京沪高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道长桥底座板施工技术

郑先奇

(中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江湖州 313000)

1 工程概况

京沪高速铁路三标荆河特大桥位于山东省滕州市境内，桥梁全长11.45 km。根据CRTSⅡ型板式无砟轨道长桥底座板施工相关技术要求，荆河特大桥在京台、沪台设置常规端刺，全桥左右线分别设置2处临时端刺、2个连接区、3个常规区(图1)。荆河特大桥是CRTSⅡ型无砟轨道长桥底座板施工试验段之一，底座板施工安排在设计要求的合龙温度的季节进行，底座板无需进行张拉，从而取消了钢板连接器，改为钢筋搭接后浇带纵接，简化了在其他温度条件底座板施工工艺。使底座板复杂而繁锁的纵连张拉工序简化。

图1 荆河特大桥底座板施工单元划分示意

2 底座板的作用

底座板是桥梁地段CRTSⅡ型无砟轨道结构的重要组成部分。底座板不受桥跨的限制，为跨越梁缝的纵向连续结构。CRTSⅡ型板式无砟轨道桥上底座板是纵贯全桥的钢筋混凝土连续板带结构，通过底座板构件可以形成轨道位置以及与坡度变化相应的、必要的轨道超高。

3 底座板后浇带的作用

后浇带是在施工期间预留的一个缝，在收缩基本完成后，用混凝土二次浇筑回填，这是一种“抗放兼施，以放为主”的设计原则。其是针对混凝土存在的收缩开裂问题，以设置后浇带的办法释放大部分收缩应力，在主体结构混凝土浇筑完成一定时间后用微膨胀混凝土回填，抗衡残余收缩应力。

3.1 钢板连接器BL1后浇带

用于底座板的纵连张拉。由1块40 mm厚钢板、钢板两侧焊接双层φ28 mm的精轧螺纹钢筋和两侧用φ28 mm螺母锚固构成。两侧的精轧螺纹钢筋通过钢板连接孔直接与钢板角焊进行连接。

3.2 钢筋搭接后浇带

作用是放散底座板温度应力。当底座板温度在设计合龙温度范围时底座板不需要进行张拉作业，可取消底座板浇筑期间的大部分钢板连接器，采用钢筋搭接方式实现底座板纵连，钢筋搭接区纵筋钢筋搭接率50%，两个区应错开1.3倍的搭接长度形成钢筋搭接BL1后浇带。

3.3 剪力齿槽后浇带

梁端剪力齿槽BL2后浇带是在桥梁固定支座上方，箱梁和底座板之间设置剪力齿槽预埋件，将列车制动力和温度应力及时地向桥墩传递。梁端固定齿槽内剪力筋分为梁内和底座板内两部分。梁内套筒在制梁时预埋在箱梁顶板的齿槽内，底座板以内部分在施工时用套筒连接，伸入底座板钢筋内。

4 底座板施工单元划分的基本原则

(1)施工单元根据作业面布置情况统一规划，确定相邻作业面张拉顺序和分工责任。

(2)临时端刺不能设置在连续梁上，且距连续梁至少2孔梁。

(3)钢板连接器与剪力齿槽间距不大于75 m。(4)钢板连接器距梁缝间距不小于5 m。

(5)施工单元划分完后，在梁上防护墙上标识各个后浇带的位置、名称、类型，方便张拉时识别。

5 临时端刺布设

(1)左、右线临时端刺起点设置错开2孔梁以上，避免个别桥墩承受由于底座板温差引起的较大水平力。

(2)临时端刺区的选择须避开连续梁，以免进行特殊设计。

6 钢板连接器后浇带(BL1)布设

(1)保证后浇带缝与轨道板缝不重合，与轨道板错开不小于70 cm。

(2)路基端刺至桥梁上最后一个固定连接处间至少设1个后浇带，后浇带与固定连接间的距离不大于75 m。

(3)钢板连接器在简支梁常规区按照每5孔梁设置1个，特殊区段按照设计设置。

7 混凝土浇筑段划分

简支梁上常规区底座板每次浇筑长度最少可为1孔，一般宜为3～4孔。临时端刺区底座板分段施工，分段时，按LP1～LP5规定长度分段。连续梁范围底座板的最小浇筑长度=连续梁前的2个浇筑段+连续梁长度+连续梁后2个浇筑段，整个段落施工在24h内完成。

