滬杭高速鐵路CRTSⅡ型無砟軌道橋上底座板施工技術研究

姚宏生，王春陽

(中國建筑股份有限公司滬杭項目部，上海 201611)

1 工程概況

滬杭高速鐵路采用CRTSⅡ型板式無砟軌道結構，中建股份滬杭高速鐵路二標段二工區承擔了松江特大橋和橫潦涇特大橋部分底座板施工。無砟軌道底座板為連續的混凝土板帶結構，為縮短底座板施工段長度，解決大長橋要求在48 h內一次連接的技術難題，需提前進行無砟軌道施工單元劃分。每個施工單元由“端刺+常規區+端刺”組成。松江特大橋為1個施工單元，橫潦涇特大橋劃分為3個施工單元，并與相鄰施工單位相互協調配合。

2 橋上無砟軌道底座板結構設計

(1)無砟軌道底座板是一個連續的混凝土板帶結構，根據無縫線路的原理，按照設計鎖定溫度與環境溫差，計算張拉量，連成整體。

(2)底座板在每孔橋梁固定端上方設剪力齒槽、錨固螺栓，以保證其與橋梁間縱向連接。其余部位通過梁面設置的兩布一膜滑動層以保持滑動狀態，可忽略橋梁伸縮對無砟軌道的影響。

(3)通過在梁端(梁縫前后)1.45 m范圍內設置硬泡沫塑料板，減小梁端轉角對無砟軌道結構的受力影響。

(4)通過在橋臺后設置摩擦板、端刺結構，使橋梁縱向力不影響路基結構。

3 施工工藝

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖1所示。

3.2 操作要點

3.2.1 施工準備

圖1 無砟軌道底座板施工工藝流程

(1)梁面打磨、驗收，防水層施工完成并通過驗收，底座板施工單元劃分完成，并報設計院審批通過。

(2)鋼筋連接器數量根據不同超高段已統計，并安排加工。剪力釘按照不同型號、數量統計完成，并安排加工。

(3)統計底座板各種型號鋼筋數量，并提交需求計劃。模板按照施工工期、線路超高情況等計算出所需數量，并安排購買或加工。

(4)計算土工膜、土工布、粘結膠的使用量，提交需求計劃。按照設計要求底座板墊塊間距，計算底座板所需墊塊數量，安排預制或購買。

(5)測量準備，包括CPⅢ點位布置、埋設、編號標識等。

3.2.2 滑動層施工

3.2.2.1 滑動層、硬塑料擠塑板作業條件

(1)梁面驗收通過。

(2)兩布一膜滑動層鋪設前，應對橋面進行徹底清理，特別是對油污等污染應特別清理，確保橋面清潔。

(3)鋪設滑動層前首先清理防水層，保持防水層干燥，不得殘留石子或砂粒等之類的可能破壞滑動層的磨損性顆粒。鋪設前需要報請監理單位人員檢查。

3.2.2.2 兩布一膜鋪設

(1)施工前的準備

①高壓清洗橋面，防水層破裂處修補。

②應根據橋面上測量標記點確定滑動層鋪設位置并彈出墨線，依此控制滑動層鋪設。鋪設寬度應為3.05 m，保證其寬出底座板每側5 cm，確保底座板模板與橋面間保持密封狀態。

