CRTSⅡ型板式无砟轨道锚固结构体系施工技术研究

王延林

WANG Yanlin

(中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江湖州313000)

随着我国客专、高铁的大规模建设运营，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。无砟轨道结构具有刚度均匀性好、结构耐久性强、综合成本低、经济效益高等优点。为高速度、高密度、高舒适性的铁路运输提供了有利条件，从而在客专、高铁上获得了广泛的应用。

通过对京沪高铁、沪昆等客运专线CRTSⅡ型无砟轨道锚固结构体系的施工技术研究，为CRTSⅡ型无砟轨道锚固结构体系，施工工艺研究、验证、优化总结出了一套成熟科学的施工工艺。

1 无砟轨道荷载力的危害

CRTSⅡ型轨道板在铺设并完成精确调整后，要将轨道板与底座板、支承层之间30 mm 的边界线缝隙封闭，然后灌注沥青砂浆。再进行轨道板之间的宽、窄缝的混凝土填充，轨道板纵向连接、张拉，并在特定的平面位置与底座板、支承层进行锚固。CRTSⅡ型板式无砟轨道系统在完成一系列的施工后，是一个相互紧密联系的、完整的轨道受力体系。无砟轨道在施工及运营过程中会产生温差荷载、列车制动荷载、列车活荷载等。这些荷载使得轨道结构发生位移变形，从而影响高速列车的行车安全。

2 无砟轨道锚固结构类别及作用机理

2.1 桥上底座板锚固结构［1］

由于桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板和桥面的分离设计，相当于轨道系统“悬浮”于桥梁上能相对滑动，因此桥上设置锚固结构来约束轨道板三维位移。CRTSⅡ型板式无砟轨道锚固结构包括剪力齿槽、侧向挡块、临时端刺、台后常规端刺、摩擦板锚固结构。

2.1.1 剪力齿槽后浇带作用

剪力齿槽锚固结构主要承受底座板内的沿桥纵向水平力，对底座板竖向、横向也有一定的约束作用。由于梁面和底座板间“两布一膜”隔离层的设置，使得轨道结构类似于梁面上的浮置体系，轨道与梁体间仅存在摩擦力。为使得桥上制动力均匀传至桥墩，根据桥跨伸缩特征，在桥墩固定支座上方设置了剪力齿槽，作为桥梁上轨道结构纵向限位措施，以解决桥梁上轨道结构纵向限位问题。在梁端固定支座上方设置剪力齿槽锚固结构作用，是将列车制动力和温度应力及时地向桥墩传递。由于轨道结构在升温工况下产生较大的压力，桥墩固定支座上方梁面剪力齿槽能够提供竖向约束，也能同时对底座板提供一定的横向限制约束作用，解决桥上轨道结构竖向、横向限位问题，从而保证了轨道结构的竖向屈曲稳定性。

梁端剪力齿槽锚固结构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，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。见图1、图2。

图1 底座板剪力齿槽锚固结构平面设计图

图2 剪力齿槽立面设计图

2.1.2 侧向挡块锚固结构的作用［2］

侧向挡块横断面为倒“L”形扣压式结构，位于底座板和轨道板两侧，主要限制约束轨道板因为温度变化底座板横、竖向和翘曲位移。侧向挡块与底座板接触的侧面和顶面均预埋了弹性限位板，使底座板、轨道板与侧向挡块在纵向上相对滑动。锚固结构钢构件预埋在梁上，在梁体施工时需要预留剪力齿槽和预埋钢套筒，与后期施工的扣压式侧向挡块锚固结构进行固结。

梁面与轨道间设置“两布一膜”滑动层，除固定支座上方剪力齿槽能够限制轨道结构的横向位移外，其余部位处于相对自由状态，通过在轨道两侧设置侧向挡块，作为桥跨上轨道结构横向限位措施，解决桥梁上轨道结构横向限位问题。侧向挡块纵向长1.2 m，在平行于线路方向的两端为圆弧形状，其半径均为400 mm，两端平直面高度随超高调整，挡块扣压部分(非圆弧部分)厚205 mm，整体高度(变量1)根据超高在相应数据基础上减小15 mm，见图3、图4。