8 常规端刺构造及作用

常规端刺位于桥梁两端桥台后路基中的倒“T”字形的钢筋混凝土结构。利用桥台后填土结构，在两侧桥台外设置纵向锚固结构措施。常规端刺与桥上连续底座板相连，为限制底座板升温工况连续轨道结构伸缩位移。底座板端部设置常规端刺，以平衡底座板温度应力和制动力，使桥梁上的纵向力不能传递到路基上，从而影响路基段的轨道结构。

9 临时端刺构造及作用

临时端刺区分5段，从靠近常规区一侧起为220 m(LP1)，220 m(LP2)，100 m(LP3)，130 m(LP4)，130 m(LP5)，各段之间在跨中采用钢板连接器连接，在临时端刺中依次命名为:K0、J1、J2、J3、J4、K1。临时端刺区剪力齿槽均预留BL2后浇带，其中钢板连接器BL1后浇带在常规区与临时端刺区设置位置及形式类同。临时端刺区底座板分4次连接，且各次连接时间跨度较长。

临时端刺可以暂时起到桥台后路基中常规端刺的作用，临时端刺是与桥面临时无剪切连接的底座板结构单元，解决混凝土温度应力及变形应力的放散，对称分布于常规区两侧。设置临时端刺解决全桥后浇带同时锁定的问题，底座板浇筑后的连接就无需在两个常规端刺之间进行。两临时端刺或临时端刺和常规端刺之间可以作为一个独立的施工单元进行连接。可以将整个长桥底座板分成若干独立的施工单元多工作面平行施工。

10 底座板常规区

常规区与桥面有剪切连接的底座板结构单元。常规区底座板一次性连接，常规区长度不限，但至少10跨梁，常规区分为多个施工段，每个施工段最大长度不超过150 m。施工段之间通过跨中钢板连接器连接，浇筑时预留宽500 mm BL1后浇带，每个施工段中部剪力齿槽与桥面底座板一次浇筑成型，其他剪力齿槽只进行钢筋连接，称之为剪力齿槽BL2后浇带。

11 底座板纵接张拉

底座板连接时混凝土强度不小于20 MPa，连接操作是围绕并确保板内20℃时零应力状态而进行的连接筋张拉施工，底座板施工连接主要有4种情况。

11.1 临时端刺+常规区+临时端刺(图2)

此布置中，两临时端刺中的LP1段按接壤常规区方式布设。常规区两端及两临时端刺后浇带按单元段中心对称原则顺序安排其连接施工工艺、工序要求如下:

图2 临时端刺+常规区+临时端刺

(1)临时端刺LP2～LP5的基准测量。此工作在底座板连接前进行。成果将作为本单元段临时端刺与下一个常规区连接时进行张拉计算的基础。测量时间尽可能与底座板连接时间靠近。

①LP2～LP5段的长度测量。LP2的长度测量:J2向J1方向第一个固定连接后浇带～J2间的距离;LP3～LP5的长度测量:按分段长度进行测量。

②LP2～LP5温度测量。使用预埋的测温电偶测量。宜中午时分进行。相邻板温不一致时，按两板长度及温度加权平均计算。各段长度与对应温度测量于底座板连接前进行一次，测量结果应准确记录并保存，此项测量关系到后续底座板连接筋张拉距离的确定。

(2)常规区板温测量。与临时端刺区板温测量一同进行，并据此计算连接筋张拉值。

(3)张拉量计算公式

式中 ΔLi——第i连接器的张拉量;

T0——零应力温度，取20℃;

Li——第i连接器的作用长度;

Ti——张拉时底座板混凝土温度;

at——张拉系数，取 10-5。

(4)底座板钢筋连接张拉工序。底座板钢筋连接应在板温30℃以下的条件下进行。张拉连接时应按规定顺序操作，先部分连接，再全部连接完成。连接要求中的用手拧紧与用扳手拧紧有着重大区别，施工时应严格控制掌握。

