严寒地区客运专线CRTSⅠ型轨道板预制质量控制

2012-02-02朱海城

铁道建筑 2012年5期

关键词：钢棒张拉预应力

朱海城

(哈大铁路客运专线公司，辽宁沈阳 110002)

严寒地区客运专线CRTSⅠ型轨道板预制质量控制

朱海城

(哈大铁路客运专线公司，辽宁沈阳 110002)

哈大客运专线全线采用CRTSⅠ型板式无砟轨道混凝土板，轨道板预制质量对于轨道的平顺性和安全性有重要作用。文章介绍了CRTSⅠ型轨道板板厂的规划和建设，分析了严寒地区轨道板生产工艺的特点和流程，介绍了轨道板生产所需原材料和结构配件的检验方法，及轨道板预制过程中质量控制措施，经检验全线16个预制轨道板厂生产的352 246块轨道板，未发生质量事故。

严寒地区客运专线 CRTSⅠ型预制

1 工程概况

哈大铁路客运专线是我国“四纵四横”客运专线网规划中京哈客运专线的重要组成部分，全线纵贯东北三省，途经三个省会城市(哈尔滨、长春、沈阳)，1个计划单列市(大连)和6个地级市(营口、鞍山、辽阳、铁岭、四平、松原)，线路正线全长904 km。哈大客专全线属中温带亚湿润季风区气候，年平均气温4.4℃～8.4℃，极端最高温度36.1℃ ～39.8℃，极端最低温度-39.9℃ ～-32.8℃，最大积雪厚度17～30 cm，最大季节冻土深度137～205 cm。

哈大客运专线设计时速为350 km/h，轨道结构主要由混凝土底座、凸形挡台及周围填充树脂、乳化沥青砂浆调整层、轨道板、WJ-7B扣件(含充填式垫板)和60 kg/m钢轨组成。全线采用CRTSⅠ型板式无砟轨道混凝土板，混凝土强度等级为C60，其类型为预应力平板(P)，按轨道板长度主要分为4 962 mm、3 685 mm、4 856 mm，宽度均为2 400 mm，厚度均为200 mm(不含20 mm高承轨台)，CRTSⅠ型板式无砟轨道混凝土板结构见图1～图3。

2 预制轨道板板场的建设

无砟轨道板场建立由厂长负责的组织机构，管理工作按照作业总队管理模式，分职能建立各部室，作业层以工作内容划分工班。在人员配置上，轨道板场工程技术人员需求量较大，尤其是精测人员，施工高峰期在模具周期性检验，预埋套管检验、成品板检验等环节人员缺口较大。

无砟轨道板场建设尽量避免大批轨道板集中在同一板场预制或大批轨道板集中同一单位预制，尽量满足从预制到铺设完成总成本费用最省和制铺工期较合理的原则。

应当依据轨道板生产工艺流程、技术要求、工期要求规划轨道板场地，必须做到分区明确、流程顺畅、管理方便、满足工期要求。规划时要将办公生活区与生产区严格区分，生产区宜分隔为：蒸汽供应和控制区、混凝土拌合站、钢筋加工和绑扎区、制板区、张拉封锚区、水养区、存板区、出厂检验区。认真规划各区之间的连接或交叉方式，对场内蒸汽管道、供电线路和控制柜、供水管道等布设要合理便捷。重点关注拌合站与制板区工作联系、室内水养池容积和存板区面积，充分考虑冬季施工因素，满足冬施要求，避免发生重建扩建等现象。

图1 路基地段横断面示意(单位：mm)

3 轨道板生产及质量控制

3.1 轨道板生产工艺流程

轨道板生产的关键工序主要包括预埋件安装、骨架绝缘性能检测、混凝土灌注、蒸气养护和张拉封锚作业，见图4。

3.2 原材料技术要求

轨道板生产所需原材料主要包括水泥、掺合料、细骨料、粗骨料、外加剂、冷拔钢丝、普通钢筋、环氧涂层钢筋、预应力钢棒、绝缘套管、起吊套管和综合接地端子等。轨道板生产所采用的各类原材料、构配件，应具有制造厂家的质量合格证明书或第三方检测机构出具的质量合格检验报告单，所有原材料的技术条件应符合现行国家标准和部颁标准。

