無(wú)砟軌道軌道板灌注砂漿封邊技術(shù)試驗(yàn)研究

謝永江，鄭新國(guó)，劉 競(jìng)，翁智財(cái)，曾 志，李書明

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 鐵道建筑研究所，北京 100081)

CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道水泥乳化瀝青砂漿灌注施工，是指在精調(diào)好的軌道板與混凝土底座間形成的空間(即“板腔”)進(jìn)行砂漿的灌注，通過(guò)砂漿自身的流動(dòng)性及灌注壓力使砂漿填充板腔空間，從而使軌道板、底座形成整體結(jié)構(gòu)。水泥乳化瀝青砂漿的灌注是實(shí)現(xiàn)水泥乳化瀝青砂漿墊層質(zhì)量的關(guān)鍵工序，是CRTSⅡ板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)施工中的關(guān)鍵一環(huán)，而施工時(shí)保證板底水泥乳化瀝青砂漿的充盈飽滿是保證其功能正常發(fā)揮的重要前提［1-2］。

為保證板底砂漿充盈飽滿，水泥乳化瀝青砂漿灌注施工時(shí)，需要在精調(diào)好的軌道板四周(縱向、橫向)進(jìn)行封邊施工;同時(shí)，為了保證板腔中空氣在水泥乳化瀝青砂漿灌注時(shí)能快速、完全的排出，要在封邊施工時(shí)設(shè)立一定的排氣孔。目前，隨著水泥乳化瀝青砂漿施工技術(shù)研究的深入，對(duì)封邊工藝已進(jìn)行了大量的摸索及研究，從最早的砂漿封邊工藝，逐漸摸索出了其他的封邊工藝［3］，如木模、角鋼等;但總體說(shuō)來(lái)，這些封邊工藝均存在較多的缺點(diǎn)或不足，不能完全滿足我國(guó)大規(guī)模板式無(wú)砟軌道水泥乳化瀝青砂漿施工的需要。因此，本文主要研制一種適宜于CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道水泥乳化瀝青砂漿大規(guī)模施工的方便、快捷、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的封邊材料及封邊施工工藝，研究了該封邊工藝對(duì)精調(diào)后軌道板的影響，并在技術(shù)經(jīng)濟(jì)等方面與傳統(tǒng)的砂漿封邊進(jìn)行了對(duì)比分析。

1 對(duì)封邊材料及工藝的要求

一般來(lái)說(shuō)，為達(dá)到封邊效果，確保砂漿灌注時(shí)不產(chǎn)生跑漿、漏漿等情況，要求封邊材料與軌道板、底座板密貼良好。而且水泥乳化瀝青砂漿施工時(shí)，砂漿會(huì)對(duì)封邊材料形成較大的側(cè)向沖力，要求封邊材料不能在壓力下與底座及軌道板脫離。又鑒于精調(diào)好的軌道板用為數(shù)不多的精調(diào)爪支撐形成懸空狀態(tài)，由于支撐點(diǎn)少，支撐面積小，在擾動(dòng)情況下，軌道板極易產(chǎn)生位移，從而對(duì)軌道的平順性產(chǎn)生影響。因此，要求封邊施工時(shí)，對(duì)精調(diào)好的軌道板不能有大的擾動(dòng)。因此，結(jié)合我國(guó)國(guó)情及大規(guī)模施工時(shí)的控制特點(diǎn)，對(duì)封邊材料及工藝主要有以下要求:

1)對(duì)精調(diào)好的軌道板擾動(dòng)影響小;

2)拆裝方便、快速;

3)不影響水泥乳化瀝青砂漿的灌注質(zhì)量;

4)能保證乳化瀝青砂漿的正常灌注，不發(fā)生跑模、漏漿;

5)不得造成較大的環(huán)境污染;

6)成本較低。

2 新型封邊材料的研究

2.1 研究方案

綜合考慮到適應(yīng)于CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道施工封邊材料的要求，通過(guò)試驗(yàn)比選，確定了采用內(nèi)襯透水、透氣材料，外襯找平防漏層材料的新型封邊材料的方案，同時(shí)，針對(duì)普通海綿吸水性強(qiáng)對(duì)砂漿的不利影響，對(duì)于精調(diào)爪的密封采用可壓縮的、不吸水的材料代替。

2.2 內(nèi)襯透水、透氣材料的選擇

透水、透氣材料應(yīng)該具有以下幾個(gè)特點(diǎn):

1)與水泥乳化瀝青砂漿黏結(jié)性差，以防止拆邊時(shí)由于黏結(jié)作用對(duì)砂漿邊緣產(chǎn)生破壞;

2)具有一定的抗拉強(qiáng)度且變形小，以保證鋪設(shè)時(shí)能夠平整布置及拆模時(shí)不易損壞，以方便多次重復(fù)利用;

