高速鐵路CRTSⅡ型無砟軌道板水泥乳化瀝青砂漿灌注封邊技術

陳亞敏

(中鐵十六局集團第一工程有限公司，北京 101300)

1 概述

目前，CRTSⅡ型板式無砟軌道結構體系是我國時速350 km(及以上)高速鐵路采用的主要軌道形式之一，它主要由兩布一膜、底座板(或支承層)、水泥乳化瀝青砂漿充填層、軌道板等結構組成。CRTSⅡ型板式無砟軌道除具有整體穩定性強、剛度均勻性好、線路平順度高、耐久性強等特點外，更具有比其他無砟軌道形式幾何精度高、結構整體性和縱向連續性好等特點，其中水泥乳化瀝青砂漿灌注施工質量是CRTSⅡ型板式無砟軌道具有以上優點的重要保證之一。

水泥乳化瀝青砂漿灌注質量主要受3方面因素影響:一是原材料影響因素，主要包含原材料材質及成分、水泥乳化瀝青砂漿配合比等方面;二是施工環境影響因素，主要包括氣溫、生產設備、軌道板板底和底座板頂表面質量、現場準備完善程度、施工人員素質等方面;三是施工工藝影響因素，主要包括封邊方式、灌注操作方法等方面。現主要介紹以下幾種不同封邊技術(主要是側向封邊)以及分析其對CRTSⅡ型板式無砟軌道質量的影響。

2 封邊工藝流程

軌道板精調完成，清理板縫和板底雜物，然后對軌道板底和底座板頂面進行預濕，清理多余積水以后，即可開始對軌道板進行封邊。封邊工作主要有橫向封邊、側向封邊和軌道板扣壓裝置的安裝等。

軌道板封邊施工工藝流程:精調驗收合格→板縫清理→安放模具、GRP點保護管→橫向瀝青砂漿封邊→軌道板底檢查、清理→灑水潤濕板底和底座板頂面→清理多余積水→側向封邊→安裝扣壓裝置(鉆孔打眼應在精調前)。

3 封邊方式對水泥乳化瀝青砂漿灌注的影響

CRTSⅡ型板式無砟軌道幾何精度高，軌道板安裝位置是唯一的，打磨后的成品軌道板承軌臺質量標準見表1。從表1可以看出，軌道板打磨后承軌槽精度很高，安裝后的軌道板精度要求也非常高(表2)。

表1 成品軌道板承軌臺質量要求標準

表2 軌道板鋪設定位精調測量偏差標準

軌道板在安裝時，如何保證高精度的位置偏差，主要受到精調和封邊方式的影響。一般情況下，在目前的科技水平下，精調測量設備能夠確保精調后軌道板的偏差達到表2的要求，但是封邊方式對軌道板的精確定位影響不容忽視，一是封邊方式是位于精調后的一道工序，封邊不可避免地要與軌道板進行接觸，所以在進行封邊作業時，極易對精調后的軌道板產生擾動;二是封邊方式的固定壓緊作用對軌道板的影響，穩定牢固的固定壓緊裝置能夠保證軌道板在水泥乳化瀝青砂漿浮力的作用下很難發生位移，尤其是在曲線地段;三是不同的封邊方式，潤濕、排水、排氣的方式會對水泥乳化瀝青砂漿充填層灌注質量產生一定的影響。以上多方面因素決定了封邊方式的選擇要謹慎，要考慮多方面的因素(工人熟練程度、工期要求、工裝配置等)，根據不同工況選擇不同的封邊方式，才能夠保證整個無砟軌道體系的精準度。

4 封邊方式介紹

常用的軌道板封邊方法可以分為砂漿封邊、角鋼封邊兩大類。其中，砂漿封邊根據改進與否及改進方式的不同，可以分為以下幾種:砂漿封邊、砂漿+竹膠板封邊和角鋼+砂漿+竹膠板3種;同樣，角鋼封邊也可通過鉆孔植筋固定角鋼或利用軌道板壓緊固定角鋼2種方式實現。

4.1 砂漿封邊

砂漿封邊是最初選用的封邊方式，也是國外同類型無砟軌道施工采用的傳統方法。按照軌道板精調后盡快灌漿的原則，要求所用的封邊砂漿具備早強快硬的特性，一般采用M15砂漿，攪拌時摻加少量早強劑，并保證砂漿具備一定的黏稠度，以確保砂漿能夠與軌道板和底座板有足夠的粘結力。

