劉 翔,熊健民,李恒太,余天慶

(1湖北工業(yè)大學(xué)土木與建工程學(xué)院,湖北 武漢 430068;2中鐵十二局集團(tuán)有限公司,陜西 西安 710021)

1 工程概況

京滬高速鐵路自2008年4月開工,從北京南站出發(fā)終止于上海虹橋站,總長度1318公里.全線縱貫三市和四省,是我國目前最長的客運(yùn)專線之一.橋梁長度約1140 km,占正線長度86.5%.全線鋪設(shè)無碴正線約1268公里,占線路長度的96.2%.無碴軌道是用整體混凝土結(jié)構(gòu)代替?zhèn)鹘y(tǒng)有碴軌道中的軌枕和散粒體碎石道床的軌道結(jié)構(gòu),是高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢.2004年底鐵道部在引進(jìn)國外四種無碴軌道技術(shù)(德國的 Rheda-2000、Zubin、博格板式和日本的板式)

京滬高鐵采用CRTSII型板式無碴軌道[1],這種軌道結(jié)構(gòu)源于德國的博格板式軌道.橋上無碴軌道結(jié)構(gòu)由五個(gè)部分組成,分別為:兩布一膜滑動(dòng)層、鋼筋混凝土底座板、水泥乳化瀝青砂漿支承層、軌道板、側(cè)向擋塊.其具體組成如圖1.

圖12

2 橋上無碴軌道施工技術(shù)指標(biāo)

高標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、高標(biāo)準(zhǔn)施工和高質(zhì)量的維修管理是高速鐵路的重要技術(shù)特點(diǎn),高標(biāo)準(zhǔn)施工是其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié).為了確保高速鐵路安全、平穩(wěn)、舒適的運(yùn)行,必須對(duì)施工過程嚴(yán)格控制,滿足無碴軌道施工的各項(xiàng)指標(biāo).高速鐵路對(duì)軌道的基本要求:

1)高平順性 高平順性是高速鐵路對(duì)軌道的基本要求,也是高速鐵路建設(shè)中的控制性條件.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知,大多數(shù)軌道病害根源都是軌道初始不平順性的發(fā)生加重,若不進(jìn)行嚴(yán)格的控制,將造成運(yùn)營過程中無數(shù)的隱患.我國《京滬高速鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》對(duì)無碴軌道平順度鋪設(shè)精度標(biāo)準(zhǔn)做了規(guī)定(表1).

表1 我國高速鐵路無碴軌道平順度鋪設(shè)精度標(biāo)準(zhǔn)

2)高可靠性 高可靠性主要是指保持軌道結(jié)構(gòu)平順性、維修線路正常運(yùn)營的能力.高速鐵路在列車高頻的沖擊和振動(dòng)下,會(huì)造成扣件松動(dòng)、軌道磨損等病害,進(jìn)而破壞軌道的不平順性,影響鐵路的營運(yùn).

3)高穩(wěn)定性 高穩(wěn)定性是指軌道板抵抗失穩(wěn)的能力.高速鐵路建設(shè)大量采用超長無縫鋼軌,在高頻沖擊和振動(dòng)作用下,荷載、結(jié)構(gòu)、受力、變形更為復(fù)雜,因此,高速鐵路軌道高穩(wěn)定性也是高速鐵路建設(shè)的重要指標(biāo)[2].

4)高耐久性 高耐久性是指軌道材料壽命長和軌道維修周期長.維修量小時(shí)無碴軌道的優(yōu)點(diǎn)之一,但是無碴軌道的維修難度大、費(fèi)用高,保證無碴軌道高耐久性才能從經(jīng)濟(jì)性發(fā)揮無碴軌道己的優(yōu)勢.

為了滿足高速鐵路對(duì)軌道的基本要求,結(jié)合CRTSⅡ型板式無碴軌道自身的特點(diǎn),經(jīng)過工程技術(shù)人員的研究創(chuàng)新,總結(jié)出了一整套適合我國國情的無碴軌道鋪設(shè)技術(shù).京滬高鐵CRTSII型板式無碴軌道施工工藝流程如圖2.

