寒区高铁隧道CRTSⅢ型先张板式无砟轨道施工技术

摘 要：为保证寒区高铁隧道CRTSⅢ型先张板式无砟轨道施工过程的安全和质量，结合寒区高铁隧道施工现场实例，采用隧道内施工保温、科学的施工物流组织、先进的自动监测养护手段等，对试验段结果进行综合分析研究，并对相关技术要点进行阐述。研究结果表明，通过科学合理的组织及先进的技术方法可达到很好的施工效果，还有效降低了经济成本、安全风险。

关键词：寒区高铁隧道；CRTSⅢ型先张板式；无砟轨道

中图分类号：U215.12 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2024）08-0004-03

1 隧道无砟轨道施工前期准备情况

隧道主体及附属工程已全部完成，并完成衬砌结构的自检、平检、第三方检测及敲击工作，对检测、敲击发现的问题已完成整改。

沉降评估与CPⅡ、CPⅢ建网及布板精调软件应用，具体内容有以下3点：①隧道贯通测量及先导段沉降评估工作已完成。②隧道已完成CPⅡ、CPⅢ建网及测设工作，经评估，精度满足高速铁路工程测量规范要求，可用于底座板放样及轨道板精调作业。③布板精调软件由相应专业单位提供，轨道专业人员对项目测量人员完成软件培训。

2 隧道无砟轨道冬季施工措施

2.1 隧道洞内冬季施工保温措施

施工前隧道进口及辅助坑道洞口已采取洞门封堵措施，经实测，洞外环境温度为-11～10℃，洞内温度为-3～2℃，不满足混凝土施工要求。

现场采取两端增设2道保温门封堵，区段内增设暖风机等升温措施，在外部环境温度基本稳定的条件下，洞内温度缓慢升至5～7℃，并保持基本稳定，可满足冬季施工环境温度要求。

2.2 拌和站冬季施工措施

料仓进出口设置厚棉布帘，外墙采用塑料保温薄膜包裹，料仓内底部加设地暖，周边增设锅炉暖气片加热保温等保温措施。采用人工测温、无线测温双重温控措施，及时掌握料仓温度数据，确保骨料温度满足要求。

搅拌楼采用全封闭保温措施，内设锅炉暖气片加热保温，接料口安设卷闸门，以保证搅拌楼温度不低于10℃。

搅拌混凝土前，经热工计算及试拌确定水和骨料预热温度。运输过程中罐车采用包裹保温措施。经实测，出机温度18～20℃，入模温度15～17℃，满足规范要求。

3 无砟轨道施工及物流组织

隧道无砟轨道施工分若干作业区段，以第一作业区段为例，区段长度4 317 m。

结合现场实际情况，对单线折返、左右线分幅施工方法进行了试验，总体施工方案为：左线底座板施工→左线铺板及自密实混凝土施工→线右底座板施工→线右铺板及自密实混凝土施工。

3.1 左线无砟轨道施工

左线无砟轨道底座板与轨道板施工采用流水作业施工，按照“二阶段、三区段、十二流程”的施工工艺组织施工。施工区段内各流程平行施工，互不干扰。配置2台龙门起重机进行辅助作业，1台进行轨道板铺设，1台进行自密实混凝土灌注。先施工左线底座板，待底座板满足75%强度后进行轨道板施工。底座板施工工效为153 m（9个底座板）/d。轨道板施工工效为153 m（27块板）/d。

3.2 右线无砟轨道施工

左线无砟轨道施工完成后，右线无砟轨道施工从隧道1号斜井向进口方向（与左线反向）。

配置3台龙门起重机辅助施工，进口侧龙门起重机负责底座板浇筑及轨道板临时存放，底座板混凝土由进口进入，从1号斜井向进口方向施工。考虑龙门起重机运输能力，底座板施工区域需配置2台龙门起重机进行混凝土浇筑施工。根据现场实际工况，综合龙门起重机施工效率，底座板日进尺为136 m（8个底座）。右线轨道板在底座板施工前临时存放至左侧轨道板上，下垫方木支撑。轨道板临时存放不超过7 d，每日存放24块（与底座板进度相匹配）。

辅助坑道侧龙门起重机（1台）负责轨道板铺设及灌注。自密实混凝土由辅助坑道进入，利用线间2.1m为通道，采用小罐车自1斜向进口方向浇筑。

底座板与轨道板采用工序循环交叉施工，按照“二阶段、三区段、十三流程”的施工工艺组织施工。每个区段内施工流程交叉循环施工。施工区段长度根据施工工效确定。

综合施工进度统计，左线无砟轨道施工进度153 m/d，右线无砟轨道施工进度136 m/d，平均施工进度144.5 m/d。

在施工工效与双线交叉施工基本一致的情况下，隧道内采用单侧折返施工组织，一是可避免机动车碾压底座板，有效减少对底座板和线间流水槽的破坏。二是施工过程中底座板施工区域和自密实施工区域互不干扰，界限清晰，施工组织较为简便。

