無砟軌道底座板段落劃分、張拉及后澆帶施工淺談

【摘 要】京滬高速鐵路作為新中國(guó)成立以來一次建設(shè)里程最長(zhǎng)，投資最大，標(biāo)準(zhǔn)最高的高速鐵路。其無砟軌道底座為整體，中間沒有設(shè)置伸縮縫或間縫，為平衡混凝土水化熱產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力和溫度應(yīng)力，在施工時(shí)對(duì)底座板進(jìn)行段落劃分，設(shè)置后澆帶，分段澆筑，最后通過張拉和澆筑后澆帶，使底座板連成整體，筆者有幸參加了京滬高速鐵路的建設(shè)，在此就無砟軌道底座板段落劃分、張拉及后澆帶施工情況進(jìn)行如下總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】京滬高鐵；無砟軌道；底座板；段落劃分；張拉；后澆帶

1、工程概況

京滬高速鐵路自北京南站西端南側(cè)引出，終到上海虹橋高速站，總長(zhǎng)1318km，是我國(guó)第一條按高速鐵路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)并命名的時(shí)速300～350公里的建設(shè)項(xiàng)目，工程以自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)為主，大量采用新技術(shù)，科技含量高，質(zhì)量要求嚴(yán)。我工區(qū)負(fù)責(zé)施工淮河特大橋2 DK781+881～DK801+312段CRTSII型板式無砟軌道鋪裝工程，全長(zhǎng)19.43km，起訖墩號(hào)為392#墩～995#墩，共計(jì)603跨。

2、后澆帶和端刺的定義及作用

后澆帶的作用是：為了避免澆灌混凝土?xí)r由于混凝土水化熱而產(chǎn)生的強(qiáng)制力傳入橋梁支座和橋墩；所有后澆帶是在底座板混凝土硬化過程結(jié)束后再澆注，完后使整個(gè)底座板形成一個(gè)整體，不留伸縮縫或間縫。后澆帶分為鋼板后澆帶（BL1）及剪力齒槽后澆帶（BL2）。

端刺、臨時(shí)端刺的作用：為了消散底座板混凝土應(yīng)力，在橋兩端路基上設(shè)置端刺，稱之為常規(guī)端刺，因此整個(gè)底座板的現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工是從端刺到端刺貫穿于整座橋，底座板是端刺到端刺間每個(gè)混凝土澆筑段通過后澆帶連接起來的，在后澆帶連接之前每個(gè)混凝土澆筑段都是獨(dú)立的。考慮到混凝土溫度應(yīng)力等因素的影響，端刺之間的后澆帶連接澆筑是有時(shí)間限制的，即：24 h 內(nèi)必須連接完、48h 內(nèi)混凝土澆筑完。這種無砟軌道結(jié)構(gòu)與施工技術(shù)引進(jìn)于德國(guó)，但在德國(guó)該技術(shù)主要應(yīng)用于短橋上的施工，其端刺間距離短，后澆帶數(shù)量少，后澆帶連接澆筑不受時(shí)間等因素的影響；由于京滬高速鐵路工程每座特大橋都有十幾甚至幾十千米長(zhǎng)（比如說我們施工的淮河特大橋全長(zhǎng)80多公里），其后澆帶有上千個(gè)，在這種特大橋上要求48 h 內(nèi)完成后澆帶施工困難很大。為解決此難題，結(jié)合京津城際客運(yùn)專線的施工經(jīng)驗(yàn)，將底座板分成若干區(qū)段（長(zhǎng)橋短做），這些區(qū)段我們稱之為常規(guī)區(qū)，在每個(gè)常規(guī)區(qū)之間設(shè)置一個(gè)臨時(shí)端刺，其長(zhǎng)度800m左右，用來暫時(shí)代替橋兩端路基上常規(guī)端刺，我們稱此端刺為臨時(shí)端刺。這樣特大橋上的底座板就由“常規(guī)端刺-常規(guī)區(qū)-臨時(shí)端刺-常規(guī)區(qū)---常規(guī)端刺”組成。

橋上的臨時(shí)端刺是底座板的一部分。臨時(shí)端刺長(zhǎng)約800 米，待澆筑后通過大概位于臨時(shí)端刺中間位置的兩個(gè)剪力齒槽與橋梁固定。這就是說，在已澆筑的剪力齒槽（BL2）前后，剩余的剪力齒槽還不起作用。作為臨時(shí)端刺的底座板在這些區(qū)域由于溫度變化，能夠在橋梁縱向發(fā)生收縮。