圖2 無碴軌道施工工藝圖

3 無碴軌道施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 橋面防水

國內(nèi)外大量的研究成果表明,鋼筋混凝土橋梁的混凝土脫落和鋼筋的銹蝕的重要原因是水的滲入,因此防水工程是高速鐵路建設(shè)的重點(diǎn)控制對(duì)象,京滬高速鐵路橋面防水全線采用噴涂聚脲防水材料,這是全球單項(xiàng)工程中施工面積最大、材料使用量最大的一項(xiàng)防水工程.同時(shí),由于京滬高速鐵路地區(qū)分布跨度大、氣候環(huán)境差異很大、工程量巨大、施工期緊等特點(diǎn),使橋面防水工程在技術(shù)管理和施工技術(shù)上存在較大難度.防水工程在整個(gè)高速鐵路的施工建設(shè)中應(yīng)引起足夠重視.

京滬高速鐵路橋梁混凝土橋面防水層施工主要分為橋面處理、底涂處理、噴涂聚脲防水涂料、脂肪族聚氨酯面層鋪設(shè)、聚脲搭接等.高速鐵路橋梁防水技術(shù)要求為:1)橋面連續(xù)密閉的防水滿足使用功能要求;2)滿足耐久性要求;3)滿足梁體靜、動(dòng)荷載下的變形要求;4)滿足長期荷載下的疲勞性能要求;5)有良好的施工性(環(huán)境溫度、與混凝粘接、施工的便利);6)可在野外大規(guī)模的快速施工并能保證質(zhì)量(參見鐵建設(shè)[2004]157號(hào)文).

3.1.1 橋面處理 防水層施工前應(yīng)按相關(guān)規(guī)定對(duì)橋面進(jìn)行驗(yàn)收,如果達(dá)不到要求就必須對(duì)橋面進(jìn)行處理后再進(jìn)行防水施工.橋面處理一般有三種常用的處理方法:基層缺陷修補(bǔ)、拋丸、打磨.本文重點(diǎn)介紹拋丸的處理方法.

拋丸是用拋丸機(jī)對(duì)橋面面部進(jìn)行處理的工藝,通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的葉輪靠離心力把丸料(鋼丸或鋼砂)以很高的速度拋射到工作表面上,讓丸料沖擊工作表面,達(dá)到處理工作表面上的雜質(zhì)、附著物以及其他需要清理的物質(zhì)效果.打擊過表面的鋼丸在配套吸塵設(shè)備產(chǎn)生的負(fù)壓和本身撞擊的反彈作用下,鋼丸和雜質(zhì)一起回到機(jī)器自身的分離系統(tǒng),并將雜質(zhì)和可以回收使用鋼丸自動(dòng)分離并分別回收.

拋丸施工具體步驟:

1)基層檢查:清理大的表面遺留物,如螺栓、石塊等.

本文選取1990—2014年亞太地區(qū)18個(gè)主要國家(澳大利亞、文萊、加拿大、智利、中國、印度尼西亞、日本、韓國、馬來西亞、墨西哥、新西蘭、秘魯、菲律賓、俄羅斯、新加坡、泰國、美國和越南)的面板數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析。在研究RTA條款質(zhì)量時(shí)，主要整理分析了截止到2014年底亞太地區(qū)內(nèi)部46個(gè)已經(jīng)生效實(shí)施的RTA協(xié)議條款原文。

2)試拋,以確認(rèn)以下拋丸工藝數(shù)據(jù).如:最佳丸料規(guī)格;丸料流量即最佳電機(jī)負(fù)載;拋丸設(shè)備行走速度.

3)以上工藝參數(shù)設(shè)定后,對(duì)拋丸吸塵器收集的雜質(zhì)和灰塵集中處理.清理完成后注意保潔.

3.1.2 底涂處理 底涂噴涂前用用含水率測試儀測試基層含水率以確定底涂類型,含水率大于7%則按潮濕基層條件施工.底涂是用來粘結(jié)混凝土基層與聚脲涂層的,應(yīng)有良好的滲透力和粘結(jié)作用.施工過程中要求涂抹均勻、無漏涂無堆積現(xiàn)象,施工完畢進(jìn)行目測檢查,驗(yàn)收合格以后,才能進(jìn)行噴涂施工.

3.1.3 噴涂 噴涂是在基層溫度高于露點(diǎn)溫度3℃并且環(huán)境溫度在10～35℃之間時(shí)進(jìn)行的,最低要分2次噴涂.第一道宜薄噴,可充分暴露缺陷及孔洞,使用專用慢反應(yīng)聚脲進(jìn)行修補(bǔ)及堵孔,在確認(rèn)無任何問題時(shí)方可進(jìn)行下道噴涂.設(shè)定好噴涂車的行進(jìn)速度和噴槍的運(yùn)行速度,使噴涂聚脲達(dá)到設(shè)計(jì)的厚度,調(diào)試好噴涂設(shè)備后進(jìn)行大面積的噴涂.

