CRTSⅡ型板式無砟軌道長橋底座板后澆帶施工技術研究

李 偉

LI Wei

(中鐵十六局集團第三工程有限公司，浙江湖州313000)

1 概 述

客專、高鐵以其時速在200～300 km/h 的高速度，大大縮短了旅客的旅途時間，無砟軌道系統的高精度、高穩定性、高平順性，給旅客帶來了平穩、舒適的乘坐環境。京滬高鐵三標荊河特大橋位于山東省滕州市境內，橋梁全長11.45 km。荊河特大橋也是CRTSⅡ型無砟軌道長橋底座板施工試驗段之一。

通過長橋底座板后澆帶施工試驗段進行施工工藝研究、驗證、優化，為京滬高鐵CRTSⅡ型無砟軌道長橋底座板大規模施工，制定了科學的施工工藝。

2 無砟軌道長橋底座板及底座板后澆帶作用

2.1 底座板的作用［1］

底座板是橋梁地段CRTSⅡ型無砟軌道結構的重要組成部分。底座板不受橋跨的限制，為跨越梁縫的縱向連續結構。CRTSⅡ型板式無砟軌道橋上底座板是縱貫全橋的鋼筋混凝土連續板帶結構，通過底座板構件可以形成軌道位置以及與坡度變化相應的、必要的軌道超高。

2.2 底座板后澆帶的作用［1］

后澆帶是在施工期間預留的一個縫，在收縮基本完成后，用混凝土二次澆筑回填，這是一種“抗放兼施，以放為主”的設計原則。是針對水泥混凝土存在的收縮開裂問題，以設置后澆帶的辦法釋放大部分收縮應力，在主體結構混凝土澆筑完成一定時間后用微膨脹混凝土回填，抗衡殘余收縮應力。

3 底座板后澆帶的類型、作用及構造

CRTSⅡ型板式無砟軌道長橋底座板后澆帶可分三種:鋼板連接器后澆帶(BL1)，剪力齒槽后澆帶(BL2)，鋼筋搭接后澆帶(BL1)。

3.1 鋼板連接器(BL1)后澆帶的作用及構造［2］

鋼板連接器后澆帶設置在各個結構單元，端刺、臨時端刺和澆筑段之間。設置連接器用于傳遞各個結構單元之間的力，用于底座板的縱連張拉。稱為鋼板連接器(BL1)后澆帶。由一塊40 mm 厚鋼板、鋼板兩側焊接雙層HRB500φ25 鋼筋和φ25 精軋螺紋鋼，兩種鋼筋的長度均為2.5 m，兩側用φ25 mm 螺母錨固構成。兩側的精軋螺紋鋼筋通過鋼板連接孔直接與鋼板角焊進行連接，后澆帶寬度500 mm。見圖1、圖2。

圖1 鋼板連接器后澆帶(BL1)平面、A-A 剖面設計圖

圖2 鋼板連接器后澆帶(BL1)設計立面圖

3.2 剪力齒槽(BL2)后澆帶的作用及構造［2］

(1)梁端剪力齒槽后澆帶(BL2)是在橋梁固定支座上方，箱梁和底座板之間設置剪力齒槽預埋件，將列車制動力和溫度應力及時地向橋墩傳遞。梁端齒槽內剪力筋分為梁內和底座板內兩部分。梁內套筒在梁場制梁時預埋在箱梁頂板的齒槽內，底座板內部分在底座板施工時用套筒連接，伸入底座板鋼筋內。

(2)剪力齒槽后澆帶(BL2)，用于實現結構單元、臨時端刺和底座板與橋梁的連接。部分后澆帶(BL2)在縱連之前進行澆筑，并發揮作用。但大部分后澆帶(BL2)要在縱連后才澆筑。剪力齒槽的發揮作用即為在結構單元之間實現永久的連接。

(3)剪力釘采用φ28 螺紋鋼筋和Q235 鋼板，加工車絲并焊接鋼板，采用坡口焊接。在底座板鋼筋安裝前將剪力釘擰進預埋套筒，要求擰入深度不小于42.0 mm，齒槽后澆帶寬678.0 mm。見圖3、圖4。