臨時(shí)端刺的固定作用主要通過與橋梁間的摩擦實(shí)現(xiàn)。臨時(shí)端刺范圍內(nèi)的摩擦力沿縱向分配作用于多跨橋梁上，通過位于臨時(shí)端刺中部的剪力齒槽（BL2）也起到縱向抵抗作用。該抵抗力可以阻止底座板常規(guī)區(qū)的變形并且使底座板常規(guī)區(qū)的溫度變形逐漸減小。這樣，常規(guī)區(qū)鋪設(shè)完成的無砟軌道則被固定如同在橋臺(tái)后端刺處被固定一樣。

3、底座板段落劃分原則

（1）底座板施工單元?jiǎng)澐謶?yīng)統(tǒng)一籌劃設(shè)計(jì)，每個(gè)施工單元至少1880m（780+320 +780），一般4～5km為宜。

（2）常規(guī)區(qū)與臨時(shí)端刺布設(shè)

常規(guī)區(qū)為長(zhǎng)度不限，但至少10跨梁，常規(guī)區(qū)分段長(zhǎng)度不大于150m，每段之間在跨中采用鋼板連接器連接，澆筑時(shí)預(yù)留50cm寬后澆帶，稱為鋼板連接器后澆帶（BL1）。根據(jù)分段長(zhǎng)度不同，常規(guī)區(qū)分為兩種型式：當(dāng)分段長(zhǎng)度大于兩跨梁時(shí)，底座板與梁端齒槽只進(jìn)行鋼筋連接，澆筑時(shí)預(yù)留66cm寬后澆帶，稱之為剪力齒槽后澆帶（BL2）；當(dāng)分段長(zhǎng)度為一跨時(shí)，底座板在梁端齒槽處一次澆筑。

臨時(shí)端刺≥780米，為一與橋面臨時(shí)無剪切連接的底座板結(jié)構(gòu)，對(duì)稱分布于常規(guī)區(qū)前后兩側(cè)，臨時(shí)端刺分五段，從靠近常規(guī)區(qū)一側(cè)起依次為～220m，～220m，～100m， ～130m，～130m，各段之間逢跨中采用鋼板連接器連接，在臨時(shí)端刺中依次命名為K0，J1，J2，J3，J4，K1。臨時(shí)端刺在梁端齒槽設(shè)剪力齒槽后澆帶。

（3）底座板劃分原則

①鋼板后澆帶與軌道板縫重合時(shí)適當(dāng)移動(dòng)后澆帶位置70cm；

②常規(guī)區(qū)兩個(gè)相鄰后澆帶之間距離不大于150m；

③臨時(shí)端刺不能設(shè)置在連續(xù)梁上，且距連續(xù)梁至少兩孔梁；

④左右線臨時(shí)端刺布置要錯(cuò)開兩孔梁；

⑤鋼板連接器與剪力齒槽間距≤75m；

⑥未與梁剪切連接的長(zhǎng)度≤150m；

⑦鋼板連接器距高強(qiáng)擠塑板間距≥5m。

4、我施工管段底座板段落劃分情況

我單位施工管段全長(zhǎng)19.43km，共劃分為7個(gè)施工單元，其中管段兩端的施工單元與其相交的施工單位共用一個(gè)臨時(shí)斷刺區(qū)。下圖為我管段左線底座板單元?jiǎng)澐衷O(shè)計(jì)示意圖：

5、底座板縱連與后澆帶混凝土澆筑

5.1 臨時(shí)端刺與常規(guī)區(qū)的第一次縱連與后澆帶混凝土澆筑

5.1.1 底座板溫度 < 鎖定溫度

（1）縱連

第一步：連接臨時(shí)端刺應(yīng)選擇在底座板溫度盡可能接近鎖定溫度（例如+20°C）時(shí)進(jìn)行。

臨時(shí)端刺縱連當(dāng)天，從臨時(shí)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。之后臨時(shí)端刺才具備了承載能力（抗拉和抗壓）。

第二步：接著在常規(guī)區(qū)按構(gòu)件溫度張拉鋼板連接器的螺母。它的操作順序是，首先張拉常規(guī)區(qū)中靠近臨時(shí)端刺的前2 個(gè)鋼板連接器后澆帶。

