陳亞敏

(中鐵十六局集團(tuán)第一工程有限公司,北京 101300)

1 概述

我國時速350 km(或以上)高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計形式主要采用無砟軌道結(jié)構(gòu)系統(tǒng),京滬高速鐵路無砟軌道設(shè)計采用的主要是CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)體系,無砟軌道結(jié)構(gòu)尺寸施工誤差要求和質(zhì)量要求極高。正線曲線地段超高設(shè)計通過底座板斷面高度尺寸調(diào)整來實(shí)現(xiàn),所以在緩和曲線段底座板的高度是不斷變化的,需要采用不同高度的模板才能實(shí)現(xiàn)底座板的連續(xù)施工,因此就需要設(shè)計一種特殊的模板來滿足施工需要。

在底座板施工過程中,通過對模板設(shè)計、機(jī)具配置、結(jié)構(gòu)尺寸要求、質(zhì)量保證、進(jìn)度指標(biāo)等各方面綜合考慮,經(jīng)過多種模板及振搗梁調(diào)試,現(xiàn)場進(jìn)行多次試驗,不斷調(diào)整改進(jìn),反復(fù)驗證后,最終選定高模低筑成套模板系統(tǒng)作為京滬高速鐵路底座板施工的主型模板及振搗設(shè)備。此模板系統(tǒng)為我國首次研制,并成功應(yīng)用于京滬高速鐵路建設(shè)。不僅滿足了底座板混凝土施工技術(shù)的要求,同時也滿足了路基和隧道低塑性混凝土支承層施工技術(shù)的需要,滿足高速鐵路施工技術(shù)驗收標(biāo)準(zhǔn),取得了寶貴的施工經(jīng)驗,形成了一套較為完整的施工技術(shù)。

2 工藝設(shè)計

2.1 工藝原理

CRTSⅡ型無砟軌道結(jié)構(gòu)曲線超高是通過底座板結(jié)構(gòu)高度尺寸的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)(圖1、圖2),底座板在緩和曲線段的高度是不斷變化的,而且施工時,底座板施工除后澆帶處(鋼板連接器后澆帶和剪力齒槽后澆帶)可斷開外,其他段落必須連續(xù)成段施工,因此要求模板必須具備以下功能：

(1)具有可調(diào)高功能,滿足模板微調(diào)高功能；

(2)盡量使底座板結(jié)構(gòu)一次成型；

(3)能夠滿足自動整平系統(tǒng)行走；

(4)模板支撐系統(tǒng)不能破壞梁面防水；

(5)低塑性混凝土和普通混凝土通用。

高模低筑模板系統(tǒng)正是為了滿足以上需要而設(shè)計的,底座板高模低筑施工工藝主要是以安裝在底座板兩側(cè)具有一致高度且頂面裝有走行軌道的模板為關(guān)鍵施工模具,通過水準(zhǔn)儀精確測量并微調(diào)走行軌道高程,使走行軌道頂面高程與底座板頂面高程高差一致,然后安裝提漿整平系統(tǒng)走行在模板頂面的走行軌道上(圖3),利用微調(diào)裝置垂直調(diào)整提漿和整平滾杠左右側(cè)的高度,將提漿和整平滾杠的底面高程和底座板混凝土的設(shè)計頂面高程設(shè)置為一致后,即可開始混凝土灌注施工,同時施工過程中,結(jié)合模板支撐系統(tǒng)、自動拉毛系統(tǒng)、機(jī)械倒運(yùn)系統(tǒng)作為輔助施工的一種施工工藝。

圖3 高模低筑模板系統(tǒng)現(xiàn)場使用示意(單位：mm)

高模低筑模板成套系統(tǒng)主要由兩大系統(tǒng)組成：一是模板及支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng),主要由定尺鋼模和走行軌道組成,支撐結(jié)構(gòu)由線間支撐和與防護(hù)墻之間支撐組成；二是整平系統(tǒng)(圖4),主要由主框架、螺旋整平滾杠、提漿滾杠(2個)、微調(diào)裝置、動力裝置、走行裝置和傳動系統(tǒng)組成。