3)能夠透水、透氣但不能使砂漿透過(guò)或泌水。

根據(jù)以上原則，通過(guò)對(duì)不同透水、透氣材料的試驗(yàn)比選，確定選用無(wú)紡布作為新型封邊材料的內(nèi)襯材料;并通過(guò)試驗(yàn)，確定了所選用的無(wú)紡布的規(guī)格。

2.3 外襯找平防漏層的選擇

找平防漏層應(yīng)該具有以下特點(diǎn):

1)具有一定的厚度，以滿足找平的需要;

2)耐擠壓，且擠壓時(shí)能產(chǎn)生一定的變形，以達(dá)到密貼的目的;

3)柔韌性好，易于卷起，以減少包裝，方便使用;

4)透氣性、透水或吸水性好，易于板腔中空氣及少量積水的排出。

根據(jù)以上要求，選擇土工布作為找平防漏層。

2.4 新型封邊材料

通過(guò)將選擇的內(nèi)襯透水、透氣材料，與外襯找平防漏層機(jī)械縫合后得到的新型封邊材料，其結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

3 封邊工藝研究

3.1 封邊流程

將封邊材料沿軌道板及底座板混凝土布置平整，人工拉扯平齊后用夾板(木塊或角鋼)緊貼軌道板及底座板混凝土進(jìn)行初步緊壓，然后通過(guò)夾具及楔子對(duì)夾板進(jìn)行固定，固定完成后即可進(jìn)行水泥乳化瀝青砂漿的灌注施工。

3.2 封邊材料布置

布置封邊材料時(shí)，首先根據(jù)支承螺栓的位置，將封邊材料剪切成不同長(zhǎng)度，進(jìn)行初步鋪設(shè)，然后需2～3個(gè)人分段將其扯齊，使縫線與底座混凝土水平鋪設(shè)，要求能保證封邊材料不發(fā)生褶皺或凸凹現(xiàn)象。

3.3 封邊緊壓

為了在緊壓封邊材料時(shí)，既能很好地固定封邊材料，同時(shí)對(duì)軌道板的擾動(dòng)最小，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，確定了緊壓器具及工藝。緊壓夾具采用跨軌道板的圓鋼或角鋼以及緊扣裝置組成，如圖2、圖3所示。其中，圖2中角鋼作為夾板、槽鋼作為夾具;圖3中長(zhǎng)木作為夾板、圓鋼作為夾具。圖4為封邊緊壓完成后的全貌圖。應(yīng)注意對(duì)緊壓裝置要輕拿輕放，以免使軌道板產(chǎn)生較大的擾動(dòng)。緊壓時(shí)，每2人為一組于軌道板兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行封邊材料的緊壓。

圖1 新型封邊材料結(jié)構(gòu)示意

圖2 角鋼作為夾板、槽鋼作為夾具

3.4 排氣孔設(shè)置

由于封邊材料具有一定的透氣功能，只需在軌道板的四個(gè)角部預(yù)留排氣孔即可。

4 新型封邊對(duì)精調(diào)軌道板的影響

規(guī)范要求精調(diào)好的軌道板上不允許人員步行、加荷載，以避免對(duì)精調(diào)好的軌道板產(chǎn)生擾動(dòng)，最終影響軌道的平順性。但目前我國(guó)所采用的各種封邊方法中，由于沒(méi)有采用機(jī)械化施工，人員均需要在軌道板上來(lái)回行走來(lái)完成封邊施工，特別是在大規(guī)模施工時(shí)，由于現(xiàn)場(chǎng)操作人員較多，要求完全避免在已精調(diào)好的軌道板上行走或施加荷載幾乎是不可能。因此，在這種情況下，需研究在軌道板充分壓緊的前提下，采用新型封邊方法減小對(duì)精調(diào)緊壓后軌道板(直線板與曲線板)產(chǎn)生的擾動(dòng)。

圖3 長(zhǎng)木作為夾板、圓鋼作為夾具

圖4 封邊緊壓

4.1 試驗(yàn)方案

分別采用4個(gè)和6個(gè)緊壓裝置將精調(diào)后的軌道板(1塊平板、1塊超高板)緊壓，在軌道板緊壓后進(jìn)行新型封邊的施工，采用全站儀與Ⅱ型板測(cè)量標(biāo)架等設(shè)備相結(jié)合的方式測(cè)量分析封邊前后軌道板的位移情況(分別取軌道板的兩個(gè)端頭及中間承軌槽的左右兩點(diǎn)作為固定測(cè)量點(diǎn))，軌道板封邊緊壓施工及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試如圖5所示。