③在底座板范圍內沿線路縱向兩側及中間各彈出寬30 cm的粘合劑涂刷帶，底層土工布對接，中間薄膜采用熔接方式，上層土工布不許對接。

④粘接劑主劑與固劑的比例為5∶1，施工時若固化時間太長無法進行下一道工序，則可適當調整兩者的使用比例。

(2)滑動層鋪設方向

從橋梁固定端的剪力齒槽邊緣開始，跨過梁縫到相鄰剪力齒槽邊緣結束，如圖2所示。

圖2 滑動層鋪設順序示意

(3)第一層土工布采用膠合劑粘貼于橋梁防水層上，注意在梁縫處斷開，鋪設完成后檢查粘貼密實度和延展性。

(4)聚乙烯薄膜在第一層土工布上鋪設。原則應整塊鋪設，若有接縫其接縫采用熱熔對接，禁止采用搭接(或對接)方式。

(5)第二層土工布鋪于聚乙烯薄膜上，應連續整塊鋪設。鋪設完成后檢查延展性，必要時灑水處理。此層土工布鋪設完成后應隨即用鋼筋籠墊塊壓上。

(6)中間層聚乙烯薄膜和上層土工布要跨梁縫連續鋪設。

3.2.2.3 硬泡沫塑料板的鋪設

(1)高強度擠塑板鋪設如圖3所示。

圖3 高強擠塑板鋪設示意

(2)高強度擠塑板由5塊拼裝而成，如圖4所示，其中3塊為600 mm×1 450 mm，2塊為 550 mm×1 450 mm，兩塊之間采用臺階形搭接。

圖4 高強度擠塑板拼裝示意(單位:mm)

(3)高強度擠塑板安裝之前注意觀察梁端凹槽是否平整，凸臺處直角邊緣是否棱角分明，如有問題，必須清理障礙物。高強擠塑板與梁面誤差，應遵循“寧高勿低”的原則，在無法做到零誤差的情況下，擠塑板應高于梁面，為+4 mm以內。用墨斗彈出擠塑板安裝線。

(4)擠塑板與梁面要滿涂粘接劑，粘接劑厚度要均勻。擠塑板要與凸臺邊緊貼，不得留有間隙。梁縫端擠塑板必須與梁縫齊平。

(5)板塊組上方于底座板混凝土施工前覆蓋一層薄膜，防止底座混凝土灌注時滲入。

3.2.2.4 底座板混凝土墊塊安裝

(1)底座板墊塊提前預制，混凝土墊塊擺放符合每延米墊塊與底座板的接觸面積不小于0.185 m2，每塊墊塊與底座板接觸面的寬度不小于5 cm。

(2)墊塊的尺寸取37 cm×5 cm×3.5 cm。(3)墊塊梅花形擺放，擺放示意如圖5所示。

圖5 墊塊擺放平面布置(單位:mm)

3.2.3 底座板鋼筋

3.2.3.1 底座混凝土鋼筋制作加工

(1)底座板內縱向鋼筋采用搭接連接，搭接長度規定如下:φ16 mm鋼筋搭接長度為1.05 m，φ20 mm鋼筋搭接長度為1.32 m，φ25 mm鋼筋搭接長度為1.64 m，φ28 mm鋼筋搭接長度為1.85 m。

(2)縱向鋼筋搭接時，還應滿足鋼筋搭接接頭終點之間的距離為1.3倍的搭接長度，以滿足鋼筋搭接接頭面積百分率≤50%的要求。

(3)縱向鋼筋搭接區不得位于剪力齒槽后澆帶(BL2)處，在實際施工中應根據施工單元劃分情況，調整縱筋的長度。

(4)底座板厚度誤差不得超過設計厚度的10%，誤差在±20 mm。

(5)橫向鋼筋加工應按照超高、左右線及里程位置分別計算下料。鋼筋的彎制、形狀數量、間距、品種滿足設計要求和相關規范的要求。

(6)鋼筋連接器、剪力釘委托專業鋼結構公司加工。加工完成后運至施工現場，由25t汽車吊垂直上橋安裝。

(7)鋼筋彎曲直徑:直徑小于20 mm時，彎曲直徑為4倍的鋼筋直徑;大于等于20 mm時，彎曲直徑為7倍鋼筋直徑。

(8)梁縫處加強鋼筋采用7.5 m定長鋼筋。梁縫區域加鋼筋在橋上組裝前，根據超高情況分別計算數量及種類，捆綁后掛牌標識，堆放于左右線底座板中間的空地上。

3.2.3.2 剪力釘安裝

(1)剪力釘安裝應在鋼筋安裝之前。

(2)剪力釘經廠家加工好后，運至材料倉庫，使用時現場施工員同施工隊一起根據所需數量零用，然后運至施工地點橋下，經包裝后用25 t汽車吊垂直上橋。

(3)剪力釘安裝前，齒槽鑿毛完成，齒槽內無雜物、積水。

(4)安裝前，用絲錐對預埋套筒進行清理，檢查齒槽內預埋件的中心位置是否符合±5 mm的要求，對于偏差較大的，應重新植入。

(5)剪力釘旋入梁體深度不小于1.5d(d為剪力釘直徑)，即42 mm;剪力釘頂板高度應高于實際底座板厚一半;旋入扭力矩按照不小于300 N·m控制;錨固板與上層鋼筋間距應滿足混凝土澆筑質量要求。

