■ 曹自印 高俊

0 引言

CRTSⅢ型板式無砟軌道是我國在消化、吸收國外技術(shù)基礎(chǔ)上形成的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的無砟軌道結(jié)構(gòu)，已應(yīng)用于成灌、盤營、鄭徐、京沈、濟(jì)青、商合杭等多條高速鐵路，是我國高速鐵路無砟軌道的主要結(jié)構(gòu)形式之一，并作為我國高速鐵路技術(shù)輸出的唯一軌道形式，在國際工程中推廣應(yīng)用。CRTSⅢ型板式無砟軌道主要結(jié)構(gòu)見圖1。

軌道板作為CRTSⅢ型板式無砟軌道的主要結(jié)構(gòu)層，其制造精度、施工精度將決定長鋼軌鋪設(shè)后的線路品質(zhì)[1]。由于CRTSⅢ型軌道板為長薄型混凝土結(jié)構(gòu)，在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和吊裝過程中，因混凝土預(yù)應(yīng)力、溫度應(yīng)力和重力的影響，易出現(xiàn)“四角翹曲”和“中間凸起”2種形式的翹曲變形，影響軌道板的平面度[2]。因此，研究CRTSⅢ型軌道板在不同施工階段和不同環(huán)境狀態(tài)下平面度的變化規(guī)律，對于提升軌道板的制造精度和無砟道床的鋪設(shè)質(zhì)量具有重要意義。

1 存放階段

為研究CRTSⅢ型先張預(yù)應(yīng)力軌道板在存放階段的平面度變化情況，隨機(jī)選取部分P5600型軌道板，分別在水養(yǎng)完成后（簡稱出水）的第1、7、14、21、28、56、81 d進(jìn)行軌道板平面度檢測。中央翹曲量是反映軌道板平面度的關(guān)鍵指標(biāo)，其隨存放時(shí)間的變化規(guī)律見圖2。

圖1 CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 軌道板中央翹曲量隨存放時(shí)間的變化規(guī)律

由測試結(jié)果可知：

（1）軌道板出水時(shí)，中央翹曲量均為負(fù)值，說明軌道板中部承軌臺(tái)低于四角承軌臺(tái)，而存放81 d后，中央翹曲量均為正值，說明軌道板中部承軌臺(tái)高于四角承軌臺(tái)，軌道板中部隨存放時(shí)間的增加呈逐步上拱趨勢；

（2）從出水到存放28 d，軌道板平面度變化相對較快，28 d后變化相對較小并趨于穩(wěn)定，存放過程中，軌道板中央翹曲量的總變化量約為2．0 mm。

因此，為保證軌道板出廠時(shí)具有較高的平面度，軌道板生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)采取措施實(shí)現(xiàn)在脫模時(shí)及水養(yǎng)完成后，軌道板處于“四角翹曲”狀態(tài)，中央翹曲量宜為-2．0～-1．5 mm。

2 溫度影響

CRTSⅢ型先張預(yù)應(yīng)力軌道板為薄板結(jié)構(gòu)，在板面和板底溫差作用下，易產(chǎn)生翹曲變形，為掌握溫度對軌道板平面度的影響[3]，隨機(jī)抽取8塊軌道板進(jìn)行連續(xù)測量。測試時(shí)軌道板處于室外平放狀態(tài)，橫向條形支撐設(shè)置于軌道板起吊套管下方。軌道板中央翹曲量在溫度連續(xù)變化條件下的測試結(jié)果見圖3。

由圖3可知，平放狀態(tài)下，軌道板的平面度隨溫度變化而發(fā)生改變，其根本原因是板面與板底的溫度差。當(dāng)板面溫度高于板底溫度時(shí)，軌道板會(huì)發(fā)生相對明顯的“中間凸起”變形，在板面溫度高于板底溫度約10 ℃時(shí)，軌道板中央翹曲量的變化值約1 mm。

為進(jìn)一步驗(yàn)證軌道板在溫度影響下的變化，在白天粗鋪和夜間自密實(shí)混凝土灌注后2個(gè)階段，對軌道板9對承軌臺(tái)進(jìn)行高程測量，并以板端承軌臺(tái)為基準(zhǔn)進(jìn)行平差，軌道板平面度測試結(jié)果見圖4。

由圖4可知，軌道板在晝夜溫差作用下，平面度也會(huì)發(fā)生變化。以監(jiān)測軌道板為例，中央翹曲量變化為1．0～1．5 mm。同時(shí)可以看出，由于軌道板充分暴露在日照條件下，在中午溫度最高的時(shí)段甚至?xí)霈F(xiàn)軌道板平面度超出規(guī)范要求的情況。

由上述分析可知，軌道板平面度受板面和板底的溫度差影響較大，因此，軌道板精調(diào)、自密實(shí)混凝土灌注等施工應(yīng)在夜間進(jìn)行，以保證板面與板底的溫度差較小，軌道板平面度處于較好狀態(tài)。

3 支撐位置

CRTSⅢ型軌道板在粗鋪階段，由于要預(yù)留精調(diào)爪安裝位置，墊木不便安放于起吊套管位置，施工中存在墊木安放較為隨意的情況，為驗(yàn)證支撐位對軌道板平面度的影響，開展了支撐位置外移和內(nèi)移2種工況對軌道板平面度影響的試驗(yàn)研究。為消除溫度梯度對測試結(jié)果的影響，試驗(yàn)在室內(nèi)進(jìn)行，并避免陽光直射。

