淺析CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土施工技術(shù)

張三剛

摘 要：自密實(shí)混凝土作為CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道的重要組成部分，起到支持、限位、調(diào)整標(biāo)高等功能，其施工質(zhì)量決定整個(gè)無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)的安全性和耐久性，是無(wú)砟軌道質(zhì)量控制的關(guān)鍵。文章結(jié)合京沈客專(zhuān)前期試驗(yàn)階段的施工經(jīng)驗(yàn)，從自密實(shí)混凝土工裝、施工工藝、混凝土生產(chǎn)及運(yùn)輸技術(shù)措施進(jìn)行淺析，總結(jié)一些施工經(jīng)驗(yàn)為同類(lèi)工程提供參考。

關(guān)鍵詞：CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道；自密實(shí)混凝土；研究；施工技術(shù)

1 項(xiàng)目背景

原鐵道部于2009年在成都至都江堰城際客運(yùn)專(zhuān)線開(kāi)展了具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的板式無(wú)砟軌道成套技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)與設(shè)計(jì)創(chuàng)新工作，并取得了成功，于2010年12月正式定型為CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道。CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道具有使用壽命長(zhǎng)、剛度均勻性好、平順性好、軌道幾何形位能持久保持、維修工作量少等優(yōu)點(diǎn)。目前，CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道已經(jīng)在湖北城際、成綿樂(lè)客專(zhuān)、鄭徐客專(zhuān)、盤(pán)營(yíng)客專(zhuān)及沈丹客專(zhuān)等項(xiàng)目上應(yīng)用與實(shí)踐，以后將是我國(guó)板式無(wú)砟軌道的主要結(jié)構(gòu)類(lèi)型。

CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道的特點(diǎn)：以軌道板與充填層自密實(shí)混凝土形成復(fù)合整體結(jié)構(gòu)共同承受列車(chē)荷載。軌道板與充填層自密實(shí)混凝土以“門(mén)型筋”進(jìn)行強(qiáng)化連接，充填層自密實(shí)混凝土與底座板間設(shè)中間隔離層，通過(guò)底座板上限位凹槽進(jìn)行限位。其中，影響CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道整體性能的關(guān)鍵就是充填層自密實(shí)混凝土。

2 自密實(shí)混凝土的技術(shù)特點(diǎn)

（1）水平流動(dòng)面積大、距離長(zhǎng)、空間窄、阻礙大。本項(xiàng)目軌道板最大面積為14㎡（P5600），最長(zhǎng)流動(dòng)距離為3.1m，厚9cm；在軌道板下門(mén)型鋼筋和鋼筋焊網(wǎng)阻礙的情況下，要求自密實(shí)混凝土能自動(dòng)、均勻填充整個(gè)模板腔，并與軌道板良好結(jié)合成整體結(jié)構(gòu)。施工中需要解決漏漿、排氣、減少表面浮漿層的問(wèn)題。

（2）流動(dòng)性大。由于自密實(shí)混凝土的密度大，要保證模腔內(nèi)混凝土的飽滿(mǎn)，必須有一定的灌注高度和良好的流動(dòng)性，以產(chǎn)生較大的壓強(qiáng)，這就要求工裝、混凝土性能、工藝能滿(mǎn)足要求。

（3）工作性能難以控制。自密實(shí)混凝土對(duì)原材料、拌制、運(yùn)輸?shù)葪l件要求很高，任何施工過(guò)程中的不確定因素都可能影響到混凝土的工作性能，必須從多方面共同著手，加強(qiáng)施工控制，使其工作性能能滿(mǎn)足施工需要。

綜上所述，自密實(shí)混凝土的施工技術(shù)措施是保證施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道正式施工前，必須進(jìn)行工藝性試驗(yàn)。本文通過(guò)前期本標(biāo)段的工藝性試驗(yàn)成果，總結(jié)一套自密實(shí)混凝土的施工技術(shù)措施。

