市域轨道交通地下线自密实混凝土灌注施工技术

曹学农

（中铁十四局集团第五工程有限公司，山东 济宁272117）

1 引言

随着中国高速铁路建设的快速发展，技术的革新与进步促使中国高铁稳步迈入世界一流行列，基础建设的发展改善国计民生，技术的进步为设施的服务性增值。中国高铁建设取得的成就令人瞩目，施工技术水平更是获得了极大的提高。CRTSⅢ型板式无砟轨道在高速铁路中已有成熟的施工工艺及丰富的施工经验，但CRTSⅢ型板在市域轨道系统中，特别是地下线的应用尚处于起步阶段，亟待探索和研究并将其形成完善的技术体系。

2 工程概况

北京地铁新机场线全长41km，穿越北京的大兴、丰台2 区，是国内首条设计时速160km 的市域轨道交通线路，根据工程需要线路中部分敏感地段设置减震垫浮置板式道床，该道床主要由CRTSⅢ型板、配钢筋网片的自密实混凝土（调整层）、中间隔离层（橡胶减震垫）和钢筋混凝土底座组成。轨道结构采用单元分块式结构，在路基、桥梁和隧道地段轨道板间均采用不连接的分块式单元结构。底座板在每块轨道板范围内设置2 个限位挡台（凹槽结构），底座板与自密实混凝土层间设置中间隔离层[1]。

3 施工工艺

3.1 减震垫浮置板式道床结构截面。

减震垫浮置板式道床见图1[2]。

3.2 减震垫浮置板式道床施工流程

1）底座板施工包括底座基层处理、钢筋焊网加工及铺设、模板安装、底座板限位凹槽模板安装、混凝土施工、混凝土养护、填充嵌缝材料、底座混凝土验收等。

图1 减震垫浮置板式道床截面图

2）橡胶减振垫施工，橡胶减振垫应铺贴平整，无破损，搭接处及边沿无翘起、空鼓、褶皱、脱层或封口不严，搭接量满足设计要求。

3）限位凹槽（凹槽）钢筋安装。

4）轨道板粗铺。

5）轨道板精调。

6）自密实混凝土层模板安装及混凝土浇筑。

在进行自密实混凝土的灌注施工前，须进行坍落扩展度试验、扩展时间T500 试验、含气量，测定自密实混凝土的流动性、抗离析性和填充性。

在灌注过程中要安排专人观测轨道板状态，不得出现拱起、上浮现象，严禁踩踏轨道板。当混凝土灌注至2/3 左右时，应降低灌注速度，以便空气排出，直至完全充满轨道板下空隙，轨道板地面气泡基本排除后，停止灌注。灌注期间适度对流入灌注漏斗的混凝土进行搅拌。自密实混凝土浇筑应一次完成，同时保证自密实混凝土饱满度。

7）自密实混凝土的养护。

4 施工中的重难点

CRTSⅢ型板施工工艺在高铁建设中日趋完善，高铁线路多处于地上，施工场地开阔，机械设备、工装模板等相对成熟。相较于露天段自密实混凝土施工，地下段浇筑要更加困难，长距离的运输和地上到地下的倒运对混凝土的性能影响极大，这对工程施工工序的组织、工装机具的配备、作业人员的能力，特别是自密实混凝土性能提出了更高的要求，通过对CRTSⅢ型板施工过程中的经验汇总，结合北京地铁项目的自身特点，总结了施工中的难点要点。

4.1 施工场地狭窄

地铁轨道工程地下线施工地段，施工设备和轨道工程材料需要通过铺轨基地或沿线可利用的下料口（盾构井、车站风井或竖井）吊入地下并倒运至铺轨作业面，施工作业面狭窄、轨料倒运距离长，是此类工程的突出特点。

4.2 制约与干扰因素多，施工协调配合范围大

地下线建筑限界对轨道铺设作业及施工空间和

材料运送形成的制约等诸多干扰因素对现场施工影响大。轨道工程施工中，需要频繁与土建、车站装修、通信信号、机电设备安装等专业进行施工协调配合，协调配合工作量大，范围广，是铺轨专业的特点之一。

4.3 自密实混凝土要求高，长距离运输影响大

地铁工程所采用的混凝土运输一般分为3 个阶段：拌和站到施工现场下料口；地上垂直转地下；地下水平运输至作业面。混凝土倒运和长时间运输对混凝土的性能影响较大。这就需要混凝土从配合比选定到拌和过程及混凝土成品的和易性能都要严格把控，如何使混凝土保持良好的性能是本工程施工的技术难点之一。

5 施工中的注意事项

5.1 自密实混凝土配合比的选定

自密实混凝土相比于普通混凝土最大的不同是要掺加矿物外掺料、黏度改性材料等来调整混凝土的和易性能，为保证合理的流动性、填充性及强度要求，对胶凝材料、外掺料、水灰比及减水剂性能都有更严格的要求。配合比应根据轨道板的结构特点、施工条件及环境条件进行设计。配合比的选定要严格按照相关要求，并根据实际工况和环境条件，通过试验确定拌和物性能实际控制指标和坍落扩展度经时损失值。配合比设计时应采用绝对体积法进行设计或计算，以保证混凝土各组分的掺配比例达到最佳的状态。一般来说：自密实混凝土的胶凝材料用量不宜超过580kg/m3，用水量不宜大于180kg/m3，单位体积浆体总量不宜大于0.4m3[3]。配合比选定时要进行对比试验，在充分满足混凝土强度及耐久性要求的前提下选取对施工更有利的方案，如障碍高差更小、填充比更大、碱含量及氯离子等含量更少等。选定的配合比试拌时应先做减水剂与胶凝材料的适应性试验，并且拌和物中不允许出现泌水泌浆的情况；添加适当剂量的膨胀剂以抵消混凝土凝固过程中的收缩现象；针对现场运距和使用要求适当调整混凝土的凝固时间。前期的准备工作是施工顺畅的保障，综合各方面的考虑才能防患于未然。

