羅國(guó)景

（中鐵十一局集團(tuán)第一工程有限公司 湖北襄陽(yáng) 441104）

CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土恒壓灌注工藝研究

羅國(guó)景

（中鐵十一局集團(tuán)第一工程有限公司 湖北襄陽(yáng) 441104）

以武咸城際鐵路工程為背景，對(duì)自密實(shí)混凝土恒壓灌注工藝在CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，闡述了自密實(shí)混凝土恒壓灌注工藝的工藝流程，并對(duì)該施工方法提出改進(jìn)方案，自密實(shí)混凝土的成功應(yīng)用對(duì)于CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的成功具有十分重要的意義，該技術(shù)的應(yīng)用可以對(duì)今后相關(guān)工程提供一些借鑒。

板式無(wú)砟軌道 自密實(shí)混凝土 工藝流程

1 工程概況

武咸城際鐵路位于湖北省南部，北連“九省通衢”武漢，南接鄂南著名的生態(tài)城市咸寧，自武漢樞紐武昌站引出，途經(jīng)東湖新技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)、廟山經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，江夏區(qū)紙坊鎮(zhèn)、于賀站進(jìn)入咸寧市境內(nèi)。Ⅱ標(biāo)段起點(diǎn)里程為DK43+000，終點(diǎn)里程為DK76+018，全長(zhǎng)33.018公里，其中DK53+525～DK76+018段采用CRTSⅢ型板式無(wú)砟道床，長(zhǎng)度22.493公里，無(wú)砟軌道單元板總計(jì)8162塊，其中P4856C型軌道板425塊，P5350型軌道板7697塊，P6250型軌道板40塊。

2 環(huán)境概況

湖北省境內(nèi)屬北亞熱帶季風(fēng)型大陸性半濕潤(rùn)氣候。全年平均氣溫在16～18℃之間，最熱月（七月）平均氣溫為32.5℃，極端最高氣溫43℃，最冷月（一月）平均氣溫為6.8℃，最低氣溫零下3℃左右。年平均降雨量為1000毫米左右。最大風(fēng)速可達(dá)20 米/秒。

湖北省境內(nèi)，雨季期集中在每年的4～8月間。洪水由暴雨形成，洪水特征與暴雨關(guān)系十分密切，長(zhǎng)江流域汛期平均降雨量占全年平均降雨量的46.7 %，洪水多集中在7月份。

本地區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為小于0.05 g。

3 無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)型式

CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)由鋼軌、扣件、預(yù)制軌道板、配筋的自密實(shí)混凝土、限位凹槽、中間隔離層（土工布）和鋼筋混凝土底座板等部分組成（見(jiàn)圖1）。

鋼軌采用60 kg/m，100 m定尺長(zhǎng)、非淬火無(wú)螺栓孔U71MnG新軌；扣件采用WJ-8B型彈性分開(kāi)式扣件；標(biāo)準(zhǔn)軌道板有P5350和P4856C兩種，軌道板在場(chǎng)內(nèi)預(yù)制；軌道板下鋪設(shè)自密實(shí)混凝土，設(shè)計(jì)厚度為94 mm，長(zhǎng)度和寬度與軌道板對(duì)齊，采用單層鋼筋網(wǎng)配筋，鋼筋網(wǎng)片與軌道板預(yù)留門型筋進(jìn)行連接；自密實(shí)混凝土與混凝土底座之間采用限位凹槽方式進(jìn)行縱橫向力的傳遞，每塊軌道板下設(shè)置兩個(gè)限位凹槽，限位凹槽處加設(shè)配筋，限位凹槽周圍設(shè)置彈性墊層，自密實(shí)混凝土通過(guò)軌道板預(yù)留灌注孔進(jìn)行灌注。

圖1 CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)示意圖

4 自密實(shí)混凝土灌注工藝

4.1 CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土灌注工藝流程

CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土灌注工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土灌注工藝流程圖