3.1.4 脂肪族聚氨酯面層鋪設(shè)、聚脲搭接 為了保證面層和聚脲防水層之間具有良好的粘結(jié).脂肪族聚氨酯面層宜在聚脲防水層施工完畢后6 h內(nèi)完成,施工前,應(yīng)對(duì)相應(yīng)區(qū)域表面進(jìn)行清潔處理,保證聚脲防水層表面干燥、無灰塵、油污和其他污染物.脂肪族聚氨酯面層施工工藝一般為輥涂或噴涂,邊角溝槽輔以刷涂施工.

在橋面混凝土噴涂聚脲防水材料時(shí)應(yīng)連續(xù)施工,在梁端處應(yīng)施作收邊處理,使用角磨機(jī)將聚脲噴涂層邊緣修平.從而防止卷邊現(xiàn)象發(fā)生.

3.2 底座板施工

底座板施工的關(guān)鍵是控制好底座板表明的平整度和高程,高程允許偏差為±5 mm,底座板施工分為施工單元?jiǎng)澐?、鋼筋網(wǎng)加工、底座板模板安裝、底座板混凝土澆筑、底座板張拉等5個(gè)步驟[3].

圖3 一個(gè)施工單元具體劃分

底座板的混凝土澆筑帶采用分段式澆筑,在兩個(gè)混凝土澆筑段之間有后澆混凝土間縫,稱此間縫為后澆帶.后澆帶分為兩種,鋼板連接器后澆帶(HJD1)和剪力齒槽后澆帶(HJD2).

鋼板連接器后澆帶(HJD1)在混凝土澆筑完成后進(jìn)行,寬度為50 cm,在跨中或需要處設(shè)置,分布在:常規(guī)區(qū),臨時(shí)端刺區(qū)(J1,J2,J3,J4),常規(guī)區(qū)與臨時(shí)端刺交界處(K0或K1).

另外一種后澆帶為剪力齒槽后澆帶(HJD2),寬度為66 cm.也是在混凝土澆筑完成后進(jìn)行的.一般分布在:臨時(shí)端刺區(qū),梁端剪力齒槽處.

施工單元?jiǎng)澐滞瓿珊?在橋梁顯著位置進(jìn)行標(biāo)注,方便后續(xù)鋼筋張拉作業(yè)時(shí)識(shí)別,注意鋼板連接器中錨固螺母和鎖緊螺母的位置,以保證張拉作業(yè)的正確施工.

3.2.2 底座板張拉 底座板張拉連接的本質(zhì)是對(duì)底座板結(jié)構(gòu)的“鎖定”.底座板張拉前先使用測溫儀連接預(yù)先在底座板中設(shè)置的溫差電耦進(jìn)行板芯溫度測量.然后測量張拉連接器作業(yè)長度,鑿毛并清理后澆帶,做好張拉前的準(zhǔn)備工作.

張拉采用應(yīng)力應(yīng)變雙控制的方法,當(dāng)在規(guī)定的張拉應(yīng)力下不能得到相應(yīng)的拉伸時(shí),應(yīng)更換位置或重復(fù)張拉,以獲得規(guī)定的拉伸.張拉作業(yè)中使用的張拉方式:1)用450N.m的力扭矩扳手?jǐn)Q緊;2)用計(jì)算所得張拉量扭矩扳手?jǐn)Q緊;3)用開口扳手?jǐn)Q緊;4)直接用手?jǐn)Q緊.底座板張拉的前提條件是:1)張拉連接段落中的所有混凝土澆筑段完成;2)軌道基準(zhǔn)點(diǎn)放樣結(jié)束;3)張拉連接前,臨時(shí)端刺區(qū)域內(nèi)澆筑段落要進(jìn)行長度和溫度的測量并記錄備用;4)臨時(shí)端刺區(qū)域內(nèi)要安裝臨時(shí)側(cè)向擋塊;5)底座板張拉在施工單元內(nèi)所有混凝土澆筑段完成;6)清潔精軋螺紋鋼筋,錨固螺母涂上油脂;清潔后澆帶浮渣,準(zhǔn)備足夠的張拉工具.

