高速鐵路CRTSⅢ型軌道板平面度控制試驗研究

王啟迪WANG Qi-di

（①高速鐵路建造技術國家工程實驗室，長沙 410000；②中鐵九局集團有限公司，沈陽 110000）

0 引言

CRTSⅢ型板式無砟軌道是我國自主研發，擁有完全自主知識產權的軌道結構，在國內高鐵建設中廣泛應用，也是我國高鐵走出去的關鍵技術之一，軌道板是其最為重要的組成部分，而其平面度的精準控制是軌道板預制最為關鍵的技術環節，直接關系到高速鐵路是否能夠平穩運行。為針對性解決軌道板平面度控制的技術難點，本文系統性開展了大量工程試驗，通過數據支撐，提出了軌道板平面度控制的綜合措施。

1 軌道板平面度概念

軌道板平面度主要以軌道板兩列承軌面中央翹曲量的最大值f 定義，而單列承軌面的中央翹曲量f0，由該列9個承軌臺垂向位置偏差綜合計算得出。在實際檢測時，通常以軌道板3d 出水齡期測量值為準，本次試驗為提高驗證可靠性，選取軌道板入水前、3d、7d 齡期分別進行檢測。測量儀器為電子水準儀。（圖1）

圖1 軌道板平面度實測圖

2 試驗方案

軌道板平面度控制試驗選取可能會對軌道板平面度產生影響的五種工況展開，分別為：工況①預應力筋位置調整；工況②養護過程中二次補水；工況③模具預設反拱；工況④增大構造筋直徑；工況⑤綜合措施。

五種試驗工況采取的模具支座、混凝土配合比、蒸汽養護等施工基礎條件全部相同：

2.1 工況①：預應力筋位置調整

2.1.1 試驗條件

選取1#、4#生產臺座的16 個模具整體抬高1mm，使預應力鋼筋絲在誤差允許范圍內，盡可能靠近底模。3 月5日開始生產，生產4 個輪次，共計64 塊軌道板，3 月9 日生產結束。砼布料方式為三層布料，保證板體混凝土上下層粗骨料均勻。同時以6#臺座，應用原工藝，在相同混凝土配合比及蒸汽養護條件下，生產的32 塊軌道板樣板作為對比分析樣板。

2.1.2 試驗數據

預應力筋位置調整共生產軌道板64 塊，翹曲平均值f（入水前為1.2mm、3d 為1.8mm、7d 為2.2mm）；7d，f≤1m占比例0.8%，1mm＜f≤2m 占比例34.4%，2mm＜f≤3m 占比例64.8%。

原工藝共生產軌道板32 塊，翹曲平均值f（入水前為1.1mm、3d 為1.9mm、7d 為2.1mm）。7d，f ≤1m 占比例3.1%，1mm ＜f ≤2m 占比例32.8%，2mm ＜f ≤3m 占比例64.1%。（圖2）

圖2 預應力筋位置調整樣板比對

2.2 工況②：養護過程中二次補水

2.2.1 試驗條件

選取5#生產臺座的8 個模具。3 月6 日開始生產，生產3 個輪次，共計24 塊軌道板，3 月8 日生產結束。軌道板底面混凝土表干后進行初次灑水養護，終凝前進行二次補水，水溫與軌道板混凝土溫差控制在10℃以內。砼布料方式為三層布料，保證板體混凝土上下層粗骨料均勻。同時以6#臺座，應用原工藝，在相同混凝土配合比及蒸汽養護條件下，生產的32 塊軌道板樣板作為對比分析樣板。

2.2.2 試驗數據

二次灑水養護共生產軌道板24 塊，翹曲平均值f（入水前為0.8mm、3d 為1.3mm、7d 為1.6mm）；7d，f≤1m 占比例8.3%，1mm＜f≤2m 占比例66.7%，2mm＜f≤3m 占比例25%。

原工藝：引用工況①中原工藝數據。（圖3）

圖3 二次灑水養護樣板比對

2.3 工況③：模具預設返拱

2.3.1 試驗條件

選取7#、8#生產臺座，共計16 個模具，每個模具設置成反拱，使中間高于兩端0.5mm。3 月6 日開始生產，生產3 個輪次，共計48 塊軌道板。3 月8 日生產結束，砼布料方式為三層布料，保證板體混凝土上下層粗骨料均勻。同時以6#臺座，應用原工藝，在相同混凝土配合比及蒸汽養護條件下，生產的32 塊軌道板樣板作為對比分析樣板。

2.3.2 試驗數據

模具預設返拱共生產軌道板48 塊，翹曲平均值f（入水前為0.8mm、3d 為1.1mm、7d 為1.4mm）；7d，f≤1m 占比例29.7%，1mm＜f≤2m 占比例59.4%，2mm＜f≤3m 占比例10.9%。

原工藝：引用工況①中原工藝數據。（圖4）

圖4 模具預設返拱樣板比對

2.4 工況④：增大構造筋直徑

2.4.1 試驗條件

增大構造鋼筋直徑，加強鋼筋骨架剛度。選用5#臺座共計8 塊軌道板，3 月9 日進行對比試驗，采取Φ10 鋼筋取代原Φ8 鋼筋，進行鋼筋骨架編制，采用八點起吊鋼筋骨架，吊點設置在鋼筋縱橫鋼筋交叉點上，砼布料方式為三層布料。同時以6#臺座，應用原工藝，在相同混凝土配合比及蒸汽養護條件下，生產的32 塊軌道板樣板作為對比分析樣板。

