楊德軍

(中鐵十一局集團(tuán)第三工程有限公司,湖北十堰 442000)

0 前言

單元板式無砟軌道作為高速鐵路主要軌道結(jié)構(gòu)形式之一,同其它無砟軌道結(jié)構(gòu)比較,有著容易維護(hù)、施工速度較快、成本較低等優(yōu)點。我國已逐步形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的單元板式無砟軌道技術(shù)。單元板式無砟軌道由混凝土底座、凸形擋臺、水泥乳化瀝青砂漿調(diào)整層、軌道板、鋼軌和扣件等幾部分構(gòu)成。其中,水泥乳化瀝青砂漿為單元板式無砟軌道的關(guān)鍵技術(shù)之一。

水泥乳化瀝青砂漿是水泥、砂、乳化瀝青、摻和材、鋁粉、水及其它外加劑經(jīng)攪拌而成,用于軌道板和混凝土底座之間起支撐彈性墊層的作用,其拌合物具有良好的可工作性,硬化后具有一定強(qiáng)度和彈性,并具有良好的可維修性。

1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

武廣客運專線武漢綜合試驗段水泥乳化瀝青砂漿采用國產(chǎn) A、B配方。其性能要求見表1。

除砂漿的性能滿足表1的技術(shù)要求外,在砂漿灌注施工時還應(yīng)滿足下列標(biāo)準(zhǔn):①保證砂漿灌注厚度 4～10 cm;②砂漿灌注要飽滿,砂漿灌注袋不得有褶皺;③砂漿灌注后軌道板懸空寬度不得大于 3 cm。

2 施工準(zhǔn)備

1)根據(jù)現(xiàn)行技術(shù)條件,建立工地試驗室。試驗室的試驗儀器及檢驗方法應(yīng)符合技術(shù)條件的規(guī)定及國家和鐵道部的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 水泥乳化瀝青砂漿的技術(shù)要求

2)施工前對上道工序要有書面交接手續(xù),對調(diào)好的軌道板的幾何形位進(jìn)行復(fù)檢,確認(rèn)無誤后方可進(jìn)行施工。

3)針對工程特點制訂有效的施工方案和完善的質(zhì)量控制保證體系。

4)進(jìn)行水泥乳化瀝青砂漿工藝和配合比的放大試驗。

5)做好砂漿原材料的管理:①材料進(jìn)場時必須具有合格證和產(chǎn)品質(zhì)量證明書,應(yīng)及時檢驗并建立原材料管理臺帳。臺帳內(nèi)容應(yīng)包括材料名稱、進(jìn)貨日期、品種、規(guī)格、數(shù)量、生產(chǎn)單位、合格證編號、質(zhì)量證明書編號、檢驗報告編號、使用部位等。②原材料的溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在 5℃～35℃范圍內(nèi),若環(huán)境溫度超出此范圍,應(yīng)采取必要的控制措施。③各種材料應(yīng)分類存放,遮陽儲存,防潮、防雨淋。在施工現(xiàn)場,乳化瀝青應(yīng)采用桶裝運輸或儲存,盡量不采用罐裝或池裝儲存,其它液體材料都應(yīng)采取桶裝儲存,做好標(biāo)記,以免發(fā)生混淆。各種干料在儲存時應(yīng)至少高于地面 20 cm,下部采用方木墊起,若采用室內(nèi)保存,距墻壁的距離應(yīng) ＞50 cm。④乳化瀝青的儲存時間不宜大于 3個月,干料的儲存時間不宜大于 1個半月。

