鄭徐客運專線CRTSⅢ型板式無砟軌道關鍵施工技術優化研究

栗恒滿

（中國鐵路總公司，中國北京 100844）

鄭徐客運專線CRTSⅢ型板式無砟軌道關鍵施工技術優化研究

栗恒滿

（中國鐵路總公司，中國北京 100844）

鄭徐鐵路客運專線是國內首條大規模應用CRTSⅢ型先張法板式無砟軌道的高速鐵路，文章結合鄭徐鐵路客運專線施工實際，對 CRTSⅢ型先張法板式無砟軌道的施工準備、存板運輸、底座施工、自密實混凝土施工等關鍵施工技術進行優化研究，通過技術優化使得無砟軌道施工進度和施工質量方面都得到了顯著提高。

客運專線；CRTSⅢ型；板式無砟軌道；施工技術；優化

1　工程概況

鄭徐鐵路客運專線西起鄭州東站，東至徐州東站，線路全長 361.937 km，其中，河南省 252.826 km，安徽省 73.436 km，江蘇省 35.675 km。線路共設鄭州東站、開封北站、蘭考南站、民權北站、商丘站、碭山南站、永城北站、蕭縣北站、徐州東站等 9 個車站。該線路采用 CRTSⅢ 型先張法板式無砟軌道結構，是我國首次大規模采用該軌道結構的 350 km/h 客運專線鐵路，建設標準高、質量要求高、工期緊，其現場施工工藝、驗收等技術標準需進一步通過科技攻關取得。

2　CRTSⅢ型板式無砟軌道構成

CRTSⅢ型先張法板式無砟軌道結構由鋼軌、彈性不分開式扣件、軌道板、自密實混凝土、限位凹槽、混凝土底座板等組成，橋梁地段軌道結構為鋼軌 + 扣件 + 承軌臺 + 軌道板 + 自密實混凝土 + 底座（含 4 mm 隔離層），其軌道結構組成見圖 1。

圖 1 CRTSⅢ 型板式無砟軌道構成

3　CRTS-Ⅲ型板式無砟軌道關鍵工序及技術優化

3.1施工準備

3.1.1軌道板布置

無砟軌道布置采用鐵四院開發的布板軟件進行布置，路基地段根據設計圖紙按照相應里程進行布置。橋梁地段首先采集梁縫里程并數據化輸入到布板軟件中，再按相應的軌道板圖紙進行統一布置。

3.1.2CPⅢ軌道控制網控制點布設

CPⅢ 軌道控制網控制點的測量標志構件用不易生銹腐蝕的金屬材料在工廠采用數控機床精細加工制作，測量標志構件有帶支架的反射鏡、軌道標記銷釘、標記點錨固螺栓、栓孔保護銷釘（塑料）等。橋梁地段和路基地段 CPⅢ 控制點安裝預埋方式不同，為了盡快完成CPⅢ 軌道控制網設置和評估，必須以 CPⅢ 控制點測量標志構件施工為第一任務。

3.1.3軌道板存放和運輸

在進行各項準備工作的同時，必須特別關注軌道板存放和運輸規劃，存放場地應根據施工區域的長度進行合理設置。運板期間，若線上線下工程仍在施工、運輸道路繁忙，則每隔 1 km 應設置匯車道1處以保證運輸通暢。根據鄭徐客專無砟軌道的施工高峰期的進度和施工質量來看，便道設置有以下特點。

（1）線下軌道板吊裝時吊車和運板車體量較大，影響無砟軌道的準備工作，便道必須臨時租地，或者單側加寬或者雙側便道以確保便道寬度，否則一輛設備有問題將會影響整段橋和路基的施工。

（2）線上軌道板運輸相對緩慢，對高度較高的橋梁地段主要依靠龍門吊，龍門吊的主要任務是區域與區域之間倒運軌道板、鋪板和澆注混凝土，施工時要做好各個門吊的任務劃分，做到合理有序（圖 2）。

