CRTSⅡ型板式無砟軌道橋上滑動層、擠塑板施工技術(shù)

鄭先奇

(中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司,浙江湖州 313000)

1 概述

隨著我國客運專線、高速鐵路的大規(guī)模建設(shè),無砟軌道系統(tǒng)的高精度、高穩(wěn)定性、高平順性,給旅客帶來了平穩(wěn)、舒適的乘坐環(huán)境。滑動層、梁端擠塑板是橋梁地段CRTSⅡ型無砟軌道結(jié)構(gòu)的重要組成部分。京滬高鐵三標(biāo)荊河特大橋位于山東省滕州市境內(nèi),橋梁全長11.445 km。荊河特大橋是CRTSⅡ型無砟軌道橋上滑動層、梁端擠塑板施工試驗段之一。通過試驗段對滑動層、梁端擠塑板進(jìn)行施工工藝研究試驗,優(yōu)化施工工藝和工序,為京滬高鐵CRTSⅡ型無砟軌道橋上滑動層、梁端擠塑板大規(guī)模施工標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè),制定科學(xué)合理的工藝、工序標(biāo)準(zhǔn)。

2 滑動層、梁端擠塑板的作用

2.1 滑動層的作用

CRTSⅡ型板式無砟軌道是連續(xù)鋪設(shè),而位于其下的箱梁是簡支,在列車的縱向力和軌道溫度應(yīng)力作用下可以一端活動,所以箱梁和軌道是要相互滑動的。如果把無砟軌道直接澆筑在箱梁防水層上,梁、板之間就會有很大的摩擦力,滑動起來就會很困難甚至成為不可能。通過在梁面和底座板間設(shè)置滑動層,減弱溫度荷載作用下梁體伸縮對鋼軌水平受力的影響,是大跨度橋梁采用縱連板式無砟軌道不設(shè)置鋼軌溫度伸縮調(diào)節(jié)器的關(guān)鍵技術(shù)。利用梁面和底座板間設(shè)置滑動層不傳遞層間剪力的特點,減弱梁體和軌道間豎向相互作用,改善軌道結(jié)構(gòu)受力。滑動層就是用以實現(xiàn)梁、板相互滑動的技術(shù)措施。

2.2 梁端高強擠塑板的作用

CRTSⅡ型板式無砟軌道橋上縱連軌道結(jié)構(gòu)梁端受力問題,是借鑒大跨度橋梁梁端平衡板設(shè)計理念和公路領(lǐng)域先簡支后連續(xù)結(jié)構(gòu)的梁端構(gòu)造措施處理思路,在梁端頂板上方設(shè)置硬質(zhì)高強擠塑板緩沖層,用于緩解梁端轉(zhuǎn)角對軌道結(jié)構(gòu)受力的影響。

3 滑動層、梁端擠塑板結(jié)構(gòu)形式

CRTSⅡ型板式無砟軌道橋上設(shè)有滑動層,位于橋面防水層和底座板之間,自下而上由土工布、薄膜、土工布組成。滑動層鋪設(shè)可分3步進(jìn)行,分別為下層土工布鋪設(shè)、中間聚乙烯薄膜和上層土工布鋪設(shè)。每孔箱梁上滑動層的鋪設(shè)范圍為橋梁固定端的剪力齒槽邊緣至相鄰橋梁剪力齒槽邊緣,在梁端直接鋪設(shè)在擠塑板頂面,下層土工布在梁縫處斷開。擠塑板位于梁端各1.45 m范圍內(nèi),預(yù)留5 cm深的凹槽鋪1層5 cm厚,寬度為2.95 m的擠塑板,下層土工布、擠塑板與橋面通過聚氨酯膠合劑粘貼。

4 滑動層、擠塑板施工時間

CRTSⅡ型無砟軌道橋上滑動層、擠塑板的施工,是在橋面防水層施工完畢并驗收合格后進(jìn)行,梁端1.45 m長范圍、預(yù)留5 cm深的凹槽平整度,必須符合設(shè)計和規(guī)范要求,梁端預(yù)留的凹槽與梁面設(shè)置3.10 m寬、高6.5 cm的加高平臺的高差必須符合設(shè)計和規(guī)范要求。如圖1所示。

圖1 CRTSⅡ型無砟軌道滑動層、擠塑板鋪設(shè)及膠粘劑位置示意(單位：mm)