4.2 模板安裝

自密實(shí)混凝土模板為輕型［12槽鋼加工制作在精調(diào)爪位置斷開(kāi)（見(jiàn)圖 3）。模板表面貼透氣性土工布，土工布厚度不超過(guò)2mm，土工布毛面與模板表面涂刷脫模劑，而后將裁剪好的土工布毛面貼在模板上，從槽鋼上翼板開(kāi)始繃緊粘貼，依次粘貼上翼板、腹板、下翼板，粘貼完成后保證土工布于模板密貼，平整、無(wú)翹起、空洞等。

（1）彈線

立模前在軌道板兩側(cè)用墨線彈出立模邊線和壓緊軸線，立模邊線距離軌道板 55 mm，壓緊軸線距離軌道板125 mm。錨固螺栓鉆孔前定出鉆孔位置，鉆孔間距縱向?yàn)?25+5×900+425 mm。立模時(shí)模板外沿參照立模邊線放置模板（見(jiàn)圖4）。

（2）涂刷脫模劑

在已粘貼好的透氣性土工布表面涂刷脫模劑，脫模劑涂抹均勻，無(wú)流淌，并晾曬干。

（3）立模

將模板底緣對(duì)準(zhǔn)立模邊線，模板上部于軌道板密貼，并與軌道板側(cè)面平行，排水坡側(cè)模板面同樣于軌道板側(cè)面平行。模板對(duì)接位置，采用陰陽(yáng)扣搭接，保證模板對(duì)接平順，無(wú)錯(cuò)臺(tái)。

（4）頂緊

模板扣好后用壓緊角鐵頂住模板下翼板，并用頂緊螺栓水平支撐模板，防止跑模。頂緊為 L型，上部?jī)深w螺絲將模板與軌道板頂緊，下部一顆螺栓防止模板底部移動(dòng)。

（5）封堵

檢查加固好的模板，與軌道板接觸面有縫隙時(shí)可采用玻璃膠封堵，于底座板接觸面有縫隙時(shí)，可采用薄鐵片封堵。

圖3 自密實(shí)混凝土模板布置圖

圖4 自密實(shí)混凝土模板立模邊線及壓緊錨固位置

4.3 軌道板壓緊裝置

為防止灌注自密實(shí)混凝土?xí)r軌道板上浮和偏移，精調(diào)完成后設(shè)置軌道板壓緊裝置。

（1）壓緊裝置構(gòu)成及布置

壓緊裝置采用Γ型壓緊裝置，在軌道板兩側(cè)加固，布置按間距425+5×900+425 mm布置錨固。

（2）安裝步驟

① 將頂緊錨栓孔對(duì)準(zhǔn)底座絲桿錨栓孔，而后擰入絲桿。② 將壓緊裝置穿過(guò)絲桿，并壓在軌道板上（壓緊高于軌道板時(shí)在接觸位置增加墊板調(diào)整）。③ 將翼型螺母穿過(guò)絲桿用手?jǐn)Q緊。④ 采用小錘輕擊翼型螺母二到三下，保證壓緊裝置已充分壓緊，但不得引起軌道板的變形（可以在壓緊時(shí)，在附近安裝百分表進(jìn)行觀察）。⑤ 自密實(shí)混凝土灌注結(jié)束且膨脹完成后，方可拆除壓緊裝置、旋出錨固螺桿。

4.4 軌道板預(yù)濕

由于軌道板是混凝土構(gòu)成，極易吸水。灌注時(shí)，混凝土將會(huì)把自密實(shí)混凝土中的自由水吸附到混凝土空隙中并置換出空氣，使自密實(shí)混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較大的氣泡。