3.1 支撐位置向板端外移

首先，支撐位置設(shè)置于起吊套管下方，經(jīng)長時(shí)間放置后（超過48 h），測量軌道板平面度；然后，將支撐位置向板端移動(dòng)0．5 m，靜置10 min后再次測量軌道板平面度，在自重作用下，軌道板平面度發(fā)生了較為明顯的變化，中央翹曲量減小約0．7 mm；在該支撐位置保持24 h后，第三次測量平面度數(shù)據(jù)，軌道板平面度再次發(fā)生明顯變化，但變化方向與之前相反，各承軌臺(tái)測試數(shù)據(jù)基本恢復(fù)到更換支撐位置之前的狀態(tài)；最后將支撐調(diào)整至初始位置，放置24 h，軌道板平面度變化并不明顯。也就是說，軌道板的支撐向板端外移，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生較為明顯的平面度變化，但在靜置一段時(shí)間后，軌道板平面度會(huì)基本恢復(fù)至更換支撐位之前的數(shù)據(jù)。軌道板支撐位向板端外移測量過程線圖見圖5。

圖3 溫度連續(xù)變化條件下的軌道板中央翹曲量測試結(jié)果

圖4 軌道板白天和夜間平面度測試結(jié)果

3.2 支撐位置向板中內(nèi)移

首先，支撐位置設(shè)置于起吊套管下方，經(jīng)長時(shí)間放置后（超過48 h），測量軌道板平面度；然后，將支撐位置向板中移動(dòng)0．5 m，10 min后再次測量平面度，軌道板平面度發(fā)生相對明顯的變化，變化值約為1．3 mm；在該支撐位置保持24 h后，第三次測量平面度數(shù)據(jù)，軌道板平面度再次發(fā)生明顯變化，變化方向仍與之前相同，平面度數(shù)據(jù)繼續(xù)變大，變化值約1．2 mm，累積變化2．5 mm；最后，將支撐調(diào)整至初始位置，并放置24 h，軌道板平面度又發(fā)生明顯變化，變化值為-1．2 mm，變化方向與之前2次相反，但并未能恢復(fù)到更換支撐前的平面度數(shù)據(jù)。也就是說，軌道板的支撐向板中內(nèi)移，會(huì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生較為明顯的平面度變化，并隨著時(shí)間的增加，軌道板平面度繼續(xù)變化，并在換回支撐位后，短時(shí)間內(nèi)不能完全恢復(fù)至原位，存在一定量的塑性變形。軌道板支撐位向板中內(nèi)移測量過程線圖見圖6。

4 施工階段

為研究CRTSⅢ型軌道板在整個(gè)施工過程的變化情況，隨機(jī)選取若干塊軌道板進(jìn)行粗鋪、灌注前、灌注后、初凝等階段的跟蹤檢測。各施工階段環(huán)境參數(shù)見表1（天氣情況為晴、少云），軌道板平面度在不同施工階段的變化見圖7。

從圖7可以看出，粗鋪到灌注前，軌道板平面度變化較大，與前文所述的溫度影響一致，在板面與板腔溫度差為10 ℃時(shí)，軌道板平面度將產(chǎn)生1．0～1．5 mm的變化；自密實(shí)混凝土灌注前后的平面度變化不明顯；當(dāng)自密實(shí)混凝土灌注后，軌道板平面度變化相對較小，基本表現(xiàn)為初凝后的平面度較灌注后的平面度略有輕微的中間凸起。

5 結(jié)論

由CRTSⅢ型先張預(yù)應(yīng)力軌道板在不同施工階段和不同條件下的平面度試驗(yàn)研究可知：

圖5 軌道板支撐位向板端外移測量過程線圖

圖6 軌道板支撐位向板中內(nèi)移測量過程線圖

表1 各施工階段環(huán)境參數(shù)℃

圖7 軌道板平面度在不同施工階段的變化

（1）在水養(yǎng)完成后至28 d齡期內(nèi)會(huì)發(fā)生較為明顯的平面度變化，呈“中間凸起”趨勢，變化值為1．5～2．0 mm，并逐漸趨于穩(wěn)定，建議軌道板在板廠養(yǎng)護(hù)至28 d齡期方可出廠。

（2）在日照條件下，因板面與板底溫度差，軌道板平面度產(chǎn)生變化，中部鼓起，溫差10 ℃時(shí)，軌道板中央翹曲量的變化值約1 mm，建議在夜間板面和板底溫差小的時(shí)段，進(jìn)行軌道板精調(diào)、自密實(shí)混凝土灌注等施工。

（3）軌道板若不按設(shè)計(jì)位置進(jìn)行支撐，將會(huì)發(fā)生平面度變化，支撐位向板端外移表現(xiàn)為一定的彈性變形，而支撐位向板中內(nèi)移，短期內(nèi)則表現(xiàn)為一定的塑性變形。軌道板的存儲(chǔ)應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求支撐，如果無法按設(shè)計(jì)位置支撐，建議將支撐安置于設(shè)計(jì)位置靠板端側(cè)，并嚴(yán)格控制外移量。

（4）自密實(shí)混凝土灌注及自密實(shí)混凝土凝固階段對軌道板平面度影響較小。