鄭徐客運(yùn)專線CRTSⅢ型板式無砟軌道關(guān)鍵施工技術(shù)優(yōu)化研究

栗恒滿

（中國鐵路總公司，中國北京 100844）

鄭徐客運(yùn)專線CRTSⅢ型板式無砟軌道關(guān)鍵施工技術(shù)優(yōu)化研究

栗恒滿

（中國鐵路總公司，中國北京 100844）

鄭徐鐵路客運(yùn)專線是國內(nèi)首條大規(guī)模應(yīng)用CRTSⅢ型先張法板式無砟軌道的高速鐵路，文章結(jié)合鄭徐鐵路客運(yùn)專線施工實(shí)際，對 CRTSⅢ型先張法板式無砟軌道的施工準(zhǔn)備、存板運(yùn)輸、底座施工、自密實(shí)混凝土施工等關(guān)鍵施工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究，通過技術(shù)優(yōu)化使得無砟軌道施工進(jìn)度和施工質(zhì)量方面都得到了顯著提高。

客運(yùn)專線；CRTSⅢ型；板式無砟軌道；施工技術(shù)；優(yōu)化

1　工程概況

鄭徐鐵路客運(yùn)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(shè)鄭州東站、開封北站、蘭考南站、民權(quán)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(jié)構(gòu)，是我國首次大規(guī)模采用該軌道結(jié)構(gòu)的 350 km/h 客運(yùn)專線鐵路，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、質(zhì)量要求高、工期緊，其現(xiàn)場施工工藝、驗(yàn)收等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需進(jìn)一步通過科技攻關(guān)取得。

2　CRTSⅢ型板式無砟軌道構(gòu)成

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

圖 1 CRTSⅢ 型板式無砟軌道構(gòu)成

3　CRTS-Ⅲ型板式無砟軌道關(guān)鍵工序及技術(shù)優(yōu)化

3.1施工準(zhǔn)備

3.1.1軌道板布置

無砟軌道布置采用鐵四院開發(fā)的布板軟件進(jìn)行布置，路基地段根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙按照相應(yīng)里程進(jìn)行布置。橋梁地段首先采集梁縫里程并數(shù)據(jù)化輸入到布板軟件中，再按相應(yīng)的軌道板圖紙進(jìn)行統(tǒng)一布置。

3.1.2CPⅢ軌道控制網(wǎng)控制點(diǎn)布設(shè)

CPⅢ 軌道控制網(wǎng)控制點(diǎn)的測量標(biāo)志構(gòu)件用不易生銹腐蝕的金屬材料在工廠采用數(shù)控機(jī)床精細(xì)加工制作，測量標(biāo)志構(gòu)件有帶支架的反射鏡、軌道標(biāo)記銷釘、標(biāo)記點(diǎn)錨固螺栓、栓孔保護(hù)銷釘（塑料）等。橋梁地段和路基地段 CPⅢ 控制點(diǎn)安裝預(yù)埋方式不同，為了盡快完成CPⅢ 軌道控制網(wǎng)設(shè)置和評估，必須以 CPⅢ 控制點(diǎn)測量標(biāo)志構(gòu)件施工為第一任務(wù)。

3.1.3軌道板存放和運(yùn)輸

在進(jìn)行各項(xiàng)準(zhǔn)備工作的同時，必須特別關(guān)注軌道板存放和運(yùn)輸規(guī)劃，存放場地應(yīng)根據(jù)施工區(qū)域的長度進(jìn)行合理設(shè)置。運(yùn)板期間，若線上線下工程仍在施工、運(yùn)輸?shù)缆贩泵?，則每隔 1 km 應(yīng)設(shè)置匯車道1處以保證運(yùn)輸通暢。根據(jù)鄭徐客專無砟軌道的施工高峰期的進(jìn)度和施工質(zhì)量來看，便道設(shè)置有以下特點(diǎn)。

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

（2）線上軌道板運(yùn)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(wù)是區(qū)域與區(qū)域之間倒運(yùn)軌道板、鋪板和澆注混凝土，施工時要做好各個門吊的任務(wù)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(zhì)量直接影響著軌道板固定、標(biāo)高控制、限位措施、自密實(shí)混凝土厚度控制、排水設(shè)置等，正常的施工工序驗(yàn)收要嚴(yán)格按照指導(dǎo)意見和規(guī)范要求執(zhí)行。

