CRTS Ⅲ型板式无砟轨道浇筑与拼接技术

2021-03-22蒋继显

北方建筑 2021年1期

蒋继显

（中铁十六局集团路桥工程有限公司，北京 101500）

高速铁路建设领域普遍使用CRTS Ⅲ型板式无砟轨道，其应用效果易受到混凝土施工质量的影响，需通过合理的方式做好轨道板混凝土的浇筑作业。通过现场试验的途径可掌握自密实混凝土的工程性能，根据施工质量要求确定合适的配比，从而提出一套标准化的应用流程，切实提高混凝土施工质量，以便创造高品质的CRTS Ⅲ型无砟轨道。

1 项目简介

某高速铁路段起讫里程DK296+809.445 ～DK319+139.54，总长度22.354 km，沿线建设内容包含8 段路基共3.231 km（含博罗北站1 座），8 座桥梁共18.82 km，1 座隧道0.279 km，7 座涵洞186.82横延米。铁路建设使用CRTS Ⅲ型板无砟轨道，其涉及到的工序较多且工作量较大，包含制造、运输、安装、调试等，各环节的施工质量都应得到保障[1]。

2 自密实混凝土工艺性揭板试验

取24 块板，组织线下工艺性揭板试验，根据各自密实混凝土的质量情况合理调整配合比，直至得到满足质量要求的配比为止。主要内容如下。

1）2020 年7 月19 日，根据配比制作试样，组织首次灌板试验。

检测工艺：环境温度28 ℃，混凝土入模温度29℃，坍落扩展度650 mm×650 mm，扩展时间T500为3.53 s，含气量6.2%，期间未发生泌水现象。

揭板描述：表面分布较多气泡，相比之下以观察口附近较为明显，该处气泡聚集现象明显，板面局部区域起皮。

成因分析：生产所得的混凝土缺乏足够的包裹性，导致观察孔周边存在较明显的泌水现象，浆层厚度偏大。

改进措施：提高砂率，同时降低减水率和混凝土扩展度。

2）于同年7 月19 日—7 月25 日灌板5 块，从实际结果来看混凝土表面气泡依然存在，尚未满足质量要求，见图1。鉴于此，适度调整消泡剂的用量，通过此方式减少气泡量。

图1 揭板效果

3）经前述阶段的灌板试验与分析后，于7 月27 日灌注第7 块板，此时在既有基础上对消泡剂的用量作出了调整。

检测工艺：环境温度24 ℃，混凝土入模温度29℃，坍落扩展度640 mm×650 mm，扩展时间T500为3.96 s，含气量8.0%，期间未发生泌水现象。

揭板描述：相比于前期揭板效果而言，此处得到有效的改善，但局部依然可见少量气泡。

成因分析：生产所得的混凝土缺乏足够的包裹性。

改进措施：在原有基础上提高混凝土含气量；优化减水剂用量，通过此举适度减少保坍组分。

根据上述情况，经配合比调整后，于7 月27日—8 月5 日期间内再次灌注5 块板，可见此时混凝土表面气泡数量较前期大幅度减少，但松软发泡层依然存在，相比于使用要求而言依然存在差距，见图2。

4）8 月31 日，组织第13 块直线板的灌注。

检测工艺：环境温度28 ℃，混凝土入模温度29.5 ℃，坍落扩展度670 mm×660 mm，扩展时间T500为4.11 s，含气量8.0%，期间未发生泌水现象。

图2 调整后效果

揭板描述：自密实混凝土表观质量良好，密实度有所提升且满足要求，仅存在微量的工艺性气泡，未见泡沫层与浮浆，混凝土各处的色泽状态良好且分布均匀。

于8 月15 日再次灌注1 块板，但从所得结果来看，混凝土表面依然有少量气泡存在。对此进一步调整外加剂组分，以期最大限度减少气泡含量。

5）于8 月18 日组织试验，利用改进后的配比展开，灌板1 块。

检测工艺：环境温度28 ℃，混凝土入模温度28.5 ℃，坍落扩展度670 mm×670 mm，扩展时间T500为5.11 s，含气量8.0%，期间未发生泌水现象。

揭板描述：于次日揭板，发现自密实混凝土的表观质量良好，未见工艺性气泡和泡沫层，无浮浆现象，色泽较好且分布较均匀。

总体来看，8 月25 日的灌板质量最为良好，为进一步检验该配比的可行性，在8 月21 日—8 月23 日连续灌板9 块，对各自的质量情况展开多方面的分析。

揭板描述：从揭板结果来看，自密实混凝土的表观质量较为良好，各部分的密实度有所提高且均满足要求，无工艺性气泡和泡沫层，色泽均匀，达到质量要求。

3 自密实混凝土施工期间的注意事项

自2020 年7 月19 日起组织试验，直至8 月23日共完成24 块揭板试验。期间自密实混凝土的质量情况欠佳，存在工艺性气泡等问题，因此在既有配比的基础上作出持续性调整，最终制得满足质量要求的自密实混凝土。关于具体的理论配合比见表1。