5 施工前準(zhǔn)備

5.1 梁面清潔

施工前應(yīng)對CRTSⅡ型無砟軌道橋上滑動層、擠塑板的范圍內(nèi)梁面進(jìn)行清潔處理。鋪設(shè)前用潔凈的高壓水或高壓風(fēng)配合大功率吸塵器清潔橋面,特別是對油污等污染應(yīng)特別清理,確保鋪設(shè)范圍內(nèi)干燥、潔凈且無磨損性砂石顆粒。施工環(huán)境具備擠塑板、滑動層施工條件,原材料經(jīng)檢驗合格,設(shè)備、工器具滿足施工需要方可進(jìn)行施工。

5.2 測量放線

測量確定擠塑板、滑動層鋪設(shè)位置,并用墨線標(biāo)識。兩布一膜鋪設(shè),應(yīng)根據(jù)橋面上測量標(biāo)記點進(jìn)行，依此控制滑動層鋪設(shè),鋪設(shè)寬度應(yīng)為3.05 m,保證其寬出底座板每側(cè)5 cm, 在底座板施工完成后切除滑動層寬出底座部分,確保底座板與橋面間保持密封狀態(tài)。

6 施工方法

6.1 雙組份聚氨酯膠粘劑

CRTSⅡ型無砟軌道橋上滑動層、梁端擠塑板采用雙組份聚氨脂膠粘劑粘接,雙組份聚氨脂膠粘劑是以含羥基的高分子物質(zhì)為主劑和含活性氰酸酯基團(tuán)為固化劑組成。在工業(yè)粘接應(yīng)用上,因雙組份聚氨脂膠粘膠劑與許多材料有很好的粘接力,并且有著優(yōu)異的抗沖擊性、耐久性、耐低溫性、耐疲勞性等性能。該膠粘劑常溫固化拉伸強度達(dá)10.0 MPa,伸長率100%左右,高溫高濕條件下不固化、不發(fā)泡。而高鐵滑動層主要是針對混凝土、高強擠塑板、聚氨脂防水層及土工布的粘接,雙組份聚氨脂膠粘劑有優(yōu)異的粘接性能。

6.2 雙組份聚氨酯膠粘劑的配制

膠粘劑采用A、B雙組份,嚴(yán)格按照廠家提供的混合比例(3∶1)準(zhǔn)確進(jìn)行稱量配料,現(xiàn)用現(xiàn)配,每次配制15～30 kg,采用自制膠粘劑攪拌器攪拌均勻,攪拌時間為10～15 s,膠粘劑須在45 min內(nèi)使用完畢。膠粘劑涂刷厚度不大于0.5 mm,用量約為0.6 kg/m2。

6.3 擠塑板鋪設(shè)

高強度擠塑板設(shè)于橋梁接縫處。鋪設(shè)前檢查其鋪設(shè)范圍內(nèi)梁面質(zhì)量,梁面應(yīng)光滑、平整、潔凈,不得殘留油污及石子或砂粒之類可能破壞擠塑板的顆粒。

將擠塑板粘貼在梁面相應(yīng)位置處的防水層上。高強度擠塑板可以榫接或階梯結(jié)合,接縫應(yīng)嚴(yán)密不得有通縫,邊部多余部分切直。梁端各1.45 m范圍內(nèi)設(shè)置1層5 cm厚擠塑板,寬度為2.95 m,擠塑板與橋面通過聚氨酯膠合劑粘貼。

(1)利用測量點用墨線彈出鋪設(shè)位置,在梁端涂刷聚氨酯膠粘劑,涂刷面積同擠塑板鋪設(shè)面積。

(2)擠塑板設(shè)置：(1塊×0.575 m+3塊×0.6 m+1塊×0.575 m)×1.45 m。

(3)擠塑板不能受損,一旦擠塑板受損,必須整塊更換。

(4)鋪設(shè)完成后,可在擠塑板面上加壓面積不小于擠塑板的重物,以確保擠塑板平整,并與橋面粘結(jié)牢固。鋪設(shè)完成的高強度擠塑板不得污染、破損。擠塑板頂面與加高臺的上表面的高度允許偏差為±2 mm,檢驗范圍為每孔梁梁端。要確保高強度擠塑板頂面和梁面其他部位的加高平臺面保持一致,否則會影響梁活動端的自由伸縮。擠塑板頂面高了,梁活動端伸縮會壓碎高強度擠塑板；高強度擠塑板頂面低了,梁活動端伸縮會拉裂底座板。

