橋上板式無砟軌道CA砂漿施工技術

摘 要：介紹了用于高速鐵路橋梁上的一種新型軌道結構―GRTSⅡ型板式無砟軌道CA砂漿施工技術，主要包括CA砂漿性能、灌漿施工組織、充填層砂漿灌注工藝等關鍵技術，該工藝可操作性強，對于高速鐵路或客運專線橋梁板式無砟軌道施工具有參考價值和實用價值。

關鍵詞：板式無砟軌道 充填層 CA砂漿 灌注工藝

中圖分類號：U213.2文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（c）-0102-04

1 工程概況

京滬高速鐵路是我國第一條具有世界先進水平的高速鐵路，設計時速350 km，初期運營時速300 km，全線采用無縫線路和無砟軌道。我公司承建的丹陽至昆山特大橋位于常州、無錫境內，對應里程DK1148+522.48～DK1171+750。橋面采用創新型的GRTSⅡ型板式無砟軌道結構，由鋼軌、扣件、預制軌道板、CA砂漿充填層、連續底座板、滑動層、側向擋塊等部分組成（如圖1）。軌道板的結構尺寸為6450 mm×2550 mm×200 mm。在板式無砟軌道結構中，CA砂漿充填層主要起到支撐軌道板、調整并提供彈韌性、緩沖高速列車荷載與減振等作用，其性能的好壞對板式無砟軌道結構的平順性、耐久性和列車運行的舒適性與安全性以及運營維修成本等有著重大影響，是GRTSⅡ型板式無砟軌道的核心技術之一。作為一種新的施工工藝，我們做了大量的工藝性試驗，基本掌握了CA砂漿在特定施工環境中的工作性能。橋上CA砂漿充填層施工時間為4～8月份，施工時平均溫度為20 ℃，最低10 ℃，最高35 ℃。軌道板采用吊裝，底座板縱連完成、底座板及后澆帶砼強度大于15MPa，且砼澆筑時間大于2 d，所有整修措施均已完成后，即可進行軌道板鋪設施工。粗鋪前，用高壓水槍沖洗底座板表面和軌道板底面。然后用龍門吊提升軌道板，利用定位錐進行軌道板的粗鋪定位。軌道板粗鋪后，即用CPⅢ點、GRP點和SPS系統精調軌道板。精調驗收標準：軌道板高程偏差不得超過±0.5 mm，中線偏差不得超過0.5 mm；相鄰軌道板接縫處承軌臺頂面相對高差及平面位置偏差均不得超過0.3 mm。

2 CA砂漿施工

2.1 原材料選擇

CA砂漿即水泥乳化瀝青砂漿，是一種由乳化瀝青、水泥、細骨料、水和外加劑經特定工藝攪拌制得的具有特定性能的砂漿，填充于軌道板和底座板之間，厚度2～4 cm。CA砂漿的性能受環境溫度和濕度的影響較大，因此需嚴格控制各種原材料的質量。乳化瀝青存儲于室內地下罐體，原料入罐時，采用20目濾網過濾，并配有循環攪拌設備，每天攪拌4h，確保使用前攪拌均勻。泵送乳化瀝青前用清水將泵清洗5 min以上，先泵出約5 kg后再向攪拌車輸送乳化瀝青，并在泵送口處加設20目濾網。存儲溫度5～30 ℃，存儲時間不宜大于3個月。干粉料儲存于通風的廠房內，可防潮、避免陽光直射，存儲溫度5～30 ℃，存儲時間不宜大于1個半月。減水劑、消泡劑等原料存儲時間不宜大于6個月，避光儲存。各項原材料經出廠檢驗、型式檢驗和日常檢驗均合格后方可使用。各材料配合比見表1，施工配合比由現場實驗室根據當地氣溫等環境條件在適當范圍內調整，其中，乳化瀝青和干粉料的用量不變。CA砂漿性能指標要求見表2。

