浅析CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土施工技术

张三刚

摘 要：自密实混凝土作为CRTSⅢ型板式无砟轨道的重要组成部分，起到支持、限位、调整标高等功能，其施工质量决定整个无砟轨道结构运营的安全性和耐久性，是无砟轨道质量控制的关键。文章结合京沈客专前期试验阶段的施工经验，从自密实混凝土工装、施工工艺、混凝土生产及运输技术措施进行浅析，总结一些施工经验为同类工程提供参考。

关键词：CRTSⅢ型板式无砟轨道；自密实混凝土；研究；施工技术

1 项目背景

原铁道部于2009年在成都至都江堰城际客运专线开展了具有完全知识产权的板式无砟轨道成套技术工程实验与设计创新工作，并取得了成功，于2010年12月正式定型为CRTSⅢ型板式无砟轨道。CRTSⅢ型板式无砟轨道具有使用寿命长、刚度均匀性好、平顺性好、轨道几何形位能持久保持、维修工作量少等优点。目前，CRTSⅢ型板式无砟轨道已经在湖北城际、成绵乐客专、郑徐客专、盘营客专及沈丹客专等项目上应用与实践，以后将是我国板式无砟轨道的主要结构类型。

CRTSⅢ型板式无砟轨道的特点：以轨道板与充填层自密实混凝土形成复合整体结构共同承受列车荷载。轨道板与充填层自密实混凝土以“门型筋”进行强化连接，充填层自密实混凝土与底座板间设中间隔离层，通过底座板上限位凹槽进行限位。其中，影响CRTSⅢ型板式无砟轨道整体性能的关键就是充填层自密实混凝土。

2 自密实混凝土的技术特点

（1）水平流动面积大、距离长、空间窄、阻碍大。本项目轨道板最大面积为14㎡（P5600），最长流动距离为3.1m，厚9cm；在轨道板下门型钢筋和钢筋焊网阻碍的情况下，要求自密实混凝土能自动、均匀填充整个模板腔，并与轨道板良好结合成整体结构。施工中需要解决漏浆、排气、减少表面浮浆层的问题。

（2）流动性大。由于自密实混凝土的密度大，要保证模腔内混凝土的饱满，必须有一定的灌注高度和良好的流动性，以产生较大的压强，这就要求工装、混凝土性能、工艺能满足要求。

（3）工作性能难以控制。自密实混凝土对原材料、拌制、运输等条件要求很高，任何施工过程中的不确定因素都可能影响到混凝土的工作性能，必须从多方面共同着手，加强施工控制，使其工作性能能满足施工需要。

综上所述，自密实混凝土的施工技术措施是保证施工质量的关键因素。CRTSⅢ型板式无砟轨道正式施工前，必须进行工艺性试验。本文通过前期本标段的工艺性试验成果，总结一套自密实混凝土的施工技术措施。

3 工装设备研究

3.1 灌注小车研究

自密实混凝土的灌注是在有限的空间内进行并连续作业的，为提高工效，减小劳动强度，采用下图所示的灌注小车，取得了理想的施工效果。

（1）大料斗和灌注料斗必須具有能自由开合的闸门，以方便控制混凝土用量和流速；大料斗和灌注料斗设计为圆形，具有增强混凝土的流动性、增加灌注压强、减少混凝土残留量的优点。

（2）早期主框架“大而笨重”，设计为可骑在轨道板上单侧灌注和在轨道板中间双侧灌注的两用性能，灌注小车占地面积大、操作不易。改进为只在轨道板中间行走、通过控制阀和转换槽控制灌注方式，增加了设备的灵活性和易操作性。

（3）将灌注料斗从固定式改进为上下可调式，早期的灌注料斗通过支架直接立在轨道板上方，高度不可调、灌注压强不足。改进为使用手拉倒链来控制高度，增加灌注压强的同时也更有利于排气。

3.2 压紧装置研究

由于自密实混凝土的流动性，灌注时轨道板的自重不足以全部抵消自密实混凝土的灌注压强，必须采用压紧装置固定，防止轨道板上浮和侧移。

（1）压紧装置数量研究。自密实混凝土灌注时的上浮力根据灌注速度和混凝土性能的不同具有较大的不确定性。经过多次试验，最后确定采用每块轨道板5道压紧装置，压紧装置采用14#槽钢制成，可以有效地抵消自密实混凝土带来的上浮力。

（2）压紧装置加固措施研究。初始在底座板顶面以下12～15cm处钻一个深10cm、直径为18mm的孔，插入Ф16螺纹钢进行固定，容易变形，换成Ф22的孔、Ф20的钢筋后（其它指标不变），问题得到解决。初始采用16#花杆螺栓连接压杆横梁和底座板植入钢筋，花杆螺栓直径小，容易变形，换成直径为20mm的“T”形销后，问题得到解决，而且更加容易操作。

（3）防侧移装置研究。在曲线地段，自密实混凝土的流动性除带来上浮力之外还带来了水平力，这需要一个防侧移装置来抵消水平力，经过多种装置的尝试，最终选择了下图所示的防侧移装置，取得了较好的效果。

3.3 模板研究

自密实的流动性强，其模板设计时就要充分考虑其密封性和牢固性，同时排气效果也是自密实混凝土灌注成功与否的关键，如果排气不顺，必然带来起泡甚至空腔，严重影响自密实混凝土质量。

（1）牢固性研究。模板的加工要考虑到模板的刚度、强度、重量、排气性能，经过尝试，最终选用6mm厚的Q235钢板做面板，8mm厚的扁钢做加劲板，侧模和端模采用整块式，在工人能够较容易搬运的情况下还能保证足够的刚度和强度。