6.4 聚氨酯粘膠帶涂刷

根據(jù)橋面上測量標(biāo)記點確定滑動層鋪設(shè)位置,并在底座板范圍內(nèi)沿線路縱向兩側(cè)及中間各彈出寬30 cm的粘合劑涂刷帶,以此控制聚氨酯的涂刷范圍。在墨線標(biāo)識粘膠帶內(nèi)涂刷聚氨酯膠合劑,作為下層土工布在橋面防水層的粘接帶,聚氨酯膠合劑涂刷厚度均勻,不得有漏涂現(xiàn)象,一般為25～45 min后即可進(jìn)行下層土工布的粘接作業(yè)。

6.5 滑動層鋪設(shè)

6.5.1 下層土工布鋪設(shè)

聚氨酯涂刷好后,嚴(yán)格按照產(chǎn)品規(guī)定的作業(yè)時間進(jìn)行鋪設(shè)土工布,根據(jù)氣溫需要適當(dāng)調(diào)整時間,一般為25～45 min,避免膠粘劑初凝前進(jìn)行下層土工布的鋪設(shè)。下層土工布直接用聚氨酯膠粘劑粘結(jié)在梁面上,為了防止下層土工布在粘結(jié)時出現(xiàn)起折皺而影響上層土工膜的鋪設(shè)質(zhì)量，在鋪設(shè)時由左右兩側(cè)的人對稱均勻用力將下層土工布拉平,與聚氨酯膠粘劑粘結(jié)在梁面上,滑動層兩布一膜鋪設(shè)應(yīng)單向鋪設(shè),同時用鋼滾筒或橡膠滾筒往鋪設(shè)方向碾壓平整、密貼,底層土工布必須光面朝上。

6.5.2 中間土工膜鋪設(shè)

在第一層土工布上直接鋪設(shè)聚乙烯薄膜。由于聚乙烯薄膜出廠是卷材,鋪設(shè)時會發(fā)生卷曲,鋪設(shè)面不平整、不密貼而影響到上層土工布的鋪設(shè),聚乙烯薄膜初步鋪設(shè)好后,在兩端設(shè)置拉緊器進(jìn)行張拉,拉緊器是在1根φ48 mm,壁厚3 mm的鋼管上縱向平行于鋼管軸線鋸開1道寬3 mm的開口,將聚乙烯薄膜放入鋼管開口中,均勻卷動鋼管待聚乙烯薄膜卷至3圈后,用鐵絲將聚乙烯薄膜綁扎在鋼管上,在鋼管兩端用拉緊器張拉,使拉緊器將聚乙烯薄膜拉緊、拉平、密貼于下層土工布上。拉緊器張拉可利用梁兩端的剪力齒槽中剪力釘連接錨固并張拉。

6.5.3 上層土工布鋪設(shè)

聚乙烯薄膜鋪設(shè)好后,開始鋪設(shè)上層土工布。梁縫部位上層土工布頂面墊寬20 cm,厚3 mm鍍鋅鋼板,長為2.95 m,且保證前后梁上有至少5 cm的搭接長度,梁縫中心線對稱放置,作為梁縫處混凝土支撐,保證不出現(xiàn)凹陷和下沉。滑動層鋪設(shè)應(yīng)平整、密貼、無皺褶且粘接牢固。滑動層鋪設(shè)后無破損,發(fā)現(xiàn)破損立即進(jìn)行更換,頂層土工布必須光面朝下。滑動層出現(xiàn)破損要進(jìn)行整幅更換；滑動層鋪設(shè)完成后要禁止踩踏；底座板混凝土灌注完成后要人工切除外露多余的滑動層,切記不可破壞防水層。

6.5.4 滑動層鋪設(shè)搭接原則

下層土工布宜連續(xù)整塊鋪設(shè),土工布連接采用對接方式,在接頭兩側(cè)各加30 cm寬橫向粘接帶,采用聚氨酯膠粘劑粘牢。

聚乙烯薄膜在下層土工布上應(yīng)整塊鋪設(shè)。特殊情況下必須分塊鋪設(shè)時,其接縫采用聚乙烯薄膜熔接機熱熔對接,禁止采用搭接方式。

上層土工布應(yīng)連續(xù)整塊鋪設(shè),不得對接。上層土工布進(jìn)行搭接,接頭長度≥20 cm。土工布、土工膜接頭位置錯開至少1 m。

6.6 底座板墊塊

滑動層鋪設(shè)完成后,立即壓上混凝土定距墊塊,以防止滑動層出現(xiàn)皺褶、滑動。混凝土墊塊底部寬度采用5 cm,長度為35～40 cm。在安放鋼筋骨架時必須安放合適的定距墊塊,以避免鋼筋籠的荷載呈點狀支立于土工布之上或?qū)⑵浯檀?/p>

