高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道冬期施工技术探析

迟有峰

摘要：近几十年来，我国的经济飞速发展，人们的生活水平与方式不断地提高，高速铁路在我国大范围覆盖式的建设，并投入使用，为国家整体经济增长、人们出行便利奠定了坚实的基础。无砟轨道运用在高速铁路上，可以使高速列车在运行中更加安全、平顺、稳定，且具有较强的耐久性；众所周知，与传统铁路不同，高速铁路轨道结构采用由我国自主研发的新型轨道结构CRTSⅢ型先张板式无砟轨道，由于无砟轨道作为高速铁路的核心技术之一，尤其是冬期施工仍存在难以攻克的技术难点，因此，本文结合新建北京至沈阳铁路客运专线河北段无砟轨道冬期施工技术难点及保温措施进行总结阐述，已期对以后的施工有一定的借鉴意义。

关键词： 高速铁路；无砟轨道；冬期施工

新建北京至沈阳铁路客运专线是我国“四纵四横”客运专线中的北京至哈尔滨（大连）客运专线的重要组成部分，线路起自北京市朝陽区星火站，经北京市顺义区、昌平区、怀柔区、密云区进入河北省境内，经承德进入辽宁省境内，再经朝阳、阜新后引入沈阳枢纽，其中河北承德境内全长191.6公里，正线轨道结构全部采用CRTSⅢ型先张板式无砟轨道，无砟轨道由钢轨、弹性扣件、轨道板、自密实混凝土层、隔离层以及具有限位结构的钢筋混凝土底座等部分组成，其中路基地段结构高度为838mm（内轨轨顶面至底座板底面），隧道、桥梁地段结构高度为738mm，曲线超高在底座板上设置；轨道板混凝土强度等级为C60，宽度2500mm，厚度200mm，标准轨道板长度分5600mm、4925mm和4856mm三种；自密实混凝土层为单元结构，长度和宽度同轨道板，厚90mm，强度等级为C40，配置单层CRB550级冷轧带肋钢筋焊网，每块轨道板对应自密实混凝土层设置两个凸台，与底座板上设置的限位凹槽相互结合；底座为钢筋混凝土单元结构，强度等级为C35，底座内配置双层CRB550级冷轧带肋钢筋焊网，底座对应自密实混凝土凸台位置设置凹槽，路基地段底座宽度为3100mm，底座厚度为300mm（含4mm厚土工布），隧道、桥梁地段底座宽度为2900mm，直线地段底座厚度为200mm（含4mm厚土工布）；自密实混凝土层与底座间设置4mm厚的土工布隔离层，隔离层应覆盖自密实混凝土层范围，以实现自密实混凝土层与底座间的良好隔离；自密实混凝土层设置凸台，底座对应凸台位置设置凹槽（长1000mm，宽700mm），通过凸台凹槽咬合进行轨道限位。

一、CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土冬期施工技术

1、施工作业准备

（1）外业准备。CRTS III 型无砟轨道线上施工前应完成低温（-7至-12℃）状态下CRTSⅢ型板式无砟轨道线下工艺性试验，使无砟轨道作业人员熟练掌握无砟轨道施工各工序流程和工艺特点[1]，形成一套成熟的工法和科学参数。

（2）内业准备。施工前应完成无砟轨道冬期施工方案及作业指导书的编制及审批工作，并对施工管理、作业人员进行培训教育，掌握关键工序控制要点[2]，澄清有关技术问题，熟悉相关规范和验收标准，以便更好的指导线上施工，其主要目的如下：

1）了解掌握 CRTSⅢ型板式无砟轨道的施工工艺流程，着重解决关键工序的施工方法；2）确保自密性混凝土在冬期低温条件下各项检测指标满足规范要求；3）解决轨道板冬期铺设时存在的关键点、重难点问题，为线上施工做好准备。

（3）物资准备

为确保无砟轨道自密实混凝土冬期灌注质量合格，施工现场应配备升温、保温物资。

隧道内物资准备：塑料布、棉被、电风炮、保温板、棉帘等；

隧道外物资准备：塑料布、棉被、密目网、脚手架、电风炮、电采暖炉、Φ50mm水管等。

其他物资准备：运板车、龙门吊、强力吹风机、精调仪器等。

2、施工工艺流程

（1）隧道外自密实混凝土冬期施工流程：底座板验收完成→隔离层、弹性垫层施工→自密实混凝土层钢筋网片安装绑扎→轨道板粗铺→轨道板精调→自密实混凝土层模板安装→隧道外轨道板保温设施安装→水管敷设→塑料布铺设→保温被铺设→塑料布铺设→连接智能电采暖炉、电风炮→板腔内温度达到10℃后进行自密实混凝土浇筑→带模养护不少于3d→拆模→涂刷养护液、贴养护膜覆盖养护。