①临时端刺中的BL1共4个预连接。按J4、J3、J2、J1顺序将钢板连接器螺母用手拧紧，临时端刺开始能够承载。

②首批连接施工。先连接与临时端刺接壤(K0处)的前10个常规区后浇带钢筋，后依次连接K0、J1、J2、J3后浇带钢筋，J4后浇带钢筋于相邻单元段底座板连接时张拉，同时J2、J3需进行张拉调整。连接分3种情况进行。

a.当测量板温T＜20℃时，通过计算确定连接钢筋的张拉距离。其中，J3范围内钢筋张拉距离按J2的1/3计，其余直接按计算结果采用。此时的拧紧操作应是先用手拧紧，在此基础上，钢板连接器中的非拧紧端螺母松开，按计算张拉距离，再用扳手拧紧张拉。

b.20℃≤T≤30℃时，钢板连接器螺母用手拧紧螺母即可，即张拉距离为0。

c.T＞30℃时，不允许拧紧螺母，应采取降温措施，板温在30℃以下时再连接。

(5)补充连接施工。连接常规区其余后浇带连接筋，此工序在连接K0、J1、J2、J3之后接续进行。

(6)BL1后浇带混凝土施工。后浇带钢筋连接完成后应随即进行后浇带混凝土施工，浇筑范围应包括常规区所有后浇带及两临时端刺中的K0、J1后浇带。浇筑工作24 h以内完成。此工序与后浇带连接应接续施工，不出间隔时间。J2、J3、J4后浇带于相邻单元段底座板连接后施工。

(7)BL2后浇带混凝土施工。BL2后浇带设于临时端刺每孔梁的固定连接处，分为早期固定连接和后期固定连接，早期固定连接在单元段底座板钢筋连接完成3～5 d后进行，位置在LP2范围内与LP2相邻的两个固定连接后浇带，两临时端刺后浇带对称施工。后期BL2后浇带混凝土在相邻单元段底座板连接后施工。

11.2 固定端刺+常规区+临时端刺(图3)

图3 固定端刺+常规区+临时端刺

连接工序、工艺与“临时端刺+常规区+临时端刺”单元类同，区别是不再要求两端刺范围对称连接施工。

11.3 既有临时端刺+常规区+临时端刺(图4)

图4 既有临时端刺+常规区+临时端刺

此单元常规区与临时端刺的连接与“临时端刺+常规区+临时端刺”单元中的相关要求类同。既有临时端刺与常规区的连接有其独特工序要求。两类临时端刺与常规区的连接施工要对应施工，同步完成。

11.3.1 既有临时端刺与常规区的连接

(1)既有临时端刺后浇带(J4、J3、J2)张拉值的确定。在既有临时端刺LP2～LP5段首次“基准测量”的基础上进行。需要再次测量既有临时端LP2～LP5各基段长度及板体温度，并于底座板连接之前进行。根据LP2～LP5段第二次测量温度及长度，对比该临时端刺的首次“基准测量”数据，计算LP2～LP5各板段温度荷载下的变形值，以此确定J4后浇带连接钢筋张拉值并修正J3、J2后浇带钢筋张拉值。

(2)常规区底座板温度测量:常规区与临时端刺温度测量同时进行，并按此计算连接钢筋张拉值。测温原则与“临时端刺+常规区+临时端刺”单元同。

(3)底座板连接钢筋的张拉工序如下。

①连接筋张拉预连接施工。连接范围为K1及所有常规区BL1后浇带。连接方式为用手拧紧钢板连接器螺母。另一端常规区与临时端刺的连接对应施工。

②首批连接施工。连接范围为邻靠K1至少10个常规区BL1后浇带。张拉连接方式及张拉距离根据底座板温度确定，即按T＜20℃、20℃≤T≤30℃、T＞30℃分3种情况区分。

③补充连接施工。连接范围为K1及常规区所有剩余BL1后浇带。

④既有临时端刺J4、J3、J2的调整张拉。按计算确定的调整张拉值以J4→J3→J2顺序进行张拉连接。张拉应在连接器螺母原有紧固基础上单端调整螺母并张拉，不可解开重张。

11.3.2 常规区与临时端刺的连接

(1)既有临时端刺与常规区进行“连接筋张拉预连接施工”时，另一端常规区与临时端刺的连接则应顺序完成J4、J3、J2、J1的钢筋预连接，其连接器螺母用手拧紧。

(2)既有临时端刺与常规区进行“首批连接施工”时，另一端常规区与新设临时端刺的连接则应完成邻靠K0的前10个常规区后浇带钢筋。张拉连接原则及方式同“临时端刺+常规区+临时端刺”相关部分。