圖3 底座板剪力齒槽后澆帶(BL2)平面、A-A 剖面設計圖

圖4 剪力齒槽后澆帶(BL2)立面設計圖

3.3 鋼筋搭接(BL1)后澆帶的作用及構造［2］

鋼筋搭接后澆帶的作用是放散底座板溫度應力。當底座板溫度在設計合攏溫度范圍時，底座板不需要進行張拉作業，可取消底座板澆筑期間的大部分鋼板連接器，相應采用鋼筋搭接方式實現底座板縱連(仍稱BL1 型后澆帶)，鋼筋搭接區縱筋鋼筋搭接率50%，兩個區應錯開1.3 倍的搭接長度形成鋼筋搭接后澆帶(BL1)，后澆帶沿線路縱向寬度為3.5 m。見圖5。

圖5 鋼筋搭接結構后澆帶(BL1)設計立面圖

4 長橋底座板施工區域

長橋底座板施工區域是由常規區和臨時端刺區組成。由于長橋底座板無法一次澆筑完成，因此必須分成幾個施工段。一個施工段的長度施工隊區域約為4～5 km，施工段的首尾位置分別設置常規端刺或臨時端刺。

4.1 底座板常規區

常規區是指在兩個常規端刺或臨時端刺之間的區域，與橋面有剪切連接的底座板結構單元。常規區再被劃分為幾個混凝土澆筑段。常規區長度不限，但至少10 跨梁，常規區分為多個施工段，每個施工段長度最大長度不超過150 m。

4.2 底座板臨時端刺區

4.2.1 底座板臨時端刺的作用［1］臨時端刺可以暫時起到橋臺后路基中常規端刺的作用，是與橋面臨時無剪切連接的底座板結構單元，解決混凝土溫度應力及變形應力的放散，對稱分布于常規區兩側。設置臨時端刺解決全橋后澆帶同時鎖定的問題，底座板澆筑后的連接就無須在兩個常規端刺之間進行。兩臨時端刺或臨時端刺和常規端刺之間可以作為一個獨立的施工單元進行連接?？梢詫⒄麄€長橋底座板分成若干獨立的施工單元多工作面平行施工。

4.2.2 底座板臨時端刺的構造［2］(1)臨時端刺區分5 段，長度為800 m，臨時端刺區與常規區施工工藝要求基本相同，主要區別在于平面及結構布置上。從靠近常規區一側起為～220 m(LP1)，～220 m(LP2)，～100 m(LP3)，～130 m(LP4)，～130 m(LP5)，各段之間逢跨中采用鋼板連接器連接，在臨時端刺中依次命名為K0、J1、J2、J3、J4、K1。

(2)臨時端刺區剪力齒槽均預留BL2 后澆帶，其中鋼板連接器BL1 后澆帶在常規區與臨時端刺區設置位置及形式類同，梁端剪力齒槽后澆帶(BL2)設于橋上固定連接處。

(3)底座板連接方式有所區別，常規區底座板一次性連接，臨時端刺區底座板分4 次連接，且各次連接時間跨度較長。

(4)臨時端刺區鋼板連接器后澆帶的構造與常規區鋼板連接器后澆帶(BL1)的構造相同，這些鋼板連接器后澆帶的編號，從臨時端刺與常規區連接處開始，朝著臨時端刺自由端的方向，依次為J1～J4。

5 底座板施工單元劃分、布設的基本原則

5.1 底座板施工單元劃分［3］

(1)施工單元根據作業面布置情況統一規劃，確定相鄰作業面張拉順序和分工責任。

(2)臨時端刺不能設置在連續梁上，且距連續梁至少2 孔梁。

(3)鋼板連接器與剪力齒槽間距不大于75 m。(4)鋼板連接器距梁縫間距不小于5 m。

(5)施工單元劃分完后，在梁上防護墻上標識各個后澆帶的位置、名稱、類型，用以方便張拉時識別。

5.2 混凝土澆筑段劃分［4］

簡支梁上常規區底座板每次澆筑長度最少可為1 孔，一般宜為3～4 孔。臨時端刺區底座板分段施工，分段時，按LP1～LP5 規定長度分段。連續梁范圍底座板的最小澆筑長度=連續梁前的兩個澆筑段+連續梁長度+連續梁后兩個澆筑段，整個段落施工在24 h 內完成。

