滬寧城際鐵路水泥乳化瀝青砂漿施工技術(shù)

孫繼成

(滬寧城際鐵路公司，南京 210042)

滬寧城際鐵路是城際鐵路網(wǎng)寧—滬—杭—甬“Z”型主軸線的重要組成部分，線路走向基本平行于既有滬寧鐵路，起自上海，經(jīng)昆山、蘇州、無錫、常州、丹陽、鎮(zhèn)江至南京，正線全長300.168 km，其中上海市境內(nèi)32 km，江蘇省境內(nèi)268 km，全線設(shè)有21個(gè)車站。2008年7月1日正式開工，計(jì)劃2010年7月1日投入運(yùn)營。

滬寧城際鐵路是國內(nèi)第一條全線采用CRTSⅠ型板式無砟軌道的鐵路客運(yùn)專線，工程廣泛采用了新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新工藝。其中水泥乳化瀝青砂漿是板式無砟軌道的關(guān)鍵材料之一，其施工質(zhì)量好壞直接決定無砟軌道建設(shè)的成敗，為了保證滬寧城際鐵路無砟軌道的施工質(zhì)量和使用性能，滬寧公司在施工管理、軌道板精調(diào)、砂漿制備和灌注施工等多方面進(jìn)行了創(chuàng)新，有效保證了滬寧城際鐵路無砟軌道水泥乳化瀝青的施工質(zhì)量和工期。

1 施工管理

鑒于水泥乳化瀝青砂漿配方技術(shù)含量高、施工要求高，砂漿品質(zhì)需全過程監(jiān)控等特點(diǎn)，為了砂漿的施工質(zhì)量，滬寧公司委托鐵科院金化所作為全線無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿施工的技術(shù)咨詢服務(wù)單位。明確了咨詢單位、監(jiān)理單位、施工單位、材料供應(yīng)商、設(shè)備供應(yīng)商等的各自分工和職責(zé)。

在施工準(zhǔn)備階段，公司要求咨詢單位先后進(jìn)行了試驗(yàn)、施工及監(jiān)理人員的培訓(xùn)，同時(shí)做好Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)試驗(yàn)室建設(shè)的指導(dǎo)及驗(yàn)收，干料原料及生產(chǎn)廠家篩選，對(duì)乳化瀝青廠家考察，各種配合比試驗(yàn)的指導(dǎo)及驗(yàn)收，工藝性試驗(yàn)的指導(dǎo)及驗(yàn)收，灌注設(shè)備的驗(yàn)收，先導(dǎo)段施工的指導(dǎo)及驗(yàn)收，正式施工過程中的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)，施工中出現(xiàn)問題的及時(shí)解決等。

為了使質(zhì)量控制過程規(guī)范有序，公司還要求技術(shù)咨詢服務(wù)組專門制訂了水泥乳化瀝青砂漿試驗(yàn)室的驗(yàn)收審批要求，初始配合比試驗(yàn)的驗(yàn)收審批要求，基本配合比試驗(yàn)(攪拌、灌注工藝、揭板檢查、型式檢驗(yàn))的驗(yàn)收審批要求，砂漿攪拌車上道前試驗(yàn)(計(jì)量標(biāo)定、適應(yīng)性試驗(yàn)、灌注試驗(yàn))的驗(yàn)收審批要求，水泥乳化瀝青上道施工的驗(yàn)收審批要求等質(zhì)量控制管理程序，并對(duì)實(shí)施上述質(zhì)量控制過程所需的記錄及審批表格進(jìn)行了規(guī)范和統(tǒng)一。

2 軌道板安裝與精調(diào)

全線軌道板鋪設(shè)任務(wù)共計(jì)約12萬塊，分8個(gè)標(biāo)段進(jìn)行砂漿灌注施工。對(duì)全線砂漿施工主要分為如下幾個(gè)安裝步驟:

1)底座板的制備要確保每塊軌道板下CA砂漿平均厚度至少滿足40 mm要求。

2)全線以GRP點(diǎn)為測(cè)控基準(zhǔn)進(jìn)行軌道板精調(diào)施工，采用速調(diào)標(biāo)架以軌道板第二排(從板端開始的)螺栓孔為控制基點(diǎn)進(jìn)行精調(diào)作業(yè)，軌道板間按搭接(各次設(shè)站測(cè)量范圍間)測(cè)量控制。精調(diào)精度要求為:板內(nèi)4個(gè)承軌點(diǎn)間平面及高程差按0.3 mm控制，板與板間相鄰承軌點(diǎn)平面及高程差按0.4 mm控制。