3.2.1側(cè)模安裝

此工序容易出現(xiàn)模板安裝頂面高程超標(biāo)，從而影響混凝土表面平整度。另外，側(cè)模安裝不準(zhǔn)確也影響限位凹槽安裝質(zhì)量，使限位凹槽位置、尺寸不合標(biāo)準(zhǔn)。特別是緩和曲線位置，頂面高程無法利用模板進(jìn)行控制，高程易超標(biāo)，線型不順直。優(yōu)化措施：

（1）嚴(yán)格控制側(cè)模高程，在側(cè)模兩端位置按測量所得計(jì)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(jù)每塊底座高程調(diào)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(yù)埋位置不準(zhǔn)確，存在混凝土進(jìn)入耐候鋼內(nèi)部的情況，止水條安裝困難；由于伸縮縫為全橋?qū)挾?，在半幅施工時影響另外一幅通行，也影響另外一幅后續(xù)底座施工；底座存在伸出梁端的情況，易出現(xiàn)混凝土漏漿，澆注效果不密實(shí)。優(yōu)化措施：

（1）設(shè)計(jì)加工異形端模，將伸縮縫耐候鋼卡在模板槽內(nèi)，防止伸縮縫移動，并避免混凝土進(jìn)入卡槽。

（2）將伸縮縫截?cái)啵捎梅侄伟惭b后焊接成型的方式進(jìn)行施工，解決了左右幅不同時施工的問題。

（3）端模采用較側(cè)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(yù)埋扣壓裝置

此工序是后續(xù)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(zhǔn)確與牢固可有效保障軌道板不上浮。若預(yù)埋管不到位，則易產(chǎn)生軌道板上浮超標(biāo)、底座開裂、壓杠安裝位置錯位、軌道板受力不均而側(cè)移等。優(yōu)化措施：

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

（2）在預(yù)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(yù)埋PVC管施工

3.3自密實(shí)混凝土施工技術(shù)優(yōu)化

3.3.1自密實(shí)混凝土模板工裝優(yōu)化

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

①對側(cè)模模板進(jìn)行修改，保留原模板分節(jié)設(shè)計(jì)。

②側(cè)模采用［14a 槽鋼進(jìn)行加固，增加整體剛度，避免進(jìn)行點(diǎn)焊。

③模板取消子母扣設(shè)計(jì)，采用平扣雙螺栓連接（圖4）。

圖 4 側(cè)模模板示意圖

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

圖 5 轉(zhuǎn)角模板示意圖

①在轉(zhuǎn)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(yōu)化。端模方木加固受人為影響易出現(xiàn)跑?，F(xiàn)象，且模板底部不易加固，加固不能到位。優(yōu)化措施：

設(shè)計(jì)加工交叉型蝴蝶卡，加固時蝴蝶卡內(nèi)塞方木保證底部支撐。

3.3.2防上浮裝置設(shè)計(jì)優(yōu)化

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

（2）防上浮裝置優(yōu)化。防上浮裝置橫梁式設(shè)計(jì)及加固采用的花籃螺栓易產(chǎn)生變形、螺栓滑絲脫落、不宜使用工具加固；撐腳水平設(shè)置的緊固螺栓高度在同一平面，模板易傾斜。優(yōu)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(huán)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(cè)模的上下兩側(cè)，旋緊時模板應(yīng)垂直（圖 7）。

3.3.3灌注設(shè)備優(yōu)化

（1）灌注設(shè)備初步設(shè)計(jì)。灌注設(shè)備初步設(shè)計(jì)采用灌注臺車進(jìn)行灌注，灌注臺車使用槽鋼進(jìn)行焊接，在腳部設(shè)置車輪便于灌注臺車移動；灌注臺車上設(shè)置混凝土料倉（大料斗），并使用閥門控制混凝土流速與開關(guān)；料倉下設(shè)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(shè)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(shè)備優(yōu)化。

首次優(yōu)化：灌注設(shè)備平臺料倉閥門開孔不足，使用中出現(xiàn)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(yōu)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(zhì)。