3.2.1 预应力钢棒质量控制

预应力筋采用低松弛预应力钢棒PCB13-1420-35-L-P-GB/T 5223.3标准型，其质量应符合《CRTSⅠ型板式无砟轨道混凝土轨道板用预应力钢棒体系暂行技术条件》规定。哈大客专无黏结预应力钢棒是由施工单位自采的甲控物资，全线共有5个厂家，由于个别厂家制作工艺问题，哈大客专出现少量钢棒断裂情况，目前已更换完毕，并按铁道部要求采取了防护措施。从此过程可以看出，各单位在钢棒材质、挤塑工艺和套管黏结力等问题上重视不足，检查检验措施不到位，应加强监控。

图4 轨道板生产工艺流程

3.2.2 模板质量控制

轨道板模板采用钢模，模板的结构要有足够的强度、刚度和稳定性，并能够保证模板在设计规定周转期内不变形。模板既要能控制轨道板形状和尺寸的准确性，又要便于安装拆卸。预埋件的安装及混凝土的灌注，接缝必须严实，确保混凝土在强烈的振动下不漏浆，避免出现蜂窝、麻面等现象，模板系统必须配置足够振动设备，保证不出现振捣盲区，多以平板振动器为主，振捣棒为辅。

模板日常检查应在每循环作业前进行，主要检查模板外观、平整度、倒角成型槽口、标识牌、定位销松紧及损坏、模板各定位连接件完好情况、振动器支架完好情况，退模装置和起板装置完好情况。模板的外观质量主要检查模板表面清渣、脱模剂涂刷质量，扣件预埋绝缘套管预留孔处是否有杂物、变形，承轨台位置定位装置凹槽内混凝土是否清理干净，模板四壁是否清渣彻底，各个配件、模板上表面是否存在裂纹和破损现象。

模板的日常检查应根据施工单位的模板总套数，按照平均每天检查总数量的1/7，以保证每周对每套模板轮流检查一次。如在检查过程中发现不合格，应及时进行维修，并加大检测频率，尤其在预制阶段后期，模板维修量加大，模板检查工作尤为重要。模板工程技术指标见表1。

表1 模板工程技术指标

3.2.3 钢筋质量控制

1)钢筋胎具

为保证钢筋绑扎精度，轨道板预制工程的钢筋绑扎工序要求使用绑扎胎模。从哈大客专的使用情况看，绑扎胎具能准确保证钢筋位置和间距。胎具组成包括型钢施工平台和木胎模，施工平台与地面连接，保证平台牢固、稳定，将木胎模和型钢施工平台连成一体，按照图纸设计的间距要求，在木胎具上割槽口，将待绑扎钢筋卡在槽里保证钢筋间距的准确性。在胎模具的四边用方木作支挡，绑扎时将纵、横向筋的弯钩贴紧此方木，保证钢筋保护层厚度均匀，并且不超出允许误差范围。木胎具可采用5 cm厚木板和10.5 cm×5.0 cm方木加工而成。

2)环氧涂层钢筋加工

环氧树脂涂层钢筋的加工应符合相关技术标准的要求，除满足普通钢筋的弯制要求外还应将钢筋弯曲机弯折部位用尼龙套管包裹，确保表面涂层不破损且钢筋端部弯折应利用机具一次成形，不能进行回复操作，避免涂层脱落。

