CRTSI型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿施工技術(shù)

楊德軍

(中鐵十一局集團第三工程有限公司,湖北十堰 442000)

0 前言

單元板式無砟軌道作為高速鐵路主要軌道結(jié)構(gòu)形式之一,同其它無砟軌道結(jié)構(gòu)比較,有著容易維護、施工速度較快、成本較低等優(yōu)點。我國已逐步形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的單元板式無砟軌道技術(shù)。單元板式無砟軌道由混凝土底座、凸形擋臺、水泥乳化瀝青砂漿調(diào)整層、軌道板、鋼軌和扣件等幾部分構(gòu)成。其中,水泥乳化瀝青砂漿為單元板式無砟軌道的關(guān)鍵技術(shù)之一。

水泥乳化瀝青砂漿是水泥、砂、乳化瀝青、摻和材、鋁粉、水及其它外加劑經(jīng)攪拌而成,用于軌道板和混凝土底座之間起支撐彈性墊層的作用,其拌合物具有良好的可工作性,硬化后具有一定強度和彈性,并具有良好的可維修性。

1 技術(shù)標準

武廣客運專線武漢綜合試驗段水泥乳化瀝青砂漿采用國產(chǎn) A、B配方。其性能要求見表1。

除砂漿的性能滿足表1的技術(shù)要求外,在砂漿灌注施工時還應滿足下列標準:①保證砂漿灌注厚度 4～10 cm;②砂漿灌注要飽滿,砂漿灌注袋不得有褶皺;③砂漿灌注后軌道板懸空寬度不得大于 3 cm。

2 施工準備

1)根據(jù)現(xiàn)行技術(shù)條件,建立工地試驗室。試驗室的試驗儀器及檢驗方法應符合技術(shù)條件的規(guī)定及國家和鐵道部的相關(guān)標準要求。

表1 水泥乳化瀝青砂漿的技術(shù)要求

2)施工前對上道工序要有書面交接手續(xù),對調(diào)好的軌道板的幾何形位進行復檢,確認無誤后方可進行施工。

3)針對工程特點制訂有效的施工方案和完善的質(zhì)量控制保證體系。

4)進行水泥乳化瀝青砂漿工藝和配合比的放大試驗。

5)做好砂漿原材料的管理:①材料進場時必須具有合格證和產(chǎn)品質(zhì)量證明書,應及時檢驗并建立原材料管理臺帳。臺帳內(nèi)容應包括材料名稱、進貨日期、品種、規(guī)格、數(shù)量、生產(chǎn)單位、合格證編號、質(zhì)量證明書編號、檢驗報告編號、使用部位等。②原材料的溫度應嚴格控制在 5℃～35℃范圍內(nèi),若環(huán)境溫度超出此范圍,應采取必要的控制措施。③各種材料應分類存放,遮陽儲存,防潮、防雨淋。在施工現(xiàn)場,乳化瀝青應采用桶裝運輸或儲存,盡量不采用罐裝或池裝儲存,其它液體材料都應采取桶裝儲存,做好標記,以免發(fā)生混淆。各種干料在儲存時應至少高于地面 20 cm,下部采用方木墊起,若采用室內(nèi)保存,距墻壁的距離應 ＞50 cm。④乳化瀝青的儲存時間不宜大于 3個月,干料的儲存時間不宜大于 1個半月。

3 施工工藝

3.1 水泥乳化瀝青砂漿現(xiàn)場拌制

3.1.1 工藝流程

水泥乳化瀝青砂漿的拌制是在自動化程度較高的砂漿攪拌車上進行的。砂漿攪拌車由儲料系統(tǒng)、配料系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)組成,并配有發(fā)電機和空調(diào)設備。發(fā)電機供應整車所需電源。空調(diào)設備用來調(diào)節(jié)保持車內(nèi)溫度。砂漿攪拌車停放在灌注點附近。各種材料送至施工現(xiàn)場,用專用加料設備對砂漿車進行加料。攪拌前確定砂漿施工配合比和攪拌參數(shù),在砂漿車中輸入配合比和攪拌參數(shù)即可進行攪拌。具體工藝流程為:材料溫度和設備狀態(tài)檢查→向攪拌車內(nèi)加料→輸入配合比→配料→攪拌→檢測→放進成品斗→放進轉(zhuǎn)運斗準備運輸。

3.1.2 拌制方法

1)根據(jù)灌注點的位置,就近選擇地勢較平坦的地點將砂漿攪拌車停好,必要時用挖掘機整平。場地必須有足夠的面積,能夠停放兩臺吊車,且互不干擾。在攪拌車的旁邊設用于回收廢料和廢液的污水沉淀池。

2)將干粉料、乳化瀝青、P乳劑、消泡劑和引氣劑用載重卡車運至攪拌現(xiàn)場。由于水泥乳化瀝青對材料溫度相當敏感,所以,加料前必須測量各種材料的溫度,應控制在 5℃～35℃之間,超過此溫度范圍必須采取降溫措施。