(6)剪力釘安裝時，采用自制的扳手卡住錨固板進行擰緊。

3.2.3.3 鋼筋連接器安裝

(1)鋼筋連接應先進行底座板鋼筋安裝。

(2)鋼筋連接器進場后，應制作專門的吊架放置，防止變形。

(3)安裝前，認真復核鋼筋連接器的尺寸是否與超高、施工單元劃分向一致。

(4)安裝其縱向位置與測量標識對應，鋼筋連接器的中線應與線路中線相重合。

(5)保護層要求:鋼板混凝土保護層厚度30 mm，鋼筋混凝土保護層厚度40 mm。

3.2.3.4 底座板鋼筋安裝

(1)鋼筋安裝前，確認滑動層施工完成，混凝土墊塊擺放符合每延米墊塊與底座板的接觸面積不小于0.185 m2，每塊墊塊與底座板接觸面的寬度不小于5 cm，墊塊的高度與底座板或鋼筋連接器處板底保護層厚度相一致。

(2)底座板安裝前，一定將下面的滑動層伸展，在安裝過程中嚴禁移動滑動層的位置，禁止破壞滑動層，一旦發現滑動層有破損需重新更換。

(3)為防止鋼筋籠吊裝時變形，需要加工專用吊具，吊具采用I12型鋼焊接而成，吊具寬度約2.89 m，長度根據實際鋼筋籠長度確定(鋼筋籠的長度由進場的縱向鋼筋長度確定，有9、12 m)，每2 m一對吊點。

(4)鋼筋籠放置前根據標識牌仔細核對其位置，鋼筋安裝時設專人指揮吊車，確保鋼筋籠快速、準確就位，放置過程中嚴禁破壞滑動層。

(5)緩和曲線過渡段的鋼筋安裝按照對應的實際超高值布置鋼筋籠，超高過渡通過跨縫縱向筋傾斜實現，跨縫筋布置按照就“高”不就“低”的原則執行。

(6)搭接區段、鋼筋連接器處的箍筋采用外箍筋，搭接區段按照加密區間距綁扎，鋼筋連接器處按照圖紙設計的箍筋類型和間距綁扎。

(7)為了防止底座板混凝土澆筑時混凝土塌陷入梁縫，底座板鋼筋安裝之前，在梁縫處兩布一膜上方設置3 mm厚鋼板，長2.95 m，寬度大于梁縫寬度兩邊各不小于5 cm。

(8)鋼板連接器精軋螺紋鋼安裝后，保持鎖緊螺母為松開狀態(距鋼板距離至少3 cm)。錨固螺母與鎖緊螺母如圖6所示。

圖6 錨固螺母與鎖緊螺母示意

3.2.4 底座板模板

3.2.4.1 模板制作

(1)底座板模板

①底座板模板(主要是側模)采用可調高式鋼模板(除直線段)，以適應不同超高的調整需求。

②模板每節3 m，根據全線超高情況，所需的模板型號主要有直線段、A型、B型、C型3種，如圖7所示。

③可調模板的超高內側仍為高18 cm的直線段模板。

④每套模板150 m雙線，配長支撐200個，短支撐400個及配套的螺母、螺栓、墊片。

圖7 A型、B型、C型模板構造(單位:mm)

