RH—118型螺旋道釘錨固劑施工新工藝

摘要：文章針對目前鐵路施工中硫磺錨固存在的抗拔力不高、需熬制、施工前準(zhǔn)備工作比較繁瑣、不安全環(huán)保等問題，選擇螺旋道釘錨固劑RH-118在侯馬北工務(wù)段侯月線29.95～30.75km等地點(diǎn)進(jìn)行錨固施工，施工后進(jìn)行的跟蹤測試證實(shí)螺旋道釘錨固劑具有早期強(qiáng)度高、抗拔力強(qiáng)、絕緣性能符合標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：RH-118型；螺旋道釘；錨固劑；施工新技術(shù)；鐵路施工 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U213 文章編號：1009-2374（2016）18-0091-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.18.045

目前，國內(nèi)鐵路混凝土軌枕螺旋道釘?shù)腻^固一般采用硫磺水泥錨固劑。它是由硫磺、水泥、砂以及石蠟經(jīng)過高溫熬制而成，具有價格便宜、固化速度極快等特點(diǎn)。但在長期的使用過程中，它也逐步暴露出污染大、操作不方便、抗拔力有限（一般抗拔力小于70kN）等缺陷，有的國家甚至因?yàn)榄h(huán)保原因禁止其使用。不僅如此，硫磺水泥錨固劑經(jīng)過高溫熬制后直接使用，大量的熱能瞬間積聚于軌枕預(yù)留孔內(nèi)而難以擴(kuò)散，由此導(dǎo)致其內(nèi)表面產(chǎn)生大量的微裂紋，從而增大了拉拔螺栓時軌枕混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生損壞的可能。而且硫磺會在空氣中氧化生成硫酸，這會對道釘和錨固界面產(chǎn)生腐蝕，嚴(yán)重時甚至在列車荷載作用下發(fā)生道釘斷裂，影響行車安全。此外，硫磺水泥錨固劑在冷卻固化時會有收縮，造成錨固力不強(qiáng)等問題，特別是對搶修時水鉆鉆出的光滑內(nèi)表面孔洞的錨固效果很差。

近年來，樹脂類的錨固劑也開始見諸報道，如環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂等。這類錨固劑固化快、錨固力強(qiáng)，但對界面潔凈度要求很高。搶修時一般會使用水鉆等工具進(jìn)行鉆孔操作，會在所鉆出來的孔中殘留有大量水泥漿和積水，即使馬上進(jìn)行清孔操作，也很難達(dá)到樹脂類的錨固劑對黏接界面要求的潔凈度和潤濕度。另外，這類材料的價格昂貴，難以大面積推廣使用。

針對硫磺水泥錨固劑和樹脂類錨固劑在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題，水泥基錨固劑開始成為新的研究方向。其綜合了硫磺錨固劑和樹脂類錨固劑的優(yōu)點(diǎn)，如價格低、無污染、施工便捷、對界面要求較低等。但是其固化速度太慢，一般要1天以上才能固化并有一定強(qiáng)度，這對鐵路施工十分不利，特別是不能滿足高速鐵路在日常維護(hù)中須搶修施工的需求。

據(jù)測算，高速鐵路每天維修和搶修的時間窗口只有區(qū)區(qū)5h左右，而后就要開放交通。而分?jǐn)偟藉^固操作的時間往往只有2h左右，一般水泥類材料根本來不及固化并達(dá)到螺旋道釘錨固時抗拔強(qiáng)度大于60kN的要求。除此之外，水泥基錨固劑一般還存在絕緣性不好的問題。這會導(dǎo)致聯(lián)絡(luò)信號減弱或丟失，從而影響鐵路的安全運(yùn)營。

RH-118型螺旋道釘錨固劑是在對以上幾種錨固劑進(jìn)行全面綜合評估比較的基礎(chǔ)上，開發(fā)的一種價格低廉、節(jié)能環(huán)保、對界面要求較低且施工便捷、固化速度快、初期強(qiáng)度高、后期強(qiáng)度不倒縮的水泥基錨固劑。RH-118型螺旋道釘錨固劑早期強(qiáng)度高，抗拔力強(qiáng)，增加多種絕緣成分，絕緣性能高，潮濕電阻達(dá)到3MΩ以上，錨固后道釘之間的電阻達(dá)到5MΩ以上，遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)要求的0.12MΩ。目前已在侯馬北工務(wù)段、原平站南京地鐵、大西線、宿淮線、鶴壁工務(wù)段試用，效果很好，深受現(xiàn)場歡迎。

