CRTSⅡ型板式無砟軌道底座板低于鎖定溫度下的縱連施工技術

摘要：基于新建合肥至蚌埠鐵路客運專線無砟軌道底座板施工的實例，分析了CRTSⅡ型板式無砟軌道底座板在低于鎖定溫度下縱連的技術重點和難點，闡述了在實際作業中的張拉縱連方法及控制要點，對同類工程施工有重要的參考意義。

關鍵詞：底座板 鎖定溫度 縱連張拉

1引言

近年來高速鐵路技術在我國迅猛發展，其優點主要為列車振動噪聲小，軌道幾何平順性好，乘客舒適度好。新建合肥至蚌埠鐵路客運專線設計為一次性敷設跨區間無縫線路，采用CRTSⅡ型板式無砟軌道結構，設計時速達350Km。

CRTSⅡ型板式無砟軌道底座板與其他類型無砟軌道的明顯區別在于全線軌道板和橋上底座板不受橋跨限制，為跨越梁縫的縱向連續結構。新建合蚌客專鐵路的無砟軌道底座板在低于鎖定溫度下的縱連張拉施工屬國內首次，本文就對鐵路客運專線無砟軌道底座板的縱連設備、施工工藝等方面進行闡述及探討。

2底座板縱連原理

橋梁底座板是CRTSⅡ型軌道板的支承構件，整橋底座板（含兩端端刺區）組成拉壓桿結構，也是結構受力組成部分；由于在特大橋上無法一次澆筑完成，必須分成幾個施工段；而連接各施工段的就是鋼板連接器。由于溫度力的影響，底座板在低于鎖定溫度下縱連各段底座板時就需要張拉鋼板連接器上的精軋螺紋鋼筋來實現；實際上是將混凝土（相對于鎖定溫度20℃時）的溫度伸縮值張拉出來，阻止底座板在溫度升高的情況下，自身內力使其上翹造成安全事故。

3施工技術改進理由

3.1國內底座板張拉技術

國內目前就低于鎖定溫度的底座板縱連張拉由鐵三院牽頭研究：當溫差較大在5℃到15℃之間時，鋼筋連接器后澆帶不能通過一次縱連張拉縮短到計算值。必須使用扭矩扳手每隔24小時重復張拉一次，直到達到最終的寬度。根據底座板不同溫度范圍內的張拉，需要縱連張拉的最少次數和時間間隔見下表：

溫度范圍（℃）最少張拉次數間隔天數張拉比例

+5≤T≤+103230%，30%，40%

+11≤T≤+152150%，50%

+16≤T≤+191—100%

+20≤T≤+30無需張拉——

3.2施工技術改進原因

在合蚌客專張巷上行特大橋無砟軌道工藝性試驗過程中發現靠扭矩扳手根本無法實現在低于鎖定溫度（底座板溫度在5℃到19℃之間時）下的縱連，表現在以下幾點：

（1）扭不動，往往要7、8個工人用加力扳手扭；導致工人勞動強度加大。

（2）作業空間狹??；每一處鋼板連接器需要張拉28根精軋螺紋鋼筋，分上下兩排各14根。最多能上四個人同時扭矩并且鋼板連接器下層螺母無法扭緊。

（3）不能在規定時間內完成底座板縱連，影響底座板整體受力及下道工序施工。

3.3改進后張拉工藝

3.3.1工裝改進

針對工藝試驗發現的問題，決定根據精軋螺紋鋼筋的間距及螺帽外露鋼筋尺寸，特制穿心式千斤頂用于張拉作業。

混凝土設計規范中C30混凝土容重取25Kn/m3，抗拉彈模值2MPa，底座板在滑動層上的滑動摩擦系數為0.35，底座板高度0.2m，寬度2.95m作用長度為160m。則張拉鋼板連接器時千斤頂須抵抗兩側混凝土的拉力及摩擦力。一側受力計算如下：

F1=A×fck=2950×300×2=1.77×106N

f=μ×N=

0.35×80×2.95×0.2×25=413Kn

則兩側合計受力F=2×(F1+f)=4366Kn；按同時、間錯張拉14根精軋螺紋鋼筋計算，每根筋拉力Fj=4366÷14=311.8Kn。

而設計中曲線段鋼板連接器使用28根Φ28精軋螺紋鋼筋，其每根極限抗拉力Fjx≤300Kn。

故選擇穿心式千斤頂的最大拉力Fmax=300Kn（參數為：Fmax=300Kn，外形φ=130mm，油缸伸長量35mm）；經工藝性試驗確定每處鋼板連接器需配置10個千斤頂就可以滿足低溫狀態下的底座板縱連。

