CRTSⅡ型板式无砟轨道长桥底座板后浇带施工技术研究

李 伟

LI Wei

(中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江湖州313000)

1 概 述

客专、高铁以其时速在200～300 km/h 的高速度，大大缩短了旅客的旅途时间，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。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11.45 km。荆河特大桥也是CRTSⅡ型无砟轨道长桥底座板施工试验段之一。

通过长桥底座板后浇带施工试验段进行施工工艺研究、验证、优化，为京沪高铁CRTSⅡ型无砟轨道长桥底座板大规模施工，制定了科学的施工工艺。

2 无砟轨道长桥底座板及底座板后浇带作用

2.1 底座板的作用［1］

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。

2.2 底座板后浇带的作用［1］

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。是针对水泥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 底座板后浇带的类型、作用及构造

CRTSⅡ型板式无砟轨道长桥底座板后浇带可分三种:钢板连接器后浇带(BL1)，剪力齿槽后浇带(BL2)，钢筋搭接后浇带(BL1)。

3.1 钢板连接器(BL1)后浇带的作用及构造［2］

钢板连接器后浇带设置在各个结构单元，端刺、临时端刺和浇筑段之间。设置连接器用于传递各个结构单元之间的力，用于底座板的纵连张拉。称为钢板连接器(BL1)后浇带。由一块40 mm 厚钢板、钢板两侧焊接双层HRB500φ25 钢筋和φ25 精轧螺纹钢，两种钢筋的长度均为2.5 m，两侧用φ25 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，后浇带宽度500 mm。见图1、图2。

图1 钢板连接器后浇带(BL1)平面、A-A 剖面设计图

图2 钢板连接器后浇带(BL1)设计立面图

3.2 剪力齿槽(BL2)后浇带的作用及构造［2］

(1)梁端剪力齿槽后浇带(BL2)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。梁端齿槽内剪力筋分为梁内和底座板内两部分。梁内套筒在梁场制梁时预埋在箱梁顶板的齿槽内，底座板内部分在底座板施工时用套筒连接，伸入底座板钢筋内。

(2)剪力齿槽后浇带(BL2)，用于实现结构单元、临时端刺和底座板与桥梁的连接。部分后浇带(BL2)在纵连之前进行浇筑，并发挥作用。但大部分后浇带(BL2)要在纵连后才浇筑。剪力齿槽的发挥作用即为在结构单元之间实现永久的连接。

(3)剪力钉采用φ28 螺纹钢筋和Q235 钢板，加工车丝并焊接钢板，采用坡口焊接。在底座板钢筋安装前将剪力钉拧进预埋套筒，要求拧入深度不小于42.0 mm，齿槽后浇带宽678.0 mm。见图3、图4。

图3 底座板剪力齿槽后浇带(BL2)平面、A-A 剖面设计图

图4 剪力齿槽后浇带(BL2)立面设计图

3.3 钢筋搭接(BL1)后浇带的作用及构造［2］

钢筋搭接后浇带的作用是放散底座板温度应力。当底座板温度在设计合拢温度范围时，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，相应采用钢筋搭接方式实现底座板纵连(仍称BL1 型后浇带)，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后浇带(BL1)，后浇带沿线路纵向宽度为3.5 m。见图5。

图5 钢筋搭接结构后浇带(BL1)设计立面图

4 长桥底座板施工区域

长桥底座板施工区域是由常规区和临时端刺区组成。由于长桥底座板无法一次浇筑完成，因此必须分成几个施工段。一个施工段的长度施工队区域约为4～5 km，施工段的首尾位置分别设置常规端刺或临时端刺。

4.1 底座板常规区

常规区是指在两个常规端刺或临时端刺之间的区域，与桥面有剪切连接的底座板结构单元。常规区再被划分为几个混凝土浇筑段。常规区长度不限，但至少10 跨梁，常规区分为多个施工段，每个施工段长度最大长度不超过150 m。

4.2 底座板临时端刺区

4.2.1 底座板临时端刺的作用［1］临时端刺可以暂时起到桥台后路基中常规端刺的作用，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须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。

4.2.2 底座板临时端刺的构造［2］(1)临时端刺区分5 段，长度为800 m，临时端刺区与常规区施工工艺要求基本相同，主要区别在于平面及结构布置上。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)，各段之间逢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。

(2)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，梁端剪力齿槽后浇带(BL2)设于桥上固定连接处。

(3)底座板连接方式有所区别，常规区底座板一次性连接，临时端刺区底座板分4 次连接，且各次连接时间跨度较长。

(4)临时端刺区钢板连接器后浇带的构造与常规区钢板连接器后浇带(BL1)的构造相同，这些钢板连接器后浇带的编号，从临时端刺与常规区连接处开始，朝着临时端刺自由端的方向，依次为J1～J4。