1 施工概況

本項目于2013年4月26日應(yīng)用于侯月線29.95公里處至侯月線30.75公里處的軌枕螺旋道釘錨固施工，共計錨固了800m線路，總計錨固了1340根軌枕。施工較硫磺錨固安全、便捷，施工進(jìn)度明顯快于硫磺錨固，施工人員更愿意使用螺旋道釘錨固劑進(jìn)行錨固施工。

2 施工方法

（1）地施工一般采用正錨施工法，其流程：散枕→堵孔→灌漿→插釘→修理釘孔面；（2）錨固前，將砼枕預(yù)留孔內(nèi)雜物清理干凈，螺旋道釘上的附著物也應(yīng)清理干凈并干燥；（3）預(yù)留孔底部應(yīng)封堵嚴(yán)實(shí)，以防漏漿，錨固漿由枕面倒入后，應(yīng)立即將螺旋道釘左右旋轉(zhuǎn)緩慢垂直插入定位，灌漿時預(yù)留孔不易過滿，以免漿液溢出過多，造成浪費(fèi)；（4）錨固漿面應(yīng)與承軌槽面平齊，溢出的應(yīng)在凝固后鏟平整齊，并回收余料；（5）錨固好的螺旋道釘應(yīng)垂直于承軌槽面，歪斜不得大于2°；（6）螺旋道釘軸線應(yīng)與預(yù)留孔軸線重合，偏差不得大于2mm；（7）道釘圓臺底應(yīng)高出承軌槽面0～2mm，螺旋道釘?shù)目拱瘟Σ坏眯∮?0kN。

拌合 漿料灌入 固化

圖1

3 注意事項

RH-118型道釘錨固劑是以干粉料形式包裝的砂漿，采用25kg密封紙袋進(jìn)行包裝。使用時，只需加凈水拌合均勻后，直接灌入軌枕孔洞中，然后旋入道釘即可。

3.1 在現(xiàn)場攪拌施工中應(yīng)注意

3.1.1 為保證最佳使用效果，適宜水灰比為0.125～0.15。即使用時，每袋錨固劑需加3.125～3.75kg凈水進(jìn)行攪拌。采用機(jī)械攪拌時，建議加水3.125kg；現(xiàn)場手工攪拌時，則建議加水3.75kg。

3.1.2 攪拌時間不宜過長，控制在10min以內(nèi)，此時錨固劑的施工性和錨固效果均處于最佳值。

3.1.3 每個軌枕孔洞，錨固劑的建議用量為400～500g，以達(dá)到錨固要求為準(zhǔn)，可根據(jù)具體情況對用量進(jìn)行調(diào)整。

3.1.4 嚴(yán)禁使用未拌合均勻或處于初凝狀態(tài)下的錨固劑；配制好的砂漿應(yīng)在20min內(nèi)施工完畢；錨固過程中保證道釘與軌枕孔壁之間填充密實(shí)；保證正確的水灰比，避免過干或過稀。

3.2 跟蹤監(jiān)測

3.2.1 查看道釘是否松動，與線路上硫磺錨固的情況進(jìn)行對比。

3.2.2 跟蹤線路信號是否正常，是否有信號減弱或丟失，間接檢查線路的絕緣性。

3.2.3 測試現(xiàn)場道釘?shù)目拱螐?qiáng)度，與現(xiàn)場抽查的硫磺錨固道釘?shù)目拱螐?qiáng)度進(jìn)行對比。

3.2.4 收集錨固后線路運(yùn)行中的總過車量和總貨運(yùn)量數(shù)據(jù)，計算每單位貨運(yùn)量的道釘損壞量，并與以前硫磺錨固的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。