封邊前，對與封邊砂漿有接觸的底座板和軌道板表面進行預濕，然后采用白鐵皮緊貼軌道板面豎放，采用專用工具把砂漿涂抹在白鐵皮和底座板之間，使其斷面保持為邊長為15 cm×15 cm的三角形，用力拍實，抽出白鐵皮，然后用力壓緊與軌道板接觸的砂漿。封邊后的效果如圖1所示，此封邊方式簡單易行，且工藝簡單。

4.2 砂漿+竹膠板封邊

砂漿封邊一般要到24 h后才能開始灌漿，時間間隔較長，而且在灌注過程中，很容易發生砂漿開裂，發生漏漿，其原因是砂漿粘結力不夠容易脫落，或者是灌漿速度過快或最終控制灌漿液面較高等原因致使砂漿受力過大導致砂漿開裂。針對以上不利因素，采用了“砂漿+竹膠板”的封邊方式。采用高度為4～6 cm的竹膠板，竹膠板封堵在砂漿內，緊貼竹膠板外側安設1根3 cm高的圓鋼(插入底座板2 cm，外露1 cm)，封邊后效果見圖2。竹膠板和圓鋼共同作用把液態水泥乳化瀝青砂漿部分壓力傳遞給底座板受力，以減小封邊砂漿受力，從而減少封邊砂漿開裂發生。

圖1 砂漿封邊

圖2 砂漿+竹膠板封邊

4.3 角鋼+砂漿+竹膠板

砂漿+竹膠板封邊雖然減弱了砂漿受力，使得砂漿開裂的幾率大大降低，但砂漿強度要24 h后達到一定強度才能灌注，間隔時間較長，而且漏漿也有發生，工期緊張時，封邊工作面往往不能滿足水泥乳化瀝青砂漿灌注工作面的推進進度，進而又設計了“角鋼+砂漿+竹膠板”的封邊方式，封邊后的效果見圖3。“角鋼+砂漿+竹膠板”的封邊方式中砂漿要具備早強快硬性，待砂漿初凝具備一定強度以后即可開始進行水泥乳化瀝青砂漿灌注。此封邊方法中，封邊砂漿初凝具備一定強度后，竹膠板受到液態水泥乳化瀝青砂漿的側壓力，將側壓力傳遞給封邊砂漿，封邊砂漿自身強度足以抵抗此側壓力，不致于發生塑性變形，并把大部分側壓力傳遞給錨固在底座板上的角鋼(小部分側壓力靠與底座板的摩擦力傳遞給底座板)，最終傳遞給底座板。此封邊方法封堵砂漿3 h左右即可開始水泥乳化瀝青砂漿灌注，能夠使得封邊和灌漿形成流水作業面，大大加快灌漿進度，而且不容易發生漏漿。

4.4 角鋼+封邊布+橡膠墊

角鋼封邊是為了實現封邊后更快地轉入灌漿工序的一種封邊方式之一，主要是利用膨脹螺栓把角鋼固定在底座板上，在角鋼與軌道板和底座板之間鋪設1層厚度為8 mm左右的軟塑料泡沫布(也可以采用其他同類型且滿足此功能的材料)，并在螺栓外側加墊1層厚度為8～10 mm硬質橡膠帶，擰緊膨脹螺栓，使得角鋼豎邊往軌道板傾斜一定角度，同時也壓緊了軟塑料泡沫布，從而達到封邊灌漿的目的。封邊后效果見圖4，此方法封邊后可以立刻進行灌漿作業。

圖3 角鋼+竹膠板+砂漿封邊

圖4 角鋼+封邊布+橡膠墊封邊

4.5 角鋼+封邊布+夾緊裝置

“角鋼+封邊布+夾緊裝置”的封邊方式是為了避免在底座板上打孔進而設計的一種封邊方式，主要是利用槽鋼制作并橫跨軌道板兩側的拉桿主梁來壓緊封邊的角鋼，通過擰緊設置在拉桿主梁端部的水平壓緊螺栓和豎直壓緊螺栓，使得角鋼向下擠緊軟塑料泡沫布(也可以采用其他同類型且滿足此功能的材料)，從而達到封邊灌漿的目的，封邊后效果見圖5。同樣該方法能夠實現封邊后快速灌漿的目的，而且不會破壞底座板。