（2）排气孔位置研究。排气孔位置有的设置在轨道板侧面，有的设置在端头，经过综合比较，采用四角设置排气孔的方式，不仅排气效果好，溢出的自密实混凝土可用集料槽收集，防止污染底座板，获得了较好的效果。

（3）透气模板布研究。自密实混凝土模板的脱模可选用脱模剂，只是脱模剂容易造成漏浆、排气不通畅的问题。改进为粘贴一面光面、一面毛面的专用透气模板布后，可以很好地杜绝上述不利影响，浇筑完成的混凝土致密、平整。

4 灌注工艺研究

4.1 模腔内湿润工艺研究

（1）前期未采用模腔湿润工艺，隔离层（土工布）有一定的吸水性，灌注时，隔离层会吸水，不利于自密实混凝土的扩展。改进后采用模腔内湿润工艺，取得了较好的效果。

（2）模腔湿润器具的选择。手工洒水无法控制水量，洒水少时，作用不明显；洒水过多时，可能带来自密实混凝土的离析、产生发泡层等不良后果。对比后采用农用喷雾器湿润模腔，喷雾时间控制在5～8s，喷雾的范围广、且容易控制、不形成明水。

4.2 灌注工艺研究

（1）灌注导管的研究。轨道板顶面设计有1个灌注孔（中间），2个观察孔（前后对称），每个孔采用锥形体，上直径为180mm，下直径为160mm，高度为200mm。灌注时不能用灌注料斗直径通过灌注孔灌入模腔，否则溢出的混凝土会污染轨道板，必须使用长度为600mm左右的灌注导管和防溢管。初始在市场上采购轻巧实用的PVC管，常见的规格为160mm管径（没有160～180mm之间的PVC管），灌注时为防止PVC管掉下，外侧缠绕土工布。发现混凝土冲击力使PVC管落入模腔内，阻碍混凝土扩散。改进后采用165mm管径的铁管，长度控制在650mm，铁管不会落入模腔内；同时该直径的铁管具有较好的排气性。可以较好地防止混凝土过多时溢出而污染轨道板。

（2）灌注料斗高度的研究。起初设计的灌注料斗高度为60cm、方形、固定式。试验中，发现自密实混凝土压强不足，自密实混凝土无法充满整个模腔。改进后的料斗为圆形、可调式，通过手拉倒链调整灌注料斗的高度，最大可调节灌注料斗距离轨道板顶面100cm，可提供一个较大的冲击压强，使自密实混凝土充满整个模腔。

（3）灌注速度的研究。起初，施工工艺不熟练，灌注速度较慢，带来的后果是自密实混凝土冲击压强不足，无法均匀地充满整个模腔。改进后采用“先快后慢”式灌注速度，先快可以提供一个较大的冲击力，混凝土从排气孔处排出时，适当减慢灌注速度，可以更好地控制混凝土用量，不至于溢出。通过试验，形成一个较为理想的单块板灌注时间：12～15分钟。

5 拌制及运输方式研究

5.1 拌制方式研究

自密实混凝土的拌制目前可采用两种方式，一种是在拌和站进行集中拌制，用混凝土运输车運至现场。特点是：①成本较低；②拌和站距离现场较远，混凝土性能的可控性较差。另外一种拌制方式是采用混凝土自动搅拌车。特点是：①成本较高；②在现场拌制，混凝土性能的可控性好。较好的选择为近距离选择拌和站集中拌制式以节省成本，远距离采用自动拌和车拌制式以保证混凝土性能。

5.2 运输方式研究

自密实混凝土的运输主要涉及到混凝土运输车的选择。单块板的自密实混凝土设计方量为1.4m?（P5600），灌注时间为12～15s，规范上的要求自密实混凝土拌制完成后2小时内必须用完，考虑每车混凝土的运输时间和灌板之间的施工间隙，每车混凝土以灌注4块板的自密实混凝土数量较为适宜，对应的方量为5.6m?，兼顾经济性，选择6～8m?的混凝土运输车。

6 结论

通过工艺性试验的改进和完善，对CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土的工装、施工工艺、混凝土生产及运输技术措施总结如下：

（1）灌注小车宜改进为：圆形料斗，具有自由开合的闸门，通过方向轮和控制阀可自由行走，灌注料斗高度可调，轻便宜控制。

（2）压紧装置宜改进为：压紧装置的数量采用5道，通过直径为20mm的T形销和在底座板上打孔并植入Ф20mm螺纹钢的方式加固，在曲线地段增设防侧移装置。

（3）模板宜改进为：使用6mm面板配合8mm厚加劲板的模板形式，在模板四角设置排气孔，使用透气模板布代替脱模剂。

（4）灌注工艺宜改进为：灌注前使用喷雾器对模腔进行润湿，使用Ф165mm铁管作为灌注导管和防溢管，灌注高度应控制在100cm左右，灌注速度采用“先快后慢”式，灌注时间控制在12～15分钟。

（5）自密实混凝土拌制方式应采用近距离自密实混凝土使用拌和站集中拌制，远距离自密实混凝土使用自动搅拌车拌制，两种拌制方式相结合。

（6）自密实混凝土的运输宜采用6～8m?的混凝土运输车。

参考文献

[1] 张丕界，田利民，于春孝等.CRTSⅢ型板式无砟轨道工程施工质量验收指导意见（试行）.（工管线路函【2012】159号）.铁道部工程管理中心，2012.

[2] 章键华， 李荣飞，刘赞群.CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土充填层施工技术研究.中国铁路，2013.12