3 工裝設(shè)備研究

3.1 灌注小車(chē)研究

自密實(shí)混凝土的灌注是在有限的空間內(nèi)進(jìn)行并連續(xù)作業(yè)的，為提高工效，減小勞動(dòng)強(qiáng)度，采用下圖所示的灌注小車(chē)，取得了理想的施工效果。

（1）大料斗和灌注料斗必須具有能自由開(kāi)合的閘門(mén)，以方便控制混凝土用量和流速；大料斗和灌注料斗設(shè)計(jì)為圓形，具有增強(qiáng)混凝土的流動(dòng)性、增加灌注壓強(qiáng)、減少混凝土殘留量的優(yōu)點(diǎn)。

（2）早期主框架“大而笨重”，設(shè)計(jì)為可騎在軌道板上單側(cè)灌注和在軌道板中間雙側(cè)灌注的兩用性能，灌注小車(chē)占地面積大、操作不易。改進(jìn)為只在軌道板中間行走、通過(guò)控制閥和轉(zhuǎn)換槽控制灌注方式，增加了設(shè)備的靈活性和易操作性。

（3）將灌注料斗從固定式改進(jìn)為上下可調(diào)式，早期的灌注料斗通過(guò)支架直接立在軌道板上方，高度不可調(diào)、灌注壓強(qiáng)不足。改進(jìn)為使用手拉倒鏈來(lái)控制高度，增加灌注壓強(qiáng)的同時(shí)也更有利于排氣。

3.2 壓緊裝置研究

由于自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性，灌注時(shí)軌道板的自重不足以全部抵消自密實(shí)混凝土的灌注壓強(qiáng)，必須采用壓緊裝置固定，防止軌道板上浮和側(cè)移。

（1）壓緊裝置數(shù)量研究。自密實(shí)混凝土灌注時(shí)的上浮力根據(jù)灌注速度和混凝土性能的不同具有較大的不確定性。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，最后確定采用每塊軌道板5道壓緊裝置，壓緊裝置采用14#槽鋼制成，可以有效地抵消自密實(shí)混凝土帶來(lái)的上浮力。

（2）壓緊裝置加固措施研究。初始在底座板頂面以下12～15cm處鉆一個(gè)深10cm、直徑為18mm的孔，插入Ф16螺紋鋼進(jìn)行固定，容易變形，換成Ф22的孔、Ф20的鋼筋后（其它指標(biāo)不變），問(wèn)題得到解決。初始采用16#花桿螺栓連接壓桿橫梁和底座板植入鋼筋，花桿螺栓直徑小，容易變形，換成直徑為20mm的“T”形銷(xiāo)后，問(wèn)題得到解決，而且更加容易操作。

（3）防側(cè)移裝置研究。在曲線地段，自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性除帶來(lái)上浮力之外還帶來(lái)了水平力，這需要一個(gè)防側(cè)移裝置來(lái)抵消水平力，經(jīng)過(guò)多種裝置的嘗試，最終選擇了下圖所示的防側(cè)移裝置，取得了較好的效果。

3.3 模板研究

自密實(shí)的流動(dòng)性強(qiáng)，其模板設(shè)計(jì)時(shí)就要充分考慮其密封性和牢固性，同時(shí)排氣效果也是自密實(shí)混凝土灌注成功與否的關(guān)鍵，如果排氣不順，必然帶來(lái)起泡甚至空腔，嚴(yán)重影響自密實(shí)混凝土質(zhì)量。

（1）牢固性研究。模板的加工要考慮到模板的剛度、強(qiáng)度、重量、排氣性能，經(jīng)過(guò)嘗試，最終選用6mm厚的Q235鋼板做面板，8mm厚的扁鋼做加勁板，側(cè)模和端模采用整塊式，在工人能夠較容易搬運(yùn)的情況下還能保證足夠的剛度和強(qiáng)度。