圖4 高模低筑模板整平系統(tǒng)沿橋梁斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.2 模板及其支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.2.1 模板設(shè)計

模板系統(tǒng)主要由模板和模板上部的走行軌道部分組成(圖5),模板根據(jù)不同的混凝土高度,采用1塊或2塊模板拼裝,最下面一塊高30 cm,如果混凝土高度超過30 cm,上面一塊高度可以選擇高10、20、30 cm的模板拼裝。

走行軌道安放在模板的最上方,通過可調(diào)高螺栓與模板頂面連接,微調(diào)時,通過調(diào)整可調(diào)高螺栓的擰進(jìn)或旋出來達(dá)到調(diào)整軌道高程的目的。

2.2.2 模板支撐設(shè)計

模板的加固支撐系統(tǒng)主要由與防護(hù)墻之間的支撐(圖5)和線間支撐(圖6)組成,防護(hù)墻間支撐主要是利用防護(hù)墻斷縫處沿墻安設(shè)角鋼,通過張拉絲杠與角鋼連接,通過張拉絲杠來實(shí)現(xiàn)固定模板；線間主要通過利用箱梁頂板的泄水孔安設(shè)錨固裝置,然后在兩個錨固裝置之間安設(shè)槽鋼,通過張拉絲杠連接模板和槽鋼來固定模板。左右線底座板模板支撐結(jié)構(gòu)各成一個穩(wěn)定的支撐系統(tǒng),分別受力,互不影響。既可以保證單側(cè)模板在提漿整平機(jī)行走時的穩(wěn)定性,也可以保證底座板寬度控制精度?，F(xiàn)場施工時,此套模板系統(tǒng)可以左右線同時使用,也可以左右線錯開一定的距離分開使用。

圖5 靠近防護(hù)墻處模板與支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖6 線間模板與支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計

(1)線間支撐

中線支撐的設(shè)計中,充分利用線路中心線泄水孔獨(dú)特位置,并將9 m一節(jié)的I18型鋼沿線路縱向置于泄水孔處,在工字鋼下邊焊接上φ10 cm的鐵管,鐵管直接伸入泄水孔把工字鋼卡在梁面上,兩個工字鋼的接頭用長1 m的[10型鋼進(jìn)行連接，工字鋼縱向長度可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。

(2)防護(hù)墻處支撐

防護(hù)墻側(cè)的支撐用10號角鋼,利用原防護(hù)墻中間的1 cm的伸縮縫,在角鋼一邊對應(yīng)伸縮縫處打好螺絲眼,用長螺絲將其擰緊；另一邊對應(yīng)支撐處打好螺絲眼用來安裝頂拉桿。

2.3 振搗整平系統(tǒng)設(shè)計

圖7 提漿整平系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意(單位：mm)

提漿整平系統(tǒng)(圖7)是高模低筑施工工藝的核心系統(tǒng),此系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)底座板高程控制和底座板表面整平兩項功能,底座板高程控制主要是由整平滾杠通過微調(diào)裝置來進(jìn)行高度調(diào)整,底座板表面整平主要是通過兩個提漿滾杠和一個螺旋滾杠來實(shí)現(xiàn)的。螺旋滾杠在前進(jìn)方向的前面,主要作用是對混凝土表面粗平,后面兩個提漿滾杠來對混凝土表面進(jìn)行提漿和再平整,同時整平系統(tǒng)的走行具有前進(jìn)、倒退和速度可調(diào)的功能。

2.4 配套設(shè)備設(shè)計

2.4.1 自動拉毛系統(tǒng)