圖 2 龍門吊施工

3.2底座施工

底座施工質量直接影響著軌道板固定、標高控制、限位措施、自密實混凝土厚度控制、排水設置等，正常的施工工序驗收要嚴格按照指導意見和規范要求執行。

3.2.1側模安裝

此工序容易出現模板安裝頂面高程超標，從而影響混凝土表面平整度。另外，側模安裝不準確也影響限位凹槽安裝質量，使限位凹槽位置、尺寸不合標準。特別是緩和曲線位置，頂面高程無法利用模板進行控制，高程易超標，線型不順直。優化措施：

（1）嚴格控制側模高程，在側模兩端位置按測量所得計算高程控制頂面高程，中間部位使用線繩與水平尺控制整體高程。

（2）緩和曲線位置采取在模板縫位置增加掛線釘，再根據每塊底座高程調整釘高，控制線繩高度使線形平順。

3.2.2端模（伸縮縫耐候鋼）安裝

此工序端模位置與伸縮縫耐候鋼沖突，原施工模板立于梁頂面，伸縮縫預埋位置不準確，存在混凝土進入耐候鋼內部的情況，止水條安裝困難；由于伸縮縫為全橋寬度，在半幅施工時影響另外一幅通行，也影響另外一幅后續底座施工；底座存在伸出梁端的情況，易出現混凝土漏漿，澆注效果不密實。優化措施：

（1）設計加工異形端模，將伸縮縫耐候鋼卡在模板槽內，防止伸縮縫移動，并避免混凝土進入卡槽。

（2）將伸縮縫截斷，采用分段安裝后焊接成型的方式進行施工，解決了左右幅不同時施工的問題。

（3）端模采用較側模高的模板，高度 25 cm，分成上下 2 部分，端模包住梁端。在底座伸出梁端時，在模板與梁端縫中填塞泡沫板。在避免伸縮縫耐候鋼移動的同時，解決底座板伸出梁端的情況。

3.2.3預埋扣壓裝置

此工序是后續軌道板施工安裝抗上浮裝置的重要措施，壓杠及錨栓位置安裝的準確與牢固可有效保障軌道板不上浮。若預埋管不到位，則易產生軌道板上浮超標、底座開裂、壓杠安裝位置錯位、軌道板受力不均而側移等。優化措施：

（1）按照底座放樣點，在壓杠的相應位置確定出錨栓孔位置進行預埋，并將 PVC 管與鋼筋網片進行綁扎，保證位置固定、安裝牢固。

（2）在預埋鋼管位置增加 2 道φ10 mm 鋼筋箍圈，增加鋼筋縱向受力，防止局部受拉開裂（圖 3）。

圖 3 預埋PVC管施工

3.3自密實混凝土施工技術優化

3.3.1自密實混凝土模板工裝優化

（1）側模優化。在初步試驗及使用中，側模分節滿足要求，能夠減少模板型號，具備一定的通用性，但出現剛度不足的情況，子母扣設計并未提升模板接縫處剛度，需要在該位置進行加固；另外，因混凝土澆注后接縫處不易清理，造成周轉使用時接縫變大，混凝土表面出現施工縫、不便于拆模與再次安裝的情況；側模采用的方鋼與模板連接采用的點焊形式強度不足，如滿焊面板變形嚴重；底部留有 3 mm 的面板，板表面存在排水坡意義不大。優化措施：

①對側模模板進行修改，保留原模板分節設計。

②側模采用［14a 槽鋼進行加固，增加整體剛度，避免進行點焊。

③模板取消子母扣設計，采用平扣雙螺栓連接（圖4）。

圖 4 側模模板示意圖

（2）轉角模板優化。轉角模板剛度等符合要求，但插板插入后因混凝土壓力轉角混凝土易出現較大的錯臺，插板不能完全插緊；插板插入轉角時，因混凝土的原因不易插入到底部，轉角出現爛根的現象（圖 5）。優化措施：

圖 5 轉角模板示意圖

①在轉角模板排漿口位置上下各增加 1 個螺栓，插入插板后旋緊。

②針對插板不易插入的情況，將插板底部打磨成斜角（圖 6）。

圖 6 插板示意圖

（3）端模加固措施優化。端模方木加固受人為影響易出現跑模現象，且模板底部不易加固，加固不能到位。優化措施：

設計加工交叉型蝴蝶卡，加固時蝴蝶卡內塞方木保證底部支撐。

3.3.2防上浮裝置設計優化

（1）防上浮裝置初步設計。防上浮裝置采用橫梁式設計，用拉桿螺栓固定在無砟軌道底座錨栓上進行加固，橫梁采用［14a 槽鋼加工，適當位置鋼板加固；橫梁兩端焊接掛鉤，使用花籃螺栓進行旋緊加固；螺栓內側設置頂桿撐腳，水平設置 2 個螺栓用于緊固側模。