（2）排氣孔位置研究。排氣孔位置有的設(shè)置在軌道板側(cè)面，有的設(shè)置在端頭，經(jīng)過(guò)綜合比較，采用四角設(shè)置排氣孔的方式，不僅排氣效果好，溢出的自密實(shí)混凝土可用集料槽收集，防止污染底座板，獲得了較好的效果。

（3）透氣模板布研究。自密實(shí)混凝土模板的脫?？蛇x用脫模劑，只是脫模劑容易造成漏漿、排氣不通暢的問(wèn)題。改進(jìn)為粘貼一面光面、一面毛面的專(zhuān)用透氣模板布后，可以很好地杜絕上述不利影響，澆筑完成的混凝土致密、平整。

4 灌注工藝研究

4.1 模腔內(nèi)濕潤(rùn)工藝研究

（1）前期未采用模腔濕潤(rùn)工藝，隔離層（土工布）有一定的吸水性，灌注時(shí)，隔離層會(huì)吸水，不利于自密實(shí)混凝土的擴(kuò)展。改進(jìn)后采用模腔內(nèi)濕潤(rùn)工藝，取得了較好的效果。

（2）模腔濕潤(rùn)器具的選擇。手工灑水無(wú)法控制水量，灑水少時(shí)，作用不明顯；灑水過(guò)多時(shí)，可能帶來(lái)自密實(shí)混凝土的離析、產(chǎn)生發(fā)泡層等不良后果。對(duì)比后采用農(nóng)用噴霧器濕潤(rùn)模腔，噴霧時(shí)間控制在5～8s，噴霧的范圍廣、且容易控制、不形成明水。

4.2 灌注工藝研究

（1）灌注導(dǎo)管的研究。軌道板頂面設(shè)計(jì)有1個(gè)灌注孔（中間），2個(gè)觀察孔（前后對(duì)稱(chēng)），每個(gè)孔采用錐形體，上直徑為180mm，下直徑為160mm，高度為200mm。灌注時(shí)不能用灌注料斗直徑通過(guò)灌注孔灌入模腔，否則溢出的混凝土?xí)廴拒壍腊?，必須使用長(zhǎng)度為600mm左右的灌注導(dǎo)管和防溢管。初始在市場(chǎng)上采購(gòu)輕巧實(shí)用的PVC管，常見(jiàn)的規(guī)格為160mm管徑（沒(méi)有160～180mm之間的PVC管），灌注時(shí)為防止PVC管掉下，外側(cè)纏繞土工布。發(fā)現(xiàn)混凝土沖擊力使PVC管落入模腔內(nèi)，阻礙混凝土擴(kuò)散。改進(jìn)后采用165mm管徑的鐵管，長(zhǎng)度控制在650mm，鐵管不會(huì)落入模腔內(nèi)；同時(shí)該直徑的鐵管具有較好的排氣性。可以較好地防止混凝土過(guò)多時(shí)溢出而污染軌道板。

（2）灌注料斗高度的研究。起初設(shè)計(jì)的灌注料斗高度為60cm、方形、固定式。試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)自密實(shí)混凝土壓強(qiáng)不足，自密實(shí)混凝土無(wú)法充滿(mǎn)整個(gè)模腔。改進(jìn)后的料斗為圓形、可調(diào)式，通過(guò)手拉倒鏈調(diào)整灌注料斗的高度，最大可調(diào)節(jié)灌注料斗距離軌道板頂面100cm，可提供一個(gè)較大的沖擊壓強(qiáng)，使自密實(shí)混凝土充滿(mǎn)整個(gè)模腔。

（3）灌注速度的研究。起初，施工工藝不熟練，灌注速度較慢，帶來(lái)的后果是自密實(shí)混凝土沖擊壓強(qiáng)不足，無(wú)法均勻地充滿(mǎn)整個(gè)模腔。改進(jìn)后采用“先快后慢”式灌注速度，先快可以提供一個(gè)較大的沖擊力，混凝土從排氣孔處排出時(shí)，適當(dāng)減慢灌注速度，可以更好地控制混凝土用量，不至于溢出。通過(guò)試驗(yàn)，形成一個(gè)較為理想的單塊板灌注時(shí)間：12～15分鐘。