由于千斤頂數量多，設置兩個分油閥使其均勻同步加載，相應的需要兩臺手壓式油泵控制加載、卸載。

直線段底座板由于鋼板連接器鋼筋間距及使用28根Φ25精軋螺紋鋼筋等影響，千斤頂尺寸略有縮小，Fmax=140Kn。

此外針對下排螺帽作業空間小無法擰緊，也專門制作加長的套管扳手用以擰緊下排螺帽。

見下圖：

3.3.2施工工藝改進

以曲線段兩次張拉為例；每塊鋼板連接器均勻布置10個千斤頂，由兩臺手壓油泵同步均勻控制千斤頂均衡施加拉力（壓力表控制行程）。待測量測釘間距離達到50%設計值時，保壓30min使受溫度力影響混凝土段內力緩慢均勻釋放。保壓后將其余上下排張拉端螺帽用特制套筒扳手擰緊，緩慢回油。靜置24h后再將重復上述工藝張拉已擰緊的螺帽的精軋螺紋鋼筋，擰緊其余的上下排螺帽。

在低于鎖定溫度張拉過程中，要保證勤拉保壓，循序漸進。

當采用三次張拉工藝時，首先應張拉40%的伸長量，因為混凝土處于松弛狀態易于張拉，第二、三次張拉時各張拉30%的伸長量。

4工程實例

4.1工程概況

CRTSⅡ型板式無砟軌道先導段張巷上行特大橋位于安徽省蚌埠市縣李樓鄉境內，合蚌客專上行線路起于京滬高速蚌埠南站南端京滬高速鐵路DK845+536.136＝合蚌DSK0+000；先導段張巷上行特大橋為單線橋起訖里程DSK0+661.33—DSK03+799.28，無砟軌道先導段共計3.138km，位于半徑4500米的曲線上，曲線超高125mm；底座板澆筑單元組成為：常規端刺區+常規區+常規端刺區，共設25道鋼板連接器。

4.2施工準備

（1）剪力齒槽后澆帶位置再次檢查剪力釘安裝情況（擰緊力矩300N.m、擰入深度1.5d、垂直度＜10°）、鑿毛并清理干凈。

（2）鋼板連接器后澆帶位置清理干凈，清潔精軋螺紋鋼筋。

（3）根據實際的張拉作業空間特制10個穿心頂，還要有溫度測量儀，1m鋼板尺、小卷尺等，并對測溫儀進行校準。

（4）測量標志點的埋設完成。在鋼板連接器后澆帶（以下簡稱BL1）兩側的底座板上埋設測量標志點，每處BL1埋設4個測釘，做出明顯標記。見下圖：

4.3張拉距離計算

（1）測量各澆筑段板溫和長度，計算張拉值

基準測量時盡可能安排在與底座板連接時間靠近時（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：測量一次澆筑的剪力齒槽中部測釘到鋼板連接器測釘的距離并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。此項測量直接關系到后續底座連接筋張拉距離的確定。

（2）張拉量的計算

根據溫差電偶測量所得的底座混凝土澆筑段溫度，利用下列公式計算各BL1后澆帶的張拉長度，即：Wi=αT×ΔT×L

式中：αT—混凝土溫度伸長系數，為1×10-5/℃；ΔT—底座混凝土澆筑段相對于鎖定溫度的溫度變化幅度；

L—鋼筋連接器后澆帶影響長度（一般為160m）；

通過計算及設計代表復核在混凝土溫度10℃（鎖定溫度20℃）的情況下，最大張拉值為16.4mm，最小值為3.3mm。

4.4張拉作業

張拉作業分兩步進行，從兩側常規端刺區開始往中間對稱連接。

4.4.1BL1預連接

從兩邊常規端刺區向常規區中間進行，用扭矩扳手擰緊錨固螺母。

4.4.2張拉作業

根據每次的張拉量，張拉過程中采用循環張拉，以防一次張拉量過大造成鋼板或螺帽的損壞。下面以5℃時伸長值24㎜，張拉曲線段底座板為例，說明張拉過程控制：

5、施工注意

（1）鋼板連接器安裝時建議向錨固端平移5cm，有利于張拉作業空間。

（2）張拉端螺帽外露精軋螺紋鋼筋長度一定要控制在4cm—5cm。

（3）手持油泵加壓時要速度均勻一致。

（4）張拉曲線段底座板時，每孔梁底座板需設防側移設施。

結束語

（1）合蚌客專在橋梁底座板縱連施工中遇到了國內高鐵施工從未遇到過的難題—低于鎖定溫度下的縱連張拉；由于采取的綜合技術先進、適用、方法得當，成功地攻克了低溫下的縱連張拉施工難題；為同類型的施工提供了寶貴的經驗。

（2）在工裝研制方面通過研究創新，填補了國內高鐵橋梁底座板在低于鎖定溫度下的縱連張拉技術空白。新的工裝適用于5℃—19℃范圍內的底座板縱連張拉施工。

參考文獻：

1.中鐵十九局集團，鐵路客運專線施工與組織西南交通大學出版社，2006

2.上海鐵路局：CRTSⅡ型板式無砟軌道施工工藝要點2009

3.成大先：機械設計手冊[M].北京：化學工業出版社，2002

4.雷天覺：液壓工程[M].北京：機械工業出版社，1991