高速铁路CRTSⅢ型轨道板平面度控制试验研究

王启迪WANG Qi-di

（①高速铁路建造技术国家工程实验室，长沙 410000；②中铁九局集团有限公司，沈阳 110000）

0 引言

CRTSⅢ型板式无砟轨道是我国自主研发，拥有完全自主知识产权的轨道结构，在国内高铁建设中广泛应用，也是我国高铁走出去的关键技术之一，轨道板是其最为重要的组成部分，而其平面度的精准控制是轨道板预制最为关键的技术环节，直接关系到高速铁路是否能够平稳运行。为针对性解决轨道板平面度控制的技术难点，本文系统性开展了大量工程试验，通过数据支撑，提出了轨道板平面度控制的综合措施。

1 轨道板平面度概念

轨道板平面度主要以轨道板两列承轨面中央翘曲量的最大值f 定义，而单列承轨面的中央翘曲量f0，由该列9个承轨台垂向位置偏差综合计算得出。在实际检测时，通常以轨道板3d 出水龄期测量值为准，本次试验为提高验证可靠性，选取轨道板入水前、3d、7d 龄期分别进行检测。测量仪器为电子水准仪。（图1）

图1 轨道板平面度实测图

2 试验方案

轨道板平面度控制试验选取可能会对轨道板平面度产生影响的五种工况展开，分别为：工况①预应力筋位置调整；工况②养护过程中二次补水；工况③模具预设反拱；工况④增大构造筋直径；工况⑤综合措施。

五种试验工况采取的模具支座、混凝土配合比、蒸汽养护等施工基础条件全部相同：

2.1 工况①：预应力筋位置调整

2.1.1 试验条件

选取1#、4#生产台座的16 个模具整体抬高1mm，使预应力钢筋丝在误差允许范围内，尽可能靠近底模。3 月5日开始生产，生产4 个轮次，共计64 块轨道板，3 月9 日生产结束。砼布料方式为三层布料，保证板体混凝土上下层粗骨料均匀。同时以6#台座，应用原工艺，在相同混凝土配合比及蒸汽养护条件下，生产的32 块轨道板样板作为对比分析样板。

2.1.2 试验数据

预应力筋位置调整共生产轨道板64 块，翘曲平均值f（入水前为1.2mm、3d 为1.8mm、7d 为2.2mm）；7d，f≤1m占比例0.8%，1mm＜f≤2m 占比例34.4%，2mm＜f≤3m 占比例64.8%。

原工艺共生产轨道板32 块，翘曲平均值f（入水前为1.1mm、3d 为1.9mm、7d 为2.1mm）。7d，f ≤1m 占比例3.1%，1mm ＜f ≤2m 占比例32.8%，2mm ＜f ≤3m 占比例64.1%。（图2）

图2 预应力筋位置调整样板比对

2.2 工况②：养护过程中二次补水

2.2.1 试验条件

选取5#生产台座的8 个模具。3 月6 日开始生产，生产3 个轮次，共计24 块轨道板，3 月8 日生产结束。轨道板底面混凝土表干后进行初次洒水养护，终凝前进行二次补水，水温与轨道板混凝土温差控制在10℃以内。砼布料方式为三层布料，保证板体混凝土上下层粗骨料均匀。同时以6#台座，应用原工艺，在相同混凝土配合比及蒸汽养护条件下，生产的32 块轨道板样板作为对比分析样板。

2.2.2 试验数据

二次洒水养护共生产轨道板24 块，翘曲平均值f（入水前为0.8mm、3d 为1.3mm、7d 为1.6mm）；7d，f≤1m 占比例8.3%，1mm＜f≤2m 占比例66.7%，2mm＜f≤3m 占比例25%。

原工艺：引用工况①中原工艺数据。（图3）

图3 二次洒水养护样板比对

2.3 工况③：模具预设返拱

2.3.1 试验条件

选取7#、8#生产台座，共计16 个模具，每个模具设置成反拱，使中间高于两端0.5mm。3 月6 日开始生产，生产3 个轮次，共计48 块轨道板。3 月8 日生产结束，砼布料方式为三层布料，保证板体混凝土上下层粗骨料均匀。同时以6#台座，应用原工艺，在相同混凝土配合比及蒸汽养护条件下，生产的32 块轨道板样板作为对比分析样板。

2.3.2 试验数据

模具预设返拱共生产轨道板48 块，翘曲平均值f（入水前为0.8mm、3d 为1.1mm、7d 为1.4mm）；7d，f≤1m 占比例29.7%，1mm＜f≤2m 占比例59.4%，2mm＜f≤3m 占比例10.9%。

原工艺：引用工况①中原工艺数据。（图4）

图4 模具预设返拱样板比对

2.4 工况④：增大构造筋直径

2.4.1 试验条件

增大构造钢筋直径，加强钢筋骨架刚度。选用5#台座共计8 块轨道板，3 月9 日进行对比试验，采取Φ10 钢筋取代原Φ8 钢筋，进行钢筋骨架编制，采用八点起吊钢筋骨架，吊点设置在钢筋纵横钢筋交叉点上，砼布料方式为三层布料。同时以6#台座，应用原工艺，在相同混凝土配合比及蒸汽养护条件下，生产的32 块轨道板样板作为对比分析样板。