（2）防上浮裝置優化。防上浮裝置橫梁式設計及加固采用的花籃螺栓易產生變形、螺栓滑絲脫落、不宜使用工具加固；撐腳水平設置的緊固螺栓高度在同一平面，模板易傾斜。優化措施：

①將花籃螺栓改為螺桿拉桿，直徑 16 mm，拉桿下部圓環連接錨栓，上部為螺紋，穿過橫梁后用雙螺母拉緊。

②撐腳位置將 2 個水平螺栓改為豎直布置，分別頂于側模的上下兩側，旋緊時模板應垂直（圖 7）。

3.3.3灌注設備優化

（1）灌注設備初步設計。灌注設備初步設計采用灌注臺車進行灌注，灌注臺車使用槽鋼進行焊接，在腳部設置車輪便于灌注臺車移動；灌注臺車上設置混凝土料倉（大料斗），并使用閥門控制混凝土流速與開關；料倉下設置小料斗，小料斗采用偏心式，利用長邊作為溜槽使用；溜槽下設置 PVC 灌漿管，伸入到軌道板中心灌漿孔。

圖 7 扣壓裝置安裝

（2）灌注設備優化。

首次優化：灌注設備平臺料倉閥門開孔不足，使用中出現混凝土粗骨料不下落的情況；小料斗缺少控制混凝土流速的閥門，混凝土下落到小料斗后速度不易控制，放料過多后無法及時停止；小料斗偏心漏洞偏心處長度小，混凝土自流過程短，排氣不充分；灌注使用的PVC 灌漿管粘連混凝土后清理時易損壞，損耗大。優化措施：

①在料倉閥門上開 10 cm×10 cm 方孔，在慢速放料時便于混凝土粗骨料下落。

②在小料斗管口位置增加混凝土插板，用以控制混凝土灌注速度。

③增加長度 1.5 m 的溜槽，加長混凝土排氣時間。

④將灌注管改為 PE 材質。

再次優化：在優化灌注設備并線上施工后，發現雙線同時施工或一幅施工完再施工另外一幅時作業空間不足，吊車無法吊裝料倉（大料斗），灌注平臺在有料倉時移動困難，工裝靈活性低，不易施工，特別是在跨鐵路、公路、河流、村莊等部位，橋下設置吊車也無法滿足灌注要求。優化措施：

①重新設計便于作業人員移動的小支架，并放置在軌道板灌注孔上方，將原灌注小料斗放于支架上，使用灌漿管連接；料斗上支架上安裝溜槽。

②灌注料倉在橋下空間充足部位，使用吊車吊運上橋直接灌注，在橋下空間不足、不能使用吊車部位，使用叉車將料倉轉運至灌注地點灌注。

經過優化后的灌注設備，總重量在 100 kg 左右，作業人員可搬運、易操作，設備重量不至于引起軌道板的變形及幾何位置的變化；灌注避免了在雙線施工中灌注設備無法移動、混凝土無法輸送等情況，特別是解決了連續梁等地段的施工問題；灌注速度加快，提高了施工效率。

3.3.4灌注時間、方法優化

（1）灌注時間。經過線下揭板試驗，對灌注時間對比、分析，灌注時間控制在 5～15 min 范圍較為合適。當環境溫度較高、混凝土自身因運輸而無法達到最好狀態等突發情況下，灌注時間應盡量加快。自密實混凝土灌注質量在5 min 以上情況下，增加較長灌注時間對灌注質量提高不大，因此，無需刻意控制較長灌注時間。為保證一次運輸的混凝土量在最快時間內灌注完成，減少混凝土留置時間，確定混凝土灌注時間在 5～10 min，可保證灌注速度和施工質量。