5.3 臨時端刺布設［1］

(1)左、右線的臨時端刺起始端設置錯開2 孔梁以上，避免個別橋墩承受由于底座板溫差引起的較大水平力。

(2)臨時端刺區的選擇須避開連續梁，以免進行特殊設計。

(3)連續梁區域有時設計了很大的剪力齒槽，在道岔板區域的底座板寬度是變化的，大于2.95m，因此不應該在上述區域設置臨時端刺。如果要在連續梁區域設置臨時端刺，則必須注意:它最多允許鋪設到連續梁橋前最大剪力齒槽的一個鋼板連接器后澆帶(BL1)為止，連續梁前2 跨簡支梁的距離。

5.4 臨時端刺區取消鋼板連接器后澆帶(BL1)要求

如果能確保全年溫度比較高，在張拉時間范圍內常規區底座板溫度不低于底座板設計鎖定溫度，鋼板連接器后澆帶可以通過縱向鋼筋搭接后澆帶代替。在臨時端刺區內，只有K0 和J1 處的鋼板連接器后澆帶可以用搭接鋼筋替代。如果能確保在連接下一個常規區的K1 處的溫度不低于底座板設計鎖定溫度，那么K1 和J2、J3、J4 處的后澆帶可以用搭接鋼筋替代。

5.5 鋼板連接器后澆帶(BL1)布設

(1)保證后澆帶縫與軌道板縫不重合，與軌道板錯開不小于700 mm。

(2)鋼板連接器后澆帶(BL1)在簡支梁常規區按照每5 孔梁設置一個，特殊區段按照設計設置。

(3)底座板澆注段是指長度約160 m 的5 孔32 m簡支梁上的底座板澆注段。為了避免強制力傳入支座和橋墩，底座板澆注段的始端和末端均設置鋼板連接器后澆帶。鋼板連接器一般設置在簡支梁跨中。鋼板連接器后澆帶(BL1)應該距離位于已澆筑的剪力齒槽之間的距離應該約≤80 m。鋼板連接器后澆帶(BL1)應該設置在前后相鄰兩個澆筑段縱連前已澆筑的剪力齒槽(BL2)之間的中心位置，并必須與梁縫保持≥5 m 的距離。

(4)連續梁上剪力齒槽的間距，與32 m 標準簡支梁上的不同。鋼板連接器后澆帶(BL1)之間的距離應該與簡支梁區域的相同，即約160 m。在兩個剪力齒槽后澆帶(BL2)之間，設置一個鋼板連接器后澆帶(BL1)，且后澆帶與任一固定連接處的距離不大于75 m。在混凝土澆筑段，即不與橋梁固定連接的情況下，兩個鋼板連接器后澆帶(BL1)之間的間距約為160 m。連續梁相鄰各兩孔簡支梁跨中設置鋼板連接器后澆帶。

(5)路基端刺至橋梁上最后一個固定連接處間至少設1 個鋼板連接器后澆帶(BL1)，先澆筑的與橋梁連接的剪力齒槽以及常規端刺和相鄰鋼板連接器后澆帶(BL1)的距離不得大于80 m。只有當摩擦板長度在70～100 m 之間時，鋼板連接器后澆帶(BL1)到端刺的距離可以適當加大，以保證鋼板連接器后澆帶(BL1)能夠位于橋上。常規端刺到先澆筑的剪力齒槽的距離不得大于160 m。

5.6 鋼筋搭接后澆帶(BL1)布設

鋼筋搭接后澆帶(BL1)布設與鋼板連接器后澆帶(BL1)布設一樣，當底座板溫度在設計合攏溫度范圍內，底座板不需要進行張拉作業，可取消底座板澆筑段間的絕大部分鋼板連接器而相應采用鋼筋搭接的方式，實現底座板的縱連。