3)檢查砂漿攪拌車的配料系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)和其他吊裝設備運轉(zhuǎn)是否正常。砂漿攪拌車需由經(jīng)過專業(yè)培訓的人員進行操作。試驗人員檢測車內(nèi)和環(huán)境溫度,并做好記錄。

4)將袋裝的干粉料拆袋放入加料斗中,用吊車吊起從砂漿攪拌車車頂加料口加入,乳化瀝青和 P乳劑用泵抽入儲料倉,消泡劑和引氣劑等外加劑分別由人工加入。在每次加完乳化瀝青和 P乳劑時,必須用水清洗齒輪泵,將清洗的污水排進污水池。干粉料的包裝袋不得隨意散落,應集中回收。

5)施工前,應在標準配合比的基礎(chǔ)上確定砂漿的施工配合比,宜在施工現(xiàn)場試配,因為水泥瀝青砂漿的用水量對環(huán)境條件和材料溫度相當敏感。施工時,應不斷積累總結(jié)外界條件(環(huán)境溫度、天氣狀況)、材料溫度和砂漿需水量的關(guān)系,以判斷不同外界條件下的砂漿用水量。施工配合比確定后,由現(xiàn)場試驗人員開具施工配料單,現(xiàn)場施工主管簽字領(lǐng)取,方可進行攪拌。

6)加料完成后(約 3 min配料完成),聯(lián)絡灌注點是否做好準備工作,以便使砂漿在可工作時間內(nèi)灌注完成。砂漿攪拌車操作人員向電腦中輸入配料單上的施工配合比,并設定預先確定的攪拌參數(shù)(攪拌時間和攪拌轉(zhuǎn)數(shù)),啟動按鈕,開始攪拌。

7)待攪拌完成后,打開攪拌機檢修口取樣進行檢測。測定砂漿的溫度、空氣含量和流動度,所檢指標應滿足表1要求。若測得的含氣量偏小,可以適當延長快拌時間,直至合格。攪拌好的砂漿放入成品儲料斗準備運輸。

3.2 水泥乳化瀝青砂漿現(xiàn)場灌注

3.2.1 工藝流程

在砂漿灌注前檢查軌道板的幾何形位和砂漿的灌注厚度,檢查合格后方可灌注。清理軌道板下灰塵和雜物,鋪好灌注袋,將拌制好的砂漿用轉(zhuǎn)運斗運至灌注點進行灌注。水泥乳化瀝青砂漿灌注施工流程為:施工準備→將砂漿運至灌注點→鋪設灌注袋→灌注→綁扎帶口→擠漿→鐵夾封口。

3.2.2 灌注方法

1)灌注前,復測軌道板的幾何形位,用鋼尺檢查水泥乳化瀝青砂漿注入厚度,并做好記錄。厚度檢查10個點,兩邊各 3個點,中間 4個點。砂漿的灌注厚度控制在 4～10 cm范圍內(nèi),宜為 4～6 cm,既滿足受力要求,又經(jīng)濟。當 ＞6 cm時,應換用加大灌注袋,最大灌注厚度不得超過 10 cm。

2)清理軌道板下雜物和積水。先人工將混凝土塊、木屑等雜物清理干凈,再用鼓風機進行清理。

3)放置灌注袋。檢查灌注袋的型號是否與軌道板型號一致,是否有破損。將灌注袋平鋪于軌道板上,兩端向中間對折,從軌道板中部放入,然后拉直,灌注袋橫向中心線和軌道板橫向中心線重合,為了使砂漿灌注后縱邊與軌道板邊緣齊平,對于灌注厚度為 5 cm的灌注袋來說,縱邊在垂直方向要多出軌道板 1.5 cm。鋪設同一灌注袋時,至少要有 3人同時操作,其中,2人拉住灌注袋兩端,1人在框架板中間拉住灌注袋的邊緣。這樣,才能保證灌注袋鋪設平順,無褶皺,使灌注袋縱邊露出軌道板一樣多。在直線地段,使灌注袋的袋口向軌道板外側(cè)。在曲線地段,灌注袋袋口朝向低的一側(cè)。鋪好后,用木楔固定。

4)在曲線或縱坡地段,為了防止軌道板在灌注過程中滑移或上浮,要采用軌道板緊固裝置對軌道板進行固定。將緊固裝置固定于混凝土底座上,調(diào)節(jié)支撐螺栓與軌道板低的一側(cè)接觸,并壓緊軌道板,防止其上浮。

5)用塑料布覆蓋軌道板,以防砂漿污染軌道板。在袋口位置的底座上也鋪上塑料布。

6)將灌注漏斗放在軌道板上,使灌注口和袋口對齊,把灌注袋口套在灌注漏斗的出料口用尼龍繩捆好,準備灌注。在灌注點放置兩個塑料桶,用來裝漏斗中剩余的砂漿。為了保證一塊板下兩條灌注袋同時灌注,并提高砂漿灌注效率,采用三通灌注漏斗進行灌注。三通灌注漏斗上口直徑為 20 cm,下口直徑為 10 cm,兩個灌注口分別配有蝶閥。

