CRTSⅡ型板式無砟軌道施工質(zhì)量缺陷綜合處治技術(shù)

曾權(quán)仁

(中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司 浙江湖州 313000)

1 引言

CRTSⅡ型無砟軌道系統(tǒng)是高鐵、客專列車高速運(yùn)營的核心系統(tǒng)。CRTSⅡ型無砟軌道施工質(zhì)量的優(yōu)劣，直接關(guān)系到高速列車行車的安全性、穩(wěn)定性、耐久性。然而在施工過程中，由于種種原因會造成一些施工質(zhì)量缺陷。采用科學(xué)的、正確的施工方法，對施工質(zhì)量缺陷進(jìn)行正確處治，能夠最大程度滿足或者基本滿足施工設(shè)計(jì)和施工規(guī)范的質(zhì)量要求。通過對京滬、滬昆高鐵CRTSⅡ型無砟軌道施工質(zhì)量缺陷綜合處治，保證了CRTSⅡ型無砟軌道的施工質(zhì)量要求，并總結(jié)出一套成熟的客專、高鐵CRTSⅡ型無砟軌道施工質(zhì)量缺陷綜合處治技術(shù)。

2 側(cè)向擋塊剪力齒槽施工質(zhì)量缺陷及處治

2.1 側(cè)向擋塊剪力齒基本構(gòu)造

側(cè)向擋塊主要作用是用于鋼筋混凝土底座板的側(cè)向固定，確?；炷恋鬃宓目骨鷫盒阅?，將來自軌道板和混凝土底座板的作用力傳遞到橋梁上[1]。側(cè)向擋塊縱向長1.2 m，寬度40.0 cm，在平行于線路方向兩端為圓弧形狀，其半徑均為40 cm，兩端平直面高度隨超高調(diào)整，擋塊扣壓部分(非圓弧部分)厚20.5 cm，整體高度(變量1)根據(jù)超高在相應(yīng)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上減小15 mm。側(cè)向擋塊剪力齒槽中預(yù)埋的10個(gè)連接鋼套筒內(nèi)旋入HRB335鋼筋(6?16 mm和4?12 mm剪力鋼筋)將側(cè)向擋塊與橋梁連接。

2.2 缺陷描述及修整措施

(1)缺陷描述

無砟軌道底座板施工時(shí)，有部分底座板橫向超出梁面加高層蓋住了側(cè)向擋塊齒槽。究其原因?yàn)榈鬃鍍蓚?cè)的側(cè)向擋塊距離小于設(shè)計(jì)要求，在澆筑底座板時(shí)混凝土?xí)騻?cè)向擋塊齒槽處下壓(見圖1)，使底座板以及滑動層低于增高層的上表面。雖然不會直接產(chǎn)生危害，但在溫度作用下，當(dāng)梁體與底座板產(chǎn)生相對位移時(shí)，由于側(cè)向擋塊齒槽處底座板混凝土的下壓，會導(dǎo)致底座板損壞。

圖1 底座板混凝土下沉蓋住側(cè)向擋塊齒槽區(qū)域

(2)整修措施

側(cè)向擋塊齒槽中下壓的底座板混凝土以及低于增高層上表面的底座板混凝土須仔細(xì)清除，可借助切割機(jī)切割混凝土或者人工鑿除。切割鑿除的混凝土碎塊、灰塵必須清理干凈，邊緣產(chǎn)生的毛邊必須整修，不能損壞滑動層。

澆筑側(cè)向擋塊混凝土前，應(yīng)將滑動層用膠帶固定在底座板上，澆筑側(cè)向擋塊時(shí)混凝土就不會進(jìn)入滑動層間，滑動層也不會和側(cè)向擋塊澆筑在一起。

3 底座板與側(cè)向擋塊施工質(zhì)量缺陷及處治

(1)缺陷描述

當(dāng)?shù)鬃鍍蓚?cè)的側(cè)向擋塊距離小于設(shè)計(jì)要求時(shí)，底座板通過側(cè)向擋塊齒槽處的相應(yīng)區(qū)域在鋪設(shè)滑動層前應(yīng)進(jìn)行整修，以此避免底座板澆筑時(shí)，底座板混凝土通過側(cè)向擋塊齒槽處的空隙沉陷下壓(見圖2)。

圖2 底座板邊緣通過側(cè)向擋塊齒槽上的空隙用砂漿填充

(2)整修措施

在底座板邊緣下方的側(cè)向擋塊齒槽處，用符合要求的砂漿填充至加高層上邊緣。底座板蓋過的側(cè)向擋塊齒槽邊緣處要鑿毛，清除混凝土雜物以及防水層產(chǎn)生的雜物。如果混凝土表面鑿毛不足，特別是耳墻的斜面，會造成該接觸面為滑動面[2]。將砂漿填充區(qū)進(jìn)行不完全濕潤，用符合要求的砂漿填充。填充最高至增高層的上邊緣，砂漿填充區(qū)域只能是底座板下方的區(qū)域。

