王安會 ，孫昆鵬 （中鐵四局集團第一工程有限公司，安徽 合肥 230041）

0 前言

《高速鐵路CRTSⅢ型板式無砟軌道先張法預應力軌道板暫行技術(shù)條件規(guī)定》：軌道板脫模后，先封錨再進行水中養(yǎng)護。水養(yǎng)作為CRTSⅢ型板式無砟軌道先張法預應力軌道板（以下簡稱CRTSⅢ型板）的重要工序，對CRTSⅢ型板后期強度增長具有不可替代的作用，因此如何控制軌道板水養(yǎng)質(zhì)量及水養(yǎng)溫度控制是軌道板施工的一個重點。采用科學的水養(yǎng)池溫控技術(shù)，合理地利用水養(yǎng)池溫度變化規(guī)律利用可以節(jié)約能源，提高工效，減小水溫的波動的作用。

1 工程概況

中鐵四局集團第一工程有限公司承德軌道板場位于承德縣六溝鎮(zhèn)中六溝村，軌道板場右側(cè)靠近京沈京冀鐵路客運專線（對應線路中心里程約為DK215+800）,軌道板場左側(cè)靠近G101國道，場區(qū)占地約16hm2。主要承擔京沈京冀客專Ⅰ～Ⅵ標DK147+996.28～DK283+961里程段 135.994km范圍內(nèi)47618塊 (其中P5600型41884塊、P4925型3974塊、P4856型 1654塊、P4925B型 48塊、P3710型60塊)CRTSⅢ型板式無砟軌道先張法預應力混凝土軌道板的預制和運輸任務。場內(nèi)2個區(qū)域，分別設(shè)置5個獨立的水養(yǎng)池，單個獨立的水養(yǎng)池大小為6.2m×15.2m，在水養(yǎng)池旁邊設(shè)置有調(diào)節(jié)池，目的在于保持池內(nèi)水溫的均勻性，防止直接補水導致局部水溫發(fā)生驟變給軌道板帶來負面影響，同時還能節(jié)能減排。單個水養(yǎng)池設(shè)置有蒸養(yǎng)管道，以保證冬季水養(yǎng)時，水溫不低于10℃。

承德軌道板場計劃開工時間為2015年3月1日，竣工日期為2018年3月31日（含軌道板場場建、制板、供板），總工期37個月，1126個日歷天。

2 水養(yǎng)施工工藝

以混凝土水化理論為基礎(chǔ)，根據(jù)CRTSIII型預制軌道板必須進行水養(yǎng)的技術(shù)要求，分析了水養(yǎng)對軌道板質(zhì)量控制的重要以及水養(yǎng)的控制要點，以及新型的水養(yǎng)池調(diào)節(jié)觀點。通過溫度調(diào)節(jié)技術(shù)對軌道板水養(yǎng)控制過程中的優(yōu)越性，使京沈客專承德軌道板場工程實際運用取得了良好的技術(shù)效果和經(jīng)濟效益。

2.1 水養(yǎng)施工技術(shù)準備

①養(yǎng)護用水符合TB/T3275-2011的規(guī)定。

②軌道板封錨材料填壓完畢至軌道板水養(yǎng)的時間間隔不小于2h。

③軌道板脫模后，先封錨再進行水中養(yǎng)護，脫模至水養(yǎng)的時間間隔不大于8h，并保持軌道板濕潤。

④軌道板在水養(yǎng)池中養(yǎng)護不少于3d，且保溫、保濕總時間不少于10d。

機械設(shè)備配置 表1

⑤養(yǎng)護期間、養(yǎng)護水溫不低于10℃；入水養(yǎng)池及濕養(yǎng)時，軌道板表面溫度與養(yǎng)護水溫之差不大于10℃。

⑥養(yǎng)護完成且表面干燥后，軌道板表面溫度與室外環(huán)境溫差不大于15℃時，方可室外存放，嚴寒地區(qū)冬季宜覆蓋養(yǎng)護至28d。

2.2 機械設(shè)備及人員配置

為確保軌道板養(yǎng)護工序的施工質(zhì)量，所需機械設(shè)備、養(yǎng)護作業(yè)人員的配置，分別見表1、表2。

養(yǎng)護作業(yè)人員配置表（單個班組） 表2

2.3 水養(yǎng)施工步驟

軌道板養(yǎng)護施工流程包括：封錨區(qū)覆蓋灑水→水池養(yǎng)護→緩存區(qū)灑水養(yǎng)護→存板區(qū)灑水養(yǎng)護，具體流程及要求見圖1。