底座板頂面設(shè)計要進(jìn)行拉毛處理,拉毛深度為1.8～2.2 mm,為方便施工和提高拉毛質(zhì)量,現(xiàn)場采用自行設(shè)計的機(jī)械拉毛機(jī)(圖8)進(jìn)行拉毛處理,取得了很好的效果。

圖8 自動拉毛機(jī)及拉毛后效果

2.4.2 模板倒運(yùn)架系統(tǒng)

施工時,線上空間有限,物流組織比較擁擠,底座板模板數(shù)量較多,車輛運(yùn)輸很難實(shí)現(xiàn),專門設(shè)計了模板倒運(yùn)架(圖9),人工推動,模板直接由掛鉤吊裝轉(zhuǎn)移,從而實(shí)現(xiàn)了模板的快捷運(yùn)輸。

圖9 模板倒運(yùn)架

3 施工工藝

3.1 施工工藝流程

底座板高模低筑施工工藝流程見圖10。

圖10 高模低筑施工工藝流程

3.2 施工工藝要點(diǎn)

3.2.1 施工準(zhǔn)備

(1)梁面兩布一膜滑動層鋪設(shè)完成,驗收合格。

(2)底座板鋼筋籠鋪設(shè)完成,驗收合格。

(3)底座板施工段落劃分已經(jīng)完成。

3.2.2 模板拼裝

(1)為方便搬運(yùn)和有利于微調(diào),模板每2～3 m一節(jié)為宜,每個施工段落可以利用梁端處剪力齒槽后澆帶或梁跨中處鋼板連接器后澆帶斷開劃分,每個段落必須一次澆筑成形。

(2)模板安裝時,不能破壞兩布一膜和防水層,模板要壓住兩布一膜邊緣,確保混凝土施工完成后,混凝土與梁面不接觸。

(3)端模可根據(jù)底座板斷面尺寸的不同,制作不同的鋼模板或木模板。

3.2.3 模板及提漿整平系統(tǒng)調(diào)整

模板的頂面高程不需要控制,混凝土頂面的高程控制通過兩方面的高程調(diào)整來控制,一是通過調(diào)整模板頂面走行軌道的高度來實(shí)現(xiàn),走行軌道與模板頂面之間通過可調(diào)高螺母來連成一體,通過調(diào)整調(diào)高螺母使得軌道頂面高程發(fā)生變化,調(diào)整范圍能達(dá)到±2.5 cm,此功能主要是由線路的縱向豎曲線高程來控制模板上走行軌道沿線路方向的高程,使得軌道的高程距離底座板/支承層表面高程均勻一致；二是通過調(diào)整振動整平系統(tǒng)的可調(diào)手柄來實(shí)現(xiàn),調(diào)高手柄主要控制整平和提漿滾杠與走行軌道頂面的相對高差,從而實(shí)現(xiàn)振動整平滾筒高程與軌道高程差值為定值,在振動整平系統(tǒng)走行時,達(dá)到精確控制底座板頂面高程,此功能可以實(shí)現(xiàn)振動梁兩端的不同的相對高差。以上兩個方面相輔相成,配合使用,在施工過程中如果發(fā)現(xiàn)高程有誤差,可以隨時調(diào)整,不至于停工,方便快捷,操作簡單。施工時注意以下事項。

(1)模板安裝完成后,及時對模板進(jìn)行微調(diào),微調(diào)依據(jù)底座板高程而定。

(2)直線段：模板高度一致,沒有變坡要求,只通過調(diào)整模板走行軌道高程即可實(shí)現(xiàn)高程控制,此時將提漿整平滾杠調(diào)成水平即可。

(3)緩和曲線和圓曲線段：由于緩和曲線段高程隨里程不斷變化,可通過調(diào)整走行軌道高程,使得軌道高程與設(shè)計混凝土高程差值一致,同時把整平提漿系統(tǒng)根據(jù)高程變化調(diào)整成一側(cè)高一側(cè)低,從而保證整平系統(tǒng)滾杠左右側(cè)底面與底座板頂面高程一致。