軌道板預(yù)濕采用旋轉(zhuǎn)噴嘴或手槍式噴槍施工，在灌板前1小時(shí)分別從觀測(cè)孔和灌注孔伸入軌道板腔進(jìn)行霧狀噴射，足夠濕潤(rùn)的標(biāo)志是表面稍微潮濕。預(yù)濕時(shí)需注意不得在隔離層表面形成明水、積水。灌注混凝土前10 min再檢查一次軌道板下方的隔離層表面狀況，查看其表面是否有積水和霧化不徹底等現(xiàn)象。預(yù)濕有積水或者不預(yù)濕都會(huì)嚴(yán)重影響灌注質(zhì)量。

4.5 自密實(shí)混凝土攪拌

攪拌時(shí)，宜先向攪拌機(jī)投入粗骨料、細(xì)骨料、水泥和礦物摻和料和其他材料，干粉攪拌1分鐘，再加入所需用水量和外加劑，并繼續(xù)攪拌2分鐘。

冬期施工時(shí)，直接與水泥接觸水的加熱溫度不宜高于 80℃，自密實(shí)混凝土攪拌時(shí)間宜較常溫施工延長(zhǎng) 50 %左右。夏（熱）期施工時(shí)，水泥進(jìn)入攪拌機(jī)的溫度不宜大于 50℃。

正式生產(chǎn)前必須對(duì)自密實(shí)混凝土拌合物進(jìn)行開(kāi)盤鑒定，檢測(cè)其工作性能。

4.6 自密實(shí)混凝土運(yùn)輸

做好灌注前施工準(zhǔn)備，保證便道通暢，所需設(shè)備、人員到位；每車運(yùn)輸量控制在4.5～6 m3，盡量減少混凝土的運(yùn)輸及等待時(shí)間；自密實(shí)混凝土到達(dá)澆筑現(xiàn)場(chǎng)后，需使罐車高速旋轉(zhuǎn)20～30 s方可卸料；自密實(shí)混凝土到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后及時(shí)灌注，保證從出料到灌注完畢不超過(guò)150 min。密實(shí)混凝土運(yùn)輸便道應(yīng)平坦暢通，以確?；炷猎谶\(yùn)輸過(guò)程中的均勻性，在運(yùn)到澆筑地點(diǎn)時(shí)不發(fā)生分層、離析和泌漿等現(xiàn)象，并具有相應(yīng)的自密實(shí)性和含氣量等工作性能。在灌注現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)確保一臺(tái)罐車等待灌注。不得采用機(jī)動(dòng)翻斗車、手推車等工具長(zhǎng)距離運(yùn)輸混凝土。運(yùn)輸自密實(shí)混凝土過(guò)程中，應(yīng)對(duì)運(yùn)輸設(shè)備采取保溫隔熱措施，防止局部混凝土溫度升高（夏季）或受凍（冬季）。

4.7 自密實(shí)混凝土灌注

（1）灌注過(guò)程

自密實(shí)混凝土灌注采用混凝土泵送，灌注料斗車運(yùn)至灌注地點(diǎn)，采用從軌道板中間孔灌注、四角排氣的方式灌注，灌注示意圖（見(jiàn)圖5），為了防止灌注時(shí)漿體流出污染軌道板，在軌道板兩觀察孔上部插入Φ110 mm×500 mm PVC管；在模板四個(gè)排氣孔內(nèi)插入方鋼及浮標(biāo)，方鋼一般宜高出軌道板頂面約200 mm，方鋼為保證自密實(shí)混凝土填充飽滿提供水頭壓力，并可協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)人員判斷自密實(shí)混凝土填充是否已滿，浮標(biāo)高度與軌道板頂面平齊，浮標(biāo)上浮說(shuō)明自密實(shí)混凝土已超過(guò)軌道板頂面，方便觀察排氣孔內(nèi)自密實(shí)混凝土。

圖5 混凝土灌注示意圖

（2）灌注步驟

①濕潤(rùn)：采用噴霧器對(duì)漏斗進(jìn)行濕潤(rùn)。

②放料：自密實(shí)混凝土儲(chǔ)料斗內(nèi)有容量標(biāo)尺，放料前觀測(cè)混凝土量，保證儲(chǔ)料斗內(nèi)儲(chǔ)料滿足1塊板的需求量（約1.5m3）后，方可打開(kāi)閥門將自密實(shí)混凝土注入恒壓斗。