圖1 軌道板養(yǎng)護流程

軌道板在封錨區(qū)，入池養(yǎng)護前采用覆蓋土工布，噴壺灑水的方式使軌道板保持濕潤。軌道板入水前清理預埋套管內(nèi)雜物，安裝預埋套管蓋、接地端子保護裝置，軌道板吊入水池養(yǎng)護。

圖2 封錨區(qū)覆蓋灑水

3 水養(yǎng)系統(tǒng)組成

3.1 自動溫控水養(yǎng)池

水養(yǎng)系統(tǒng)主要由水養(yǎng)池、40t無塔供水器、供水管道、蒸汽管道、溫控柜、電磁閥、開關(guān)閥等組成。水養(yǎng)池內(nèi)安裝溫度傳感器，連接至自動溫控系統(tǒng)，溫度過低時，通過池底蒸汽管道對池內(nèi)養(yǎng)護用水升溫。水養(yǎng)池設(shè)置在21m車間東西兩側(cè)，共2個水養(yǎng)池，單個水養(yǎng)池尺寸為：39.3m×14m，1個單個水養(yǎng)池又分6個獨立的小水養(yǎng)池。2個水養(yǎng)池各設(shè)有1臺溫控柜，用于監(jiān)測、控制、顯示其6個小水養(yǎng)池的水溫。

3.2 蒸養(yǎng)系統(tǒng)

蒸汽加熱主要由3部分組成，主管道位于27m車間與水養(yǎng)池之間，采用φ65無縫鋼管。支管道主要位于水養(yǎng)池內(nèi)，主要由φ40、φ25無縫鋼管組成，具體設(shè)計情況見圖3。

圖3 水養(yǎng)池蒸汽管道布置圖

3.3 水養(yǎng)系統(tǒng)操作

具體操作流程見圖4～圖8。

圖4 軌道板起吊

圖5 軌道板入水

圖6 注水管道進行注水

圖7 蒸汽管道及壓力閥

圖8 蒸汽鍋爐

3.4 溫度控制

自動溫控系統(tǒng)水養(yǎng)池，通過溫度傳感器對水養(yǎng)池中水溫進行檢測，通過蒸汽和注水，將水溫控制在恒溫，從而確保了軌道板的表面溫度，確保了軌道板的質(zhì)量。

圖9 溫度控制柜

獨立水池間通過隔墻上具有高差的溢水口進行水源聯(lián)通。

3.5 軌道板水養(yǎng)控制要點

3.5.1 水養(yǎng)池水位控制

軌道板水養(yǎng)在水養(yǎng)池中進行，其關(guān)鍵是養(yǎng)護水位的控制，水養(yǎng)完成的軌道板的出池與未水養(yǎng)軌道板進入都會影響水水養(yǎng)池水位，而水養(yǎng)目的則是為了混凝土的水化過程正常進行，保證軌道板水養(yǎng)質(zhì)量是每個軌道板預制場的控制要點。

圖10 水養(yǎng)池

軌道板預制場的水養(yǎng)池多為固定深度，一般控制水位高于軌道板，確保軌道板始終沒入水中5～10cm，軌道板出池入池均會對水位產(chǎn)生不同影響，這就要求水養(yǎng)池可以及時補水和放水。為避免水源浪費，各個軌道板間設(shè)連通泄水道，軌道板入水時相鄰獨立水養(yǎng)池中用水可通過泄水道排至空余水池中，而水位不足時，則需及時補水。

常見混凝土表面裂紋主要包括干縮裂紋和溫度應力裂紋，深度較淺，干縮裂紋多由養(yǎng)護不到位造成，混凝土的水養(yǎng)可解決混凝土由缺水引起的干縮裂紋。

3.5.2 水養(yǎng)池溫度控制

《高速鐵路CRTSⅢ型板式無砟軌道先張法預應力軌道板暫行技術(shù)條件規(guī)定》要求入水養(yǎng)池及濕養(yǎng)時，軌道板表面溫度與養(yǎng)護水溫之差不大于10℃。軌道板的溫度應力裂縫主要與混凝土水化強度增長期內(nèi)溫度變化有直接關(guān)系，水養(yǎng)池內(nèi)的溫度均勻性對軌道板質(zhì)量有直接的影響：一方面是軌道板免受不利溫度驟然變化引起的冷縮和干縮；另一方面使混凝土水化作用順利進行，以期達到設(shè)計的強度和抗裂能力。

3.6 軌道板水養(yǎng)技術(shù)