(4)提漿整平系統(tǒng)微調(diào)手柄在微調(diào)結(jié)束后,一定要鎖死,以防走行過程中位置發(fā)生變化。

3.2.4 混凝土澆筑、養(yǎng)生

(1)混凝土澆筑可以采用吊車吊裝上橋或泵送方式,混凝土入模后,首先由現(xiàn)場工人進(jìn)行攤鋪、振搗,然后由整平提漿系統(tǒng)進(jìn)行精確平整,然后由人工收面。

(2)混凝土振搗過程中,振搗棒不能接觸兩布一膜,否則會造成兩布一膜起皺。

(3)底座板表面采用自制的拉毛機(jī)進(jìn)行機(jī)械拉毛,拉毛速度快,拉毛整齊,深度一致。

(4)拉毛工藝要點(diǎn)：一是拉毛時間要掌握好,混凝土初凝后約0.5 h(15～20 ℃,其他根據(jù)氣溫情況而定)進(jìn)行拉毛,效果較好；二是拉毛工具要適用,塑料長毛刷剛度不夠,鋼絲刷又太硬太細(xì),最好把塑料毛刷長度剪短,增加剛度,發(fā)現(xiàn)塑料毛刷變軟要及時更換,每次拉毛后要及時清洗。

(5)拉毛后,采用土工布覆蓋灑水保濕養(yǎng)生,最好采用滴灌法養(yǎng)生。

3.2.5 模板拆除、搬運(yùn)

(1)混凝土養(yǎng)護(hù)24 h后,即可開始拆模。

(2)由于梁面施工空間較小,模板搬運(yùn)物流較不便,建議采用自行設(shè)計的機(jī)械倒運(yùn)架運(yùn)輸模板,非常便利。

3.3 施工工藝特點(diǎn)

(1)高程精確控制。通過模板頂走行軌道和框架上兩側(cè)的微調(diào)手柄可以精確調(diào)整振動整平系統(tǒng)高程,從而精確控制混凝土的頂面高程。

(2)操作簡單。此模板可實(shí)現(xiàn)快速拼裝,精確定位。精調(diào)后,只控制整平系統(tǒng)走行即可。

(3)降低成本。底座板豎邊澆筑一次成形,無需重新整修。

(4)具有通用性。不僅適用于不同超高段底座板,而且適用于支承層施工。

(5)可提高施工進(jìn)度。此模板系統(tǒng)可以快速循環(huán)使用,按照日進(jìn)度計劃的2倍配置模板即可。

(6)支撐系統(tǒng)簡單易行,支撐牢固。利用梁面的泄水孔位置和防護(hù)墻,對模板起了很好的加固作用,不會發(fā)生跑模漲模。

(7)可實(shí)現(xiàn)全程流水作業(yè)。配合機(jī)械拉毛系統(tǒng)和模板倒運(yùn)架使用,實(shí)現(xiàn)鋼筋綁扎→立?！炷潦┕ぁ炷另斆胬采w養(yǎng)生等一系列工序的流水作業(yè)和機(jī)械化作業(yè)。

4 施工器具

現(xiàn)場采用高模低筑施工工藝施工,每天施工進(jìn)度按照雙線200 m進(jìn)行組織,施工投入工機(jī)具見表1。

表1 底座板高模低筑施工工機(jī)具

5 質(zhì)量控制要點(diǎn)

橋梁底座板和路基支承層施工完成后的外形尺寸控制是施工的關(guān)鍵,所允許的偏差較小，見表2。

表2 混凝土支承層外形尺寸允許偏差及檢驗方法

高模低筑施工工藝主要是以安裝在底座板兩側(cè)模板為關(guān)鍵施工模具,通過水準(zhǔn)儀精確測量并微調(diào)走行軌道高程,使提漿整平系統(tǒng)安裝在走行軌道上,利用微調(diào)裝置垂直調(diào)整提漿和整平滾杠左右側(cè)的高度,從而達(dá)到精確施工底座板的目的,因此底座板施工精度主要是控制走行軌道高程和提漿整平滾杠高程。

