■ 劉建新 周建軍 龐洪賢

0 引言

2012年，通過對(duì)軌道板設(shè)計(jì)方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝和試驗(yàn)測(cè)試等方面進(jìn)行系統(tǒng)研究，形成了具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的雙向先張預(yù)應(yīng)力軌道板成套技術(shù)，并在西寶客專CRTSⅢ型先張板式無砟軌道試驗(yàn)段系統(tǒng)驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，進(jìn)行推廣應(yīng)用[1]。

研究初期，相對(duì)穩(wěn)妥地選擇了模板不承力的臺(tái)座法生產(chǎn)工藝，并在鄭徐、京沈、昌贛等高速鐵路（客運(yùn)專線）建設(shè)中推廣應(yīng)用，現(xiàn)已形成相對(duì)成熟的生產(chǎn)工藝。臺(tái)座法作為傳統(tǒng)的CRTSⅢ型先張軌道板生產(chǎn)工藝，具有工藝成熟的優(yōu)勢(shì)，但規(guī)?；a(chǎn)以來，也陸續(xù)暴露出一些問題，需要對(duì)臺(tái)座法生產(chǎn)工藝進(jìn)一步優(yōu)化，以提高臺(tái)座法生產(chǎn)工藝的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

鄢陵板場(chǎng)位于河南省許昌市鄢陵縣陳化店鎮(zhèn)，主要承擔(dān)鄭阜鐵路河南段Ⅰ—Ⅲ標(biāo)DK11+424．11—DK117+625．53里程段106．201 km范圍內(nèi)約3．9萬塊CRTSⅢ型先張軌道板的預(yù)制任務(wù)，采用臺(tái)座法生產(chǎn)工藝，并在施工中不斷進(jìn)行工藝優(yōu)化。

1 臺(tái)座法生產(chǎn)工藝及特點(diǎn)

CRTSⅢ型先張軌道板臺(tái)座法生產(chǎn)工藝特點(diǎn)如下[2]：（1）采用生產(chǎn)臺(tái)座生產(chǎn)，每個(gè)臺(tái)座按2×4布置8套軌道板模板；（2）生產(chǎn)臺(tái)座固定端作為反力墻提供張拉反力，預(yù)應(yīng)力張拉分2個(gè)階段：初張拉和終張拉；（3）張拉過程中模板不受力，變形小，模板結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、自質(zhì)量小、成本較低；（4）采用附著式振動(dòng)器進(jìn)行混凝土振搗；（5）單個(gè)生產(chǎn)臺(tái)座的8塊軌道板整體養(yǎng)護(hù)。CRTSⅢ型先張軌道板臺(tái)座法生產(chǎn)工藝流程見圖1[3]。

1.1 鋼筋綁扎、入模

鋼筋骨架在專用臺(tái)架上綁扎完成、驗(yàn)收合格后安裝預(yù)應(yīng)力筋及錨固板，然后吊運(yùn)至臨時(shí)存放架上存放。鋼筋骨架入模時(shí)，利用專用吊具將鋼筋骨架吊入拆裝平臺(tái)上清理、組裝完成的端側(cè)模內(nèi)定位安裝。

1.2 模板清理、組裝、拆模

底模清理干凈、均勻噴涂脫模劑、安裝預(yù)埋套管及螺旋筋；將鋼筋骨架吊入拆裝平臺(tái)上清理、組裝完成的端側(cè)模內(nèi)，然后整體吊運(yùn)至張拉臺(tái)座內(nèi)與底模組裝。預(yù)應(yīng)力放張、連接器拆除后，將軌道板和端側(cè)模整體由張拉臺(tái)座吊運(yùn)至拆裝平臺(tái)上；依次拆除張拉桿、打開端側(cè)模，將軌道板吊運(yùn)至封錨區(qū)。

圖1 CRTSⅢ型先張軌道板臺(tái)座法生產(chǎn)工藝流程

1.3 預(yù)應(yīng)力筋張拉及放張

鋼筋骨架入模后，在每根預(yù)應(yīng)力筋端部安裝張拉桿；將張拉橫梁與模板之間、相鄰模板之間、模板與張拉臺(tái)座固定端之間對(duì)應(yīng)的張拉桿用連接器連接。

預(yù)應(yīng)力筋張拉分為2個(gè)階段：（1）初張拉：利用張拉小車按照規(guī)定次序?qū)⒚扛A(yù)應(yīng)力筋張拉至24 kN；（2）終張拉：利用張拉系統(tǒng)，通過張拉橫梁整體張拉預(yù)應(yīng)力筋至80 kN，持荷1 min后鎖緊千斤頂機(jī)械鎖。

軌道板混凝土強(qiáng)度、彈性模量均滿足要求時(shí)進(jìn)行雙向同步放張。放張完成后依次拆除連接器。

1.4 混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)

