设土工布,根据气温需要适当调整时间,一般为25～45 min,避免胶粘剂初凝前进行下层土工布的铺设。下层土工布直接用聚氨酯胶粘剂粘结在梁面上,为了防止下层土工布在粘结时出现起折皱而影响上层土工膜的铺设质量，在铺设时由左右两侧的人对称均匀用力将下层土工布拉平,与聚氨酯胶粘剂粘结在梁面上,滑动层两布一膜铺设应单向铺设,同时用钢滚筒或橡胶滚筒往铺设方向碾压平整、密贴,底层土工布必须光面朝上。

6.5.2 中间土工膜铺设

在第一层土工布上直接铺设聚乙烯薄膜。由于聚乙烯薄膜出厂是卷材,铺设时会发生卷曲,铺设面不平整、不密贴而影响到上层土工布的铺设,聚乙烯薄膜初步铺设好后,在两端设置拉紧器进行张拉,拉紧器是在1根φ48 mm,壁厚3 mm的钢管上纵向平行于钢管轴线锯开1道宽3 mm的开口,将聚乙烯薄膜放入钢管开口中,均匀卷动钢管待聚乙烯薄膜卷至3圈后,用铁丝将聚乙烯薄膜绑扎在钢管上,在钢管两端用拉紧器张拉,使拉紧器将聚乙烯薄膜拉紧、拉平、密贴于下层土工布上。拉紧器张拉可利用梁两端的剪力齿槽中剪力钉连接锚固并张拉。

6.5.3 上层土工布铺设

聚乙烯薄膜铺设好后,开始铺设上层土工布。梁缝部位上层土工布顶面垫宽20 cm,厚3 mm镀锌钢板,长为2.95 m,且保证前后梁上有至少5 cm的搭接长度,梁缝中心线对称放置,作为梁缝处混凝土支撑,保证不出现凹陷和下沉。滑动层铺设应平整、密贴、无皱褶且粘接牢固。滑动层铺设后无破损,发现破损立即进行更换,顶层土工布必须光面朝下。滑动层出现破损要进行整幅更换；滑动层铺设完成后要禁止踩踏；底座板混凝土灌注完成后要人工切除外露多余的滑动层,切记不可破坏防水层。

6.5.4 滑动层铺设搭接原则

下层土工布宜连续整块铺设,土工布连接采用对接方式,在接头两侧各加30 cm宽横向粘接带,采用聚氨酯胶粘剂粘牢。

聚乙烯薄膜在下层土工布上应整块铺设。特殊情况下必须分块铺设时,其接缝采用聚乙烯薄膜熔接机热熔对接,禁止采用搭接方式。

上层土工布应连续整块铺设,不得对接。上层土工布进行搭接,接头长度≥20 cm。土工布、土工膜接头位置错开至少1 m。

6.6 底座板垫块

滑动层铺设完成后,立即压上混凝土定距垫块,以防止滑动层出现皱褶、滑动。混凝土垫块底部宽度采用5 cm,长度为35～40 cm。在安放钢筋骨架时必须安放合适的定距垫块,以避免钢筋笼的荷载呈点状支立于土工布之上或将其刺穿。

(1)不得安放点状垫块,应安放条状垫块；

(2)钢筋笼沿底座板纵向每米的支撑面积必须≥0.185 m2；

(3)垫块应用C30混凝土或纤维配筋的砂浆做成、对混凝土有足够的抗碱性并且自身有抗腐蚀性。

CRTSⅡ型板式无砟轨道桥上滑动层、挤塑板施工工艺流程如下：施工准备→梁面清洁→测量放样→梁端涂刷胶粘粘剂→挤塑板铺设→涂刷胶粘剂→铺设第1层土工布→铺设土工膜→铺设第2层土工布→安放混凝土垫块。

7 滑动层、梁端挤塑板的质量要求

7.1 挤塑板的质量要求

CRTSⅡ型板滑动层和梁端挤塑板铺设,挤塑板规格采用0.6 m×1.45 m,SL型式,厚度为50 mm,尺寸允许偏差±7.5 mm,厚度允许偏差±3 mm,对角线允许偏差7 mm。挤塑板密度43～53 kg/m3,压缩弹性模量38～42 MPa,抗剪强度≥300 kPa。挤塑板表面平整,无夹杂物,无气泡、裂口、变形颜色均匀,不应有影响使用的可见缺陷。

7.2 土工布的质量要求

土工布宽度为3 050 mm,宽度偏差为0～+46 mm；下层土工布采用400 g/cm2，厚度为3.0～3.5 mm,上层土工布采用200 g/cm2,厚度为1.8～2.2 mm。土工布采用聚丙烯针刺非织造土工布,不得添加除暗光定剂、抗紫外线稳定剂之外的添加剂。

7.3 土工膜的质量要求

土工膜宽度为3 050 mm,宽度偏差为-30～+46 mm；厚度为1.0 mm,偏差0～+0.2 mm。密度≥0.94 g/cm3,拉伸屈服强度≥16 N/mm,拉伸断裂强度≥27 N/mm,直角撕裂强度130 N。切口平直、无断头、裂纹、分层、损伤、气泡。

7.4 胶粘剂质量要求

胶粘剂采用双组份聚氨酯胶粘剂,硬化过程受湿度影响小,与梁面防水层有良好的兼容性。无气泡、结块、凝胶、结皮,适用温度5～40 ℃,与防水层的粘接强度≥1.0 MPa,与高强挤塑板的粘接强度≥0.6 MPa。

8 结语

京沪高铁CRTSⅡ型无砟轨道桥上滑动层和梁端挤塑板施工技术,其工艺流程科学合理、施工工艺经济实用、容易掌握操作，保证了工程高标准、高质量的要求，对客运专线、高速铁路CRTSⅡ型无砟轨道桥上滑动层、梁端挤塑板施工具有很好的指导作用。施工过程中只有每一道工序都严格控制,才能确保滑动层和梁端挤塑板施工质量,为客运专线、高速铁路的高速列车行车运营安全提供坚实保障。

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