2.2 砂漿攪拌

我單位采用福建南方路面機械有限公司生產的板式無砟軌道水泥乳化瀝青攪拌車，經過工藝性試驗和橋上正式作業驗證，該車性能穩定，日生產能力9.6m3/h，根據攪拌工藝每臺砂漿車灌注能力5～6塊/h，能夠滿足施工計劃進度需要。加入乳化瀝青的同時加入水、減水劑，并低速攪拌，延遲5 s后加入消泡劑，低速攪拌（30r/min）15 s，液態原料混合均勻后中速攪拌（100 r/min）加干粉，干粉加完后，立即高速攪拌（120 r/min）100 s，然后低速攪拌（30 r/min）90 s，最后卸料，卸料時間30 s。成品倉中有CA砂漿時應保持成品倉低速攪拌（約25 r/min）。CA砂漿攪拌車位于每日作業面中間橋下施工便道，由現場試驗人員根據當天施工溫度調整施工配合比，按照攪拌工藝攪拌砂漿。經測試，攪拌車在生產過程中可以同時進行加料作業。在開始攪拌和結束攪拌及每生產4 h均須洗清攪拌車的成品罐和中轉罐，以防止砂漿結皮。砂漿攪拌完成后，將砂漿轉入中轉罐，利用25T汽車吊或3T龍門吊提升上橋。每臺攪拌車配備3個中轉罐，中轉罐帶有攪拌裝置以防止砂漿沉淀，并在入漿口設濾網。

2.3 砂漿運輸

砂漿攪拌完成后，將砂漿轉入中轉罐，利用25T汽車吊或3T龍門吊提升上橋。每臺攪拌車配備3個中轉罐，中轉罐帶有攪拌裝置以防止砂漿沉淀，并在入漿口設濾網。橋面采用灌漿小車運輸中轉罐，灌漿小車行走在左右底座板間隔寬度內，行走時間不宜超過15 min，以防止砂漿流動度損失過大。乳化瀝青小罐用于存裝乳化瀝青，帶有攪拌裝置。

2.4 CA砂漿灌注

（1）縱向封邊。考慮到充填層縱向兩邊密封材料采用干塑性的普通砂漿（見圖2），：受施工氣溫和攪拌工藝的影響，砂漿的塑性程度不易控制，導致砂漿和封邊區域的密貼強度不均勻，易漏漿；砂漿強度不易控制，影響施工進度；灌漿后，封邊砂漿需清除，工作量大且影響橋面清潔；不能重復使用，成本高。采用封邊帶和70×70×5的等邊角鋼進行縱向封邊。封邊前，用高壓水槍沖洗軌道板和底座板之間的板腔，然后將軌道板的三個預留孔密封；封邊帶鋪設時，對于底座板凸凹不平處，須加鋪封邊帶找平，用角鋼壓平后，借助夾具卡緊，夾具的錨桿頂在角鋼的圓角處，每塊軌道板布設6列，該裝置利用二力平衡原理，可與軌道板轉化一個整體受力，等效于軌道板的自錨，對軌道板的幾何位置沒有影響（見圖3）；夾具安裝完成后，用壓緊裝置壓緊軌道板。該裝置由焊接的L型普槽10的槽鋼、φ16錨桿和翼型螺母組成；錨孔鉆孔需在軌道板精調前完成，植筋膠錨固深度5 cm；直線地段每塊板每側邊安裝3個，分別布設在板端第一個預裂縫處和板中間精調爪附近；曲線地段每塊板每側邊安裝4個，分別布設在板端第一個預裂縫處和板中間精調爪兩側的預裂縫處（見圖4）。結合工藝性試驗多次揭板后查看砂漿灌注質量，優化排氣孔設置：每塊軌道板的四角各設一個，距板端第一個預裂縫處每側設置2個，每個端部橫向設置2個，每塊軌道板共設排氣孔12個。排氣孔直徑2.5 cm，水平夾角15 °，管口上緣緊貼軌道板底邊緣，在角鋼制作時切割焊接設置。實踐證明，該優化措施效果明顯，既確保了施工質量又加快了施工進度。