（2）灌注方式。無砟軌道施工中，通常直線軌道板采用中間孔灌注，曲線板采用曲線內側灌注。在線下試驗中，曲線板側面灌注完成后，因灌注孔處于曲線低端混凝土壓力大，混凝土無法封堵，高端混凝土向下流出，致使高端灌注不滿；灌注孔位置不能保證混凝土面的平整，需灌注后整修。經試驗，采用與直線板相同的軌道板中心灌注孔灌注，自密實混凝土未出現包裹空腔內氣體的情況，且灌注質量明顯比直線板好，灌注工藝比曲線側面灌注簡單易行，最終選擇曲線中心灌注法進行施工。

（3）灌注臺車灌注。灌注臺車為在軌道板上設置一個作業平臺，平臺上設置混凝土料倉，料倉下設置溜槽、小料斗，料斗連接灌漿管至軌道板灌漿孔，灌注效率約每小時 2 塊軌道板。

（4）簡易支架配合叉車（吊車）灌注。簡易支架配合吊車（叉車）灌注，是在灌注平臺基礎上優化的灌注方式，針對雙線、高橋墩、跨線、跨河連續梁等地段的特點進行了相應的優化。灌注設備只配備簡易支架支撐小料斗和輕質溜槽，由叉車、吊車運輸大料斗，大料斗不再支撐在支架上。因設備輕便，減少了灌注時移動臺車的時間，灌注效率每小時能多完成 0.5 塊板，提高效率 25%。

4　結論

（1）CRTSⅢ先張法板式無砟軌道在國內首次大規模應用，通過合理的施工組織優化，使得從基層處理到軌道板養護檢查形成流水線作業，確保了工期要求。

（2）現場施工中灌注工藝、工裝對自密實混凝土填充層的施工質量影響較大，通過不斷優化工裝、施工工藝，滿足了施工質量要求。自密實混凝土對溫度及時間要求嚴格，在面對無砟軌道長距離施工的情況下，通過線下揭板試驗保證了拌合質量滿足施工要求，達到穩定的生產狀態。

（3）解決了運輸過程中混凝土性能變化問題。

（4）鄭徐鐵路客運專線 CRTSⅢ型先張法板式無砟軌道關鍵施工技術優化研究，為以后類似高速鐵路施工提供了技術支持。

［1］ TJ/GW 113-2013 高速鐵路CRTSⅢ型板無砟軌道隔離層用土工布暫行技術條件［S］. 2013.

［2］ TJ/GW 114-2013 高速鐵路CRTSⅢ型板無砟軌道三元乙丙橡膠彈性緩沖層暫行技術條件［S］. 2013.

［3］ TB 10601-2009 高速鐵路工程測量規范［S］. 2009.

［4］ 鐵道部工程管理中心. 客運專線鐵路預制軌道板（枕）場建設手冊［M］. 北京：中國鐵道出版社，2009.

［5］ 李昌寧. CRTSⅢ型板式無砟軌道軌道板預制與鋪設技術［M］. 北京：中國鐵道出版社，2015.

［6］ GB 50017-2003 鋼結構設計規范［S］. 2003.

［7］ JGJ/T 283-2012 自密實混凝土應用技術規程［S］. 2012.

［8］ TJ/GW 112-2013 高速鐵路CRTSⅢ型板無砟軌道自密實混凝土暫行技術條件［S］. 2013.

［9］ 李悅. 自密實混凝土技術與工程應用［M］. 北京：中國電力出版社，2013.

［10］ 李曉斌. 廈門市建筑科學研究院集團股份有限公司.自密實混凝土技術手冊［M］. 北京：中國建筑工業出版社，2014.

責任編輯 朱開明

Key Construction Technology for Optimization of CRTS-Ⅲ Ballastless Track on Zhengzhou-Xuzhou High-speed Line

Li Hengman

Zhengzhou-Xuzhou is China's first high-speed railway line using CRTS-Ⅲ plate ballastless track. By taking into consideration of the construction practice of Zhengzhou-Xuzhou high-speed railway line， the paper makes studies on the optimization of key construction technologies including the preparation for the construction of ballastless track， slab transportation， base plate construction， self compacting concrete construction etc. With the technologies optimization，ballastless track construction progress and construction quality have been improved signifi cantly.

high speed line， CRTS-Ⅲ， ballastless slab track，construction technology， optimization

U213.244

2016-06-16

栗恒滿（1960—），男，高級工程師