5 拌制及運(yùn)輸方式研究

5.1 拌制方式研究

自密實(shí)混凝土的拌制目前可采用兩種方式，一種是在拌和站進(jìn)行集中拌制，用混凝土運(yùn)輸車(chē)運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。特點(diǎn)是：①成本較低；②拌和站距離現(xiàn)場(chǎng)較遠(yuǎn)，混凝土性能的可控性較差。另外一種拌制方式是采用混凝土自動(dòng)攪拌車(chē)。特點(diǎn)是：①成本較高；②在現(xiàn)場(chǎng)拌制，混凝土性能的可控性好。較好的選擇為近距離選擇拌和站集中拌制式以節(jié)省成本，遠(yuǎn)距離采用自動(dòng)拌和車(chē)拌制式以保證混凝土性能。

5.2 運(yùn)輸方式研究

自密實(shí)混凝土的運(yùn)輸主要涉及到混凝土運(yùn)輸車(chē)的選擇。單塊板的自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)方量為1.4m?（P5600），灌注時(shí)間為12～15s，規(guī)范上的要求自密實(shí)混凝土拌制完成后2小時(shí)內(nèi)必須用完，考慮每車(chē)混凝土的運(yùn)輸時(shí)間和灌板之間的施工間隙，每車(chē)混凝土以灌注4塊板的自密實(shí)混凝土數(shù)量較為適宜，對(duì)應(yīng)的方量為5.6m?，兼顧經(jīng)濟(jì)性，選擇6～8m?的混凝土運(yùn)輸車(chē)。

6 結(jié)論

通過(guò)工藝性試驗(yàn)的改進(jìn)和完善，對(duì)CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土的工裝、施工工藝、混凝土生產(chǎn)及運(yùn)輸技術(shù)措施總結(jié)如下：

（1）灌注小車(chē)宜改進(jìn)為：圓形料斗，具有自由開(kāi)合的閘門(mén)，通過(guò)方向輪和控制閥可自由行走，灌注料斗高度可調(diào)，輕便宜控制。

（2）壓緊裝置宜改進(jìn)為：壓緊裝置的數(shù)量采用5道，通過(guò)直徑為20mm的T形銷(xiāo)和在底座板上打孔并植入Ф20mm螺紋鋼的方式加固，在曲線地段增設(shè)防側(cè)移裝置。

（3）模板宜改進(jìn)為：使用6mm面板配合8mm厚加勁板的模板形式，在模板四角設(shè)置排氣孔，使用透氣模板布代替脫模劑。

（4）灌注工藝宜改進(jìn)為：灌注前使用噴霧器對(duì)模腔進(jìn)行潤(rùn)濕，使用Ф165mm鐵管作為灌注導(dǎo)管和防溢管，灌注高度應(yīng)控制在100cm左右，灌注速度采用“先快后慢”式，灌注時(shí)間控制在12～15分鐘。

（5）自密實(shí)混凝土拌制方式應(yīng)采用近距離自密實(shí)混凝土使用拌和站集中拌制，遠(yuǎn)距離自密實(shí)混凝土使用自動(dòng)攪拌車(chē)拌制，兩種拌制方式相結(jié)合。

（6）自密實(shí)混凝土的運(yùn)輸宜采用6～8m?的混凝土運(yùn)輸車(chē)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張丕界，田利民，于春孝等.CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收指導(dǎo)意見(jiàn)（試行）.（工管線路函【2012】159號(hào)）.鐵道部工程管理中心，2012.

[2] 章鍵華， 李榮飛，劉贊群.CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土充填層施工技術(shù)研究.中國(guó)鐵路，2013.12