5.7 剪力齒槽后澆帶(BL2)布設

剪力齒槽后澆帶(BL2)是在橋梁固定支座上方，梁端固定齒槽內剪力筋分為梁內和底座板內兩部分。梁內套筒在梁場制梁時預埋在箱梁頂板的齒槽內，底座板內部分在底座板施工時用套筒連接，底座板施工時無需對剪力齒槽后澆帶(BL2)進行布設。

6 底座板后澆帶施工

6.1 底座板常規區后澆帶施工

底座板常規區施工段之間通過跨中鋼板連接器連接，澆筑時預留寬500 mm 后澆帶(BL1)，但必須注意的是:在縱連之前，位于混凝土澆筑段中心位置的簡支梁剪力齒槽與底座板混凝土要一起澆筑成型。也就是說，只有中部剪力齒槽與橋梁進行固結;其余簡支梁的剪力齒槽后澆帶(BL2)留空，只進行鋼筋連接。

6.2 底座板臨時端刺后澆帶澆筑施工

(1)臨時端刺長約800 m，待澆筑后通過大概位于臨時端刺中間位置的兩個剪力齒槽與橋梁固定。在已澆筑的剪力齒槽后澆帶(BL2)前后，剩余的剪力齒槽還不起作用。在臨時端刺成為新的底座板的一部分時，暫不起作用的橋梁剪力齒槽后澆帶才可以澆筑，也就是說，先前不起作用的剪力齒槽可以起作用了。

(2)一個混凝土澆筑段即為一個底座板的混凝土澆筑段。與常規區不同，臨時端刺的混凝土澆筑段的長度是不一樣的，大約在100～220 m 之間。在混凝土澆筑段的起始端和終端各有一個鋼板連接器后澆帶(BL1)。

(3)位于臨時端刺區域內的混凝土澆筑段的所有剪力齒槽(BL2)均留空，不澆筑混凝土。

(4)臨時端刺區底座板連接有嚴格的順序要求:

①在靠近常規區(兩個端刺之間的底座板澆筑段)的臨時端刺K0 的鋼板連接器后澆帶必須進行連接，而且臨時端刺與后澆帶K0 首先縱連。

②底座板要一個端刺或臨時端刺到另一個端刺或臨時端刺的所有底座板混凝土澆筑完成之后進行。在所有鋼板連接器BL1 后澆帶位置，通過擰緊錨固螺母而使鋼筋縱向連接起來。然后，逐步澆筑常規區所有鋼板連接器BL1 和剪力齒槽后澆帶BL2。

6.3 底座板后澆帶施工基本形式［1］

底座板連接時混凝土強度不小于20 MPa，連接操作是圍繞并確保板內20 ℃時零應力狀態而進行的連接筋張拉施工，底座板施工連接主要有四種情況。

6.4 臨時端刺+常規區+臨時端刺

(1)此布置中，兩臨時端刺中的LP1 段按接壤常規區方式布設。常規區兩端及兩臨時端刺后澆帶按單元段中心對稱原則順序安排，其連接施工工藝、工序要求見圖6。

圖6 臨時端刺+常規區+臨時端刺

(2)按照設計要求方法和測量順序進行施工期間底座板的溫度測量，并根據底座板的溫度計算底座板的張拉距離，進行底座板的張拉縱連。

(3)BL1 后澆帶混凝土施工:鋼筋連接完成后應隨即進行后澆帶混凝土施工，澆筑范圍應包括常規區所有后澆帶及兩臨時端刺中的K0、J1 后澆帶。澆筑工作24 h 以內完成。此工序與后澆帶連接應接續施工不出間隔時間。J2、J3、J4 后澆帶于相鄰單元段底座板連接后施工。

(4)BL2 后澆帶混凝土施工:設于臨時端刺每孔梁的固定連接處，分為早期固定連接和后期固定連接，早期固定連接在單元段底座板鋼筋連接完成3～5 d 后進行，位置在LP2 范圍內與LP2 相鄰的兩個固定連接后澆帶，兩臨時端刺后澆帶對稱施工。后期BL2 后澆帶混凝土在相鄰單元段底座板連接后施工。