3)軌道板精調(diào)完成后必須設(shè)置壓緊裝置，防灌注CA砂漿時(shí)板上浮、側(cè)滑。尤其是曲線超高地段。當(dāng)扣壓力達(dá)到要求，同時(shí)安裝完成后必須再次復(fù)核確認(rèn)待灌區(qū)段軌道板平順性。一般情況下，固定裝置安裝于軌道板的兩端中間(凸型擋臺(tái)先于軌道板精調(diào)前形成時(shí)，在凸型擋臺(tái)上預(yù)留橫向穿孔，安裝壓緊裝置)。曲線位置軌道板兩側(cè)中間部位增加設(shè)置固定裝置。壓緊裝置由錨桿、L型鋼架及翼形螺母組成，錨桿錨固深度應(yīng)為100～150 mm，并采用植筋膠(環(huán)氧樹脂基為基礎(chǔ)的)錨固，錨固完成的錨桿應(yīng)確保處于垂直狀態(tài)。壓緊裝置施工前，應(yīng)進(jìn)行錨桿抗拔試驗(yàn)。CA砂漿灌注并硬化后壓緊裝置拆除。

4)灌注袋的鋪設(shè) 砂漿灌注袋鋪放前，人工配合高壓風(fēng)槍清理底座板混凝土表面，底座板表面無雜物、積水。根據(jù)鋪板類型、砂漿灌注厚度(精調(diào)后調(diào)查)，選擇對(duì)應(yīng)尺寸灌注袋并尺量檢查，灌注袋應(yīng)符合《客運(yùn)專線鐵路CRTS I型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿和凸臺(tái)樹脂用灌注袋暫行技術(shù)條件》規(guī)定。灌注袋鋪設(shè)時(shí)灌注口朝軌道外側(cè)，曲線地段灌注口均朝曲線內(nèi)側(cè)。拉伸灌注袋使其平展無褶皺，外側(cè)縫合線與軌道板邊緣對(duì)齊，灌注袋四角采用少許粘合膠固定在底座板上。灌注袋鋪設(shè)完成后應(yīng)設(shè)置專門檢查工序?qū)︿佋O(shè)質(zhì)量進(jìn)行確認(rèn)，保證砂漿袋厚度尺寸與實(shí)際灌注厚度需要相匹配，同時(shí)能夠保證灌注后的CA砂漿袋與軌道板邊平齊且軌道板邊角懸空應(yīng)＜30 mm。

3 水泥乳化瀝青砂漿的制備

1)CA砂漿配合比的確定

砂漿的初始配比、基本配比及施工配比應(yīng)主要在乳化瀝青供應(yīng)商的指導(dǎo)下進(jìn)行，其中，全部CA砂漿配比應(yīng)得到鐵科院金化所的審查確認(rèn)。砂漿配比應(yīng)滿足各種環(huán)境溫度(5℃ ＜t＜35℃)條件下的施工需要，特別是高溫條件下(可按35℃以下掌握)。

2)拌制工藝的確定

水泥乳化瀝青砂漿的拌制工藝主要取決于所采用的攪拌車形式，攪拌車不同，拌合工藝略有差別。在滬寧線上共有三一重工、南方路機(jī)、邯鄲機(jī)械和中鐵四局共四種車型。全線CA砂漿灌注施工由乳化瀝青及CA砂漿拌合車供應(yīng)商指導(dǎo)服務(wù)，鐵科院金化所技術(shù)服務(wù)組負(fù)責(zé)技術(shù)把關(guān)。每輛砂漿車應(yīng)固定專人自始至終掌控不同環(huán)境溫度條件下的砂漿配比微調(diào)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)時(shí)，砂漿車應(yīng)滿料攪拌，滿料試驗(yàn)才有可能全面體現(xiàn)砂漿車性能。

由于各類攪拌車的攪拌機(jī)及攪拌葉片設(shè)計(jì)不同，拌合時(shí)所用時(shí)間及轉(zhuǎn)速會(huì)有區(qū)別，最終均需保證拌制完成的水泥乳化瀝青砂漿均勻且性能指標(biāo)滿足技術(shù)條件的要求。各類車拌合工藝的主要區(qū)別在于攪拌時(shí)間及攪拌速度的不同。其拌合工藝的共同點(diǎn)有:先低速加入液態(tài)料(乳化瀝青、水等)，然后啟動(dòng)高速攪拌加入干料，高速加入引氣劑，低速攪拌開始灌注。