图3 侧向挡块锚固结构齿槽平面及侧面设计图

图4 侧向挡块立面设计图

2.1.3 临时端刺的作用机理

临时端刺是底座板的一部分，长度一般为800 m左右，它可以暂时起到桥台后路基中常规端刺的作用。底座板的临时端刺在完成混凝土浇注后，不立即与桥上剪力齿槽锚固结构连接，也就是说，由于把剪力齿槽后浇带(BL2)空出，抗剪连接还没有激活，临时端刺可随温度变化在桥梁上纵向滑动。临时端刺的固定作用主要是通过其底座板和桥梁之间的由自重产生的摩擦力实现。这个摩擦力可以阻止常规区的板带的变形，由于临时端刺阻力的固定作用，常规区的温度变形基本上被临时端刺阻力抵消。临时端刺像常规端刺一样固定锚固已经完工的底座板。临时端刺在自身成为纵连底座板的一部分后，才与桥上剪力齿槽锚固结构连接，也就是说，这时才激活剩余的剪力齿槽。

2.1.4 临时端刺的作用［3-4］

桥梁底座板的纵向连接必须在两个桥台后路基中的常规端刺之间进行。长桥一般在几公里、十多公里至二十公里以上，长桥底座板施工底座板连接有几百上千个，若要在很短的时间内一次完成所有的连接，将给施工带来很大的困难。设置临时端刺后，底座板浇筑后的连接就无须在两个桥台后路基中的常规端刺之间进行。两临时端刺或临时端刺和常规端刺之间的底座板，就可以作为一个独立的施工单元进行连接施工，这也意味着可以将整个长桥底座板分成若干独立的施工单元(含临时端刺)，而且可多工作面平行施工，有利于加快工程进度、提高功效、缩短工期。轨道板铺设可同时分多作业面进行，以缩短与下道工序的流水节拍，是缩短工期的变通方法，而无须等到全桥底座板施工完成后，再开始铺设轨道板。

临时端刺是与桥面临时无剪切连接的底座板结构单元，对称分布于常规区两侧。长桥底座板多作业面施工不同步，设置临时端刺以解决混凝土温度应力及变形应力的放散，解决了全桥后浇带同时锁定的问题，见图5。

图5 京沪高铁长桥底座板施工单元划分临时端刺平面图

2.2 桥上底座板台后常规端刺锚固结构［3］

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。连续底座板端部设置常规端刺，底座板温度应力、制动力消耗在端刺结构部分，使桥梁上的纵向力不能传递到路基上，以避免破坏相邻路基上的无砟轨道结构。台后锚固结构是纵连板式无砟轨道最为重要的组成部分。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，在桥梁两端桥台后设置纵向锚固结构措施。常规端刺结构厚度为1.0 m，底部长度为8.0 m，高度为2.80 m，由路基上设置摩擦板、过渡板和埋入路基内的倒“T”端刺三大结构组成。摩擦板采用C30 混凝土一次浇筑成型，长50～60 m、宽9 m、厚度400 mm，摩擦板下设数个齿形小端刺。摩擦板作用同端刺一样，是将底座板的纵向力传递到路基。摩擦板可以实现桥上无砟轨道向路基上无砟轨道之间的刚度均匀过渡。通过在桥台后路基一定距离范围内设计设置一定长度的摩擦板、过渡板结构，有利于桥上无砟轨道向路基上无砟轨道之间的刚度均匀过渡，见图6。

图6 CRTSⅡ型板式无砟轨道台后常规端刺纵断面结构图

2.3 轨道板剪切连接锚固结构

轨道板的剪切连接位置为每孔箱梁的梁缝、路桥、路隧的过渡区域等，主要作用是将轨道板与底座板、支承层连接成为一个整体，以适应端部结构变形。剪力筋均采用直径28 mm、长340 mm 的HRB500 级钢筋，匹配钻孔直径35 mm、深390 mm 的孔，见图7、图8。