(2)后澆帶模板:后澆帶模板采用木模，在精軋螺紋鋼通過位置處開槽，形成鏤空模板。

3.2.4.2 模板支設

(1)模板加工完成應標識型號，平板車運至橋下施工地點，用吊車垂直上橋。

(2)模板安裝前，準備相應數量的L形鐵皮，在模板安裝時內襯于側模，防止漏漿。鐵皮厚度1 mm，截面尺寸為10 cm×10 cm。

(3)模板安裝前，再次將滑動層伸展，并對模板除銹、涂刷脫模劑。

(4)模板安裝時，按照測量給出的控制線控制模板的平面位置。控制線一般位于底座板邊線的外側15 cm。

(5)模板的高程控制點按照圖8中1、3點控制，但不考慮底座板兩側20 cm寬度向外的2%排水坡度，在混凝土澆筑收面時按照設計形成反坡。原則上采用規范下限。

圖8 底座板放樣斷面(單位:m)

(6)模板的調高螺栓下面應墊上5 cm×5 cm的鐵片，防止調整時將下面的土工布旋起。

(7)模板支設完成后，應檢測其垂直度，特別是兩側，宜采用法蘭螺絲從防撞墻伸縮縫處使模板下部產生向外拉力，由此可使模板保持受力平衡。

(8)后澆帶模板安裝牢固，對縫隙用土工布等物填塞嚴密，防止漏漿。

3.2.4.3 混凝土澆筑

(1)混凝土澆筑前安裝測溫電偶:常規區每個BL1后澆帶之間埋設1根測溫線，端刺區每個澆筑段埋設1根測溫線。測溫線應用扎絲將其固定于底座板鋼筋上，外露部分用膠帶纏裹嚴實，防止破壞。在埋設位置的防撞墻上進行標識，混凝土澆筑過程中應特別注意。

(2)混凝土采用攪拌站集中拌制、混凝土罐車運至橋下施工地點、混凝土輸送泵車垂直運輸至橋上底座板模板內。對于跨河、跨路混凝土輸送泵車無法到達的地方，可采用地泵。

(3)混凝土的坍落度應根據現場實際，及時同攪拌站聯系，特別是對于超高段，混凝土坍落度太大不容易形成斜面，太小泵送困難。

(4)澆筑時左右線同時進行，邊澆筑、邊振搗、邊拆掉模板內支撐。緊接著采用整平提漿機進行提漿整平，遇到混凝土澆筑超厚的，及時用鐵鍬取走，反之及時補上。整平提漿機以2遍為宜。

(5)在混凝土初凝前，對底座板混凝土進行橫向拉毛，拉毛的區域為軌道板下部，拉毛深度控制在2 mm，拉毛應均勻、順直、美觀。拉毛工具采用廢舊電線自制。

(6)形成反坡。拉毛完成后先用自制的木模將多余的混凝土抹去(除超高內側不用)，然后用鐵抹形成向外2%反坡，對于超高段內側，直接順坡抹平、壓光即可。所采用的工具長度宜為設計反坡的寬度20 cm，最終形成的反坡與拉毛區域間界限分明，順直，美觀。反坡應平滑，嚴禁出現向內坡度。

(7)混凝土澆筑完成后灑水養護不少于7 d，冬季應采取保溫措施。拆模時間不宜過早，防止粘模、掉角。

(8)拆模后全面檢查，對于有質量缺陷的立即進行修補，并制定改進措施。

(9)混凝土拆模，且強度達到一定值時，立即安排隨后澆帶進行鑿毛處理。同時對進入后澆帶的砂漿、混凝土等及時清理干凈。

(10)為了保證CA砂漿支撐層的厚度在2～4 cm之內，底座板施工完成后，及時組織復測，發現問題及時整改、處理。

3.2.5 底座板張拉及后澆帶施工

3.2.5.1 后澆帶施工工況

“新設臨時端刺+常規區+新設臨時端刺”、“既有臨時端刺+常規區+新設臨時端刺”、“固定端刺+常規區+新設臨時端刺”、“既有臨時端刺+常規區+既有臨時端刺”、“既有臨時端刺+常規區+固定端刺”共5種工況。