3 施工工藝

3.1 水泥乳化瀝青砂漿現(xiàn)場拌制

3.1.1 工藝流程

水泥乳化瀝青砂漿的拌制是在自動化程度較高的砂漿攪拌車上進(jìn)行的。砂漿攪拌車由儲料系統(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。發(fā)電機(jī)供應(yīng)整車所需電源。空調(diào)設(shè)備用來調(diào)節(jié)保持車內(nèi)溫度。砂漿攪拌車停放在灌注點附近。各種材料送至施工現(xiàn)場,用專用加料設(shè)備對砂漿車進(jìn)行加料。攪拌前確定砂漿施工配合比和攪拌參數(shù),在砂漿車中輸入配合比和攪拌參數(shù)即可進(jìn)行攪拌。具體工藝流程為:材料溫度和設(shè)備狀態(tài)檢查→向攪拌車內(nèi)加料→輸入配合比→配料→攪拌→檢測→放進(jìn)成品斗→放進(jìn)轉(zhuǎn)運斗準(zhǔn)備運輸。

3.1.2 拌制方法

1)根據(jù)灌注點的位置,就近選擇地勢較平坦的地點將砂漿攪拌車停好,必要時用挖掘機(jī)整平。場地必須有足夠的面積,能夠停放兩臺吊車,且互不干擾。在攪拌車的旁邊設(shè)用于回收廢料和廢液的污水沉淀池。

2)將干粉料、乳化瀝青、P乳劑、消泡劑和引氣劑用載重卡車運至攪拌現(xiàn)場。由于水泥乳化瀝青對材料溫度相當(dāng)敏感,所以,加料前必須測量各種材料的溫度,應(yīng)控制在 5℃～35℃之間,超過此溫度范圍必須采取降溫措施。

3)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)備運轉(zhuǎn)是否正常。砂漿攪拌車需由經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)的人員進(jìn)行操作。試驗人員檢測車內(nèi)和環(huán)境溫度,并做好記錄。

4)將袋裝的干粉料拆袋放入加料斗中,用吊車吊起從砂漿攪拌車車頂加料口加入,乳化瀝青和 P乳劑用泵抽入儲料倉,消泡劑和引氣劑等外加劑分別由人工加入。在每次加完乳化瀝青和 P乳劑時,必須用水清洗齒輪泵,將清洗的污水排進(jìn)污水池。干粉料的包裝袋不得隨意散落,應(yīng)集中回收。

5)施工前,應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)配合比的基礎(chǔ)上確定砂漿的施工配合比,宜在施工現(xiàn)場試配,因為水泥瀝青砂漿的用水量對環(huán)境條件和材料溫度相當(dāng)敏感。施工時,應(yīng)不斷積累總結(jié)外界條件(環(huán)境溫度、天氣狀況)、材料溫度和砂漿需水量的關(guān)系,以判斷不同外界條件下的砂漿用水量。施工配合比確定后,由現(xiàn)場試驗人員開具施工配料單,現(xiàn)場施工主管簽字領(lǐng)取,方可進(jìn)行攪拌。

6)加料完成后(約 3 min配料完成),聯(lián)絡(luò)灌注點是否做好準(zhǔn)備工作,以便使砂漿在可工作時間內(nèi)灌注完成。砂漿攪拌車操作人員向電腦中輸入配料單上的施工配合比,并設(shè)定預(yù)先確定的攪拌參數(shù)(攪拌時間和攪拌轉(zhuǎn)數(shù)),啟動按鈕,開始攪拌。

7)待攪拌完成后,打開攪拌機(jī)檢修口取樣進(jìn)行檢測。測定砂漿的溫度、空氣含量和流動度,所檢指標(biāo)應(yīng)滿足表1要求。若測得的含氣量偏小,可以適當(dāng)延長快拌時間,直至合格。攪拌好的砂漿放入成品儲料斗準(zhǔn)備運輸。

3.2 水泥乳化瀝青砂漿現(xiàn)場灌注

3.2.1 工藝流程

在砂漿灌注前檢查軌道板的幾何形位和砂漿的灌注厚度,檢查合格后方可灌注。清理軌道板下灰塵和雜物,鋪好灌注袋,將拌制好的砂漿用轉(zhuǎn)運斗運至灌注點進(jìn)行灌注。水泥乳化瀝青砂漿灌注施工流程為:施工準(zhǔn)備→將砂漿運至灌注點→鋪設(shè)灌注袋→灌注→綁扎帶口→擠漿→鐵夾封口。