4.2 測(cè)試結(jié)果及分析

圖5 軌道板封邊緊壓施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

試驗(yàn)結(jié)果如表1至表4所示。可以看出，采用新型封邊方法對(duì)精調(diào)后的軌道板的擾動(dòng)較小，而且，當(dāng)所設(shè)置的軌道板的緊壓裝置越多，封邊施工對(duì)軌道板的擾動(dòng)越小。因此，在軌道板充分緊壓后，采用新型封邊方法進(jìn)行封邊施工時(shí)基本不會(huì)對(duì)精調(diào)好的軌道板產(chǎn)生影響。而且，為進(jìn)一步減小封邊施工對(duì)精調(diào)后軌道板擾動(dòng)的可能，軌道板的緊壓裝置宜設(shè)置為6個(gè)以上。

表1 4個(gè)緊壓裝置時(shí)封邊施工對(duì)軌道板(直線板)的影響

表2 6個(gè)緊壓裝置時(shí)封邊施工對(duì)軌道板(直線板)的影響

表3 4個(gè)緊壓裝置時(shí)封邊施工對(duì)軌道板(超高板)的影響

表4 6個(gè)緊壓裝置時(shí)封邊施工對(duì)軌道板(超高板)的影響

5 新型封邊方法的工程應(yīng)用及特點(diǎn)

5.1 工程應(yīng)用情況

在某些客運(yùn)專線水泥乳化瀝青砂漿的灌注及揭板試驗(yàn)中，采用了本文的新型材料、方法進(jìn)行封邊施工。灌揭板試驗(yàn)情況表明:采用此種封邊方法，能夠隨封隨灌，便于預(yù)濕;灌注時(shí)基本沒(méi)有發(fā)生跑模、漏漿的情況;揭去軌道板后，表明板底砂漿灌注飽滿，外緣平整，無(wú)凹凸不平現(xiàn)象，完全能滿足水泥乳化瀝青砂漿施工的要求。

5.2 新型封邊方法的特點(diǎn)

與其他封邊方法相比，新型封邊方法主要具有如下特點(diǎn):

1)實(shí)現(xiàn)了良好的透氣性能和密封性能較圓滿的結(jié)合，最大程度地保證墊層砂漿在灌注過(guò)程中的高充盈度。

2)操作方便，隨封隨灌，省時(shí)省力，有利于施工組織，提高施工效率，加快施工進(jìn)度。

3)新型封邊方法的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)為有利于對(duì)板底預(yù)濕的控制。傳統(tǒng)的封邊方法決定了灌漿前的預(yù)濕作業(yè)須在封邊之后進(jìn)行，這樣就不利于預(yù)濕程度的控制;而新型封邊方法可以實(shí)現(xiàn)先預(yù)濕后封邊，即用高壓水槍在軌道板側(cè)邊充分預(yù)濕板底，然后用足夠長(zhǎng)的吸水拖布橫向擦干，既可保證板腔內(nèi)無(wú)明水積聚，又可保證板底潤(rùn)濕充分均勻，從而克服水泥砂漿封邊的先封邊后預(yù)濕的對(duì)預(yù)濕程度無(wú)法控制的弊端。

4)拆邊方便，大幅降低拆邊的人員和機(jī)械成本。

5)拆邊后，墊層砂漿外緣平整，無(wú)采用水泥砂漿封邊時(shí)產(chǎn)生的凹凸不平的現(xiàn)象，不需二次處理;不產(chǎn)生建筑垃圾;實(shí)現(xiàn)環(huán)保施工。

6)可重復(fù)使用，節(jié)約成本。

6 不同封邊方法的對(duì)比分析

與傳統(tǒng)砂漿封邊方法相比，新型封邊方法可節(jié)約成本20%以上。

采用新型封邊工藝可以隨封隨灌，加快施工進(jìn)度，提高施工效率，特別是在雨季、夏季、冬季施工時(shí)，更能提高效率?？傮w而言，與其他封邊方法相比，采用新型封邊方法至少能提高25%以上的封邊效率。

采用新型施工工藝，能加快施工進(jìn)度，保證施工質(zhì)量，能使線路按期或提前投入使用，且對(duì)環(huán)境無(wú)污染，從而取得較好的社會(huì)效應(yīng)。

［1］何華武.我國(guó)客運(yùn)專線應(yīng)大力發(fā)展無(wú)砟軌道［J］.中國(guó)鐵路，2005(1):11-15.

［2］江成，范佳，王繼軍.高速鐵路無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)［J］.中國(guó)鐵道科學(xué)，2004，24(2):43-48.

［3］劉世安，劉東紅.水泥乳化瀝青砂漿疑難問(wèn)題解析［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2007:55-58.

［4］何彥甫，陳孟強(qiáng)，陳建男.CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道 CA砂漿墊層灌注施工技術(shù)［J］.鐵道建筑，2008(增):101-104.