再次優(yōu)化：在優(yōu)化灌注設(shè)備并線上施工后，發(fā)現(xiàn)雙線同時施工或一幅施工完再施工另外一幅時作業(yè)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(shè)置吊車也無法滿足灌注要求。優(yōu)化措施：

①重新設(shè)計(jì)便于作業(yè)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(yùn)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(zhuǎn)運(yùn)至灌注地點(diǎn)灌注。

經(jīng)過優(yōu)化后的灌注設(shè)備，總重量在 100 kg 左右，作業(yè)人員可搬運(yùn)、易操作，設(shè)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(shè)備無法移動、混凝土無法輸送等情況，特別是解決了連續(xù)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(yōu)化

（1）灌注時間。經(jīng)過線下揭板試驗(yàn)，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(dāng)環(huán)境溫度較高、混凝土自身因運(yùn)輸而無法達(dá)到最好狀態(tài)等突發(fā)情況下，灌注時間應(yīng)盡量加快。自密實(shí)混凝土灌注質(zhì)量在5 min 以上情況下，增加較長灌注時間對灌注質(zhì)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(yùn)輸?shù)幕炷亮吭谧羁鞎r間內(nèi)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(zhì)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(nèi)側(cè)灌注。在線下試驗(yàn)中，曲線板側(cè)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(jīng)試驗(yàn)，采用與直線板相同的軌道板中心灌注孔灌注，自密實(shí)混凝土未出現(xiàn)包裹空腔內(nèi)氣體的情況，且灌注質(zhì)量明顯比直線板好，灌注工藝比曲線側(cè)面灌注簡單易行，最終選擇曲線中心灌注法進(jìn)行施工。

（3）灌注臺車灌注。灌注臺車為在軌道板上設(shè)置一個作業(yè)平臺，平臺上設(shè)置混凝土料倉，料倉下設(shè)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(chǔ)上優(yōu)化的灌注方式，針對雙線、高橋墩、跨線、跨河連續(xù)梁等地段的特點(diǎn)進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化。灌注設(shè)備只配備簡易支架支撐小料斗和輕質(zhì)溜槽，由叉車、吊車運(yùn)輸大料斗，大料斗不再支撐在支架上。因設(shè)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(jié)論

（1）CRTSⅢ先張法板式無砟軌道在國內(nèi)首次大規(guī)模應(yīng)用，通過合理的施工組織優(yōu)化，使得從基層處理到軌道板養(yǎng)護(hù)檢查形成流水線作業(yè)，確保了工期要求。

（2）現(xiàn)場施工中灌注工藝、工裝對自密實(shí)混凝土填充層的施工質(zhì)量影響較大，通過不斷優(yōu)化工裝、施工工藝，滿足了施工質(zhì)量要求。自密實(shí)混凝土對溫度及時間要求嚴(yán)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(yàn)保證了拌合質(zhì)量滿足施工要求，達(dá)到穩(wěn)定的生產(chǎn)狀態(tài)。

（3）解決了運(yùn)輸過程中混凝土性能變化問題。

（4）鄭徐鐵路客運(yùn)專線 CRTSⅢ型先張法板式無砟軌道關(guān)鍵施工技術(shù)優(yōu)化研究，為以后類似高速鐵路施工提供了技術(shù)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(shù)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(shù)條件［S］. 2013.

［3］ TB 10601-2009 高速鐵路工程測量規(guī)范［S］. 2009.

［4］ 鐵道部工程管理中心. 客運(yùn)專線鐵路預(yù)制軌道板（枕）場建設(shè)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(yù)制與鋪設(shè)技術(shù)［M］. 北京：中國鐵道出版社，2015.

［6］ GB 50017-2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］. 2003.

［7］ JGJ/T 283-2012 自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程［S］. 2012.

［8］ TJ/GW 112-2013 高速鐵路CRTSⅢ型板無砟軌道自密實(shí)混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件［S］. 2013.

［9］ 李悅. 自密實(shí)混凝土技術(shù)與工程應(yīng)用［M］. 北京：中國電力出版社，2013.

［10］ 李曉斌. 廈門市建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司.自密實(shí)混凝土技術(shù)手冊［M］. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

責(zé)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