目前常規(guī)的水養(yǎng)技術(shù)存在的水量浪費、溫度驟變、溫度分布不均勻、排放不達標等實際問題，軌道板場在原有的技術(shù)上進行改造，增加了溫度監(jiān)控系統(tǒng)和蒸養(yǎng)自動化系統(tǒng)來控制蒸養(yǎng)水溫，利用水養(yǎng)池單獨隔離互通控制池內(nèi)水位。

3.6.1 水溫調(diào)節(jié)

軌道板經(jīng)蒸養(yǎng)后后出模溫度在35℃左右，板芯溫度在45℃上下。經(jīng)封錨工序后板溫度根據(jù)季節(jié)變化也會有微小的變化，水養(yǎng)池水溫也需根據(jù)不同的軌道板溫度進行調(diào)整。水養(yǎng)池溫度影響因素主要有4個方面：①環(huán)境溫度，冬夏季影響尤其明顯，水蒸發(fā)也會降低水溫；②軌道板自身溫度，軌道板入水后會繼續(xù)水化散熱；③蒸汽管道加熱，主要在冬季，通過人工干預加熱；④通過補充新的冷水降溫。因此需要建立養(yǎng)護水溫監(jiān)測體制，隨時采集水養(yǎng)池溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)需要及時采取調(diào)整措施。

3.6.2 水養(yǎng)池溫度變化規(guī)律及應對

經(jīng)檢測，軌道板入池后8h之內(nèi)，池內(nèi)水溫受軌道板水化熱和散熱影響會持續(xù)升高，8～16h內(nèi)水養(yǎng)池水溫會趨于穩(wěn)定；16h后水溫會逐漸下降至正常環(huán)境溫度。在正常生產(chǎn)時，軌道板需不斷入池和出池，因而需要根據(jù)其水溫規(guī)律制定相應的應對措施。

經(jīng)統(tǒng)計軌道板出池工序（含出池、裝車、運輸、卸車、返回）需 10～12min，板入池（含起吊、入池）需5min，因而根據(jù)統(tǒng)籌學原理，在每塊板出池過程中在可同時安排板入池，平行作業(yè)，也提高了功效。

為防止水溫波動較大，對軌道板入池順序也需合理安排，先出模軌道板應先入池，軌道板經(jīng)封錨工序長時間時間暴露在環(huán)境中，板表面溫度相對較低，而水養(yǎng)池中溫度經(jīng)長時間放置水溫亦相對較低，可避免溫差較大，帶來負面影響；后出模的軌道板后入池，此時水溫受先入池的軌道板散熱作用，水溫已有所提高，水溫與軌道板表面溫差也相對較小，有助于板的水養(yǎng)過程。

3.6.3 水養(yǎng)技術(shù)要求

養(yǎng)護用水符合應TB/T3275-2011的規(guī)定。

①嚴格控制養(yǎng)護水的PH值為9～11范圍，PH值偏小時加生石灰進行調(diào)節(jié)，PH值偏大時可采用池底排水并沖入養(yǎng)護水進行調(diào)節(jié)。

②軌道板脫模后8h內(nèi)必須進行入池水養(yǎng)護，起吊時有專人指揮，不得碰撞產(chǎn)生破損，在行車配合和專人輔助下將軌道板放入水池中，采用軌道板承軌槽相向水養(yǎng)，用木板將承軌槽保護，并用專用卡具采用串聯(lián)方式將相鄰軌道板固定，注意防止傾覆。

③軌道板封錨材料填壓完畢至軌道板水養(yǎng)的時間間隔，不小于2h。

④軌道板脫模后，先封錨再進行水中養(yǎng)護，脫模至水養(yǎng)的時間間隔不大于8h，并保持軌道板濕潤。

⑤軌道板在水養(yǎng)池中養(yǎng)護不少于3d，且保溫、保濕總時間不少于10d。

⑥養(yǎng)護期間、養(yǎng)護水溫不低于10℃；一般不高于40℃，入水養(yǎng)池及濕養(yǎng)時，軌道板表面溫度與養(yǎng)護水溫之差不大于10℃。