(3)既有临时端刺与常规区进行“补充连接施工”时，另一端常规区与临时端刺的连接则应顺序完成K0、J1、J2、J3的钢筋连接。其后配合既有临时端刺与常规区的连接施工，一同完成剩余常规区后浇带的钢筋连接。张拉连接原则及方式同“临时端刺+常规区+临时端刺”相关部分。

(4)BL1后浇带混凝土施工。“既有临时端刺+常规区+临时端刺”完成钢筋连接施工后，立即对既有临时端刺中的J2、J3、J4及常规区所有BL1后浇带(包括K1)进行混凝土灌注施工。连接与混凝土灌注工序不出间隔时间。所有混凝土灌注施工24 h内完成。新设临时端刺中的J2、J3、J4待与后续施工单元段连接(包括调整张拉)施工后再浇筑混凝土。

(5)BL2后浇带混凝土施工。

临时端刺中部的两个固定连接后浇带(BL2)施工类同“临时端刺+常规区+临时端刺”有关要求;既有临时端刺中的剩余固定连接后浇带(BL2)混凝土，应于单元段钢筋连接完成10 d后进行。

11.4 既有临时端刺+常规区+既有临时端刺(图5)

图5 既有临时端刺+常规区+既有临时端刺

(1)既有临时端刺后浇带(J4、J3、J2)张拉值的确定。同前述“既有临时端刺与常规区的连接施工”有关要求。

(2)常规区底座板温度测量。同“临时端刺+常规区+临时端刺”有关要求。

(3)底座板钢筋张拉连接施工。此类布局条件下的底座板连接施工类同“既有临时端刺与常规区的连接施工”有关要求，需要强调的是两端开展的“既有临时端刺与常规区的连接施工”应相对于单元段中心对称同步进行。

(4)BL1后浇带混凝土施工。按上述工序要求完成钢筋连接施工后，立即对两个既有临时端刺中的J2、J3、J4及常规区所有BL1后浇带(包括K1)进行混凝土灌注施工，施工从两端向单元段中心部位相向对称进行。钢筋连接与混凝土灌注工序不出间隔时间。所有混凝土灌注24 h内完成。

(5)BL2后浇带混凝土施工。既有临时端刺中的剩余固定连接后浇带(BL2)混凝土，于单元段钢筋连接完成10 d后进行。两既有临时端刺BL2混凝土宜对称灌注施工，当天完成。

12 钢筋搭接后浇带关键施工技术

当底座板温度T在设计合龙温度范围内(如京徐段为20～30℃)，底座板不需要进行张拉作业，可取消底座板浇筑段间的绝大部分钢板连接器，相应采用钢筋搭接的方式实现底座板的纵连(仍称为BL1型后浇带)。

12.1 前提条件

(1)当底座板温度必须控制在设计合龙温度范围内;

(2)底座板必须在1 d内最低温度时进行合龙;

(3)底座板搭接后浇带(BL1)浇筑后1 d内底座板温升不得超过10～12℃。

12.2 底座板混凝土浇筑段划分(图6、图7)

底座板施工仍设置常规区、端刺区和临时端刺区，常规区与端刺区相连的后浇带定义为K0(第1次纵连)或K1(第2次纵连)。

图6 底座板浇筑段划分示意(一)

图7 底座板浇筑段划分示意(二)

第一常规区每个混凝土浇筑段最长控制在160 m左右，浇筑段中部的剪力齿槽和底座板一次浇筑完成，其他的剪力齿槽预留齿槽后浇带(BL2);相邻两个混凝土浇筑段之间设置钢筋搭接区形成钢筋搭接后浇带(BL1)。

在第二常规区内，临近K1的4个浇筑段(总长约4×160 m≈650±100 m)中部的剪力齿槽全部留空，设置BL2型后浇带，此区域定义为“连接区”(图8)，连接区之外的浇筑段中部的剪力齿槽一次浇筑完成。连接区应避免设置在连续梁及前后各相邻两跨简支梁上。