4 底座板施工工艺

4.1 找平层施工

仰拱找平层施工应提前无砟轨道施工2个月完成，保证强度的前提下进行切缝，切缝深度应满足施工缝贯通要求，以有效减少底座板跨缝开裂风险。

4.2 基面处理

采用大型铣刨设备对填充面进行铣刨，其工效高，质量好，可有效保证底座板施工质量，避免人工凿毛的不确定性。

4.3 模板施工

模板安装前对模板表面清理后涂刷脱模剂。根据放样结果，模板定位后，对模板底部空隙采用泡沫胶封堵严密，对侵入底座板部分进行切除，避免产生烂根等缺陷。

为保证自密实混凝土厚度，底座板顶面标高按低于设计4 mm控制。按50 cm间距，采用双面胶在模板上作出标记。

为提高混凝土布料、振捣、收面工效，现场采用无托架凹槽模板，采用6根锚固螺栓加塑料胀管固定在基面，凹槽模板与锚固螺栓采用螺母固定。

4.4 钢筋施工

底座板上下层钢筋网片保护层均为35 mm，针对上层钢筋网保护层不易准确控制的特点，现场采用固定于模板两侧的可调节托架（8道/板）。将上层网片标高准确定位后，底部采用调节垫块将网片牢固定位。

对限位凹槽处钢筋采用限位凹槽钢筋绑扎架，保证凹槽钢筋绑扎质量。在凹槽钢筋薄弱一侧增设一根横向钢筋，四角增设防裂钢筋网片，减少凹槽处混凝土缺陷。

对已施工区域底座板进行钢筋保护层检测，用雷达和保护层检测仪两种方式，对前期未采用调节托架和使用托架的地段进行比较。使用上保护层调节托架地段，保护层厚度比较均匀，控制效果较未使用托架地段有较大的改善。

4.5 混凝土浇筑

为提升混凝土抗裂性能，减少底座板开裂，在保证混凝土强度的情况下，通过降低水胶比，调整水泥、粉煤灰、外加剂、砂率等措施。结合实际运输条件进行多次优化调整，最终确定配合比出机坍落度为160～170 mm，现场坍落度为150～160 mm。

针对低坍落度混凝土特点，采用移动式溜槽进行混凝土布料，以满足混凝土坍落度在150～160 mm时的布料施工，解决布料困难问题，提高混凝土布料工作效率，保证混凝土施工质量的同时提高施工效率。

采用底座板振动提浆振平尺，进行低坍落度混凝土提浆振平收面施工，可有效地排除混凝土中的空气，刮平混凝土表面，方便底座混凝土收面施工，确保混凝土平整度达标。

针对凹槽圆弧倒角收面，按照限位凹槽圆角半径定制圆弧抹子，以提高凹槽处收面效率，保证限位凹槽外表美观。

5 自密实混凝土超耗控制

自密实混凝土是无砟轨道施工的重要材料，具有高流动、高耐久、良好的稳定性和填充性自密实混凝土损耗主要是材料消耗及施工过程损失，减少自密实混凝土损耗率主要从以下2点进行控制。

5.1 确保混凝土工作性能

根据现场实际情况，原材料实时状况，对配合比进行动态调整，确保出机混凝土满足各项性能指标，避免废料产生，造成浪费。

5.2 现场施工控制

一是严格控制底座板顶面标高，确保自密实混凝土厚度准确，用量稳定（现场按9.4 cm控制）。根据现场实际情况，将每块板实际用量计算准确。二是根据混凝土运输距离，灌板数量，合理安排每次灌注混凝土用量，减少浪费。每辆罐车每次运输3块板的自密实混凝土用量（5 m³）。三是加强灌注过程施工组织，确保本车混凝土灌注完成前10～20 min，下车混凝土刚到现场等待灌注。四是控制灌注速度，四角溢流孔出现均质稳定混凝土后及时封闭，减少浪费。

根据数据统计，以现场实际灌注量与设计灌注量进行对比，平均超耗约22.4%。后续施工中应继续做好现场质量控制，不断优化混凝土工作性能，动态调整现场施工组织，及时总结，持续做好混凝土超耗控制工作。

6 冬施混凝土养护

混凝土浇筑完毕后1 h内采用“一液一膜一布一被”保温保湿养护，即先在混凝土表面喷涂养护液，然后覆盖塑料膜，再覆盖土工布，最后覆盖保温棉被。对自密实混凝土带模养护3 d，拆模后采取涂刷养护液，覆盖薄膜措施。