6.5 固定端刺+常規區+臨時端刺

連接工序、工藝與“臨時端刺+常規區+臨時端刺”單元類同，區別是不再要求兩端刺范圍對稱連接施工。見圖7。

圖7 固定端刺+常規區+臨時端刺

6.6 既有臨時端刺+常規區+臨時端刺

(1)此單元常規區與臨時端刺的連接與“臨時端刺+常規區+ 臨時端刺”單元中的相關要求類同。既有臨時端刺與常規區的連接有其獨特工序要求。兩類臨時端刺與常規區的連接施工要對應施工，同步完成。

(2)BL1 后澆帶混凝土施工:“既有臨時端刺+常規區+臨時端刺”完成鋼筋連接施工后，立即對既有臨時端刺中的J2、J3、J4 及常規區所有BL1 后澆帶(包括K1)進行混凝土灌注施工。連接與混凝土灌注工序不超出間隔時間。所有混凝土灌注施工24 h 內完成。新設臨時端刺中的J2、J3、J4 待與后續施工單元段連接施工后再澆筑混凝土。

(3)BL2 后澆帶混凝土施工:臨時端刺中部的兩個固定連接后澆帶(BL2)施工類同“臨時端刺+常規區+臨時端刺”有關要求;既有臨時端刺中的剩余固定連接后澆帶(BL2)混凝土，應于單元段鋼筋連接完成10 d 后進行。見圖8。

圖8 既有臨時端刺+常規區+臨時端刺

6.7 既有臨時端刺+常規區+既有臨時端刺

(1)BL1 后澆帶混凝土施工:按設計要求的工序要求完成鋼筋連接施工后，立即對兩個既有臨時端刺中的J2、J3、J4 及常規區所有BL1 后澆帶(包括K1)進行混凝土灌注施工，施工從兩端向單元段中心部位相向對稱進行。鋼筋連接與混凝土灌注工序不超出間隔時間。所有混凝土灌注24 h內完成。

(2)BL2 后澆帶混凝土施工:既有臨時端刺中的剩余固定連接后澆帶(BL2)混凝土，于單元段鋼筋連接完成10 d 后進行。兩個既有臨時端刺BL2混凝土宜對稱灌注施工，并于當天完成。見圖9。

圖9 既有臨時端刺+常規區+既有臨時端刺

7 鋼板連接器后澆帶改鋼筋搭接后澆帶［1］

當底座板溫度T 在設計合攏溫度范圍內，底座板不需要進行張拉作業，可取消底座板澆筑段間的絕大部分鋼板連接器而相應采用鋼筋搭接的方式，實現底座板的縱連(仍稱為BL1 型后澆帶)，優化長底座板施工工藝、降低工程造價。

7.1 縱連取消鋼板連接器改為鋼筋搭接后澆帶的前提條件

(1)底座板溫度T 必須控制在設計合攏溫度范圍內;

(2)底座板必須在1 d 內最低溫度(深夜到凌晨)時進行合攏;

(3)底座板搭接后澆帶(BL1)澆筑后1 d 內底座板溫升不得超過10 ℃～12 ℃。

7.2 底座板混凝土澆筑段劃分

底座板施工仍設置常規區、端刺區和臨時端刺區，常規區與端刺區相連的后澆帶定義為K0(第一次縱連)或K1(第二次縱連)。見圖10、圖11。

圖10 底座板澆筑段劃分示意圖-1

圖11 底座板澆筑段劃分示意圖-2

第一常規區每個混凝土澆筑段最長控制在160 m 左右，澆筑段中部的剪力齒槽和底座板一次澆筑完成，其他的剪力齒槽預留齒槽后澆帶(BL2);相鄰兩個混凝土澆筑段之間設置鋼筋搭接區形成鋼筋搭接后澆帶(BL1)。

在第二常規區內，臨近K1 的4 個澆筑段(總長約4 ×160 m≈650 ±100 m)中部的剪力齒槽全部留空，設置BL2 型后澆帶，此區域定義為“連接區”(圖12)。連接區之外的澆筑段中部的剪力齒槽一次澆筑完成，連接區應避免設置在連續梁及前后各相鄰兩跨簡支梁上。