（2）隧道内自密实混凝土冬期施工流程：底座板验收完成→隔离层、弹性垫层施工→自密实混凝土层钢筋网片安装绑扎→轨道板粗铺→轨道板精调→自密实混凝土层模板安装→连接电风炮→板腔内温度达到10℃后进行自密实混凝土浇筑→隧道内轨道板保温设施安装→塑料布铺设→保温被铺设→带模养护不少于3d→拆模→涂刷养护液、贴养护膜覆盖养护。

3、冬期施工要求

（1）混凝土拌和站

1）拌合系统保温措施。料仓保温措施：骨料仓分2种骨料（粗骨料与细骨料），对骨料仓分别进行保温。料仓采用夹芯保温彩钢板进行全封闭，料仓底部与墙壁设有暖气片，采用甲醇锅炉循环水对暖气片进行加热，以保证细骨料、粗骨料温度不低于10℃。

外加剂房、拌合楼、搅拌机棚保温措施：采用甲醇锅炉循环水对外加剂房、拌合楼以及搅拌机棚内的暖气片进行加热，保证室内温度不低于10℃。

拌和用水保温措施：采用甲醇锅炉对拌和用水进行加热，水的温度控制在60℃以上，不宜高于80℃，地埋水池采用夹芯保温彩钢板+塑料布+保温被+塑料布覆盖的保温形式；地上水池应在地埋水池的基础上对水池周边采用夹芯保温彩钢板包裹。

粉料罐保温措施：粉料罐采用保温棉布包裹，保证温度不低于0℃。

皮带机、下料斗保温措施：拌和站上料皮带机采用保温被覆盖包裹，下料斗部位采用夹芯保温彩钢板封闭，保证温度不低于0℃。

2）混凝土拌制。搅拌自密实混凝土前，应严格测定粗、细骨料的含水率，并根据含水率及时调整自密实混凝土的施工配合比。搅拌时应先向搅拌机内投入粗、细骨料和已加热的水，搅拌时间不少于30S，再加入水泥、矿物掺和料和外加剂，并继续搅拌均匀，总搅拌时间不少于180s。

为了确保冬期自密实混凝土正常灌注，保证混凝土出机温度不低于18℃，水泥、矿物掺和料温度以实测为准，须在开盘前进行混凝土热工计算，确定拌合用水加热温度及骨料等加热温度。

3）混凝土运输保温措施。施工现场应根据混凝土浇筑速度及需求量，提前与拌和站联系，合理安排罐车运输，确保运至现场的混凝土及时灌注。混凝土运输罐车采用保温被包裹，运输途中采用保温被制作的扣盖对罐体的进出料口进行封闭，减少热量损失，保证混凝土的入模温度不低于10℃（规范规定混凝土冬期施工入模温度不低于5℃，鉴于承德地区冬期较为寒冷与自密实混凝土的特性及热量损失十分严重等原因，经现场反复试验论证，入模温度10℃时能够满足施工要求）。当混凝土运至现场后，应检测混凝土扩展度、T50、温度等性能指标，合格后方可灌注。（2）轨道板保温设施安装

1）路基、桥梁段保温设施安装

轨道板精调、模板安装完成后，进行保温设施安装：

保温棚架搭设（以桥梁工程为例）：保温棚以每榀梁为一个单元，采用Φ42mm壁厚3.5mm脚手架搭设。保温棚横向设置3根高度为2m的立桿，分别设置于防撞墙外侧及线路中心线，横杆与立杆采用十字扣件连接，在立杆外侧设置斜撑，下撑在A墙根部；顺桥向间距为300cm，桥梁端部间距为260cm，并在端部加设扫地杆。纵向采用Φ42mm壁厚3.5mm脚手架连接成整体。

保温棚覆盖：保温棚覆盖三层，自内而外为双层保温膜、密目网。保温膜与保温棚架使用麻绳绑扎牢固，保温膜采用高强度、高密度保温膜，保温棚四周采用钢管紧密压实，达到密闭、防风的效果。保温膜外覆盖密目网，密目网与保温棚架绑扎牢固。

智能电采暖炉、水管安装：自密实混凝土模板顶部敷设4道Φ50mm供热水管，采用智能电采暖炉进行加热，水管回路不超过150m，水管每间隔70m左右设置闸阀式连接阀，以便于连接及拆卸。

每个保温棚内配置6个热风炮，在自密实混凝土灌注前对板腔进行预热，当板腔内温度不低于10℃且轨道板温度不低于5℃后进行自密实混凝土灌注。

保温被、保温膜铺设：自密实混凝土灌注完成后，采用双层规格4m×6m的保温被将无砟轨道全面包裹，保证养护温度，在保温被上铺设一层保温膜，规格尺寸与保温被相同，保证养护湿度。

2）隧道内保温设施安装

隧道采用两道封门保温：第一道在隧道明暗交接处设置保温板+棉门帘进行全断面封闭保温，第二道在距第一道50m处设置全断面棉门帘进行封闭保温，在隧道内每隔200m设置一处热风炮对洞内空气进行连续加热，确保洞内温度不低于15℃，隧道内自密实混凝土灌注后及时覆盖保温膜和保温被。