③灌注：將恒壓斗下方軟管插入PVC管道內(nèi)，灌注時(shí)，先打開(kāi)儲(chǔ)料斗閥門，待恒壓斗裝滿混凝土后再打開(kāi)恒壓斗閥門，進(jìn)行灌注，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員記錄開(kāi)始時(shí)間。灌注過(guò)程中通過(guò)調(diào)整儲(chǔ)料斗、恒壓斗閥門控制恒壓斗內(nèi)混凝土量保持不變，一塊板自密實(shí)混凝土灌注時(shí)間宜控制在10～12分鐘。

④觀測(cè)：在觀察口位置，一邊安排一人觀察孔內(nèi)有無(wú)自密實(shí)混凝土流過(guò)，若有則應(yīng)告知現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員，技術(shù)員記錄自密實(shí)混凝土流過(guò)觀察孔時(shí)的時(shí)間，一般5分鐘左右能觀測(cè)到混凝土流過(guò)說(shuō)明自密實(shí)混凝土性能良好，時(shí)間過(guò)早或過(guò)晚說(shuō)明混凝土性能不良，需做好采取下一步措施的準(zhǔn)備。

⑥停止：當(dāng)自密實(shí)混凝土流至模板排氣孔內(nèi)并頂起浮標(biāo)約20cm時(shí)，觀察人員報(bào)告，技術(shù)員記錄到達(dá)時(shí)間。最后一個(gè)排氣孔浮標(biāo)上升約20cm時(shí)，停止灌注自密實(shí)混凝土并記錄時(shí)間，卸料人員同時(shí)關(guān)閉儲(chǔ)料斗及恒壓斗閥門。

⑦清理：移走自密實(shí)混凝土灌注漏斗，拔出PVC灌，由兩名作業(yè)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)清理，并檢查模板有無(wú)漏漿，若有，立即進(jìn)行封堵。

4.8 養(yǎng)護(hù)

自密實(shí)混凝土灌注完成后，應(yīng)及時(shí)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14天。養(yǎng)護(hù)采用噴涂養(yǎng)護(hù)液的方式 。做好養(yǎng)護(hù)記錄。同時(shí)，對(duì)同條件養(yǎng)護(hù)的混凝土試件進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，使試件強(qiáng)度與自密實(shí)混凝土強(qiáng)度同步增長(zhǎng)。當(dāng)板體混凝土達(dá)到100 %設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，停止對(duì)自密實(shí)混凝土調(diào)整層的養(yǎng)護(hù)。拆模后，若天氣產(chǎn)生驟然變化時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)谋馗魺岽胧?，防止混凝土開(kāi)裂。

4.9 拆模

軌道板兩側(cè)模板的拆除應(yīng)在自密實(shí)混凝土強(qiáng)度達(dá)到10.0 MPa以上，且其表面及棱角不因拆模而受損。拆模時(shí)間除需考慮拆模時(shí)的混凝土強(qiáng)度外，還應(yīng)考慮到拆模時(shí)的混凝土溫度（由水化熱引起）不能過(guò)高，以免混凝土開(kāi)裂?；炷羶?nèi)部開(kāi)始降溫以前以及混凝土內(nèi)部溫度最高時(shí)不得拆模。拆模宜按立模順序逆向進(jìn)行，不得損傷軌道板四周混凝土，并減少模板破損。當(dāng)模板與自密實(shí)混凝土脫離后，方可拆卸、吊運(yùn)模板。拆模后，應(yīng)在自密實(shí)混凝土達(dá)到 100 %的設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，軌道板方可承受全部設(shè)計(jì)荷載。

5 自密實(shí)混凝土灌注工藝改進(jìn)