4 側(cè)向擋塊與剪力齒槽施工質(zhì)量缺陷及處治

(1)施工質(zhì)量缺陷描述

由于架梁機(jī)在梁上通過，常導(dǎo)致從梁縫開始的第一個(gè)混凝土剪力齒槽受損或完全破損，其他大部分剪力齒槽的剪力齒只部分受損。由于支撐錨固性能發(fā)生改變，當(dāng)混凝土剪力齒槽部分殘留或完全缺失時(shí)，必須對剪力齒槽進(jìn)行整修。

(2)整修措施

破裂的側(cè)向擋塊剪力齒槽，采用混凝土或聚合物材料修補(bǔ)完畢后，必須對所有齒槽進(jìn)行鑿深處理，且低于相鄰擠塑板混凝土增高層或既有齒槽混凝土至少35 mm。因?yàn)榧航?jīng)修補(bǔ)完的剪力齒抗剪承載力不完全能夠承載梁面荷載傳遞(見圖3)，使剪力釘?shù)腻^固板頂面在直線段保持平齊，伸入底座板且大于1/2底座板厚度[3]。齒槽鑿深處理不允許損傷梁體的鋼筋、錨固區(qū)的連接套筒，剪力齒槽螺紋連接套筒要封蓋。清除己受損剪力齒槽處的所有松動和受損部分，鑿毛受損齒槽的部位，直至梁體混凝土骨料顯露。

圖3 側(cè)向擋塊剪力齒槽破損

5 剪力齒槽與后澆帶(BL2)施工質(zhì)量缺陷及處治

5.1 剪力齒槽后澆帶(BL2)基本構(gòu)造

剪力釘采用?28螺紋鋼筋和Q235鋼板，加工車絲并焊接鋼板，采用坡口焊接。在底座板鋼筋安裝前將剪力釘擰進(jìn)預(yù)埋套筒，深度不小于42.0 mm，距上層鋼筋距離小于1.0 cm。齒槽后澆帶寬678.0 mm[4]。

5.2 剪力齒槽后澆帶處底座板鋼筋保護(hù)層不足施工質(zhì)量缺陷描述及整修

(1)缺陷描述

在剪力齒槽后澆帶(BL2)處的底座板上層鋼筋沒有足夠的保護(hù)層厚度，表面裂縫沿鋼筋延伸(見圖4)。

圖4 剪力齒槽后澆帶(BL2)處底座板鋼筋保護(hù)層厚度不足

(2)整修措施

對于表面出現(xiàn)的裂縫，只需用合成樹脂材料密封填實(shí)就能保證其粘結(jié)力并起到防腐蝕作用。在剪力齒槽后澆帶及底座板混凝土澆筑后，對底座板寬出軌道板側(cè)邊混凝土保護(hù)層厚度不夠的區(qū)域，采用純聚合物環(huán)氧丙烯酸酷/聚氨酷互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)化學(xué)灌漿料涂刷[5]。涂抹使用毛刷，化學(xué)灌漿料會自動流進(jìn)裂縫中，直到裂縫中流出化學(xué)灌漿料為止。再用XYPEX(賽柏斯)結(jié)晶材料涂抹在裂縫表面，這種結(jié)晶物除對混凝土表面具有保護(hù)作用外，還會填充混凝土的孔隙，從而增加了混凝土的密實(shí)度，進(jìn)而提高混凝土整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、防水能力和耐腐蝕性能等[6]。

6 鋼板連接器施工質(zhì)量缺陷及處治

6.1 鋼板連接器(BL1)基本構(gòu)造

鋼板連接器由一塊4 cm厚鋼板及鋼板兩側(cè)焊接的雙層HRB500 ?25鋼筋及?25精軋螺紋鋼組成。兩種鋼筋長度均為2.5 m，兩側(cè)用?25 mm螺母錨固。兩側(cè)的精軋螺紋鋼筋通過鋼板連接孔直接與鋼板角焊連接，鋼板連接器(BL1)后澆帶寬度500 mm[7]。

6.2 鋼板連接器安裝過高施工質(zhì)量缺陷描述

鋼板連接器安裝過高導(dǎo)致混凝土保護(hù)層厚度不足，鋼板連接器露出底座板表面(見圖5)。根據(jù)設(shè)計(jì)圖在底座板找坡區(qū)域的最小混凝土保護(hù)層厚度為29 mm，而在鋼板連接器處的混凝土保護(hù)層厚度沒有滿足設(shè)計(jì)要求。通常有下列原因:

(1)底座板的厚度沒有滿足設(shè)計(jì)值。

(2)鋼板連接器沒有安裝在底座板截面的中心位置。

(3)鋼板連接器處混凝土保護(hù)層厚度小于10 mm，鋼板露出或者高于底座板表面。

(4)混凝土澆筑段己經(jīng)澆筑完畢，鋼板連接器后澆帶留空。鋼板連接器鋼板處混凝土保護(hù)層厚度小于10 mm，或者鋼板連接器鋼板露出底座板表面。

圖5 鋼板連接器露出底座板表面

6.3 整修措施

鋼板連接器的鋼板及連接鋼筋必須拆除，前提條件是底座板混凝土澆筑段還沒有進(jìn)行縱連。鋼板連接器連接鋼筋區(qū)域的底座板混凝土須小心清除，以保證底座板的縱向鋼筋以及滑動層薄膜和下層土工布不被損壞。

鋼板連接器的連接鋼筋以及底座板的縱向鋼筋鑿除后，重新安裝鋼板連接器，以使鋼板連接器鋼板處的混凝土保護(hù)層厚度滿足要求。如鋼板連接器的連接鋼筋在拆除過程中受損，需在重新安裝前更換受損鋼筋。按照要求重新澆筑底座板，在鋼板連接器處的后澆帶留空。

7 臨時(shí)端刺區(qū)域內(nèi)剪力齒槽后澆帶(BL2)施工質(zhì)量缺陷及處治

(1)臨時(shí)端刺區(qū)域內(nèi)剪力齒槽后澆帶(BL2)過寬導(dǎo)致鋼筋變形起拱缺陷描述

根據(jù)設(shè)計(jì)剪力齒槽后澆帶(BL2)的寬度應(yīng)為680 mm，考慮到實(shí)際施工偏差允許放寬到720 mm，而施工中有些剪力齒槽后澆帶(BL2)的寬度大于720 mm。

剪力齒槽后澆帶(BL2)的寬度因該處鋼筋配筋提供的壓屈穩(wěn)定性而受限，縱連后由于底座板溫度升高而受壓。在臨時(shí)端刺區(qū)域大多數(shù)剪力齒槽后澆帶(BL2)在與下一個(gè)常規(guī)區(qū)縱連前均沒有澆筑，當(dāng)剪力齒槽后澆帶(BL2)寬度過大的時(shí)，導(dǎo)致鋼筋側(cè)向彎折拱起，現(xiàn)場見圖6。

圖6 剪力齒槽后澆帶過寬溫升后鋼筋側(cè)向彎折拱起

(2)整修措施

承載能力小于荷載，應(yīng)在后澆帶處設(shè)置鋼撐桿，鋼撐桿通過鋼楔起到傳力作用。鋼撐桿應(yīng)在臨時(shí)端刺與第一個(gè)常規(guī)區(qū)縱連之前的某一天中溫度較低時(shí)完成設(shè)置，避免因混凝土冷卻收縮而卸載的問題。鋼撐桿與其相鄰的縱向鋼筋用鐵絲綁扎至少3處。假如后澆帶接縫處的箍筋對鋼撐桿的支腳有妨礙，應(yīng)該將其與縱向鋼筋松開，并移至一邊。

鋼撐桿最早允許在剪力齒槽后澆帶(BL2)澆筑一天后并在底座板的降溫周期內(nèi)拆除，為此鋼撐桿所在的位置應(yīng)預(yù)先留空，在拆除鋼撐桿后在留空處用混凝土填滿。鋼撐桿在橫向等間距安裝共計(jì)11～12道(見圖7)。

圖7 剪力齒槽后澆帶過寬鋼撐桿加固措施

8 鋼板連接器后澆帶處滑動層施工質(zhì)量缺陷及處治

(1)鋼板連接器后澆帶處滑動層起拱施工質(zhì)量缺陷描述

底座板縱連張拉時(shí)發(fā)現(xiàn)滑動層在鋼板連接器后澆帶處起拱，最高處為5.5 cm?；瑒訉悠鸸爸吝B接器鋼板下緣，占用了混凝土保護(hù)層空間，混凝土斷面因此受到削弱。

(2)整修措施

起拱的滑動層應(yīng)進(jìn)行下壓處理，無超高地段可以通過圖8所示方法解決?；炷翂|塊大小為4×4 cm，每排可用8塊。由此一個(gè)大的起拱被分解為4個(gè)小拱，拱的高度和相應(yīng)空鼓體積將大幅減小。

圖8 鋼板連接器后澆帶處滑動層起拱下壓處理

通過下壓把滑動膜拱的高度控制在15 mm范圍之內(nèi)，個(gè)別情況可允許達(dá)到22 mm。鋼板下的滑動層應(yīng)該完全壓平，否則斷面將偏心受力。為了避免形成大的裂縫，在鋼板上方設(shè)置?10或?12縱向附加鋼筋，附加鋼筋呈倒U形，其支腿長度為12 cm。