（3）混凝土灌注及养护

1）路基与桥梁段自密实混凝土灌注及养护

冬期自密实混凝土灌注必须保证入模温度不小于10℃，轨道板板腔内温度不小于10℃，轨道板温度不小于5℃，自密实混凝土性能满足灌注施工要求。

保暖棚内施工自密实混凝土时，采用混凝土输送泵车灌注，施工前于轨道板灌注孔上方对暖棚进行开口，尺寸为0.3×0.3m，灌注孔上架设直径为500mm的料斗，料斗采用钢管支撑，灌注完成后立即对暖棚开口覆盖，覆盖采用保温膜，达到密闭、不漏风。

路基与桥梁轨道板冬施期间，灌注时间宜选择在当天温度较高时间段，自密实灌注前使用热风炮对板腔进行加热，灌注后保证升温、保温设备运转正常，带模养护不少于3d且强度不小于10Mpa，拆模后喷涂养护剂、贴养护膜进行保湿养护，养护期不少于14d。

2）隧道段自密实混凝土灌注

隧道内环境温度不小于15℃，自密实混凝土灌注入模温度不小于10℃，自密实混凝土性能满足灌注施工要求。

隧道内轨道板精调完成后，应及时进行自密实混凝土灌注，灌注完成后带模养护不少于3d且强度不小于10Mpa，拆模后喷涂养护剂、贴养护膜进行保湿养护，养护期不少于14d。

（4）温度监测

1）温度监测范围

为保障自密实混凝土冬期施工质量，需对相关温度进行监测：大气温度、水泥、水、粗、细骨料等原材料温度、混凝土出机口温度、混凝土拌制棚内温度、混凝土入模温度、施工作业环境温度、混凝土入模前轨道板温度和模腔温度、养护温度。

2）温度监测方法

大气温度，水泥、水、粗、细骨料的温度以及工作环境温度可直接用温度计测定。

混凝土出机温度及混凝土入模温度的测定：混凝土灌注后，立即用电子测温仪对混凝土温度进行测定，读数后并记录。

混凝土养护测温：在养护期间，在保温被内放置温度计测量温度并记录。

3）温度监测管理

建立温度监测体系，对施工环境温度、原材料温度、混凝土拌和料温度、混凝土入模温度、养护温度等进行监测，针对温度变化情况，适时调整防寒保温措施。

测量原材料使用前的温度，根据测温情况采取适当措施。混凝土开盘前测量水泥、矿粉、粗、细骨料、减水剂、拌和用水温度，根据热工计算和实际试拌确定的温度参数，保证混凝土出机温度符合要求。

混凝土入模温度不低于10℃，与新浇自密实混凝土接触的底座板、轨道板、钢筋和模板的温度不低于5℃。

在混凝土养护期间，分别对环境温度、覆盖体内部温度进行监测，覆盖体内温度不低于5℃。

二、CRTSⅢ型板式无砟轨道冬期施工控制要点

1、自密实混凝土灌注

自密实混凝土入模前，应检测混凝土拌合物的温度、坍落扩展度、扩展时间T50、含气量及泌水率等拌合物性能；

灌注时自密实混凝土灌注速度不宜过快，保证下料的连续性和混凝土拌合物在轨道板下的连续流动，待四角排气口内自密实混凝土浆面达到轨道板底部，且排气孔排出混凝土骨料均匀时，关闭灌料斗阀门，停止灌注；

自密实混凝土灌注过程中，及时观察并记录6块百分表的读数，以便确定轨道板的上浮值，上浮值变化过快及上浮超标时，及时配合人工对压杠进行螺栓压紧，减小上浮变化值。

2、自密实混凝土养护

自密实混凝土灌注完成后应及时养护，带模养护时间不得少于3天，拆模后养护时间不得少于14天；

带模养护期间，应采取带模覆盖、自然养护；拆模后，在自密实混凝土四周涂刷养护液，粘贴养护薄膜，灌注孔、观察孔部位涂刷养护液、粘贴养护薄膜；

冬期施工时，应对混凝土做好保温养护措施，保证抗压强度达到设计强度的70%之前不得受冻。

三、结束语

随着高速铁路建设的飞速发展，我国自主研发的CRTSⅢ型板式无砟轨道在城际客运专线铁路中得到广泛推广及使用，彰显国力，无砟轨道作为高速铁路建设的核心技术之一，其施工难度大、精度要求高、质量控制严、施工工艺复杂，其施工条件、自然因素难以满足施工需要，因此，针对北方进入寒冷天气采取一系列冬施保温保质措施，在确保无砟轨道施工质量和安全的同时，也要因地制宜、本着敬畏自然、顺应自然的原则，尽量减少对环境的破坏，以促进人和环境的可持续发展。

参考文献：

[1]熊德辉. 高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道养护维修技术研究[D]. 中国铁道科学研究院， 2014.

[2]朱隋云. （2016）. Crh2a型动车转向架落成控制的关键项点.科技创新导报，13（8）， 61-62.

[3]李吉林. 高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道工程施工质量的管理与控制[D]. 西南交通大学， 2013.

（作者单位：中铁四局集团第一工程有限公司）