在底座板浇筑区段采用无线测温设备及配套传感器，对底座板养护条件自动监测。现场配置一台无线测温设备及6个无线温湿度传感器。浇筑段前后两端各布设1个传感器进行环境温湿度监测。浇筑区段前、中、后位置3块底座板（限位凹槽内）各布设1个无线温湿度传感器，进行养护期间混凝土表面温湿度监测。在1个底座板侧面预埋PVC管放置1个传感器进行混凝土芯部温湿度监测。

根据数据统计，洞内环境温度维持在7～9℃，湿度85%左右，底座板养护期间（棉被内小环境）混凝土表面养护温度维持在12～14℃，湿度105%左右，芯部温度在浇筑完40 h左右达到最高20℃左右，采用温度计与自动监测设备测试温度进行对比，测试数据基本一致。经同样试块测试，混凝土7 d后强度达到75%，满足转序要求。经持续监测，底座板混凝土无开裂现象，现有养护措施满足养护要求。

一台无线测温设备可覆盖范围约400 m，因隧道内环境相对稳定，现阶段配置1套自动监控设备可满足监测要求，后续可根据施工环境及进度情况增配设备数量。

7 伸缩缝施工质量控制

7.1 伸缩缝安装

伸缩缝垂直度及顺直度是保证嵌缝质量的关键，现场采用3 mm厚双层钢板固定，保证伸缩缝施工质量。

7.2 减少错台

定制伸缩缝刮平尺，配合水平尺使用，以保证伸缩缝处线性平顺，避免拆模后相邻两块板之间存在错台。

7.3 硅酮密封胶灌注

胶口宽度与伸缩缝宽度一致（2 cm），胶口中部设置5 mm三角开口，自高往低顺序进行灌注，完成后使用自制弧形刮刀对灌注好的硅酮进行平整。伸缩缝采用单侧螺栓固定方钢对弧形刮刀工作区域精准定位，确保硅酮密封胶嵌缝饱满、顺直。

8 注意事项

第一，底座板结构尺寸及位置直接影响自密实混凝土厚度，关系自密实混凝土施工质量，缓和曲线段超高为渐变形式。施工前，底座板应逐板进行放样交底，复核准确后方可施工。

第二，考虑线路纵坡较大时对底座板伸缩缝位置的影响，底座板底部与轨面高差73.8 cm，施工放样均为大地水平投影，纵坡影响会导致里程偏位。以施工现场为例，隧道最大线路纵坡为17.5‰，计算里程差为0.92 cm。纵坡影响加上施工偏差，可能存在轨道板压缝情况。因此，伸缩缝可按纵坡偏差向高端进行适当调整，确保轨道板铺设后伸缩缝位置准确。

第三，隧道无砟轨道如有冬施需求时，应对隧道提前采取封闭保温措施，减少洞内温度损失，提高升温效率，减少成本投入。

第四，应充分考虑现场环境变化对自密实混凝土性能和轨道板上浮量的影响。正式灌板前，分别在线上和线下做了揭板试验，试验过程中出现了自密实混凝土性能不稳定，导致灌板失败的情况，且轨道板上浮值也较线下试验数据有变化。

因此，轨道板正式施工时，需及时确认现场实际工况，一是对自密实混凝土进行动态优化，确保混凝土工作性能满足要求。二是对线下试验时轨道板预留上浮量及时调整，确保轨道板精度满足要求。具备条件时，完成填充层铣刨后，无砟轨道施工前应完成对隧道清洗工作，一是洞内环境清洁有利于无砟轨道施工质量，二是避免无砟轨道施工后隧道冲洗效率低。

无砟轨道混凝土施工速度快、周期短，混凝土性能要求高，对地材要求较为严格，要充分调查好地材供应能力和质量稳定性，考虑雨季影响、冬季严寒等不利条件，提前储备，保证材料性能稳定，储备充足。

底座板整平收面作业中及收面后，应及时对底座板的高程及平整度进行检测，如不满足要求时，在混凝土未终凝时可及时进行调整和修复，确保底座板施工满足规范要求，强度达标后进行转序施工。避免底座板混凝土强度较高后，再检验发现问题后整改难度大，效率低的情况。采用莱卡激光扫平仪对底座板施工质量进行检测，具有操作简便、效率快、精度高、适应范围广的特点，且采用激光扫描，在不影响底座板施工的情况下随时进行检测。

9 结束语

寒区高铁CRTSⅢ型先张板式无砟轨道通过施工准备、底座板、伸缩缝、自密实混凝土等一系列施工过程的动态调整与工序上的严格把控，很好的保证了其施工安全质量，降低施工成本，并为后续铺轨精调工作奠定了良好基础。