1）严把材料质量关。自密实混凝土工程性能与各类原材料的质量息息相关，骨料的针片状含量应符合要求，不可选择早强水泥，粉煤灰的质量应达到《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T 1596—2017 中的F 类I 级要求，所用的各类掺和料质量都要足够稳定。

表1 自密实混凝土理论配合比

2）合理生产自密实混凝土。按照特定的配比精准称量物料，给予充分的搅拌，从而生产出高性能的自密实混凝土。拌合物应具有较好的流动性，但不可出现流动性过高的情况，否则易对拌合物的质量造成不良影响，使其发生分层、离析现象。通过对灌板试验结果的分析可知，自密实混凝土的扩展度在不同施工段的控制要求具有差异性，直线段以680 mm～700 mm 为宜，曲线段应增加至700 mm～720 mm。

3）加强对温度的控制。自密实混凝土施工效果受温度的影响较大，其对于温度较为敏感，主要考虑的是混凝土的入模温度，夏季宜＜40 ℃且最为合适的是30℃，此条件下的自密实混凝土应用效果显著。此外，夏季灌注时应选择傍晚等低温时段，此时的坍落度损失相对较小，可更好地保证施工质量。

4 轨道板精调

精调步骤如图3 所示。

图3 轨道精调

1）采用自主研发改进的精调爪，四角安装就位后控制智能精调机进行第1 块轨道板的定位调整。

2）轨道板精调机器人包含测量系统与精调机两部分，通过无线数据链路连接成一套完整的系统。测量系统包括全站仪、棱镜、测量软件等部分；2台精调机器人硬件结构相同，软件不同。

通过将线路及布板参数导入精调机中，智能精调机可根据不同规格的轨道板，自动调整精调器与精调爪之间的位置，在对正后自动降下精调器，套上精调爪的螺杆，伺服电机驱动的精调器会根据轨道板误差数据精确转动螺杆，实现轨道板的高程方向、中线方向位移。精调器的动作量、速度、扭矩都根据控制器的指令设定，动作精度＜0.1 mm，调整精度高于人工。完成轨道板中间的弯曲精调后，调板人员进行复测工作，保证轨道板高度与位置达到设计要求。

3）整体测量。完成轨道板精调作业后，调板人员要测量1 次所有棱镜的数据，计算存在的偏差并以此作为再次调整的参考。如果在整体测量棱镜的过程中发生了超限情况，应先考虑消除超限，再对存在超限问题的棱镜或全部棱镜进行重新测量。如果只是某1 个点需要调整或者调整量较小时，可以只重新测量该点。若出现多处调整，调板人员必须重新进行整体测量。

5 轨道板底压紧、润湿与封边

5.1 轨道板压紧

为保证施工质量，避免轨道板出现上浮问题，要及时开展轨道板压紧作业。在轨道板上安装6 个封边压紧装置，并在轨道板两头板端设置一字型端部固定装置，每一端设置1 个；再进行轨道板侧边压紧，保证压紧装置的锚杆与板边距离合理，将这个距离控制在8.5 cm～12 cm 范围内，并在纵向方向上将其与精调装置的距离控制在20 cm；最后搭接压紧装置，保证搭接长度＞3 cm。

5.2 轨道板底板腔润湿

在正式开始轨道板粗铺前应该做好准备工作，充分润湿轨道板底面与底座板面。为保证灌浆作业的质量，工作人员应在施工前30 min 做好轨道板的预湿作业，保证轨道板彻底湿润但又不存在积水痕迹。若轨道板存在积水可利用强力风枪吹干，若轨道板润湿不充分则可以开展二次润湿。

5.3 轨道板封边

1）对轨道板纵向进行封边与设置排气孔，在纵向封边时要选择专用封边材料，采用∠70 mm×70 mm×5 mm 等边角钢组合作为封边材料。具体的纵向封边流程如下。

①保证灌板与专用封边材料配置合理，为每块待灌板配置2 段专用封边材料，专用封边材料的尺寸为宽10 cm，厚5 m；

②纵向封边每块轨道板底，选择尺寸合适的等边角钢，这里选择的是∠70 mm×70 mm 等边角钢，根据轨道板的长度来计算等边角钢的长度，长度为10.8 m，在角钢一侧进行打孔，孔距为5 cm，孔径为2 cm，主要是为了透气。利用螺丝来连接轨道板底部角钢与板顶位置的固定装置。根据轨道板四角位置来设置排气孔，合理选择连接材料，排气孔选择Φ2.5 cm 的圆钢管+软管连接，保证排气孔与轨道板低座板平行，并保持出浆口的灵活性，便利排水、排气[2]。

2）按照规范对轨道板横向封边。在横向封边时应选择合适的材料，采用厚度在2 mm～3 mm 的软塑性聚乙烯塑料膜，在软塑性聚乙烯塑料膜的内部按照分层的原则填充细河砂，保证轨道板板端窄缝封闭质量，同时也可以选择厚度为5 cm 的珍珠棉和无纺布作为封边材料，两者相互配合，保证横向封边效果。