圖12 底座板第二施工段劃分示意圖

7.3 臨時端刺區后澆帶

如果常規區是通過臨時端刺區固定的，臨時端刺區的后澆帶需要分為三組做不同的處理。K0、J1和J2 為第一組，可取消鋼板連器，采用鋼筋搭形成BL1 后澆帶。J3 和J4 為第二組，如果預計與下一常規區連接可在20 ℃～30 ℃條件下施工，可取消鋼板連接器改為鋼筋搭接;如果底座板溫度在與下一常規區縱連時的溫度在20 ℃以下，則J3 和J4 需要保留鋼板連接器。K1 為第三組，不論溫度如何均設置鋼板連接器。

7.4 縱連及后澆帶澆筑施工順序

7.4.1 常規端刺或臨時端刺與第一常規區縱連如果常規區與常規端刺縱連，則澆筑所有鋼筋搭接后澆帶(BL1)，1 d 以后再澆筑所有的齒槽后澆帶(BL2)。如果常規區與臨時端刺縱連，則按照臨時端刺區、K0 和常規區中所有鋼筋搭接后澆帶(BL1)的順序澆筑，1 d 以后再澆筑常規區的齒槽后澆帶(BL2)。

7.4.2 臨時端刺與下一個常規區(第二常規區)縱連 臨時端刺與下一個常規區縱連分兩步實施:

(1)澆筑第二常規區中鋼筋搭接后澆帶(包括連接區、常規區和新設臨時端刺區的BL1)，澆筑順序按照從連接區和新設臨時端刺區同時向中間對稱澆筑。兩個澆筑段間的K1 保持松開狀態。

(2)在鋼筋搭接后澆筑帶(BL1)縱連澆筑完成1 d 后，把K1 的螺母擰緊(至少450 N·m，達到抗拉、抗壓能力)，然后澆筑鋼板連接器后澆帶(K1)和新常規區中的齒槽后澆帶BL2(650 m 連接區的BL2除外)。通過以上兩個步驟，新、老兩個施工段縱連在一起，現有臨時端刺區及650 m 連接區的齒槽后澆帶(BL2)在縱連3 d 后進行澆筑。

K1 的擰緊及BL2 的澆筑應避免在每天最高或最低溫度時進行。鋼筋搭接后澆帶(BL1)的最佳澆筑時間為深夜到凌晨(一天中底座板溫度的最低點附近)。同時，底座板溫度必須滿足設計合攏溫度20 ℃～30 ℃條件，還應保證當天夜間最低和白天最高溫度差不得大于10 ℃～12 ℃條件。

8 結 語

CRTSⅡ型無砟軌道長橋底座板施工，其核心技術是圍繞長橋底座板施工單元，科學合理地劃分和底座板在各種溫度條件下后澆帶縱連張拉展開的。長橋底座板施工單元的劃分、臨時端刺區、常規區后澆帶的設置、底座板縱連張拉、各澆筑段施工順序的確定，都關系到后期的底座板的穩定性和安全性。長橋底座板臨時端刺區后澆帶、常規區后澆帶和鋼筋搭接后澆帶的布設和施工，一定要嚴格遵守CRTSⅡ型無砟軌道底座板施工的各項規定和規范。施工過程中只有每一道工序都嚴格控制，才能確保底座板施工質量，為客專、高鐵的高速列車行車運營安全提供堅實保障。

［1]鄭先奇.京滬高鐵CRTSⅡ型板式無砟軌道長橋底座板施工技術［J］.鐵道標準設計，2013(2):39 -43.

［2]鐵道第三勘察設計院集團有限公司.CRTSⅡ型板式無砟軌道橋上底座板施工設計圖［R］.天津:鐵道第三勘察設計院集團有限公司，2010.

［3]中鐵局集團有限公司. TZ 216—2007 客運專線無砟軌道鐵路工程施工技術指南［S］.北京:中國鐵道出版社，2007.

［4]李冰.CRTSⅡ型板式無砟軌道底座板施工關鍵技術控制［J］.鐵道建筑，2012(1):116 -117.