利用電瓶車將混凝土由拌合站運(yùn)送至生產(chǎn)車間，然后用桁車吊運(yùn)至布料機(jī)上方，將混凝土傾斜到布料機(jī)臨時(shí)料斗中。

混凝土采用分層布料，從模板一端朝另一端分散式延伸布料。第一次布料約10 cm厚的混凝土，第二次布料至混凝土表面略高于模板3 mm，最后進(jìn)行人工找平和清理。澆筑成型后，及時(shí)將表面浮漿、氣泡清除，以確保軌道板底面粗糙、無浮漿。

在每個(gè)臺(tái)座8塊軌道板混凝土全部拉毛完成后，布設(shè)補(bǔ)水管，分別用塑料薄膜、蒸養(yǎng)罩覆蓋進(jìn)入養(yǎng)護(hù)階段。混凝土養(yǎng)護(hù)可采用蒸汽養(yǎng)護(hù)或自然養(yǎng)護(hù)。蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)，采用自動(dòng)溫控設(shè)備進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。蒸汽養(yǎng)護(hù)分為靜置、升溫、恒溫、降溫4個(gè)階段。自然養(yǎng)護(hù)在軌道板振動(dòng)成型后，立即進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)過程中，通過自動(dòng)補(bǔ)水系統(tǒng)保持軌道板混凝土處于濕潤(rùn)狀態(tài)。

1.5 軌道板封錨、水養(yǎng)、存放

軌道板脫模后進(jìn)行封錨，封錨施工順序?yàn)椋悍忮^砂漿制備、裝袋→錨穴清理→噴涂界面劑→填料→收面→噴涂養(yǎng)護(hù)劑。

封錨完成2 h以上（根據(jù)工藝性試驗(yàn)確定）時(shí)吊運(yùn)至水養(yǎng)池進(jìn)行水養(yǎng)。水養(yǎng)3 d后進(jìn)行軌道板外形尺寸、外觀質(zhì)量檢驗(yàn)，然后運(yùn)送至存板區(qū)存放。

2 工藝優(yōu)化

2.1 軌道板翹曲變形控制[4]

采用ABAQUS有限元軟件建模，分別就軌道板自身結(jié)構(gòu)、底模初始翹曲、預(yù)應(yīng)力偏心、溫度效應(yīng)、模板承軌槽約束、收縮徐變等方面對(duì)軌道板平面度的影響進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果顯示：

（1）軌道板預(yù)應(yīng)力筋相對(duì)于軌道板對(duì)稱布置，而軌道板加了承軌臺(tái)后，上下兩側(cè)不對(duì)稱，整個(gè)軌道板的中心會(huì)向有承軌臺(tái)一側(cè)的板面偏移，這種不對(duì)稱的軌道板結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一定的變形效應(yīng)，但數(shù)值較小，約0．161 mm。

（2）軌道板底模在自重及混凝土作用下，底模中心附近下?lián)霞s0．5 mm，引起軌道板的初始翹曲。

（3）混凝土澆筑后模板會(huì)整體下沉，預(yù)應(yīng)力筋相對(duì)向板底偏移。實(shí)際測(cè)量顯示模板下沉量不等，但大都約為0．5 mm。當(dāng)預(yù)應(yīng)力筋向板底整體偏移0．5 mm時(shí)，軌道板的翹曲變形增量約為0．3 mm。

（4）溫度效應(yīng)也是軌道板翹曲變形的重要原因，主要是軌道板板面與底面之間的溫度差引起的。軌道板蒸養(yǎng)過程中，板面溫度約48 ℃、板底（環(huán)境溫度）約40 ℃，按此溫度梯度計(jì)算，引起的軌道板翹曲量為1．319 mm。養(yǎng)護(hù)完成后混凝土整體處于30 ℃的環(huán)境中，溫差消失軌道板的翹曲變形恢復(fù)為0．339 mm。

（5）放張后，預(yù)應(yīng)力將全部施加到軌道板上，軌道板會(huì)有被壓縮的趨勢(shì)，此時(shí)模板承軌槽對(duì)軌道板的整體壓縮變形有一定的約束作用，當(dāng)軌道板脫模后約束消失。計(jì)算結(jié)果顯示，承軌槽對(duì)軌道板的約束作用會(huì)使軌道板產(chǎn)生一定的翹曲變形，變形量超過0．8 mm。而當(dāng)軌道板脫模，約束消失后，翹曲量將基本恢復(fù)。

通過以上各因素分析，軌道板在脫模后即存在一定量的翹曲變形，且實(shí)測(cè)翹曲量多為1～2 mm。因此給軌道板賦予初始翹曲量2 mm時(shí)，在此基礎(chǔ)上分析混凝土收縮徐變對(duì)翹曲變形的影響。通過計(jì)算，在軌道板初始翹曲2 mm的基礎(chǔ)上，混凝土收縮徐變28 d時(shí)，翹曲增量約為0．2 mm。

綜上所述，底模初始翹曲、底模整體下沉引起預(yù)應(yīng)力偏心、溫度效應(yīng)是造成軌道板翹曲變形的主要原因。經(jīng)過大量工藝性試驗(yàn)研究，分別采取底模設(shè)置0．5 mm預(yù)拱，底模安裝高度相對(duì)張拉橫梁抬高0．5 mm，混凝土養(yǎng)護(hù)過程中加強(qiáng)溫度控制、養(yǎng)護(hù)用水加熱后進(jìn)行補(bǔ)水等一系列措施，能夠有效控制軌道板翹曲變形。采取措施后，軌道板平面度偏差均滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)±1 mm的要求，其中偏差≤0．5 mm的軌道板比例約為2/3。