3.2.5 重點(diǎn)檢查彎道，坡道等易損壞地段的道釘松動、損壞情況。

3.2.6 檢查線路上的道釘有無在使用后偏離中心的現(xiàn)象，但要注意排除錨固操作時的固定不準(zhǔn)的情況。

4 施工工藝

4.1 工藝流程

工藝流程如圖2所示：

4.2 施工步驟

硫磺錨固劑的施工直接影響混凝土軌枕錨固的質(zhì)量，分為硫磺錨固漿熬制和螺旋道釘?shù)腻^固兩步來進(jìn)行。

4.2.1 硫磺錨固漿熬制。（1）砂子過篩及計量：所用砂子必須過篩，粒徑控制在2mm內(nèi)，同時根據(jù)已選定的配合比計量；（2）烤砂：將砂子倒入硫磺熬漿鍋爐后，對砂子加熱（直到砂子溫度達(dá)到100℃～120℃），在加熱的同時，硫磺熬漿鍋爐旋轉(zhuǎn)，要保證砂子受熱均勻；（3）加入水泥：當(dāng)砂子溫度達(dá)到100℃～120℃時，將已計量好的水泥倒入硫磺熬漿鍋爐攪拌并繼續(xù)加熱到130℃；（4）加入硫磺和石蠟：當(dāng)攪拌料達(dá)到130℃后，同時將已計量好的硫磺和石蠟倒入硫磺熬漿鍋爐攪拌，隨著溫度的升高，硫磺和石蠟也不斷融化，當(dāng)溫度達(dá)到160℃～170℃后，硫磺漿由稀變稠成液膠狀，即可將其倒入軌枕螺栓孔進(jìn)行錨固操作；（5）把已熬制好的硫磺錨固漿倒入保溫鍋內(nèi)，保溫鍋必須保持加溫，以保證硫磺錨固漿溫度維持在160℃～180℃，方便施工。

4.2.2 螺旋道釘?shù)腻^固。（1）錨固前，軌枕預(yù)留孔內(nèi)雜物和螺旋道釘上黏附物應(yīng)清除干凈。螺旋道釘應(yīng)干燥，其溫度宜保持0℃以上；（2）錨固方法宜采用反錨，螺旋道釘用模具定位。錨固漿從枕底注入孔內(nèi)，凝固后翻正脫模。正錨時，預(yù)留孔底部應(yīng)堵塞緊密，嚴(yán)防漏漿，錨固漿從枕面注入孔內(nèi)后，螺旋道釘應(yīng)立即左右旋轉(zhuǎn)緩慢垂直插入定位。硫磺水泥錨固漿注入孔內(nèi)時的溫度不得低于130℃，并應(yīng)防止離析，一孔一次灌完。灌漿深度應(yīng)比螺旋道釘插入孔內(nèi)的長度大20mm。錨固漿頂面應(yīng)與承軌槽面齊平，溢出的殘渣凝固后應(yīng)鏟除整平；（3）螺旋道釘應(yīng)與承軌槽面垂直，歪斜不得大于2°。道釘中線與承軌槽面的交點(diǎn)，偏離預(yù)留孔中心不得大于2mm，道釘圓臺底應(yīng)高出承軌槽面，但不得大于2mm。螺旋道釘?shù)目拱瘟Σ坏眯∮?0kN。

5 施工進(jìn)度

5.1 施工情況

侯月線施工共錨固了800m，參與施工人數(shù)7人，錨固時間15h，錨固軌枕1340根，每人每天可以錨固軌枕102根；用去錨固劑2.2噸，平均每根軌枕錨固劑用量是1.7kg。

5.2 錨固劑用量測算

對RH-118型錨固劑的使用情況進(jìn)行了統(tǒng)計，統(tǒng)計情況見表2：

由表2中的數(shù)據(jù)可知，計算損耗在內(nèi)，平均錨固一根軌枕需要消耗1.70kg HG-1錨固劑，即每個孔洞需要425g。

5.3 RH-118型錨固劑與硫磺水泥施工進(jìn)度比較

采用該錨固劑進(jìn)行現(xiàn)場錨固操作，其施工進(jìn)度與硫磺水泥對比情況見表3：

6 錨固施工后現(xiàn)場性能測試

6.1 抗拔力檢測

測試現(xiàn)場，對RH-118錨固劑使用1h、1天、3天、1個月后道釘?shù)目拱瘟M(jìn)行了隨機(jī)抽檢。每組抽檢7個，對硫磺水泥錨固的抗拔力也進(jìn)行了隨機(jī)抽檢，抽檢情況如表4、表5所示：

隨機(jī)抽檢結(jié)果表明，采用RH-118錨固螺旋道釘后道釘抗拔力很高，1h抗拔力超過70kN，1天抗拔強(qiáng)度達(dá)到90kN以上，3天抗拔強(qiáng)度超過100kN，1個月抗拔力達(dá)到150kN，遠(yuǎn)大于硫磺錨固道釘?shù)目拱瘟Α８匾氖?，這反映出RH-118錨固劑的強(qiáng)度在逐漸增大，并沒有出現(xiàn)倒縮。