影響底座板施工質(zhì)量主要有以下因素：測量控制、模板及施工機(jī)具加工精度、模板支撐體系牢固性。因此要從以下方面做好質(zhì)量控制。

(1)加強(qiáng)原材料質(zhì)量控制,重點(diǎn)控制混凝土配合比,尤其是曲線超高地段。

(2)施工過程加強(qiáng)測量控制,澆筑混凝土初凝前,要用水準(zhǔn)儀等測量設(shè)備對底座板高程進(jìn)行復(fù)核,以便于及時發(fā)現(xiàn)底座板施工誤差,并及時進(jìn)行處理和調(diào)整滾杠高度。

(3)提漿整平滾杠的高度在施工前一定要進(jìn)行復(fù)核,進(jìn)入下一段底座板施工前,要重新調(diào)整滾杠的高度。

(4)加強(qiáng)施工過程質(zhì)量控制：加強(qiáng)鋼筋綁扎、混凝土澆筑、頂面拉毛、養(yǎng)護(hù)過程中質(zhì)量控制,重點(diǎn)控制后澆帶位置處理,尤其是剪力齒槽位置的質(zhì)量控制；加強(qiáng)混凝土振搗,消除模板根部爛根、空洞、麻面問題的出現(xiàn)；施工過程中,隨時檢查底座板高程的控制,及時調(diào)整提漿整平系統(tǒng)的高度控制。

(5)其他

①底座板混凝土澆筑前,安排專人檢查預(yù)埋件安裝的準(zhǔn)確性。

②底座板施工,鋼筋綁扎時,不能用尖銳的東西與兩布一膜滑動層直接接觸,以免損壞滑動層。

③混凝土澆筑完成后,加強(qiáng)養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)初期要避免重物硬物碰觸底座板邊緣,以免磕碰掉角。

④對模板加強(qiáng)保護(hù),避免碰撞變形和銹蝕。

6 結(jié)語

此技術(shù)首次應(yīng)用于我國高速鐵路施工,高模低筑施工工藝不僅適用于橋梁段底座板的施工,同樣適用于路基和隧道內(nèi)支承層低塑性混凝土施工,此工藝在京滬高速鐵路應(yīng)用86.797 km,其中橋梁底座板應(yīng)用48.5 km,隧道支承層應(yīng)用1.504 km,路基支承層應(yīng)用36.793 km。

采用高模低筑施工成套設(shè)備,并采用機(jī)械振動提漿、拉毛和倒運(yùn)物資等工藝,實(shí)現(xiàn)了施工全過程的機(jī)械化,提高了施工進(jìn)度和質(zhì)量,其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著,在其他鐵路客運(yùn)專線施工方面具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。

[1]鐵建設(shè)[2009]218號,高速鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道施工質(zhì)量驗收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]科技基[2008]74號,客運(yùn)專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術(shù)條件[S].

[3]鐵建設(shè)[2007]85號,客運(yùn)專線無砟軌道鐵路工程施工質(zhì)量驗收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S].

[4]杜永昌,王曉州,辛維克，等.高速與客運(yùn)專線鐵路施工工藝手冊[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,2006.

[5]劉 輝，龐會文，侯 鵬.CRTSⅡ型板式無砟軌道施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2009(S1).

[6]鐵道第三勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司.京津城際鐵路技術(shù)總結(jié)[Z].天津：鐵道第三勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司，2009.

[7]楊寶森,.CRTSⅡ型無砟軌道底座板施工質(zhì)量控制淺議[J].山西建筑，2008(11).

[8]鮑 國,楊春艷.京津城際高速鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道底座板鋪設(shè)技術(shù)[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2009.