第三步：根據(jù)張拉行程，再張拉臨時(shí)端齒與常規(guī)區(qū)之間的鋼板連接器后澆帶K0。

第四步：根據(jù)張拉行程，再張拉鋼板連接器后澆帶J1和J2。其余常規(guī)區(qū)鋼板連接器后澆帶的縱連可與之同時(shí)進(jìn)行。

為了保證使臨時(shí)端刺自由端到鋼板連接器后澆帶J3區(qū)段的摩擦力起作用，鋼板連接器后澆帶J3須少量張拉（約為鋼板連接器后澆帶J2張拉行程的1/3）。

（2）底座板后澆帶的澆筑

第一步：縱連后澆筑常規(guī)區(qū)內(nèi)的所有鋼板連接器后澆帶（BL1）及臨時(shí)端刺中的鋼板連接器后澆帶K0和J1。

第二步：在底座板縱連后，常規(guī)區(qū)齒槽后澆帶BL2通常也應(yīng)該盡可能快地進(jìn)行澆筑。但是當(dāng)縱連是在底座板溫度小于鎖定溫度的情況下進(jìn)行時(shí)，在齒槽后澆帶BL2能夠進(jìn)行澆筑前，必須先等待一定的時(shí)間。這是讓混凝土澆筑段內(nèi)（約160m）的應(yīng)力均衡化所必須的。下表列出了相應(yīng)的等待時(shí)間：

縱連時(shí)底座板溫度T所處區(qū)間縱連后，在后澆帶能夠澆筑前所需的等待時(shí)間

+5≤T≤+105天

+11≤T≤+153天

+16≤T≤+1924小時(shí)

+20≤T≤+30不需要等待

縱連三天到五天后，澆筑位于臨時(shí)端刺中部的兩個(gè)齒槽后澆帶。左右線的齒槽后澆帶的澆筑應(yīng)該錯(cuò)開兩跨梁的長(zhǎng)度進(jìn)行。

5.1.2 在鎖定溫度≤底座板溫度≤30℃

（1）縱連

當(dāng)?shù)鬃鍦囟萒i處于鎖定溫度和+30℃之間（例如：+20℃≤Ti≤+30℃），鋼板連接器后澆帶的錨固螺母就不需要進(jìn)行張拉，只需要擰緊到鋼板上，然后把鋼板另一側(cè)的錨固螺母也擰緊（張拉行程=0）。在擰緊過程中扭力扳手的扭矩應(yīng)該≥450NM。

第一步：連接臨時(shí)端刺應(yīng)選擇在底座板溫度盡可能接近鎖定溫度（例如+20℃）時(shí)進(jìn)行。

鋼板連接器后澆帶連接當(dāng)天，從臨時(shí)端刺的自由端開始，依次擰緊鋼板連接器后澆帶中的所有錨固螺母。于是臨到端刺就具備了承載能力（抗拉和抗壓）。

第二步：接著把K0并從K0開始把常規(guī)區(qū)的所有鋼板連接器后澆帶的錨固螺母擰緊。

施工至此，常規(guī)區(qū)與臨時(shí)端刺已經(jīng)縱連完成。縱連應(yīng)該在24小時(shí)內(nèi)完成（溫差小）。

如果常規(guī)區(qū)另一端也與臨時(shí)端刺相連時(shí)，另一端的縱連順序一樣。在這種情況下，常規(guī)區(qū)的鋼板連接器后澆帶從左右兩端向中心對(duì)稱連接。

（2）底座板后澆帶的澆筑

第一步：縱連完成后，澆筑常規(guī)區(qū)內(nèi)的所有鋼板連接器后澆帶BL1以及臨時(shí)端刺中的鋼板連接器后澆帶K0和J1。此外常規(guī)區(qū)內(nèi)的齒槽后澆帶BL2也可以澆筑。

第二步：縱連完成三天到五天后，澆筑位于臨時(shí)端刺中部的兩個(gè)齒槽后澆帶。左右線的齒槽后澆帶應(yīng)錯(cuò)開梁跨梁的長(zhǎng)度進(jìn)行澆筑。