在底座板的超高地段，采用1個(gè)由?12鋼筋焊成的壓膜支架(見圖9)，墊塊的大小與上述相同，壓腳的長度和連接器鋼板傾斜度相匹配。橫向布置3排支架，由此大的起拱可以分成4個(gè)小的起拱[9]。

圖9 鋼板連接器后澆帶處滑動層壓膜支架橫截面

9 軌道板灌漿施工質(zhì)量缺陷及處治

9.1 軌道板邊角灌漿不飽滿施工質(zhì)量缺陷描述

軌道板下灌注飽滿的砂漿墊層能保證將其上行駛的列車產(chǎn)生的荷載向砂漿層下部傳遞。當(dāng)墊層砂漿灌注不飽滿時(shí)，會降低無砟軌道的耐久性和幾何位置的穩(wěn)定性，甚至導(dǎo)致無砟軌道的毀壞，因此軌道板下的墊層砂漿必須灌注飽滿(見圖10)。

軌道板下出現(xiàn)軌道板與墊層砂漿脫離現(xiàn)象，但縫隙較小(<15 mm)，有脫離的區(qū)域沿軌道板橫向延伸至板下，最寬30 mm。

圖10 軌道板邊角灌漿不飽滿

9.2 引起缺陷可能的原因

(1)縱向封邊密封不嚴(yán)，致使墊層砂漿滲出。

(2)超高區(qū)域灌注量過少。

(3)灌漿口處灌漿后的漿面低于超高最高處墊層砂漿的漿面。

(4)在灌漿口處過早將超灌的瀝青砂漿舀出，致使過早失去灌漿所需的壓力。

(5)排氣孔設(shè)置不合理。排氣孔上緣位置低于軌道板下緣，導(dǎo)致砂漿填充滿整個(gè)灌注空間后，排氣孔已經(jīng)有均勻飽滿的砂漿流出，此時(shí)在排氣孔上緣與軌道板下緣處的封閉部位仍殘留部分空氣未排出，從而導(dǎo)致局部砂漿不飽滿現(xiàn)象的產(chǎn)生[10]。

9.3 整修措施

將軌道板與墊層砂漿存在脫離縫隙的區(qū)域內(nèi)原有砂漿采用銑桿或其它小型工具人工鑿除，注意不要傷及軌道板和底座板。將砂漿層鑿成外八字形，并徹底清理松動的砂漿塊，用吹風(fēng)機(jī)將腔體內(nèi)的雜物吹干凈(見圖11)[11]。

圖11 軌道板邊角灌漿不飽滿質(zhì)量缺陷整修

側(cè)模距軌道板邊3 cm，并沿有缺陷的區(qū)域縱向長度范圍全長設(shè)置。安裝后的模板高度比軌道板底邊高出最少15 cm。因?yàn)橹螌由媳砻娌黄秸柙谀０逋鈧?cè)施作側(cè)向封邊砂漿。在模板端部設(shè)置1個(gè)15 cm×15 cm的灌漿槽，接于軌道板端部，高與軌道板頂面平齊。墊層砂漿可從此灌漿槽處灌入，并通過槽中墊層砂漿的不同高度來調(diào)節(jié)灌漿壓力。

灌漿槽須設(shè)在缺漿最深的范圍，墊層砂漿首先流入軌道板板底，隨后在缺漿區(qū)沿板縱向灌入。當(dāng)灌漿槽中灌滿砂漿并高出軌道板底邊10 cm后方可結(jié)束灌漿。當(dāng)補(bǔ)漿的墊層砂漿硬化后，可拆模并將軌道板和模板之間的墊層砂漿鑿除。水泥乳化瀝青砂漿充填層是CRTSII型板式無砟軌道施工質(zhì)量控制的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，施工質(zhì)量不僅取決于砂漿的配比和原材料質(zhì)量，更為重要的是砂漿充填層施工過程的質(zhì)量控制[12]。

10 結(jié)束語

CRTSⅡ型無砟軌道施工，其核心技術(shù)均圍繞底座板、軌道板施工展開，質(zhì)量優(yōu)劣直接關(guān)系到高速列車運(yùn)行安全，對客運(yùn)專線和高速鐵路運(yùn)營的穩(wěn)定性、耐久性和旅客乘座的舒適性有重大影響。施工質(zhì)量缺陷要采取科學(xué)正確的整修處治措施，才能最大程度滿足或者基本滿足施工設(shè)計(jì)和規(guī)范的質(zhì)量要求，確保CRTSⅡ型板式無砟軌道的施工質(zhì)量。