水泥乳化瀝青砂漿的拌制是在自動(dòng)化程度較高的砂漿攪拌車上進(jìn)行的。砂漿攪拌車由儲(chǔ)料系統(tǒng)、配料系統(tǒng)和攪拌系統(tǒng)組成，并配有發(fā)電機(jī)和空調(diào)設(shè)備。攪拌車配備加料設(shè)備，固體干粉料用加料斗從車頂加料口加入，液體的乳化瀝青和P乳劑用泵泵入儲(chǔ)料倉，用量較小的外加劑材料由人工加入。由于水泥乳化瀝青對(duì)材料溫度相當(dāng)敏感，所以在加料前必須測(cè)量各種材料的溫度，控制在5℃ ～35℃之間，超過或低于此溫度范圍必須采取降溫或增溫保溫措施。

加料的同時(shí)，檢查砂漿攪拌車的配料系統(tǒng)、攪拌系統(tǒng)和其他吊裝設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。加料完成后，由砂漿攪拌車專門的操作人員在電腦里輸入施工配合比和各種攪拌參數(shù)，聯(lián)絡(luò)灌注點(diǎn)準(zhǔn)備好后，依據(jù)灌注點(diǎn)灌注一塊板所需的砂漿數(shù)量，確定攪拌方量，啟動(dòng)程序，配料和攪拌自動(dòng)完成。

待砂漿攪拌好以后，取樣進(jìn)行檢測(cè)其流動(dòng)度、含氣量和砂漿溫度均合格方可進(jìn)行灌注。若測(cè)得的含氣量偏小，可以適當(dāng)延長快拌時(shí)間，直至合格。若測(cè)得的含氣量偏大，可進(jìn)行適當(dāng)?shù)穆龜?，使砂漿中的氣泡部分釋放，以致含氣量能夠滿足要求。現(xiàn)場(chǎng)控制檢測(cè)指標(biāo)合格后，將砂漿放進(jìn)成品斗中準(zhǔn)備運(yùn)輸，整個(gè)攪拌工藝就完成了。工藝流程見圖1。

3)CA砂漿原材料的確定

砂漿配比確定后，應(yīng)嚴(yán)格掌控所用原材料品牌、品質(zhì)的穩(wěn)定性，原料選擇及進(jìn)場(chǎng)把關(guān)由乳化瀝青供應(yīng)商負(fù)責(zé)。

4)建立并形成原材料的倉儲(chǔ)能力

施工時(shí)為保證砂漿原材料的供應(yīng)，每10 km左右建立一處倉儲(chǔ)基地，其功能設(shè)置按鐵道部工管技(2009)12號(hào)《關(guān)于印發(fā)〈板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿施工材料儲(chǔ)存管理辦法〉的通知》要求執(zhí)行。倉儲(chǔ)基地建設(shè)在鐵科院金化所及乳化瀝青供應(yīng)商的指導(dǎo)下進(jìn)行，并組織驗(yàn)收。

5)砂漿拌合的穩(wěn)定性確認(rèn)

每類型(主要設(shè)備完全一致的)砂漿攪拌車及每組砂漿施工配比在正式灌注施工前均應(yīng)進(jìn)行砂漿拌合的穩(wěn)定性試驗(yàn)，要求連續(xù)拌合5塊板所需砂漿，抽取第1、3、5次(板)拌合料進(jìn)行仿真灌板試驗(yàn)，并掀板檢查，以確認(rèn)拌合工藝及材料的穩(wěn)定性。全部合格時(shí)方可正式進(jìn)行灌注砂漿施工，由乳化瀝青及CA砂漿車供應(yīng)商技術(shù)指導(dǎo)及配合，鐵科院金化所技術(shù)服務(wù)組檢查確認(rèn)。

圖1 水泥乳化瀝青砂漿現(xiàn)場(chǎng)拌制流程

4 水泥乳化瀝青砂漿的灌注

1)砂漿材料的運(yùn)輸及拌合

全線各單位配置的移動(dòng)砂漿攪拌車均具有倉儲(chǔ)地點(diǎn)加料→運(yùn)輸至工地并拌合的能力。每次灌注施工前均應(yīng)進(jìn)行砂漿試拌合，測(cè)量其溫度、流動(dòng)度、含氣量等指標(biāo)，各項(xiàng)指標(biāo)合格后即可進(jìn)行灌注施工，其中，流動(dòng)度控制在18～26 s，含氣量控制在8% ～12%，灌注時(shí)的瀝青砂漿溫度為5℃ ～40℃。每次施工應(yīng)按規(guī)定留取試件。