⑦養(yǎng)護完成且表面干燥后，軌道板表面溫度與室外環(huán)境溫差不大于15℃時，方可室外存放，嚴寒地區(qū)冬季宜覆蓋養(yǎng)護至28d。

3.6.4 質(zhì)量控制要點

①溫控柜、電磁閥、截止閥、壓力表除按周期檢驗外，每班必須檢查一次。

②水養(yǎng)池水質(zhì)不滿足養(yǎng)護要求時需及時更換，養(yǎng)護水需漫過軌道板。

③軌道板入水前采用紅外測溫儀對軌道板表面和養(yǎng)護水溫進行測溫，保證板表溫度與水養(yǎng)水溫溫差不大于10℃。

④檢查供汽系統(tǒng)的各個部位，是否處于良好狀態(tài)，包括鍋爐、管道、閥門等設(shè)施，泄盡冷凝水，升火暖管已熱，關(guān)閉泄水管，方可開爐供汽。

⑤存板條基礎(chǔ)設(shè)置防傾倒裝置。

⑥存放時，所有扣件絕緣套管、起吊套管和接地端子均安裝防護蓋。

4 水養(yǎng)對提高混凝土耐久性的作用機理研究

4.1 不同養(yǎng)護條件對比試驗

根據(jù)場內(nèi)實際統(tǒng)計，軌道板脫模后強度一般處于48～49MPa之間，為設(shè)計強度的80%，其剩余20%強度會在水養(yǎng)池及存板區(qū)繼續(xù)增長，因而，后期養(yǎng)護是軌道板達到設(shè)計強度的關(guān)鍵。

混凝土強度對比 表3

為測試水養(yǎng)對軌道板強度影響，我們對進行同時間同批次9塊水養(yǎng)的軌道板和9塊灑水養(yǎng)護軌道板進行了對比試驗，將軌道板蒸養(yǎng)脫模后，采用水中養(yǎng)護和灑水養(yǎng)護的2種方法進行后期養(yǎng)護，每塊板制作6組強度試件，共108組試件，混凝土強度試件和軌道板同條件養(yǎng)護，對18塊板的3d、7d、28d強度進行比較。

對比試驗數(shù)據(jù)可以看出：兩種養(yǎng)護條件下軌道板均能達到設(shè)計強度，水養(yǎng)護軌道板相比于灑水養(yǎng)護軌道板條件，混凝土強度增長更快，在出水養(yǎng)池后7d達到設(shè)計強度（60MPa）后，仍能穩(wěn)步增長至70MPa以上。而灑水養(yǎng)護軌道板在7d內(nèi)強度達到設(shè)計值（60MPa）后便幾乎不再增長。因而，在軌道板蒸養(yǎng)脫模后及時進行水中養(yǎng)護具有重要的作用。

4.2 軌道板外觀對比檢測

根據(jù)《高速鐵路CRIII型板式無砟軌道先張法預應力混凝土軌道板暫行技術(shù)條件》外形外觀檢測要求，我們對試驗的18塊軌道板進行檢測，檢測方式采用交互檢查方式，即同時間同批次軌道板不同人員相互檢測，檢測結(jié)果如下表所示。

軌道板外觀對比檢測結(jié)果 表4

對比數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，兩種養(yǎng)護軌道板條件下的軌道板雖然均能滿足要求，經(jīng)水養(yǎng)的軌道板在外觀缺陷方面要均優(yōu)于灑水養(yǎng)護軌道板，水養(yǎng)可有效減少軌道板表面的缺陷，軌道板外觀質(zhì)量明顯提高。

4.3 水養(yǎng)提高混凝土性能的機理分析

在混凝土強度后期增長過程中，濕度對混凝土的水化作用正常進行具有重要的意義：軌道板在高濕度環(huán)境中，混凝土的水化反應能充分進行，強度增長也比較充分。混凝土的水化反應可增加其凝膠體積，從而減小毛細管空體積，混凝土密度更加均勻，強度也相應增長；若濕度不足，混凝土表面蒸發(fā)脫水，水化反應不正常，混凝土內(nèi)部收縮，毛細孔道未填充受拉開裂，形成干縮裂縫，從而影響軌道板質(zhì)量和使用壽命。

軌道板的入水養(yǎng)護，是提高軌道板強度增長速度、提升軌道板強度和確保軌道板質(zhì)量的關(guān)鍵工序，也是行之有效、經(jīng)濟合理的使用技術(shù)。

5 結(jié)論

本水養(yǎng)工藝在承德軌道板場成功應用，圓滿完成京沈京冀客專Ⅰ～Ⅵ標DK147+996.28～DK283+961里程段135.994km范圍內(nèi)47618塊的預制任務，并一次性通過國家鐵路產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心認證，且水中養(yǎng)護軌道板還可杜絕軌道板混凝土表面因缺水引起的干縮裂縫，充分說明本水養(yǎng)工藝的對軌道板的作用，本文介紹的水養(yǎng)工藝也可為類似工程施工提供借鑒意義。