3.2.5.2 設計底座板鎖定溫度為25℃

當張拉溫度位于10～25℃，需計算張拉量進行張拉，當張拉溫度位于25～35℃，則用手擰緊即可，張拉溫度超過35℃不得進行張拉。

3.2.5.3 以“新設臨時端刺+常規區+新設臨時端刺”為例，其他依此類推

(1)張拉溫度在10～25℃

①總體施工方案

此種情況下，常規區兩端及兩臨時端刺后澆帶按單元段中心對稱原則安排其連接施工。

區段劃分，設置BL1后澆帶，澆筑各混凝土澆筑段，其中常規區一個澆筑段中心的BL2一并澆筑。

②基準測量

基準測量時間盡可能安排在與底座連接時間靠近時(即連接溫度盡可能與測量時的溫度接近)進行。首先進行長度測量:測量LP1～LP5段的長度，準確記錄各分段長度值;其次進行溫度測量，使用預埋在混凝土底座中的測溫電偶測量，一般在中午時分進行。各段長度與對應溫度于底座連接前測量1次，測量結果應準確記錄并保存(以備鄰段底座連接時使用)。此項測量直接關系到后續底座連接筋張拉距離的確定，非常重要，各測量值列表。

常規區板溫測量與臨時端刺區板溫測量同時進行，并據此計算連接筋張拉值。

③張拉作業

a.在作業指導書中列表按溫度、影響長度、張拉行程分列，以便指導施工。

b.從臨時端刺的自由端開始，依次用手擰緊鋼板連接器后澆帶(J4到J1)的所有錨固螺母，此時臨時端刺具有了承載能力。

c.常規區按構件溫度對稱進行張拉作業，首先張拉最靠近臨時端刺的第2個鋼板連接器后澆帶的螺母;再張拉靠近臨時端刺的第1個鋼板后澆帶螺母;再張拉K0。

d.臨時端刺區按構件溫度依次張拉J1和J2，同時在常規區依次向遠離臨時端刺方向張拉其余BL1。

e.為了保證使臨時端刺自由端到鋼板連接器后澆帶J3區段的摩擦力起作用，將J3張拉J2張拉行程的1/3。

f.每一次縱連后澆帶必須在24 h內完成。

g.需要制定一份底板座施工流程控制表，每完成一項劃勾，避免漏項。

④混凝土澆筑

a.澆筑常規區內所有 BL1和臨時端刺區 K0和J1。

b.澆筑常規區BL2，為了讓混凝土澆筑段內的應力均衡化，根據縱連時的底座板溫度決定常規區的BL2等待時間。

c.縱連3～5 d后，澆筑臨時端刺中部的兩個齒槽后澆帶。

d.左右線的齒槽后澆帶的澆筑應錯開兩跨梁的長度進行。

⑤后續作業

a.放樣軌道基準點，首先測出平面位置，高程待軌道板粗鋪后進行。

b.底座板BL1、BL2強度達到20 MPa后，K0～J2段可進行粗鋪板，J3～K1段將該段板留出下一階段后澆帶空隙全部放置達到配重，發揮端刺摩阻力作用。

c.常規區可以進行精調、灌漿作業。

d.除靠近臨時端刺區240 m過渡段不能進行橫接縫封填外，其他常規區可以進行所有軌道鋪設工序。

e.常規區軌道板鋪設完成后，將靠近臨時端刺處的過渡區域末端，在軌道板與底座板之間進行植筋錨固，防止縱向位移。

(2)張拉溫度在25～35℃

①整體方案

a.此情況下，常規區兩端及兩臨時端刺后澆帶按單元段中心對稱原則安排其連接施工。

b.區段劃分，設置BL1后澆帶，澆筑各混凝土澆筑段，其中常規區一個澆筑段中心的BL2一并澆筑。

②連接作業

a.鋼板連接器連接當天，從臨時端刺的自由端開始，依次擰緊鋼板連接器后澆帶(J4到J1)的所有錨固螺母，此時臨時端刺具有了承載能力。擰緊時扭力板手的扭矩大于450 N·m。