3)钢筋骨架绝缘性能检测

混凝土浇筑前，应用500 V兆欧表测量确认钢筋骨架的绝缘性能，电阻应不小于2 MΩ。如检测不合格，不得浇筑混凝土，应查明原因并调整，直至合格方可浇筑混凝土。

钢筋骨架绝缘性能测试方法：摇动500 V兆欧表，测试骨架上层纵向、横向两相邻钢筋间，下层纵向、横向两相邻钢筋间，上层与下层钢筋间的电阻值，如果兆欧表电阻值不小于2 MΩ，则表明该骨架钢筋绝缘。如在检测过程中出现兆欧表电阻值小于2 MΩ时，则表明钢筋间形成回路，应立即对该根钢筋进行处理，直至合格。

3.3 混凝土工程

根据“CRTSⅠ型板式无砟轨道标准轨道板设计图”哈大客专通(轨)01设计要求，轨道板板体混凝土强度等级为C60，静力抗压弹性模量36.5 GPa。混凝土的坍落度一般按60～100 mm进行控制，混凝土的入模含气量应不大于3%。混凝土运输采用运输车配合料斗运输，配置混凝土运输车、料斗数量需满足运输能力、混凝土凝结速度和浇筑速度的需要，保证浇筑过程连续进行。运输途中应确保混凝土不得发生离析、漏浆、严重泌水及坍落度损失过多现象，这就要求在板场功能划分时，要充分考虑拌合站的位置及混凝土的运输路径，并预留冬季施工期间的保温条件。

3.3.1 混凝土灌注

混凝土拌合物入模温度应为5℃ ～30℃，当昼夜平均气温低于5℃或最低气温低于-3℃时，应采取保温措施，并按冬季施工处理;混凝土入模含气量不大于3%;混凝土坍落度一般控制在60～100 mm，在生产过程中，根据存在的问题在控制范围内调节坍落度值，避免出现蜂窝麻面等缺陷。

混凝土灌注一次成型，不得增补或接长，采取混凝土从模板一端向另一端延伸的办法布料，混凝土浇筑分两层连续进行，均匀布料，尽量缩短灌注时间，同一轨道板混凝土灌注时间一般控制在15 min内，如发生紧急情况中断灌注及时清除已浇筑混凝土。在实际施工中，布料的方式和时间直接影响轨道板裂纹问题，在锚穴部位由于间距较小，在布料过程中要加强监控避免集料现象，在哈大客专的实践过程中，此法大大减少了锚穴间裂纹问题。

混凝土采用附着式振捣器进行振捣，第一层布料完成后，充分振捣后再放入另一层混凝土，第二次振捣过程中注意将局部多余混凝土铲掉，混凝土不够的地方及时补料、振平。每层布料厚度约10 cm，振捣时间根据混凝土密实情况可适当调整。尤其在边角位置要加强监控，避免出现漏振现象。振动器控制箱操作人员必须仔细观察混凝土表面，防止欠振和过振，以混凝土表面不再下沉、无明显汽泡、表面适度泛浆为宜。混凝土振捣密实后用抹子抹平混凝土表面，注意填边填角。表面抹平但不进行压光处理，终凝前严禁踩踏。收完面后，将侧模、端模边上等处的混凝土清理干净。每次浇筑混凝土振动过程中，必须检查端侧模紧固件是否松动、脱落。混凝土抹面后，及时覆盖棚布，静停保温，并及时填写混凝土施工记录。

3.3.2 混凝土养护

轨道板混凝土养护期间，应重点加强混凝土的湿度和温度控制。轨道板养护分为蒸汽养护、水中养护和洒水养护。哈大客专轨道板蒸气养护采用自动温控系统，蒸气控制温度与实测棚内温度偏差不宜超过±5℃。温度的控制能较好地预防轨道板裂纹问题，严格控制板面温度与篷布空间温度不大于5℃。

1)蒸养工艺

蒸汽养护全过程分为静置、升温、恒温、降温四个阶段。①静置期：混凝土灌注完毕至混凝土初凝之前的养护期为静置期。静置期间应保持棚温5℃～30℃，时间3 h以上。②升温期：升温速度不得大于15℃/h。③恒温期：恒温时蒸汽温度不宜超过45℃，芯部混凝土温度不应超过55℃，最高温度的持续时间不宜超过6 h。④降温期：降温速度不应大于15℃/h，脱模时，轨道板表面与环境温差不应大于15℃。