2)砂漿的垂直運(yùn)輸

砂漿拌合完成后，將砂漿倒裝于砂漿灌漿漏斗中，吊車(或桅桿吊)吊運(yùn)上橋并置于專用平車上，移動(dòng)至灌注地點(diǎn)進(jìn)行灌漿作業(yè)。砂漿灌漿漏斗與平車的組合配置應(yīng)確保出料口高于軌道板0.5 m至1.0 m。

3)軌道板砂漿墊層灌注作業(yè)

在軌道板表面和灌注口附近鋪設(shè)塑料薄膜，防止軌道板等的污損。

將灌注軟管帶漏斗端與砂漿灌漿斗對(duì)接，灌注軟管另一端作為出口與灌漿袋口連接，開啟灌注閥門，進(jìn)行灌注施工(見圖2)。

砂漿應(yīng)緩慢連續(xù)灌注，灌注過程中安排專人觀測(cè)軌道板狀態(tài)，不得出現(xiàn)拱起、上浮現(xiàn)象，盡量避免踩踏軌道板。

當(dāng)砂漿注入到灌注袋一半量時(shí)，應(yīng)降低灌注速度，使灌注袋內(nèi)盡量飽滿，確認(rèn)灌注袋的端部及四角已經(jīng)充分填充，使軌道板四角與灌注袋密貼，即刻停止灌注，將澆口用扎帶扎緊，灌注袋口應(yīng)留有不少于300 mm高的砂漿;分離灌注軟管與澆口袋，用木塊墊起灌注澆口。用板子將灌澆口袋豎起(見圖3)。

在灌注結(jié)束后20～45 min左右進(jìn)行擠漿，擠漿量以使砂漿充實(shí)飽滿為度，曲線超高段應(yīng)保證曲線外側(cè)灌注袋口砂漿高于軌道板，砂漿擠入結(jié)束后(需要有經(jīng)驗(yàn)人員專門崗位操作)，用U形夾具封住澆口(見圖4)。如果發(fā)生灌注袋破損砂漿溢出的情況，量少時(shí)用夾具止漏，量多時(shí)，用廢棉紗頭、細(xì)骨材及水泥等進(jìn)行堵漏，也可用瀝青氈布進(jìn)行修補(bǔ)。

圖2 砂漿灌注設(shè)備連接示意

圖3 砂漿灌注澆口處理示意

圖4 澆口固定處理示意

4)灌注后的處理

撤除防止污損用的塑料布。確認(rèn)砂漿達(dá)到指定強(qiáng)度(0.1 MPa)后，撤除精調(diào)千斤頂及壓緊裝置。此時(shí)，應(yīng)確認(rèn)是否有灌注不充分的情況，軌道板與混凝土底座之間有無空隙。如果灌注不充分，需撤去已灌注的砂漿重新進(jìn)行灌注。

對(duì)灌注口保護(hù)，應(yīng)在砂漿凝固后，用專用刀具切斷灌注口，并用小型燃燒器將保護(hù)薄膜(封補(bǔ)灌注袋的苫布)及金屬刮刀全面加溫后粘貼。粘貼封補(bǔ)灌注袋的苫布時(shí)，為了避免空隙的產(chǎn)生，要對(duì)其進(jìn)行加熱，并用金屬刮刀涂抹，使灌注袋和砂漿融為一體。灌注袋或者水泥乳化瀝青砂漿如果出現(xiàn)破損的地方，亦可用封補(bǔ)灌注袋的苫布進(jìn)行修補(bǔ)。

5)砂漿車攪拌機(jī)的清洗

砂漿攪拌機(jī)由于加料等原因不能連續(xù)拌合施工時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)攪拌倉進(jìn)行清洗。清洗可利用等待加料時(shí)間進(jìn)行。清洗時(shí)應(yīng)注意清洗后污水的處理排放。

5 結(jié)語

滬寧城際鐵路通過對(duì)水泥乳化瀝青砂漿灌注過程中的軌道板安裝、砂漿制備和灌注施工三個(gè)方面的嚴(yán)格把關(guān)，確保了砂漿大規(guī)模施工的效率和質(zhì)量，為鐵路的如期通車打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

［1］中華人民共和國鐵道部.科技基［2008］74號(hào) 客運(yùn)專線鐵路CRTSⅠ型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿暫行技術(shù)［S］.北京:中國鐵道出版社，2008.

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