图7 轨道板剪切连接锚固钻孔位置平面图/mm

图8 轨道板剪切连接大样A 构造图

梁缝处每线设置8 根剪力筋，每块轨道板在梁缝两端各设4 根剪力筋。钻孔孔位间距以梁缝和轨道板中线为依据，在轨道纵向上为650 mm，横向上为410 mm。

2.3.1 路桥过渡处轨道板剪切连接

路桥过渡处是指端刺后过渡板及相邻支承层上方植筋锚固，过渡板与路基支承层分界点两侧各一块轨道板范围内的轨道板需要进行植筋锚固，每块轨道板上设置4 排16 根。钻孔孔位纵向间距以轨道板前端为界纵向上695 mm 为第一排孔，2505 mm 为第二排孔，3945 mm 为第三排孔，5755 mm 为第四排孔，横向孔距距轨道板中心线上为205、315 mm。

2.3.2 路隧过渡处轨道板剪切连接

路隧过渡处轨道板剪切连接以路隧分界点为界向路基一侧10 m，向隧道一侧15 m 范围的轨道板需要进行植筋锚固，每块轨道板上设置4 排16 根。路隧过渡处轨道板剪切钻孔孔位纵向间距、横向孔距与路桥过渡处轨道板剪切连接相同。无砟轨道锚固结构施工工艺图见图9。

图9 无砟轨道锚固结构施工工艺图

3 无砟轨道锚固结构施工质量控制［5］

3.1 剪力齿槽后浇带和侧向挡块施工

3.1.1 剪力钉连接设计

梁端剪力齿槽宽度680 mm，梁内预埋齿槽剪力钉钢套筒分二排，每排有7 根剪力钉钢套筒。底座板以内部分在施工时与梁内套筒连接，伸入底座板钢筋内。剪力钉材质HRB335 直径28 mm、剪力钉上部焊接120 mm×120 mm 钢板，厚28 mm。侧向挡块剪力齿槽中预埋的10 个连接钢套筒内旋入的6根剪力钉直径16 mm 和4 根剪力钢筋直径12 mm将侧向挡块与桥梁连接，侧向挡块结构钢筋均采用HRB335 钢筋。

3.1.2 齿槽清理、剪力钉修整［6］

施工前应对预埋套筒和剪力齿槽进行清理，对于不符合要求的套筒和齿槽必须进行相应的整修处理。预留齿槽的深度不得小于30 mm，侧向挡块范围内的梁面(含齿槽内)应进行凿毛清理，凿除槽内废渣、油渍及杂物，并凿至梁面新鲜混凝土面不得少于底面面积的60%，将预埋套筒内的砂粒、灰尘、封堵海绵等杂物清除、吹干并涂抹黄油，以保证螺栓孔内干净润滑，剪力钉安装之前将齿槽清理干净并润湿表面，做好新旧混凝土的结合。

在设计位置缺少预埋套筒或预埋套筒有偏差的时候，采用钻孔植筋方式进行整修，直接将连接钢筋植入到设计位置的梁体内，Φ12、Φ16 剪力钢筋植筋深度为340 mm，Φ28 剪力钉植筋深度为400 mm，采用国内质量较好的植筋胶进行植筋。

3.1.3 锚固结构质量控制

锚固结构质量控制检验项目见表1。

表1 锚固结构质量控制检验项目

3.1.4 弹性限位板安装

侧向挡块弹性限位板安装要求牢固可靠，底座板表面与泡沫板粘贴紧密不漏浆。确保橡胶弹性限位板能与底座板紧贴、平滑、精确定位，安装前首先在轨道板侧面与底座板上表面及侧面铺一层薄膜，薄膜上粘贴硬泡沫板，然后在预留孔位处安装弹性限位板，随后对接缝进行密封处理，主要是对硬泡沫板接缝及泡沫板与弹性限位板接缝，进行胶带密封。避免在浇筑混凝土时发生偏移、脱落，防止混凝土浆浸入，保证底座板与侧向挡块之间只通过橡胶限位板传力。