6.2 傳輸信號監(jiān)測

線路傳輸信號正常，沒有信號減弱或丟失，表明用錨固劑新工藝施工的軌枕絕緣性正常，符合使用要求。

6.3 道釘偏離中心及損壞情況統(tǒng)計

從表6中可以看出，使用錨固劑RH-118，在荷載的作用下不會發(fā)生道釘偏離中心或損壞情況，優(yōu)于硫磺水泥錨固劑。

7 效果

螺旋道釘砂漿錨固劑克服了傳統(tǒng)硫磺水泥錨固劑抗拉拔力有限，后期強(qiáng)度發(fā)生倒縮的問題，特別是使用后絕緣性能良好。根據(jù)侯月線測試結(jié)果，本項目所開發(fā)的錨固劑1h抗拔強(qiáng)度超過70kN，1天抗拔強(qiáng)度達(dá)到90kN以上，3天抗拔強(qiáng)度超過100kN，1個月抗拔強(qiáng)度達(dá)到150kN。而硫磺水泥錨固道釘?shù)目拱螐?qiáng)度一般不超過70kN，后期強(qiáng)度更是只有50～70kN不等。由此表明，采用該錨固劑錨固的道釘，其抗拔強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于硫磺水泥錨固，且強(qiáng)度不倒縮。解決了一般水泥基錨固劑存在的絕緣性差的問題，為水泥基錨固劑的發(fā)展、應(yīng)用和推廣奠定了良好的基礎(chǔ)。超快超強(qiáng)道釘錨固劑由水泥基錨固劑發(fā)展而來，從根本上避免了傳統(tǒng)硫磺水泥錨固的諸多不足之處。螺旋道釘砂漿錨固劑為一種超早強(qiáng)、微膨脹的有機(jī)和無機(jī)復(fù)合錨固砂漿，具有抗拔力強(qiáng)、絕緣性好、安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。加水拌合即可使用，操作簡單，施工方便快捷。經(jīng)侯月線上行K29.95～K30.95試鋪表明，軌枕道釘錨固牢固，未出現(xiàn)松動或損壞；扣件絕緣性能正常，符合使用要求。成果達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平，并通過太原鐵路局技術(shù)鑒定。進(jìn)一步跟蹤觀測使用情況，積累經(jīng)驗(yàn)，逐步推廣使用。

8 現(xiàn)場應(yīng)用情況

RH-118水泥砂漿道釘錨固劑替代傳統(tǒng)熬制出的硫磺砂漿錨固劑進(jìn)行軌枕錨固，取得了以下現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)：

8.1 此法操作安全

用此新材料、新工藝錨固，消除了提前2h支鍋點(diǎn)火熬制硫磺砂漿，消除了因?yàn)榱蚧鞘艹被驍嚢璨痪鶆蚨鴰淼恼ㄥ佄ｋU，消除了熬制硫磺砂漿時刺鼻嗆人的硫磺煙熏味對人體的傷害，消除了硫磺砂漿出鍋時150℃的高溫對人體灼傷的威脅。

8.2 此工藝流程操作快捷、簡單

工人只需按照如下步驟來進(jìn)行即可：首先，嚴(yán)格按既定的水灰配合比反復(fù)攪拌均勻；其次，人工將砂漿塞入螺栓孔插入立螺栓；最后，清除掉立螺桿周圍多余的砂漿，以防其凝固后不易清除。

8.3 該工藝效果良好

砂漿在10～15min完全凝固，經(jīng)現(xiàn)場測定，強(qiáng)度達(dá)到甚至超過用硫磺砂漿錨固出的效果。

9 不足之處

9.1 凝固時間比用硫磺砂漿慢

凝固時間比用硫磺砂漿慢，立螺栓易傾斜，而硫磺砂漿一般2min內(nèi)就完全凝固，此道釘錨固劑則需要10～15min。利用錨固支架進(jìn)一步解決該問題。

9.2 攪拌后剩余的料及錨固時剃下的料不能二次重復(fù)使用

攪拌后剩余的料及錨固時剃下的料不能二次重復(fù)使用，只能作廢，而硫磺錨固劑可以再次熬制使用。鑒于該種情況，應(yīng)加強(qiáng)施工工藝質(zhì)量的進(jìn)一步控制，提高用料數(shù)量的準(zhǔn)確性，減少浪費(fèi)。

10 結(jié)語

RH-118型錨固劑錨固后道釘抗拔力高、后期強(qiáng)度不倒縮、絕緣性能優(yōu)、質(zhì)量穩(wěn)定、施工便捷、安全環(huán)保，為鐵路混凝土軌枕螺旋道釘?shù)腻^固提供了新的技術(shù)手段，為線路搶修、快速修補(bǔ)、緊急填埋等領(lǐng)域提供了新的解決方案。安全環(huán)保無污染，降低施工成本，進(jìn)一步提高了鐵路運(yùn)營的安全性。社會效益顯著，技術(shù)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平，推廣前景廣闊。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：馮漢卿，男，山西運(yùn)城人，大秦鐵路股份有限公司侯馬北工務(wù)段線路科工程師，研究方向：土木工程。

（責(zé)任編輯：王 波）