圖5 角鋼+封邊布+夾緊裝置封邊

4.6 軌道板橫向封邊方式

軌道板板縫處的橫向封邊在軌道板精調后盡快封堵，橫向封邊方式一般采用已經初凝且在擾動下不再流動的水泥乳化瀝青砂漿進行封堵。封堵時，采用白鐵皮沿板縫邊緣遮擋，防止封堵的砂漿進入板下。此方法封邊完成后，要等到水泥乳化瀝青砂漿凝固后才能進行灌漿作業。

另一種橫向封邊方式是采用泡沫封堵，根據板縫之間的空間形狀，制作與其形狀一致的泡沫(尺寸要比板縫形狀尺寸稍大)，把泡沫用力塞進板縫，使得泡沫與軌道板密貼，從而達到密封的目的。此橫向封邊方式在封邊后，可以盡快實現灌漿，此方法將泡沫與膠水結合使用效果最佳。

以上2種橫向封邊方式，可以和軌道板側向封邊方式結合使用，根據不同的工況、工期要求采用不同的橫向封邊方式和側向封邊方式。

4.7 軌道板壓緊裝置

軌道板精調后及時安裝壓緊裝置，壓緊裝置有一字形和L形2種(圖6)，一字形應用于2塊軌道板板縫中間，同時壓住2塊軌道板;L形應用于軌道板側邊壓緊，用于壓緊單塊板。壓緊裝置的主要作用是防止軌道板在液態水泥乳化瀝青砂漿浮力作用下發生上浮或偏移，軌道板壓緊裝置必須與封邊方式結合使用。

圖6 軌道板壓緊裝置

一般情況下，固定裝置安裝于兩軌道板板縫中間(采用一字形)，當曲線位置超高達到45 mm及以上時軌道板兩側中部增設L形固定裝置。壓緊裝置由錨桿、L形鋼架及翼形螺母組成，錨桿錨固深度應為100～150 mm，錨固劑錨固，錨固完成的錨桿必須保證與底座板頂面成垂直狀態。壓緊裝置施工前，要進行錨桿抗拔試驗。水泥乳化瀝青砂漿灌注并硬化后壓緊裝置再行拆除。

水泥乳化瀝青砂漿灌注試驗中利用百分表測量發現，在直線段兩側沒有壓緊裝置，灌注砂漿后軌道板會產生起浮變形，變形量為0.5～1.2 mm，很難實現軌道板的精度控制要求。因此建議鋪設平直段軌道板時，軌道板中間兩側有必要增加壓緊裝置。

5 不同封邊方式優劣對比分析

不同的封邊方式雖然都能滿足現場施工的需要，但是不同的施工方法對軌道板擾動、灌漿后外觀質量效果、現場施工組織等都有不同影響，現對各種軌道板封邊方式的優劣情況進行對比，如表3所示。

表3 不同封邊方法的比較

6 封邊工器具

各種封邊方式工藝不同，所采用的工器具也有所不同，所用主要工器具見表4。

7 封邊質量控制要點

軌道板封邊是CRTSⅡ型板式無砟軌道施工過程中非常重要的工序之一，它直接影響到軌道板精確定位和水泥乳化瀝青砂漿灌注的質量，封邊工藝及其控制要點見表5。

表4 封邊方式所用工器具統計

表5 軌道板封邊工藝及其控制要點

8 結語

在軌道板鋪設施工過程中，封邊方式對CRTSⅡ型板式無砟軌道結構體系的精準度有一定的影響。目前采用的封邊方式除以上幾種方式以外，還有其他封邊方式，無論采用何種封邊方式，只要充分考慮了封邊方式對軌道板精確定位可能產生的各種影響，并在封邊過程中采取適當的措施去彌補或消除，一定能夠使得對軌道板的精準度影響降至最低，從而達到標準規范要求。

［1］鐵建設［2008］173號 客運專線鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道混凝土軌道板(有擋肩)暫行技術條件［S］.北京:中國鐵道出版社，2008.

［2］科技基［2008］74號 客運專線鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿暫行技術條件［S］.北京:中國鐵道出版社，2008.

［3］鐵建設［2009］218號 高速鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道施工質量驗收暫行標準［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［4］中華人民共和國鐵道部.鐵建設［2009］90號 客運專線鐵路無砟軌道充填層施工質量驗收補充標準［S］.北京:中國鐵道出版社，2009.

［5］杜永昌，王曉州，辛維克，等.高速與客運專線鐵路施工工藝手冊［M］.北京:科學技術文獻出版社，2006.

［6］李中華.CRTSⅠ型與CRTSⅡ型板式無砟軌道結構特點分析［J］.華東交通大學學報，2010，27(1).