3.2 临时端刺施工［3］

(1)临时端刺的构造:临时端刺区长度为800 m，其底座板与常规区底座板的施工工艺要求基本相同，主要区别在于平面及结构布置上。

(2)有BL1 及BL2 两种后浇带设置，其中BL1后浇带在常规区与临时端刺区类同(设置位置及形式)，BL2 后浇带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(包括与桥梁的固定连接)，且各次连接时间跨度较长。

(4)临时端刺区底座板连接有严格的顺序要求;底座板施工基本段长度有所区别，常规区底座板以1 孔简支梁为一个基本段(设一个BL1 后浇带)，临时端刺区分5 段，从靠近常规区一侧起为:常规区～(LP1)220 m，(LP1)～(LP2)220 m，(LP2)～(LP3)100 m，(LP3)～(LP4)130 m，(LP4)～(LP5)130 m，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。临时端刺区剪力齿槽均预留后浇带(BL2)。

(5)长桥底座板临时端刺工艺复杂、工序繁琐，工序之间有着严格的施工先后顺序，而且临时端刺的平面布置，各后浇带的连接先后顺序和质量都涉及结构安全，所以，如何控制好临时端刺区底座板的施工质量是长桥底座板施工中的重难点。

3.3 端刺、摩擦板、过渡板施工

3.3.1 先填筑路基，路基反开挖端刺施工

京沪高铁端刺施工采用先填筑路基后用挖掘机分层开挖端刺基坑，挖至设计基底标高后，然后支立模板、绑扎钢筋，依次进行端刺底板和端刺竖墙的混凝土浇筑施工;待端刺底板和竖墙混凝土达到设计强度并拆模后，进行A 区剩余级配碎石填筑。级配碎石填筑要按照配合比和压实度分层压实至设计要求的压实度，边角处可用小型振动夯进行压实，填筑端刺两侧级配碎石时，必须对称填筑，以保证端刺竖板稳定、无损伤。

3.3.2 先施工端刺，后填筑路基

沪昆高铁采取的是先施工端刺后填筑路基的施工方法。当台后路填筑至端刺设计基底标高后，进行端刺底板支立模板、绑扎钢筋，依次进行端刺底板和端刺竖墙的混凝土浇筑施工;待端刺底板和竖墙混凝土达到设计强度并拆模后，再进行A 区级配碎石填筑。端刺附近填筑路基的施工质量直接影响到端刺锚固结构的受力状态。

3.3.3 摩擦板施工

3.3.3.1 摩擦板齿部横梁开挖

摩擦板施工的质量控制要点是:摩擦板齿部横梁基槽开挖绝不能破坏和扰动开挖轮廓线以外填筑终凝的水泥级配碎石基层，否则会影响到摩擦板的结构受力。

(1)摩擦板齿部横梁进行定位放线，然后用墨斗弹出摩擦板横梁边线。摩擦板齿部凹槽二次开挖在填筑的水泥级配碎石还没有完全硬化时进行最佳，如果在填筑的水泥级配碎石完全硬化后开挖，不能使用普通的机械。摩擦板齿部开挖时由于水泥级配碎石已具有较高强度，开挖过程中要确保齿部轮廓线以外水泥级配碎石不被机械破坏和扰动，开挖开口线控制在线以内，剩余部分采用人工修整。用风镐沿摩擦板横梁边线凿除摩擦板横梁区级配碎石，凿除直至摩擦板横梁底设计标高。根据摩擦板横梁基槽凿除欠挖情况，用手提式切割机或其他小型工具进行整修。