(1)不得安放點狀墊塊,應(yīng)安放條狀墊塊；

(2)鋼筋籠沿底座板縱向每米的支撐面積必須≥0.185 m2；

(3)墊塊應(yīng)用C30混凝土或纖維配筋的砂漿做成、對混凝土有足夠的抗堿性并且自身有抗腐蝕性。

CRTSⅡ型板式無砟軌道橋上滑動層、擠塑板施工工藝流程如下：施工準(zhǔn)備→梁面清潔→測量放樣→梁端涂刷膠粘粘劑→擠塑板鋪設(shè)→涂刷膠粘劑→鋪設(shè)第1層土工布→鋪設(shè)土工膜→鋪設(shè)第2層土工布→安放混凝土墊塊。

7 滑動層、梁端擠塑板的質(zhì)量要求

7.1 擠塑板的質(zhì)量要求

CRTSⅡ型板滑動層和梁端擠塑板鋪設(shè),擠塑板規(guī)格采用0.6 m×1.45 m,SL型式,厚度為50 mm,尺寸允許偏差±7.5 mm,厚度允許偏差±3 mm,對角線允許偏差7 mm。擠塑板密度43～53 kg/m3,壓縮彈性模量38～42 MPa,抗剪強度≥300 kPa。擠塑板表面平整,無夾雜物,無氣泡、裂口、變形顏色均勻,不應(yīng)有影響使用的可見缺陷。

7.2 土工布的質(zhì)量要求

土工布寬度為3 050 mm,寬度偏差為0～+46 mm；下層土工布采用400 g/cm2，厚度為3.0～3.5 mm,上層土工布采用200 g/cm2,厚度為1.8～2.2 mm。土工布采用聚丙烯針刺非織造土工布,不得添加除暗光定劑、抗紫外線穩(wěn)定劑之外的添加劑。

7.3 土工膜的質(zhì)量要求

土工膜寬度為3 050 mm,寬度偏差為-30～+46 mm；厚度為1.0 mm,偏差0～+0.2 mm。密度≥0.94 g/cm3,拉伸屈服強度≥16 N/mm,拉伸斷裂強度≥27 N/mm,直角撕裂強度130 N。切口平直、無斷頭、裂紋、分層、損傷、氣泡。

7.4 膠粘劑質(zhì)量要求

膠粘劑采用雙組份聚氨酯膠粘劑,硬化過程受濕度影響小,與梁面防水層有良好的兼容性。無氣泡、結(jié)塊、凝膠、結(jié)皮,適用溫度5～40 ℃,與防水層的粘接強度≥1.0 MPa,與高強擠塑板的粘接強度≥0.6 MPa。

8 結(jié)語

京滬高鐵CRTSⅡ型無砟軌道橋上滑動層和梁端擠塑板施工技術(shù),其工藝流程科學(xué)合理、施工工藝經(jīng)濟(jì)實用、容易掌握操作，保證了工程高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的要求，對客運專線、高速鐵路CRTSⅡ型無砟軌道橋上滑動層、梁端擠塑板施工具有很好的指導(dǎo)作用。施工過程中只有每一道工序都嚴(yán)格控制,才能確保滑動層和梁端擠塑板施工質(zhì)量,為客運專線、高速鐵路的高速列車行車運營安全提供堅實保障。

[1] 鐵道第三勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司.CRTSⅡ型板式無砟軌道橋上滑動層和梁端擠塑板施工設(shè)計圖[Z].天津：鐵道第三勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司,2010.

[2] 中華人民共和國鐵道部.科技基[2009]88號 客運專線鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道活動層暫行技術(shù)條件[S].北京：中國鐵道出版社,2009.

[3] 中華人民共和國鐵道部.科技基[2009]88號 客運專線鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道高強度擠塑板暫行技術(shù)條件[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(shè)[2007]85號 客運專線無砟軌道鐵路工程施工質(zhì)量驗收暫行標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國鐵道出版社,2007.

[5] 鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院.TZ216—2007 客運專線無砟軌道施工技術(shù)指南[S].北京：中國鐵道出版社,2007.

[6] 何華武.無砟軌道技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社,2005.

[7] 盧祖文.客運專線鐵路軌道[M].北京：中國鐵道出版社,2005.

[8] 郭福安.客運專線無砟軌道結(jié)構(gòu)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2006(4).

[9] 陳亞敏.京滬高速鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道底座板施工技術(shù)研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2011(3).

[10] 姚宏生,王春陽.滬杭高速鐵路CRTSⅡ型無砟軌道橋上底座板施工技術(shù)研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,2011(6).