3.2.2 灌注方法

1)灌注前,復(fù)測軌道板的幾何形位,用鋼尺檢查水泥乳化瀝青砂漿注入厚度,并做好記錄。厚度檢查10個點,兩邊各 3個點,中間 4個點。砂漿的灌注厚度控制在 4～10 cm范圍內(nèi),宜為 4～6 cm,既滿足受力要求,又經(jīng)濟(jì)。當(dāng) ＞6 cm時,應(yīng)換用加大灌注袋,最大灌注厚度不得超過 10 cm。

2)清理軌道板下雜物和積水。先人工將混凝土塊、木屑等雜物清理干凈,再用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行清理。

3)放置灌注袋。檢查灌注袋的型號是否與軌道板型號一致,是否有破損。將灌注袋平鋪于軌道板上,兩端向中間對折,從軌道板中部放入,然后拉直,灌注袋橫向中心線和軌道板橫向中心線重合,為了使砂漿灌注后縱邊與軌道板邊緣齊平,對于灌注厚度為 5 cm的灌注袋來說,縱邊在垂直方向要多出軌道板 1.5 cm。鋪設(shè)同一灌注袋時,至少要有 3人同時操作,其中,2人拉住灌注袋兩端,1人在框架板中間拉住灌注袋的邊緣。這樣,才能保證灌注袋鋪設(shè)平順,無褶皺,使灌注袋縱邊露出軌道板一樣多。在直線地段,使灌注袋的袋口向軌道板外側(cè)。在曲線地段,灌注袋袋口朝向低的一側(cè)。鋪好后,用木楔固定。

4)在曲線或縱坡地段,為了防止軌道板在灌注過程中滑移或上浮,要采用軌道板緊固裝置對軌道板進(jìn)行固定。將緊固裝置固定于混凝土底座上,調(diào)節(jié)支撐螺栓與軌道板低的一側(cè)接觸,并壓緊軌道板,防止其上浮。

5)用塑料布覆蓋軌道板,以防砂漿污染軌道板。在袋口位置的底座上也鋪上塑料布。

6)將灌注漏斗放在軌道板上,使灌注口和袋口對齊,把灌注袋口套在灌注漏斗的出料口用尼龍繩捆好,準(zhǔn)備灌注。在灌注點放置兩個塑料桶,用來裝漏斗中剩余的砂漿。為了保證一塊板下兩條灌注袋同時灌注,并提高砂漿灌注效率,采用三通灌注漏斗進(jìn)行灌注。三通灌注漏斗上口直徑為 20 cm,下口直徑為 10 cm,兩個灌注口分別配有蝶閥。

7)用車將砂漿運至灌注點。轉(zhuǎn)運斗中的砂漿在運輸和灌注過程要保證攪拌。

8)接好灌注軟管,打開閥門,使砂漿緩緩流進(jìn)灌注袋。注意觀察砂漿在灌注袋中的流動情況,在砂漿即將充滿木楔位置時,要及時拔掉木楔,在即將灌滿的時候,放慢灌注速度,用手感覺每個支撐螺栓的松動情況,每條灌注袋對應(yīng)的兩個支撐螺栓有一個松動即停止灌注。

9)每塊板的砂漿應(yīng)連續(xù)灌注,中間不得有間斷。當(dāng)一罐砂漿在灌完一塊板有剩余時,在保證流動度合格的前提下,可以和下一罐連續(xù)灌注。為了保證灌注軟管在轉(zhuǎn)運斗上拆卸順利,每次拆卸時,用海綿或抹布將管口擦洗干凈。

10)當(dāng)砂漿灌注飽滿后,用尼龍扎帶扎緊袋口。在灌注袋口部分,約要留 20 cm的砂漿,并用支撐架支撐。砂漿灌注 20 m in后,將袋口砂漿慢慢擠入灌注袋,然后用鐵夾沿灌注袋縫紉線夾住。