(2)摩擦板齿部横梁基槽开挖时由于水泥级配碎石已有较高强度，直接采用液压破碎锤配合液压反铲开挖，可能会对齿部轮廓线以外水泥级配碎石破坏和扰动。采取用大直径(Φ1.50 m)的金刚石圆盘锯沿墨斗弹出横梁边线进行切割，将开挖轮廓线以外的水泥级配碎石进行切割分离。采用液压破碎锤配合液压反铲开挖横梁基坑，确保齿部轮廓线以外水泥级配碎石不被机械破坏和扰动。也可以用铣削机按照施工图铣削出齿部凹槽外部几何尺寸。

3.3.3.2 摩擦板齿部横梁钢筋绑扎及混凝土浇筑

钢筋在钢筋加工场根据设计图纸要求进行下料、加工，并绑扎成钢筋笼运至现场，将钢筋笼吊装入模槽中，钢筋下垫保护层垫块。摩擦板钢筋与横梁钢筋绑扎要牢固，钢筋绑扎好后，摩擦板混凝土和横梁混凝土整体浇筑。摩擦板顶面进行拉毛，直到露出摩擦板骨料。

3.3.4 过渡板施工

过渡板厚300 mm，一端与端刺和底座板连接，另一端与路基支承层相连。路基级配碎石填筑至过渡板底标高后，铺设硬泡沫塑料板，由外向内铺设三种规格的硬泡沫塑料板。为保证过渡板底部平齐，在级配碎石层上分别做出三步台阶，并用水泥砂浆抹平。水泥砂浆凝固后，再分别铺设不同厚度的硬泡沫塑料板，并覆盖塑料膜压牢。过渡板的钢筋绑扎、模板安装、混凝土浇筑、混凝土养护同桥梁底座板混凝土施工。

3.4 轨道板剪切连接锚固结构

轨道板剪切连接锚固钻孔前，应在设计植筋位置使用钢筋探测雷达探明轨道板及底座板内的钢筋布置情况，以此微调并确定钻孔位置，避免打断结构钢筋。钻孔使用植筋专用钻孔机，钻孔完成后，使用高压风管(枪)吹除孔内粉末、灰尘，植筋施工应随即进行，否则应用软布团封堵孔口。

剪切连接筋的绝缘处理，为确保剪切筋与轨道板及底座板内钢筋处于绝缘状态，剪切筋表面应事先均匀涂抹一层植筋胶，并确保表面无遗漏之处。面胶凝固后再进行植入施工。在已钻好的孔内注入适量的植筋胶，将剪力筋轻轻放入，使钢筋位于孔的中部，与轨道板、底座结构钢筋无接触。钢筋顶部的孔用植筋胶密封，植筋胶顶面不低于轨道板顶面，也不得溢出污染轨道板。

4 结 语

CRTSⅡ型板式无砟轨道锚固结构体系施工，其质量的优劣直接关系着高速列车运行的安全，也关系着客专、高铁运营的稳定性耐久性。要熟知每一种锚固结构的设计作用机理，在施工中进行相关的关键工艺质量控制。在CRTSⅡ型板式无砟轨道施工中，从一般工序到关键特殊工序，从常规技术到核心关键技术，在施工过程中一定要全面严格控制工艺质量和工序质量。施工过程中只有严格按工艺施工，每一道工序、顺序都严格控制，才能确保CRTSⅡ型板式无砟轨道的整体施工质量。

［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［R］.天津:铁道第三勘察设计院集团有限公司，2010.

［2]李中华. CRTSⅡ型板式无砟轨道侧向挡块结构设计与施工［J］. 山西建筑，2014(2):140 -141.

［3]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):40 -41.

［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.

［5]郑先奇，宋中峰. CRTSⅡ型无砟轨道侧向挡块施工质量控制［J］.山西建筑，2011(7):121 -122.

［6]谭章涛. CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板侧向挡块施工技术［J］.铁道建筑技术，2013(7):100 -101.