2.4.2 試驗數據

增大構造鋼筋直徑，共生產軌道板8 塊，翹曲平均值f（入水前為0.8mm、3d 為1.4mm、7d 為1.4mm）；7d，f≤1m占比例18.8%，1mm＜f≤2m 占比例75%，2mm＜f≤3m 占比例6.2%。

原工藝：引用工況①中原工藝數據。（圖5）

圖5 模具預設返拱樣板比對

2.5 工況⑤：綜合措施

2.5.1 試驗條件

對以上方案進行綜合考量（預應力筋位置調整，f 值占比未有明顯變化，故未納入綜合措施試驗），以找出最有效的控制措施。3.9 日選取7#臺座進行綜合措施a“預設反拱+增大構造筋直徑”試驗，8#臺座進行綜合措施b“二次灑水+預設反拱”試驗；3 月10 日選取7#臺座進行綜合措施c“二次灑水+增大構造筋直徑”試驗，8#臺座進行綜合措施d“二次灑水+預設反拱+增大鋼筋直徑”試驗。共計32塊軌道板。砼布料方式為三層布料。同時以6#臺座，應用原工藝，在相同混凝土配合比及蒸汽養護條件下，生產的32 塊軌道板樣板作為對比分析樣板。

2.5.2 試驗數據

綜合措施a“預設反拱+增大構造筋直徑”共生產軌道板8 塊，翹曲平均值入水前為0.7mm，3d 為1.0mm，7d 為1.2mm；7d，f≤1m 占比例37.5%，1mm＜f≤2m 占比例50%，2mm＜f≤3m 占比例12.5%。

綜合措施b“二次灑水+預設反拱”共生產軌道板8塊，翹曲平均值入水前為0.5mm，3d 為0.7mm，7d 為0.8mm；7d，f≤1m 占比例75%，1mm＜f≤2m 占比例25%，2mm＜f≤3m 占比例0%。

綜合措施c“二次灑水+增大構造筋直徑”共生產軌道板8 塊，翹曲平均值入水前為0.7mm，3d 為1.1mm，7d 為1.3mm；7d，f≤1m 占比例25%，1mm＜f≤2m 占比例62.5%，2mm＜f≤3m 占比例12.5%。

綜合措施d“二次灑水+預設反拱+增大鋼筋直徑”共生產軌道板8 塊，翹曲平均值入水前為0.5mm，3d 為0.6mm，7d 為0.8mm；7d，f≤1m 占比例75%，1mm＜f≤2m占比例25%，2mm＜f≤3m 占比例0%。

原工藝：引用工況①中原工藝數據。（圖6）

圖6 綜合措施樣板比對

3 試驗結論

工況①：“預應力筋位置調整”，經與原工藝工況對比無論是入水前、3d、7d 翹曲值及比例都與原工藝基本持平，可見預應力筋位置調整并不能對軌道板平面度產生良性影響。

工況②：“養護過程中二次補水”經與原工藝對比，翹曲值入水前減少0.3mm、3d 減少0.6mm、7d 翹曲值減小0.5mm；翹曲值比例向幅值較小方傾斜39.1%（f≤2mm），可見養護過程中二次補水對軌道板平面度控制有十分積極的影響。

工況③：“模具預設返拱”經與原工藝對比，翹曲值入水前減少0.3mm、3d 減少0.8mm、7d 翹曲值減小0.7mm；翹曲值比例向幅值較小方傾斜53.2%（f≤2mm），可見模具預設返拱對軌道板平面度控制有十分積極的影響。

工況④：“增大構造筋直徑”經與原工藝對比，翹曲值入水前減少0.3mm、3d減少0.5mm、7d翹曲值減小0.7mm；翹曲值比例向幅值較小方傾斜57.9%（f≤2mm），可見增大構造筋直徑對軌道板平面度控制有十分積極的影響，但產品制造成品將會加大。

工況⑤：“綜合措施”a、b、c、d 經與原工藝對比，對軌道板平面度控制均有十分積極的影響。尤其是綜合措施b“二次灑水+預設反拱””經與原工藝對比，翹曲值入水前減少0.6mm、3d 減少1.3mm、7d 翹曲值減小1.3mm；翹曲值比例向幅值較小方傾斜64.1%（f≤2mm），其中f≤1m 占比高達75%，同時不存在因“增大構造筋直徑”所產生的成本增加問題。

圖7 各工況軌道板平面度分布比例

4 建議

根據工況對比試驗數據分析，目前解決軌道板翹曲既容易實現又不會增加成本的方法是模板預設0.5mm 至0.8mm 反拱結合養護期間二次灑水的綜合措施。在軌道板生產前將模具預設0.5mm 至0.8mm 反拱，每周對模具檢測一次，保證模具平整度。通過自動控溫器將灑水系統接入軌道板自動蒸養系統，控制水溫保證水溫與板表面溫度不大于10℃，并安裝定時自動噴淋開關，混凝土澆筑完成后，根據混凝土和易性設置噴水時間，一般第一次噴水時間為靜停2-3 小時之間，第二次噴淋時間為蒸汽養護升溫1 小時至2 小時之間，保證軌道板蒸養期間不缺水。