7)用車將砂漿運至灌注點。轉(zhuǎn)運斗中的砂漿在運輸和灌注過程要保證攪拌。

8)接好灌注軟管,打開閥門,使砂漿緩緩流進灌注袋。注意觀察砂漿在灌注袋中的流動情況,在砂漿即將充滿木楔位置時,要及時拔掉木楔,在即將灌滿的時候,放慢灌注速度,用手感覺每個支撐螺栓的松動情況,每條灌注袋對應的兩個支撐螺栓有一個松動即停止灌注。

9)每塊板的砂漿應連續(xù)灌注,中間不得有間斷。當一罐砂漿在灌完一塊板有剩余時,在保證流動度合格的前提下,可以和下一罐連續(xù)灌注。為了保證灌注軟管在轉(zhuǎn)運斗上拆卸順利,每次拆卸時,用海綿或抹布將管口擦洗干凈。

10)當砂漿灌注飽滿后,用尼龍扎帶扎緊袋口。在灌注袋口部分,約要留 20 cm的砂漿,并用支撐架支撐。砂漿灌注 20 m in后,將袋口砂漿慢慢擠入灌注袋,然后用鐵夾沿灌注袋縫紉線夾住。

3.3 水泥乳化瀝青砂漿的養(yǎng)生及封口

水泥乳化瀝青砂漿采用自然養(yǎng)生。C A砂漿經(jīng)過24 h后,會出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。這種收縮會使軌道板和砂漿填充層之間產(chǎn)生縫隙,所以,在 24 h后,必須迅速拆除軌道板支撐螺栓。按一塊板 5 t計算,作用在砂漿上的荷載僅為 0.004 MPa,而砂漿 24 h的強度已超過0.1 MPa,所以,砂漿的強度支撐軌道板是足夠的。在乳化瀝青砂漿養(yǎng)生期間,要避免正在進行的施工對軌道板形成沖擊。待養(yǎng)生強度 ＞0.7 MPa后,方允許在軌道板上行走。此外,在拆除支撐螺栓后,應在支撐螺栓孔和吊環(huán)插孔中涂上防銹潤滑劑,并安置防銹蓋。

在拆掉支撐螺栓的同時,可沿袋口縫紉線將袋口砂漿切除,并用膠水或防水卷材將袋口封好。

3.4 水泥乳化瀝青砂漿現(xiàn)場檢測

1)施工前,需按《客運專線鐵路 CRTSI型板式無砟軌道水泥乳化瀝青暫行技術(shù)條件》相關(guān)標準和文件要求建立水泥乳化瀝青試驗室,并取得相應資質(zhì)或由有資質(zhì)的單位授權(quán)。

2)砂漿常規(guī)檢測指標有溫度、流動度、含氣量、抗壓強度、彈性模量、分離度、膨脹率、泛漿率等。砂漿的抗凍性、耐候性等耐久性指標可送有資質(zhì)的單位進行檢測。試驗方法參見《技術(shù)條件》和其它相關(guān)規(guī)范。

3)各項室內(nèi)試驗溫度條件為(23±2)℃。試件養(yǎng)護條件為(23±2)℃,(65±5)R H。

4)水泥乳化瀝青砂漿在灌注前需現(xiàn)場取樣進行砂漿溫度、流動度和含氣量檢測。檢測指標合格后,方可進行灌注。

5)在水泥乳化瀝青砂漿施工期間,要取不同時段的水泥乳化瀝青砂漿留置試件,待以后檢測水泥乳化瀝青砂漿的各種性能。

3.5 水泥乳化瀝青砂漿配合比調(diào)整

水泥乳化瀝青砂漿拌合物的性能受環(huán)境因素影響很大,當環(huán)境條件改變時,砂漿的配合比也應隨之做出調(diào)整。一般情況下,環(huán)境溫度每升高或降低 1℃,砂漿的每方用水量要增加或減少 2 kg。干燥的天氣要比潮濕的天氣用水量偏大。各種材料的溫度也對砂漿的用水量影響很大,尤其是乳化瀝青的溫度影響最大。這需在施工過程中不斷積累數(shù)據(jù),總結(jié)規(guī)律。

4 結(jié)語

隨著高速鐵路的不斷普及,CRTSI型板式無砟軌道的應用將越來越廣泛,配合比和施工配套設備將會逐漸得到統(tǒng)一和規(guī)范,作為板式無砟軌道關(guān)鍵技術(shù)之一的水泥乳化瀝青砂漿施工技術(shù),也有待大家共同去探討和完善。

[1]中華人民共和國鐵道部.鐵建設[2006]189號 客運專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定[S].北京:中國鐵道出版社,2006.

[2]江正榮,朱國梁.簡明施工計算手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005.