2.4.2 试验数据

增大构造钢筋直径，共生产轨道板8 块，翘曲平均值f（入水前为0.8mm、3d 为1.4mm、7d 为1.4mm）；7d，f≤1m占比例18.8%，1mm＜f≤2m 占比例75%，2mm＜f≤3m 占比例6.2%。

原工艺：引用工况①中原工艺数据。（图5）

图5 模具预设返拱样板比对

2.5 工况⑤：综合措施

2.5.1 试验条件

对以上方案进行综合考量（预应力筋位置调整，f 值占比未有明显变化，故未纳入综合措施试验），以找出最有效的控制措施。3.9 日选取7#台座进行综合措施a“预设反拱+增大构造筋直径”试验，8#台座进行综合措施b“二次洒水+预设反拱”试验；3 月10 日选取7#台座进行综合措施c“二次洒水+增大构造筋直径”试验，8#台座进行综合措施d“二次洒水+预设反拱+增大钢筋直径”试验。共计32块轨道板。砼布料方式为三层布料。同时以6#台座，应用原工艺，在相同混凝土配合比及蒸汽养护条件下，生产的32 块轨道板样板作为对比分析样板。

2.5.2 试验数据

综合措施a“预设反拱+增大构造筋直径”共生产轨道板8 块，翘曲平均值入水前为0.7mm，3d 为1.0mm，7d 为1.2mm；7d，f≤1m 占比例37.5%，1mm＜f≤2m 占比例50%，2mm＜f≤3m 占比例12.5%。

综合措施b“二次洒水+预设反拱”共生产轨道板8块，翘曲平均值入水前为0.5mm，3d 为0.7mm，7d 为0.8mm；7d，f≤1m 占比例75%，1mm＜f≤2m 占比例25%，2mm＜f≤3m 占比例0%。

综合措施c“二次洒水+增大构造筋直径”共生产轨道板8 块，翘曲平均值入水前为0.7mm，3d 为1.1mm，7d 为1.3mm；7d，f≤1m 占比例25%，1mm＜f≤2m 占比例62.5%，2mm＜f≤3m 占比例12.5%。

综合措施d“二次洒水+预设反拱+增大钢筋直径”共生产轨道板8 块，翘曲平均值入水前为0.5mm，3d 为0.6mm，7d 为0.8mm；7d，f≤1m 占比例75%，1mm＜f≤2m占比例25%，2mm＜f≤3m 占比例0%。

原工艺：引用工况①中原工艺数据。（图6）

图6 综合措施样板比对

3 试验结论

工况①：“预应力筋位置调整”，经与原工艺工况对比无论是入水前、3d、7d 翘曲值及比例都与原工艺基本持平，可见预应力筋位置调整并不能对轨道板平面度产生良性影响。

工况②：“养护过程中二次补水”经与原工艺对比，翘曲值入水前减少0.3mm、3d 减少0.6mm、7d 翘曲值减小0.5mm；翘曲值比例向幅值较小方倾斜39.1%（f≤2mm），可见养护过程中二次补水对轨道板平面度控制有十分积极的影响。

工况③：“模具预设返拱”经与原工艺对比，翘曲值入水前减少0.3mm、3d 减少0.8mm、7d 翘曲值减小0.7mm；翘曲值比例向幅值较小方倾斜53.2%（f≤2mm），可见模具预设返拱对轨道板平面度控制有十分积极的影响。

工况④：“增大构造筋直径”经与原工艺对比，翘曲值入水前减少0.3mm、3d减少0.5mm、7d翘曲值减小0.7mm；翘曲值比例向幅值较小方倾斜57.9%（f≤2mm），可见增大构造筋直径对轨道板平面度控制有十分积极的影响，但产品制造成品将会加大。

工况⑤：“综合措施”a、b、c、d 经与原工艺对比，对轨道板平面度控制均有十分积极的影响。尤其是综合措施b“二次洒水+预设反拱””经与原工艺对比，翘曲值入水前减少0.6mm、3d 减少1.3mm、7d 翘曲值减小1.3mm；翘曲值比例向幅值较小方倾斜64.1%（f≤2mm），其中f≤1m 占比高达75%，同时不存在因“增大构造筋直径”所产生的成本增加问题。

图7 各工况轨道板平面度分布比例

4 建议

根据工况对比试验数据分析，目前解决轨道板翘曲既容易实现又不会增加成本的方法是模板预设0.5mm 至0.8mm 反拱结合养护期间二次洒水的综合措施。在轨道板生产前将模具预设0.5mm 至0.8mm 反拱，每周对模具检测一次，保证模具平整度。通过自动控温器将洒水系统接入轨道板自动蒸养系统，控制水温保证水温与板表面温度不大于10℃，并安装定时自动喷淋开关，混凝土浇筑完成后，根据混凝土和易性设置喷水时间，一般第一次喷水时间为静停2-3 小时之间，第二次喷淋时间为蒸汽养护升温1 小时至2 小时之间，保证轨道板蒸养期间不缺水。