5.1 施工準(zhǔn)備

板腔濕潤(rùn)，灌注前對(duì)板腔內(nèi)進(jìn)行濕潤(rùn)，采用噴霧器通過(guò)觀察孔進(jìn)行噴霧濕潤(rùn)。

改進(jìn)后，在灌注前一小時(shí)濕潤(rùn)一次，灌注開(kāi)始前15分鐘再濕潤(rùn)一次，每次濕潤(rùn)時(shí)作業(yè)人員沿觀察孔旋轉(zhuǎn)一圈，時(shí)間控制在5～8秒，是板腔內(nèi)濕度保持在85%～90%間。

通過(guò)對(duì)多次灌注時(shí)的板腔濕度測(cè)試，用散點(diǎn)圖分析判定灌注前最佳灌注濕度控制在85 %～90 %之間（見(jiàn)圖6）。

圖6 板腔測(cè)試濕度散點(diǎn)圖

5.2 自密實(shí)混凝土攪拌

前期攪拌時(shí)間按120～180s控制，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)混凝土性能不穩(wěn)定，檢測(cè)坍落擴(kuò)展度在700±50范圍內(nèi)就進(jìn)行灌注，在灌注過(guò)程中易出現(xiàn)漏斗內(nèi)混凝土不流動(dòng)或是浮漿較多。

改進(jìn)后：冬季白天灌注時(shí)坍落擴(kuò)展度控制在700±10，午間增大至720±10，夜間減小至680±10；夏季白天灌注時(shí)坍落擴(kuò)展度控制在710±10，午間增大至730±10，夜間減小至690±10?；炷翑嚢钑r(shí)間，首次投料后（粗骨料、細(xì)骨料、水泥和礦物摻合料及其他材料）攪拌時(shí)間60 s，總攪拌時(shí)間視二次投料耗時(shí)按雙指標(biāo)控制：每一階段的攪拌時(shí)間不宜小于30 s，攪拌時(shí)間不小于180 s。自密實(shí)混凝土生產(chǎn)的最初1～2盤，由于攪拌機(jī)內(nèi)殘留的水的影響，攪拌用水量與理論計(jì)算會(huì)有輕微差別，經(jīng)過(guò)1～2盤生產(chǎn)，基本上可以進(jìn)入穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)。

5.3 自密實(shí)混凝土灌注

（1）排氣孔處凸出自密實(shí)混凝土塊切除

由于自密實(shí)混凝土封閉在一個(gè)閉合腔內(nèi)，為保證混凝土密實(shí)，灌注充盈飽滿，分別在四個(gè)角留有排氣孔，排氣孔內(nèi)留有多余的自密實(shí)混凝土方塊，前期階段該部分凸出的混凝土方塊在拆模后，采用人工配合角磨機(jī)進(jìn)行切除，致使該切口處外觀粗糙，不平整，且易傷害到結(jié)構(gòu)部分的自密實(shí)混凝土填充層，形成難以修補(bǔ)的硬傷。

通過(guò)對(duì)排氣孔處封邊模板進(jìn)行改進(jìn)，預(yù)留出一個(gè)鍘刀企口，并在灌注完成軌道板自密實(shí)混凝土約半小時(shí)后采用經(jīng)打磨光滑并涂有脫模機(jī)的鍘刀切除凸出的混凝土方塊，切除時(shí)，鍘刀上下來(lái)回?fù)v動(dòng)幾次，拆模時(shí)一并拆除鍘刀即可保證該切口處混凝土外觀光滑、密實(shí)，并且不會(huì)損傷結(jié)構(gòu)部分自密實(shí)混凝土填充層，有效提高了自密實(shí)混凝土灌注質(zhì)量。