3.3 水泥乳化瀝青砂漿的養(yǎng)生及封口

水泥乳化瀝青砂漿采用自然養(yǎng)生。C A砂漿經(jīng)過24 h后,會出現(xiàn)收縮現(xiàn)象。這種收縮會使軌道板和砂漿填充層之間產(chǎn)生縫隙,所以,在 24 h后,必須迅速拆除軌道板支撐螺栓。按一塊板 5 t計算,作用在砂漿上的荷載僅為 0.004 MPa,而砂漿 24 h的強(qiáng)度已超過0.1 MPa,所以,砂漿的強(qiáng)度支撐軌道板是足夠的。在乳化瀝青砂漿養(yǎng)生期間,要避免正在進(jìn)行的施工對軌道板形成沖擊。待養(yǎng)生強(qiáng)度 ＞0.7 MPa后,方允許在軌道板上行走。此外,在拆除支撐螺栓后,應(yīng)在支撐螺栓孔和吊環(huán)插孔中涂上防銹潤滑劑,并安置防銹蓋。

在拆掉支撐螺栓的同時,可沿袋口縫紉線將袋口砂漿切除,并用膠水或防水卷材將袋口封好。

3.4 水泥乳化瀝青砂漿現(xiàn)場檢測

1)施工前,需按《客運專線鐵路 CRTSI型板式無砟軌道水泥乳化瀝青暫行技術(shù)條件》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文件要求建立水泥乳化瀝青試驗室,并取得相應(yīng)資質(zhì)或由有資質(zhì)的單位授權(quán)。

2)砂漿常規(guī)檢測指標(biāo)有溫度、流動度、含氣量、抗壓強(qiáng)度、彈性模量、分離度、膨脹率、泛漿率等。砂漿的抗凍性、耐候性等耐久性指標(biāo)可送有資質(zhì)的單位進(jìn)行檢測。試驗方法參見《技術(shù)條件》和其它相關(guān)規(guī)范。

3)各項室內(nèi)試驗溫度條件為(23±2)℃。試件養(yǎng)護(hù)條件為(23±2)℃,(65±5)R H。

4)水泥乳化瀝青砂漿在灌注前需現(xiàn)場取樣進(jìn)行砂漿溫度、流動度和含氣量檢測。檢測指標(biāo)合格后,方可進(jìn)行灌注。

5)在水泥乳化瀝青砂漿施工期間,要取不同時段的水泥乳化瀝青砂漿留置試件,待以后檢測水泥乳化瀝青砂漿的各種性能。

3.5 水泥乳化瀝青砂漿配合比調(diào)整

水泥乳化瀝青砂漿拌合物的性能受環(huán)境因素影響很大,當(dāng)環(huán)境條件改變時,砂漿的配合比也應(yīng)隨之做出調(diào)整。一般情況下,環(huán)境溫度每升高或降低 1℃,砂漿的每方用水量要增加或減少 2 kg。干燥的天氣要比潮濕的天氣用水量偏大。各種材料的溫度也對砂漿的用水量影響很大,尤其是乳化瀝青的溫度影響最大。這需在施工過程中不斷積累數(shù)據(jù),總結(jié)規(guī)律。

4 結(jié)語

隨著高速鐵路的不斷普及,CRTSI型板式無砟軌道的應(yīng)用將越來越廣泛,配合比和施工配套設(shè)備將會逐漸得到統(tǒng)一和規(guī)范,作為板式無砟軌道關(guān)鍵技術(shù)之一的水泥乳化瀝青砂漿施工技術(shù),也有待大家共同去探討和完善。

[1]中華人民共和國鐵道部.鐵建設(shè)[2006]189號 客運專線無砟軌道鐵路工程測量暫行規(guī)定[S].北京:中國鐵道出版社,2006.

[2]江正榮,朱國梁.簡明施工計算手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005.