（2）橫向封邊。考慮采用普通砂漿進行相鄰軌道板窄接縫的密封，灌漿完成后，在充填層砂漿初凝后且發生膨脹前清除封邊砂漿，以使充填層在縱向自由膨脹。但砂漿清除工作量大，不易保持橋面清潔；如不及時清除會引起板兩端的充填層產生離縫。用白色塑料泡沫和封邊帶代替普通砂漿進行橫向封邊。將封邊帶墊襯在泡沫四周壓入窄接縫，并預留好排氣孔。塑料泡沫比砂漿的彈性模量小，即使不能及時拆除也能有效削弱對充填層在縱向的約束；易操作，拆除方便；成本低；可重復利用；可保持橋面清潔。

（3）砂漿灌注。砂漿灌注前，提前潤濕板腔，不得干燥、有明水或積水。CA砂漿從軌道板的中間預留孔即灌注孔注入，自由傾落高度不大于1.5 m，同時觀測兩端的觀察孔。灌漿節奏為“慢-快-慢”，即開始至灌注孔的漿體滿斷面要緩慢注漿（大約10 s），然后逐漸加快灌注速度，當兩端觀察孔中的漿體滿斷面時再逐漸放慢速度。灌漿的原則為砂漿貼灌注孔PVC管管壁流入板腔，灌漿時間宜為3～6 min。充填層砂漿初凝前（一般4 h左右，以同樣試塊為準），分別從三個預留孔中舀出多余砂漿，并插入S型鋼筋。充填層砂漿開始發生膨脹（一般2 h左右，以同樣試塊為準）且初凝后（一般4 h左右，以同樣試塊為準），拆除橫向封邊泡沫，封邊帶灑水養護。充填層砂漿初凝完成后拆除縱向封邊夾具，封邊帶灑水養護。充填層砂漿膨脹完成后（一般24 h，膨脹趨于穩定，以監測數據為準）拆除壓緊裝置（見圖5），砂漿灌注結束后立即用百分表監測，每塊軌道板布設6個點，每側邊3個。充填層砂漿抗壓強度達到1Mpa（一般18 h，以同樣試塊為準）后，拆除千斤頂，抗壓強度達到3Mpa（一般36 h，以同樣試塊為準）后，方可在軌道板上承重。充填層砂漿強度達到9Mpa后，可進行相鄰軌道板窄接縫施工。張拉鎖擰緊施工，寬接縫施工，預留孔及側向擋塊施工可順序展開。

2.5 充填層砂漿灌注質量分析

橋上軌道板充填層施工完成后，我單位進行了揭板試驗。外觀質量檢測結果：充填層顏色均一，無破乳現象；表面基本沒有大于1 cm的氣泡，小于1 cm的氣泡較多，主要集中在充填層的兩端；填充飽滿，無分層，斷面內氣泡細小，均勻；符合驗收標準要求。對于充填層施工后養護期存在的“離逢”現象，結合CA灌注經驗，認為有以下幾點原因：橫向封邊約束沒有及時解除，阻礙了充填層在縱向的自由伸縮，而橫向封邊只限于窄接縫內，可以忽略其對軌道板的縱向約束。所以當充填層發生自由膨脹時與軌道板發生相對位移，致使充填層與軌道板產生微“離逢”，特別是充填層兩端較為明顯。橫向封邊采用塑料泡沫后，有效降低了“離逢”的厚度。底座板表面和軌道板底表面未沖洗干凈。封邊拆除后沒有及時或同步養護。因充填層施工區和相鄰的軌道板未加載區荷載不均勻，兩個相鄰區域的底座板產生的伸縮量不同，致使底座板和充填層之間發生相對位移。通過對GRTSⅡ型板式無砟軌道結構建模受力分析，軌道板接縫處及梁端部會產生翹曲（見圖6，圖7）。

3 結語

根據橋上大量的CA砂漿灌注施工經驗，總結出一套完整的施工工藝，為以后板式無砟軌道的施工提供堅實的技術基礎。板式無砟軌道作為一項新技術，因其具有高平順性、穩定性、彈性、足夠的強度及少維修性，在國內，已經開始廣泛應用于高速鐵路和客運專線。而CA砂漿作為板式無砟軌道的核心技術，在很多方面還不夠完善，如：對CA砂漿性能及操作規范性，CA砂漿灌注后如何密封或養護，以增強其耐久性等有待進一步研究。

參考文獻

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