（2）自密實(shí)混凝土灌注浮漿控制

自密實(shí)混凝土灌注在灌注過(guò)程中自密實(shí)混凝土因時(shí)間延長(zhǎng)、溫度變化等原因會(huì)引起性能改變，自密實(shí)混凝土灌注后表層會(huì)產(chǎn)生一層浮漿，為此在灌注曲線段自密實(shí)混凝土?xí)r，可在高側(cè)封邊模板與軌道板面間插入3-4個(gè)楔塊（見(jiàn)圖7），在灌注直線段自密實(shí)混凝土?xí)r，分別在兩側(cè)預(yù)留封邊模板與軌道板面間插入2個(gè)楔塊，縫隙寬度不大于5 mm，讓浮漿自由溢出，同時(shí)觀察模板排氣孔，待觀察到上述兩處位置有粗骨料溢出時(shí)，停止灌注自密實(shí)混凝土，方能消除軌道板底部發(fā)泡層現(xiàn)象，保證自密實(shí)混凝土與軌道板密貼，確保無(wú)砟道床質(zhì)量。

圖7 直線段自密實(shí)混凝土灌注示意圖

5.4 養(yǎng)護(hù)

自密實(shí)混凝土外露面積較小，養(yǎng)護(hù)在初期時(shí)采用塑料薄膜包裹自密實(shí)混凝土外路面，并在觀察孔內(nèi)貯水養(yǎng)護(hù)，但是塑料薄膜包裹不嚴(yán)實(shí)，且容易污染周邊環(huán)境，后期逐步調(diào)整為涂刷養(yǎng)護(hù)液養(yǎng)護(hù)，增加施工便捷性，提高工效，而且涂刷一遍養(yǎng)護(hù)液的效果明顯小于涂刷兩遍養(yǎng)護(hù)液的效果。

通過(guò)武咸城際鐵路的CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道施工，確定了適合于中南地區(qū)環(huán)境的自密實(shí)混凝土灌注的相關(guān)參數(shù)（見(jiàn)表1），可為該地區(qū)類似工程提供有效借鑒。

表1 最佳參數(shù)選擇表

6 結(jié)語(yǔ)

自密實(shí)混凝土灌注技術(shù)是CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道核心技術(shù)，通過(guò)對(duì)自密實(shí)混凝土灌注工藝的研究，形成了一套適合于中南地區(qū)環(huán)境成熟的CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道施工自密實(shí)混凝土灌注工藝，為以后同類型無(wú)砟軌道的施工墊定了良好的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土灌注工藝的持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)，得出了自密實(shí)混凝土灌注最佳參數(shù)，改善了自密實(shí)混凝土灌注質(zhì)量，提高了自密實(shí)混凝土灌注效率。

［1］劉小潔，余志武.自密實(shí)混凝土的研究與應(yīng)用綜述［J］.鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2006年02期

［2］李欣.自密實(shí)混凝土在實(shí)際工程中的應(yīng)用［J］.建設(shè)科技，2009年24期

［3］董勝華.自密實(shí)混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用分析［J］.城市建筑，2013年24期

［4］陳亮.CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道施工技術(shù)［J］.《城市建設(shè)理論研究》， 2014年11期

Study on the Constant Pressure Perfusion Technology of Self Compacting Concrete in CRTSⅢ Slab Ballastless Track

LUO Guo-jing
（No.1 Engineering Corporation Limited of China Railway 11th Bureau Group Co. Ltd Xiangyang Hubei 441104 China）

Based on Wu Xian intercity railway project，this article studies the application of the constant pressure perfusion technique of the self-compacting concrete in CRTSⅢ slab ballastless track. This paper maily elaborates the technological process of constant pressure perfusion technique of the self-compacting concrete and puts forward improvement scheme on the construction method. The successful application of self-compacting concrete has a very important significance for the success of CRTSⅢ slab ballastless track structure. The application of this technology can provide some references for the related project in the future.

slab ballastless track self-compacting concrete technological process

中國(guó)分類號(hào)：TU528A

1673-1816（2016）02-0045-07

2015-11-18

羅國(guó)景（1982-），男，漢，湖北武漢人，學(xué)士，工程師，研究方向土木工程施工。