5 底座板施工单元划分、布设的基本原则

5.1 底座板施工单元划分［3］

(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，用以方便张拉时识别。

5.2 混凝土浇筑段划分［4］

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=连续梁前的两个浇筑段+连续梁长度+连续梁后两个浇筑段，整个段落施工在24 h 内完成。

5.3 临时端刺布设［1］

(1)左、右线的临时端刺起始端设置错开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。

(3)连续梁区域有时设计了很大的剪力齿槽，在道岔板区域的底座板宽度是变化的，大于2.95m，因此不应该在上述区域设置临时端刺。如果要在连续梁区域设置临时端刺，则必须注意:它最多允许铺设到连续梁桥前最大剪力齿槽的一个钢板连接器后浇带(BL1)为止，连续梁前2 跨简支梁的距离。

5.4 临时端刺区取消钢板连接器后浇带(BL1)要求

如果能确保全年温度比较高，在张拉时间范围内常规区底座板温度不低于底座板设计锁定温度，钢板连接器后浇带可以通过纵向钢筋搭接后浇带代替。在临时端刺区内，只有K0 和J1 处的钢板连接器后浇带可以用搭接钢筋替代。如果能确保在连接下一个常规区的K1 处的温度不低于底座板设计锁定温度，那么K1 和J2、J3、J4 处的后浇带可以用搭接钢筋替代。

5.5 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700 mm。

(2)钢板连接器后浇带(BL1)在简支梁常规区按照每5 孔梁设置一个，特殊区段按照设计设置。

(3)底座板浇注段是指长度约160 m 的5 孔32 m简支梁上的底座板浇注段。为了避免强制力传入支座和桥墩，底座板浇注段的始端和末端均设置钢板连接器后浇带。钢板连接器一般设置在简支梁跨中。钢板连接器后浇带(BL1)应该距离位于已浇筑的剪力齿槽之间的距离应该约≤80 m。钢板连接器后浇带(BL1)应该设置在前后相邻两个浇筑段纵连前已浇筑的剪力齿槽(BL2)之间的中心位置，并必须与梁缝保持≥5 m 的距离。

(4)连续梁上剪力齿槽的间距，与32 m 标准简支梁上的不同。钢板连接器后浇带(BL1)之间的距离应该与简支梁区域的相同，即约160 m。在两个剪力齿槽后浇带(BL2)之间，设置一个钢板连接器后浇带(BL1)，且后浇带与任一固定连接处的距离不大于75 m。在混凝土浇筑段，即不与桥梁固定连接的情况下，两个钢板连接器后浇带(BL1)之间的间距约为160 m。连续梁相邻各两孔简支梁跨中设置钢板连接器后浇带。

(5)路基端刺至桥梁上最后一个固定连接处间至少设1 个钢板连接器后浇带(BL1)，先浇筑的与桥梁连接的剪力齿槽以及常规端刺和相邻钢板连接器后浇带(BL1)的距离不得大于80 m。只有当摩擦板长度在70～100 m 之间时，钢板连接器后浇带(BL1)到端刺的距离可以适当加大，以保证钢板连接器后浇带(BL1)能够位于桥上。常规端刺到先浇筑的剪力齿槽的距离不得大于160 m。

5.6 钢筋搭接后浇带(BL1)布设

钢筋搭接后浇带(BL1)布设与钢板连接器后浇带(BL1)布设一样，当底座板温度在设计合拢温度范围内，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而相应采用钢筋搭接的方式，实现底座板的纵连。

5.7 剪力齿槽后浇带(BL2)布设

剪力齿槽后浇带(BL2)是在桥梁固定支座上方，梁端固定齿槽内剪力筋分为梁内和底座板内两部分。梁内套筒在梁场制梁时预埋在箱梁顶板的齿槽内，底座板内部分在底座板施工时用套筒连接，底座板施工时无需对剪力齿槽后浇带(BL2)进行布设。

6 底座板后浇带施工

6.1 底座板常规区后浇带施工

底座板常规区施工段之间通过跨中钢板连接器连接，浇筑时预留宽500 mm 后浇带(BL1)，但必须注意的是:在纵连之前，位于混凝土浇筑段中心位置的简支梁剪力齿槽与底座板混凝土要一起浇筑成型。也就是说，只有中部剪力齿槽与桥梁进行固结;其余简支梁的剪力齿槽后浇带(BL2)留空，只进行钢筋连接。

6.2 底座板临时端刺后浇带浇筑施工

(1)临时端刺长约800 m，待浇筑后通过大概位于临时端刺中间位置的两个剪力齿槽与桥梁固定。在已浇筑的剪力齿槽后浇带(BL2)前后，剩余的剪力齿槽还不起作用。在临时端刺成为新的底座板的一部分时，暂不起作用的桥梁剪力齿槽后浇带才可以浇筑，也就是说，先前不起作用的剪力齿槽可以起作用了。