各施工单位需配置轨道板的自动测温、调温装置(自动温控设备)用于混凝土的养护，并能电脑自动生成温度曲线。每块板拆模前都应有养护温度和环境温度曲线图资料，每个工作班至少有两块(一个工班少于20块可取一块)混凝土芯部温度记录，并与养护温度、环境温度共同构成三个曲线反应在一张图上形成资料。自动温控装置宜能对每一台座单独进行监测控制，不宜将同一排、同一列制板台座串联集中进行控制。温度记录资料应及时进行收集整理，记录资料应妥善保管。

2)水中养护

轨道板的水中养护应在具有控温措施的厂房内进行。轨道板从脱模后环境温度应＞5℃，并洒水养护保持板处于湿润状态，在保证张拉后封锚静置＞2 h的条件下，脱模至入水时间不宜大于8 h，特殊条件下不大于10 h。注意事项：①水养应在具有控温措施的厂房内进行，池内最低水温不应低于5℃，轨道板板体与养护水温差＞15℃时不得入池，水中养护完成后板体表面与环境温差＞15℃时不得出池。②水中养护时轨道板需全部浸没在养护水内。③轨道板水中养护时间不应小于3 d，并填写养护记录单，记录轨道板脱模时间、入池时间和出池时间，记录时间应精确至小时。④轨道板脱模后，入水养护前，应对轨道板采取洒水养护措施，保证板面混凝土湿润。

3.4 预应力张拉质量控制

3.4.1 自动张拉系统

预应力施工是CRTS I型无砟轨道板预制过程中关键工序之一，哈大客专全线均采用轨道板自动张拉控制系统，该系统能够自动控制并记录张拉力，自动在轨道板边生成压痕，减少人为因素的影响，确保张拉质量。张拉前要校正预应力钢棒外露长度，满足设计要求。张拉时应控制千斤顶进油速度，千斤顶进油至初始油压，在此过程中要拨正千斤顶，使千斤顶与锚具对中，钢棒、锚具、千斤顶三者同心。张拉完成后，以伸长值作为校核，实测伸长值与设计伸长值的差值不超过1 mm。控制应力持荷时间不小于1 min。预应力张拉顺序为先横向后纵向，横向预应力筋采用单向张拉，固定端预应力筋螺纹外露量控制在8～10 mm;纵向预应力筋张拉从中间向两侧，两端同步张拉，并应保证预应力筋两端伸长量基本一致。

3.4.2 钢胶结合锚穴成孔器

封锚砂浆应分层填压，采用空气锤对砂浆进行振捣，频率不小于1 000 Hz，振捣力不小于3 kg，振捣次数不得少于3次，每次不少于20 s。封锚砂浆表面较轨道板表面下凹(2±2)mm，为防止轨道板锚穴处混凝土薄弱处开裂，哈大客专部分轨道板采用了在锚穴成孔器上加设硅胶条成槽工艺来替代锚穴面凿毛工序。在钢棒断裂试验中，充分验证了钢胶结合锚穴成孔器的作用，封锚砂浆与锚穴处混凝土的结合优于凿毛工艺。

3.5 轨道板运输与成品检验

封锚完毕2 h后再利用龙门吊(桁车)将轨道板单侧垂直吊装进养护池进行水中养护，完成不少于3 d的水中养护后，再吊运至存放区立放，并采取防倾覆措施。

在哈大客运专线轨道板预制施工中，由施工单位联合测绘公司共同研发出了一套专门针对轨道板模型与成品检测系统，主要包括轨道板模型与成品的检测仪器、方法及计算软件，主要是通过全站仪、精密电子水准仪等仪器对轨道板模型中绝缘套管定位孔、板面平整度与成品的绝缘套管位置、板面平整度进行检测并通过软件快捷地计算出偏差值。轨道板外形尺寸偏差见表2，外观质量要求见表3。