b.接著把K0并從K0開始把常規區的所有鋼板連接器后澆帶的螺母擰緊。擰緊時扭力板手的扭矩大于450 N·m。

c.縱連在24 h內完成。③后澆帶混凝土澆筑a.澆筑常規區內所有 BL1和臨時端刺區 K0和J1。

b.同時可以澆筑常規區所有齒槽后澆帶。

c.縱連3～5 d后，澆筑臨時端刺中部的2個齒槽后澆帶。

d.左右線的齒槽后澆帶的澆筑應錯開2跨梁的長度進行。

④后續作業

a.放樣軌道基準點，首先測出平面位置，高程待軌道板粗鋪后進行。

b.底座板BL1、BL2強度達到20 MPa后，K0～J2段可進行粗鋪板，J3～K1段將該段板留出下一階段后澆帶空隙全部放置達到配重，發揮端刺作用。

c.常規區可以進行精調、灌漿作業。

d.除靠近臨時端刺區240 m過渡段不能進行橫接縫封填外，其他常規區可以進所有行軌道鋪設工序。

e.常規區軌道板鋪設完成后，將靠近臨時端刺處的過渡區域末端，在軌道板與底座板之間進行植筋錨固，防止縱向位移。

4 質量、安全控制要點

4.1 質量控制要點

(1)固定齒槽鋼筋的連接。固定齒槽在底座板中作用非常關鍵，它起著將底座板與梁體連接的紐帶作用，將列車的沖擊荷載通過固定齒槽傳遞到梁體、橋墩直到樁基，所以施工中要確保齒槽連接鋼筋的高度、扭力、旋入長度。

(2)混凝土澆筑。首先要對原材料進場進行嚴格的控制，應符合《鐵路混凝土工程施工質量驗收補充標準》的規定，混凝土拉運至現場要對其進行含氣量、坍落度、擴展度的檢測，澆筑過程兩后澆帶之間要連續澆筑，施工中要確保混凝土振搗密實，并在合適的時間對混凝土表面進行拉毛處理。拉毛的時間要掌握合適，主要跟溫度有關，不能太遲也不能太早。

(3)高程。底座板混凝土的高程控制是無砟軌道施工的關鍵工序，因為底座板與軌道板之間設計瀝青砂漿層厚度為3 cm，底座板超高后，難以保證瀝青砂漿厚度最小2 cm的要求，并且給精調帶來很大的難度，因為千斤頂調節爪厚度為2.8 cm。底座板欠高時，瀝青砂漿層厚度超標，既浪費砂漿，又對列車的運營帶來危害。

(4)后澆帶連接。后澆帶的連接是底座板的關鍵技術，其連接時溫度不能超過30℃，張拉過程必須全過程監控，在25～35℃之間張拉，按張拉力控制，即先將遠離混凝土一面的螺母擰緊至后澆帶鋼板，然后對自由端螺母施加以450 N·m的力矩進行張拉;當溫度小于25℃時，需測量臨時端刺張拉段的長度及溫度，通過計算按張拉距離控制進行張拉。

(5)后澆帶檢查。張拉前要對后澆帶進行詳細的檢查，一是檢查后澆帶內是否打掃干凈及鑿毛處理情況;二是后澆帶螺母的檢查，有無丟失及是否松開，另外還要對螺母的尺寸進行檢查，看是否與張拉扳手匹配;三是后澆帶混凝土到鋼板的距離，查看扭矩扳手套筒能否正常使用。

4.2 安全措施

(1)每個作業面安排專職安全員跟班作業，安全員佩帶袖章，對施工作業人員操作進行監督，并做好安全檢查記錄。

(2)各施工隊對上場施工人員開展安全教育，提高安全意識，加強責任心，了解該工程施工安全要點。

(3)每道工序開工前，現場技術人員應按施工安全措施要求，對操作人員進行詳細的工序、工種安全技術交底，使全體施工人員懂得各自崗位職責和安全操作方法，安全技術交底要結合安全操作規程及安全施工的規范標準進行，避免口號式，無針對性的交底，并認真履行交底簽字手續。

(4)在施工過程中技術員、安全員、現場管理人員要經常檢查安全措施的貫徹落實情況，及時糾正違章行為，使安全措施得到認真貫徹執行，達到既定的施工安全目標。

5 結語

CRTSⅡ型板式無砟軌道底座板施工，還有很多正在探索、改進、完善的地方，如在鎖定溫度范圍內取消鋼筋連接器、優化底座板張拉連接、簡化底座板施工工藝，將作為今后研究的重點。

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