(2)一个混凝土浇筑段即为一个底座板的混凝土浇筑段。与常规区不同，临时端刺的混凝土浇筑段的长度是不一样的，大约在100～220 m 之间。在混凝土浇筑段的起始端和终端各有一个钢板连接器后浇带(BL1)。

(3)位于临时端刺区域内的混凝土浇筑段的所有剪力齿槽(BL2)均留空，不浇筑混凝土。

(4)临时端刺区底座板连接有严格的顺序要求:

①在靠近常规区(两个端刺之间的底座板浇筑段)的临时端刺K0 的钢板连接器后浇带必须进行连接，而且临时端刺与后浇带K0 首先纵连。

②底座板要一个端刺或临时端刺到另一个端刺或临时端刺的所有底座板混凝土浇筑完成之后进行。在所有钢板连接器BL1 后浇带位置，通过拧紧锚固螺母而使钢筋纵向连接起来。然后，逐步浇筑常规区所有钢板连接器BL1 和剪力齿槽后浇带BL2。

6.3 底座板后浇带施工基本形式［1］

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四种情况。

6.4 临时端刺+常规区+临时端刺

(1)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、工序要求见图6。

图6 临时端刺+常规区+临时端刺

(2)按照设计要求方法和测量顺序进行施工期间底座板的温度测量，并根据底座板的温度计算底座板的张拉距离，进行底座板的张拉纵连。

(3)BL1 后浇带混凝土施工: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。

(4)BL2 后浇带混凝土施工: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。

6.5 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。见图7。

图7 固定端刺+常规区+临时端刺

6.6 既有临时端刺+常规区+临时端刺

(1)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。

(2)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超出间隔时间。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施工后再浇筑混凝土。

(3)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。见图8。

图8 既有临时端刺+常规区+临时端刺

6.7 既有临时端刺+常规区+既有临时端刺

(1)BL1 后浇带混凝土施工:按设计要求的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超出间隔时间。所有混凝土灌注24 h内完成。

(2)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。两个既有临时端刺BL2混凝土宜对称灌注施工，并于当天完成。见图9。

图9 既有临时端刺+常规区+既有临时端刺

7 钢板连接器后浇带改钢筋搭接后浇带［1］

当底座板温度T 在设计合拢温度范围内，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而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)，优化长底座板施工工艺、降低工程造价。

7.1 纵连取消钢板连接器改为钢筋搭接后浇带的前提条件

(1)底座板温度T 必须控制在设计合拢温度范围内;

(2)底座板必须在1 d 内最低温度(深夜到凌晨)时进行合拢;

(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 ℃。

7.2 底座板混凝土浇筑段划分

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(第一次纵连)或K1(第二次纵连)。见图10、图11。

图10 底座板浇筑段划分示意图-1

图11 底座板浇筑段划分示意图-2

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12)。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12 底座板第二施工段划分示意图

7.3 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三组做不同的处理。K0、J1和J2 为第一组，可取消钢板连器，采用钢筋搭形成BL1 后浇带。J3 和J4 为第二组，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 为第三组，不论温度如何均设置钢板连接器。

7.4 纵连及后浇带浇筑施工顺序

7.4.1 常规端刺或临时端刺与第一常规区纵连如果常规区与常规端刺纵连，则浇筑所有钢筋搭接后浇带(BL1)，1 d 以后再浇筑所有的齿槽后浇带(BL2)。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)。

7.4.2 临时端刺与下一个常规区(第二常规区)纵连 临时端刺与下一个常规区纵连分两步实施:

(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拢温度20 ℃～30 ℃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。

8 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，科学合理地划分和底座板在各种温度条件下后浇带纵连张拉展开的。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，都关系到后期的底座板的稳定性和安全性。长桥底座板临时端刺区后浇带、常规区后浇带和钢筋搭接后浇带的布设和施工，一定要严格遵守CRTSⅡ型无砟轨道底座板施工的各项规定和规范。施工过程中只有每一道工序都严格控制，才能确保底座板施工质量，为客专、高铁的高速列车行车运营安全提供坚实保障。

［1]郑先奇.京沪高铁CRTSⅡ型板式无砟轨道长桥底座板施工技术［J］.铁道标准设计，2013(2):39 -43.

［2]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［R］.天津:铁道第三勘察设计院集团有限公司，2010.

［3]中铁局集团有限公司. TZ 216—2007 客运专线无砟轨道铁路工程施工技术指南［S］.北京:中国铁道出版社，2007.

［4]李冰.CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板施工关键技术控制［J］.铁道建筑，2012(1):116 -117.