5.2 混凝土的现场状态

鉴于轨道板下的自密实混凝土调整层面积大、厚度小、混凝土流动距离长，并且内部还有预先放置的钢筋网片，为使混凝土灌注密实，不出现空洞、蜂窝、骨浆分离等质量情况，混凝土本身的和易性能就要有严格的要求。

1）混凝土不能存在泌水泌浆的情况，这样将会导致狭小空间内混凝土中的浆体先一步流走，在灌注孔周围造成碎石的堆积，从而造成灌注不密实，骨料分布不均匀，甚至会堵塞下料孔底部的空间，造成混凝土无法灌注。

2）严格控制混凝土坍落扩展度处于合理的范围，一般现场灌注时控制在630～680mm，过小会灌注不密实，形成空洞；过大则会在四周形成水纹，严重时会造成上表面出现大面积的松软发泡层。

3）通过对实际施工过程的总结，为便于施工顺畅，保证混凝土灌注速度和灌注质量，混凝土T500 指标不宜超过7s，含气量不宜小于3%。同时，为保证混凝土强度和表观质量，含气量也不宜大于6%。

4）混凝土灌注时温度应控制在5～30℃，且与模板温差不宜大于15℃。夏季做好降温措施，冬季环境温度过低不宜进行自密实混凝土的施工，地下段非露天处应对环境温度进行实际观测，最低温度大于5℃时方可进行施工并应做好保温措施。

5.3 工机具和模板的技术要求

鉴于地下工程材料运输困难的特点，以及自密实混凝土本身的特殊性，在运输部分同样需要精心组织，合理规划。首先罐车运输对混凝土性能影响相对较小。下料口倒料的部分由于落差较大，一般采用泵送或者溜槽等方式进行。泵送要考虑混凝土的泵送损失，在减水剂和原材料方面进行择优选择，确定正常情况下的损失量，并提前考虑。溜槽要重点考虑高处滑落的冲击对混凝土本身和易性能的影响，鉴于自密实混凝土灌注作业对混凝土本身性能要求极高，落差较大时要采取措增加拐角等方式减缓下落冲击力，尽量减小对混凝土的影响。洞内运输时罐体应自带搅拌装置，龙门吊吊装料斗时应采取措施在水平方向对其加固，防止料斗因前后摆动造成骨料下沉。条件允许的位置应尽量采用综合性混凝土施工车在洞内直接行走浇筑，通过实际验证，相比罐车加料斗的形式，施工车提高功效在30%以上，如图2 所示。

图2 自变形轮轨式混凝土施工车

模板形式应适应地下隧道的施工特点，根据周边环境选择合适的加固方式，确保稳定牢固，贴合紧密。在轨道板上方设置反压杠，曲线超高端宜设置防侧移固定装置，以确保轨道板上浮或偏移满足设计要求。反压杠地锚拉杆要紧贴底座侧面，防止扭矩过大拉弯钢筋；反压杠两端螺栓要均匀、同步拧紧，扭矩不小于60N·m 模板内侧宜附一层透水模板布，并保证接缝完好，不漏浆。模板应在靠近轨道板四角设置排气孔，轨道板的灌注孔处应设置灌注用硬质下料管，观察孔处应设置防止自密实混凝土溢出的硬质防溢管，直线段轨道板上设置的下料管露出轨道板上表面的高度不宜小于70cm，防溢管漏出轨道板上表面的高度不宜小于30cm；曲线段轨道板上设置的下料管露出轨道板上表面的高度不宜小于100cm，防溢管漏出轨道板上表面的高度应高于超高一侧轨道板上表面最高处高度。

5.4 施工中的控制要点

1）当运输车到达现场时，应使罐车高速旋转20～30s 后方可卸料。考虑到混凝土罐车运输形式的特点以及自密实混凝土极好的流动性，经过长时间旋转料头部分会出现粗骨料偏多的情况，建议对料头弃置处理。

2）自密实混凝土运输过程中到灌注前要严格观察是否出现泌水泌浆、骨料沉降的情况，一经发现，禁止入模。

3）自密实混凝土灌注前要对坍落扩展度、T500、含气量、入模温度等进行检测，全部合格后方可入模。其中，混凝土的坍落扩展度和T500 需要在现场施工中重点控制，两者是灌板作业成败的关键，施工过程中因这2 项指标导致的质量问题是最为突出的。

4）控制每块板的灌注时间以7～15min 为宜，不宜太快，但也不宜过慢，混凝土自拌和到灌注结束时间应控制在120min以内。超过120min 应对混凝土重新进行检测，合格后方可入模，不合格则进行退料处理，总时间应不超过180min。灌注后灌注孔和观察孔处管道应留置超过板顶15～30cm 的混凝土。

5）每块轨道板的自密实混凝土应一次性灌注完成，不应进行二次灌注。当所有排浆孔排除的混凝土骨料均匀后方可停止灌注。灌注结束后，3h 内不应移除下料管和防溢管。

6）灌注结束后带模养护时间不宜小于3d，保湿养护累计时间不少于14d，强度达到设计强度后轨道板方可承受全部设计荷载。

6 结语

近年来，国内的地铁建设开始蓬勃发展，各大中型城市为改善交通状况相继着手地铁系统的开发，市场前景巨大。地铁一般处于城市范围内，贯穿于居民区和各大交通线，在减震降噪、节能环保方面有严格的要求。减震垫浮置板式道床在某些方面契合当前广大群众的需求，但局限于地铁施工场地的特点，对于此类道床的现场施工相对困难，亟待进一步的开发研究。