3.3 軌道板施工

3.3.1 軌道板粗鋪 軌道板鋪設(shè)前必須對(duì)軌道板、灌漿孔進(jìn)行清洗.在板底兩側(cè)特定位置粘貼非吸水性發(fā)泡材料,底座板上安裝木質(zhì)墊塊.軌道板上橋采用門架式起重機(jī)吊裝上橋,軌道板上橋由測量人員對(duì)側(cè)向模板進(jìn)行精確地測量定位,軌道板水平位置就可以通過固定在側(cè)模板上的標(biāo)尺進(jìn)行初步鋪設(shè).粗定位的軌道板平面誤差控制在10 mm以內(nèi).

3.3.2 軌道板精調(diào) 軌道板大致就位以后,安裝軌道板精調(diào)設(shè)備,同時(shí)對(duì)全站儀進(jìn)行溫度、氣壓及誤差校準(zhǔn).定期對(duì)標(biāo)架進(jìn)行檢修校準(zhǔn).軌道板精調(diào)步驟為:1)利用平差計(jì)算后的軌道基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù),用施工布板軟件計(jì)算出每塊板支點(diǎn)空間坐標(biāo);2)把軟件計(jì)算出的坐標(biāo)輸入到現(xiàn)場調(diào)板用精調(diào)測量系統(tǒng)中,進(jìn)行理論坐標(biāo)與實(shí)際坐標(biāo)的對(duì)比分析,得出軌道板調(diào)整量;3)通過人工調(diào)整軌道板精調(diào)裝置調(diào)整軌道板到準(zhǔn)確的空間位置.精調(diào)軌道板相對(duì)精度控制在0.3 mm以內(nèi).精調(diào)結(jié)束后做好防護(hù)措施,避免對(duì)軌道板的擾動(dòng)(參見鐵建設(shè)[2007]85號(hào)文).

3.3.3 封邊及灌漿 軌道板精調(diào)定位壓緊固定后安裝扣壓裝置,扣壓裝置分板中型和板側(cè)型.清理干凈板底雜物,然后進(jìn)行封邊作業(yè),封邊前要進(jìn)行潤濕處理,側(cè)向封邊采用普通水泥砂漿或速凝砂漿,相鄰軌道板之間橫縫封邊采用特定砂漿,封邊高度至少高出板底2 cm,要采取特定措施防止砂漿侵入板底,砂漿初凝前在板側(cè)四角及板中位置留出排氣孔.

瀝青水泥砂漿攪拌采用移動(dòng)式瀝青水泥砂漿攪拌設(shè)備及砂漿車,砂漿攪拌嚴(yán)格按照要求成品符合規(guī)范,灌注前對(duì)砂漿進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn),符合要求后方可灌注.成品料的上橋采用隨車吊配合中間罐,中間罐自帶動(dòng)力攪拌,保障成品料狀態(tài).成品料從攪拌完成到灌注入板在30 min內(nèi)完成.灌漿作業(yè)時(shí),要對(duì)軌道板進(jìn)行覆蓋防止污染.當(dāng)四周排氣孔有連續(xù)勻質(zhì)砂漿流出封堵排氣孔.當(dāng)灌漿孔液面高度到達(dá)一定高度不再下降時(shí),停止灌漿,人工舀出多余砂漿,清理灌漿孔,在砂漿初凝前植入連接鋼筋.

4 結(jié)束語

無碴軌道具有軌道穩(wěn)定性好、能長時(shí)保持幾何形位能、耐久性好、剛度均勻性好、二期荷載低等特點(diǎn),在高速鐵路建設(shè)中得到迅速發(fā)展,我國的高速鐵路也大力推廣無碴軌道.橋上板式無碴軌道施工技術(shù),其施工工藝科學(xué)合理,施工過程簡單實(shí)用,保證了施工高精度,運(yùn)行高舒適性的要求.對(duì)當(dāng)前我國大力發(fā)展的高速鐵路無碴軌道施工具有很強(qiáng)的指導(dǎo)作用和重要意義.

[1]李向國.高速鐵路技術(shù)[M].北京:中國鐵道出版社,2008.

[2]張曙光.京滬高速鐵路系統(tǒng)優(yōu)化研究[M].北京:中國鐵道出版社,2009.

[4]秦瑞謙,陳波.樁板路基結(jié)構(gòu)及雙塊式無碴軌道施工技術(shù)[J].鐵道建筑,2007(2)92-95.