5.2 和下一施工段的縱向連接

與一側(cè)已經(jīng)縱連完畢的臨時(shí)端刺相鄰的下一個(gè)底座板施工段完成后，可以連接臨時(shí)端刺和這個(gè)新的底座板施工段，于是兩個(gè)施工段合二為一為一個(gè)大的施工段。這項(xiàng)施工的前提是，新的底座板施工段末端需為常規(guī)端刺或臨時(shí)端刺。在這種情況下，新常規(guī)區(qū)左右兩端的鋼板連接器后澆帶按中心對(duì)稱順序從兩端向中心連接。

1.在底座板溫度<鎖定溫度

（1）縱連

第一步：由于臨時(shí)端刺區(qū)域的混凝土澆筑段已經(jīng)縱連，只需要根據(jù)構(gòu)件溫度先張拉常規(guī)區(qū)前2個(gè)鋼板連接器后澆帶的錨固螺母。

第二步：再根據(jù)相應(yīng)的張拉行程張拉臨時(shí)端刺與常規(guī)區(qū)之間的鋼板連接器后澆帶K1。

第三步：接著張拉鋼板連接器后澆帶J4～J2。

新施工段其余鋼板連接器后澆帶的連接可與之同時(shí)進(jìn)行。連接臨時(shí)端刺應(yīng)選擇底座板溫度盡可能接近鎖定溫度時(shí)進(jìn)行。

（2）澆筑

第一步：縱連完成后，澆筑常規(guī)區(qū)內(nèi)的所有鋼板連接器后澆帶BL1及臨時(shí)端刺中的鋼板連接器后澆帶K1、J4到J2。

第二步：在底座板縱連后，常規(guī)區(qū)齒槽后澆帶BL2通常應(yīng)該在澆筑段縱連后盡可能快地進(jìn)行澆筑。但是當(dāng)縱連是在底座板溫度小于鎖定溫度的情況下進(jìn)行時(shí)，在后澆帶BL2能夠澆筑前，必須先等一段時(shí)間。這是讓混凝土澆筑段內(nèi)（約160m）的應(yīng)力均衡化所必須的。下表列出了相應(yīng)的等待時(shí)間：

縱連時(shí)底座板溫度T所處區(qū)間縱連后，在后澆帶能夠澆筑前所需的等待時(shí)間

現(xiàn)在臨時(shí)端刺區(qū)域的底座板成為了連續(xù)板帶，不能再移動(dòng)。

第三步：縱連完成10天后，澆筑所有原臨時(shí)端刺中的齒槽后澆帶。

2.在鎖定溫度≤底座板溫度≤30℃

（1）縱連

當(dāng)?shù)鬃鍦囟萒i處于鎖定溫度和+30℃之間（例如：+20℃≤Ti≤+30℃），鋼板連接器后澆帶的錨固螺母就不需要進(jìn)行張拉，而是直接擰緊到鋼板上，然后把鋼板另一側(cè)的錨固螺母也擰緊（張拉行程=0）。在擰緊過程中扭力扳手的扭矩應(yīng)該≥450NM。

縱連順序與之前說法相反，表述如下：

第一步：接著把K1并從K1開始把常規(guī)區(qū)的所有鋼板連接器后澆帶的錨固螺母擰緊。

第二步：再根據(jù)計(jì)算的張拉行程連接臨時(shí)端刺與常規(guī)區(qū)之間的鋼板連接器后澆帶K1。

第三步：再張拉鋼板連接器后澆帶J4～J2。

新施工段其余鋼板連接器后澆帶的連接可與之同時(shí)進(jìn)行。連接原臨時(shí)端刺應(yīng)選擇在底座板溫度盡可能接近鎖定溫度時(shí)進(jìn)行。

施工至此，常規(guī)區(qū)與臨時(shí)端刺已經(jīng)縱連完成。縱連應(yīng)該在24小時(shí)內(nèi)完成（溫差小）。

（2）底座板后澆帶澆筑

第一步：縱連完成后，澆筑常規(guī)區(qū)內(nèi)所有的鋼板連接器后澆帶BL1以及臨時(shí)端刺中鋼板連接器后澆帶K1、J4、到J2。此外常規(guī)區(qū)內(nèi)齒槽后澆帶BL2也可以進(jìn)行澆筑。

現(xiàn)在臨時(shí)端刺區(qū)域的底座板已經(jīng)成為連續(xù)的板帶，不能再移動(dòng)。

第二步：縱連完成3天后，澆筑所有原臨時(shí)端刺的齒槽后澆帶BL2。