图8 第二施工段划分示意

12.3 临时端刺区后浇带

如果常规区是通过临时端刺区固定的，临时端刺区的后浇带需要分为3组做不同的处理。K0、J1和J2为第1组:可取消钢板连器，采用钢筋搭形成BL1后浇带;J3和J4为第2组:如果预计与下一常规区连接可在20～30℃条件下施工，可取消钢板连接器改为钢筋搭接，如果底座板温度在与下一常规区纵连时的温度在20℃以下，则J3和J4需要保留钢板连接器;K1为第3组:不论温度如何均设置钢板连接器。

12.4 纵连及后浇带浇筑施工顺序

12.4.1 常规端刺或临时端刺与第一常规区纵连

(1)如果常规区与常规端刺纵连，则浇筑所有钢筋搭接BL1后浇带，1d以后再浇筑所有的齿槽后浇带(BL2)。

(2)如果常规区与临时端刺纵连，则按照临时端刺区、K0和常规区中所有钢筋搭接后浇带(BL1)的顺序浇筑，1 d以后再浇筑常规区的齿槽后浇带(BL2)。

12.4.2 临时端刺与第二常规区纵连

临时端刺与第二常规区纵连分2步实施:

(1)浇筑第二常规区中钢筋搭接后浇带(包括连接区、常规区和新设临时端刺区的BL1)，浇筑顺序按照从连接区和新设临时端刺区同时向中间对称浇筑。两个浇筑段间的K1保持松开状态。

(2)在钢筋搭接后浇筑带(BL1)纵连浇筑完成1 d后，把K1的螺母拧紧(至少450 N·m，达到抗拉、抗压能力)，然后浇筑钢板连接器后浇带(K1)和新常规区中的齿槽后浇带BL2(650 m连接区的BL2除外);通过以上两个步骤，新、老两个施工段纵连在一起，现有临时端刺区及650 m连接区的齿槽后浇带(BL2)在纵连3 d后进行浇筑。

K1的拧紧及BL2的浇筑应避免在每天最高或最低温度时进行。钢筋搭接后浇带(BL1)的最佳浇筑时间为深夜到凌晨，一天中底座板温度的最低点附近，同时底座板温度必须满足设计合龙温度条件，还应保证当天夜间最低和白天最高温度差不得大于10～12℃条件。

13 底座板及后浇带混凝土技术要求

(1)底座板设计采用低弹性模量的C30混凝土，弹性模量不大于31 500 MPa。

(2)混凝土入模温度底座板混凝土入模温度不能超过30℃。在气温+5℃和-3℃之间浇筑混凝土时，其混凝土温度不得低于+5℃。气温如果在-3℃以下时，混凝土的最低温度为+10℃。

(3)钢筋搭接后浇带(BL1)的混凝土强度等级为C55，在温度为20℃条件下，经过24 h后能快速硬化，抗拉强度应达到其设计强度的50%以上，采用微膨胀混凝土，膨胀率至少为(40～50)×10-5。

(4)应严格控制钢板连接器后浇带(K1)和新常规区中的齿槽后浇带BL2(650 m连接区的BL2除外)的浇筑时的底座板温度。

京沪高速铁路三标八工区底座板与后浇带混凝土配合比见表1。

表1 底座板及后浇带混凝土配合比 kg

14 结语

CRTSⅡ型无砟轨道长桥底座板施工，其核心技术是围绕长桥底座板施工单元科学合理的划分和底座板在各种温度条件下纵连张拉展开的。施工前要进行科学细致的施工组织设计，结合项目总工期计划、桥面提交计划及资源配置等因素确定。长桥底座板施工单元的划分、临时端刺区、常规区、后浇带的设置、底座板纵连张拉、各浇筑段施工顺序的确定，都关系到后期的轨道板铺设施工的顺利展开。京沪高速铁路CRTSⅡ型板式长桥底座板技术方案的实施、技术方案优化的验证，取得了很好的技术效益和经济效益。对客运专线、高速铁路CRTSⅡ型无砟轨道长桥底座板施工具有很强的指导作用，具有很高的推广应用价值。

［1］铁道第三勘察设计院集团有限公司.CRTSⅡ型板式无砟轨道桥上底座板施工设计图［Z］.天津:铁道第三勘察设计院集团有限公司，2010.

［2］铁道部京沪高速铁路建设总指挥部.京沪高速铁路无砟轨道施工方案优化技术交底［Z］.铁道部京沪高速铁路建设总指挥部专题会议纪要，2010(13).

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