2.2 蒸養(yǎng)工藝優(yōu)化

蒸養(yǎng)的主要目的是在軌道板混凝土澆筑后的初期，在凝結(jié)硬化過程中進(jìn)行溫度和濕度的控制，以利于混凝土獲得設(shè)計(jì)所要求的物理力學(xué)性能。采用蒸養(yǎng)技術(shù)能夠有效預(yù)防混凝土出現(xiàn)較大溫差，避免產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力和裂縫；為強(qiáng)度發(fā)展提供良好的熱濕環(huán)境，縮短了強(qiáng)度發(fā)展所需要的時(shí)間，加快了施工進(jìn)度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)提高了模具及其他設(shè)備的利用率，可創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益。在此，主要從補(bǔ)水工藝和覆蓋工裝2個(gè)方面對(duì)軌道板蒸養(yǎng)工藝進(jìn)行優(yōu)化。

2.2.1 自動(dòng)補(bǔ)水養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)

在每個(gè)臺(tái)座8塊軌道板混凝土全部拉毛完成后，在軌道板縱向門型筋位置布設(shè)2根Φ25 mm的聚丙烯塑料水管（見圖2），按50 cm間距在水管上開直徑1 mm的孔；然后用塑料薄膜（厚0．10～0．15 mm）覆蓋混凝土表面，開啟自動(dòng)補(bǔ)水系統(tǒng)（見圖3）定時(shí)補(bǔ)水，進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。

為避免養(yǎng)護(hù)用水溫度低造成軌道板底面溫度降低，進(jìn)而加劇軌道板翹曲變形，增設(shè)了恒溫養(yǎng)護(hù)水箱（見圖4），自動(dòng)補(bǔ)水系統(tǒng)增加恒定水位、恒定水溫的功能，將養(yǎng)護(hù)用水加熱后再進(jìn)行補(bǔ)水。

2.2.2 分塊式蒸養(yǎng)罩

摒棄傳統(tǒng)蒸養(yǎng)覆蓋方式（單塊軌道板混凝土用土工布覆蓋，然后整個(gè)臺(tái)座用塑料篷布覆蓋），采用分塊式蒸養(yǎng)罩，并在蒸養(yǎng)罩各分塊結(jié)合處、蒸養(yǎng)罩與臺(tái)座結(jié)合處安裝10 mm厚度的橡膠墊，同時(shí)在蒸養(yǎng)罩上增加混凝土試件出入口。上述措施避免了蒸汽從蒸養(yǎng)罩接縫處、蒸養(yǎng)罩與臺(tái)座之間的縫隙泄露，以及掀開蒸養(yǎng)罩取混凝土試件時(shí)的蒸汽浪費(fèi)。在保證蒸養(yǎng)效果的同時(shí)，消除了蒸汽泄露傷人的安全隱患，并減少了能源浪費(fèi)，節(jié)約了施工成本。

圖2 補(bǔ)水管布設(shè)

圖3 自動(dòng)補(bǔ)水系統(tǒng)

圖4 恒溫養(yǎng)護(hù)水箱

2.3 成品軌道板外形尺寸檢測(cè)技術(shù)

軌道板水養(yǎng)完成后，主要采用無砟軌道板快速智能檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)軌道板外形尺寸進(jìn)行全面檢測(cè)（見圖5）。該系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)激光掃描儀獲取軌道板表面激光點(diǎn)云，采用光學(xué)跟蹤器實(shí)時(shí)獲取動(dòng)態(tài)掃描儀的位置和姿態(tài)信息，通過多站掃描數(shù)據(jù)融合得到整塊軌道板表面激光點(diǎn)云，實(shí)現(xiàn)軌道板外形尺寸自動(dòng)化檢測(cè)，并輸出檢測(cè)結(jié)果。與傳統(tǒng)全站儀檢測(cè)方法相比，該系統(tǒng)采用激光掃描儀獲取數(shù)據(jù)，不受環(huán)境溫度、氣壓等因素的影響，適用范圍較廣；檢測(cè)效率大幅度提高，單塊軌道板檢測(cè)時(shí)間由25～30 min縮短至6～8 min。

軌道板在水養(yǎng)完成后，由于混凝土自身的徐變也可能加劇軌道板的翹曲變形。針對(duì)軌道板平面度檢驗(yàn)項(xiàng)目，在軌道板達(dá)到28 d齡期，出場(chǎng)前采用 CRTSⅢ型軌道板變形快速檢測(cè)系統(tǒng)（見圖6）按25%的比率（2塊/8塊）進(jìn)行抽檢。該系統(tǒng)為使用激光配合高靈敏度光電位置傳感器PSD的快速檢測(cè)裝置，利用激光建立基準(zhǔn)線，使用PSD測(cè)量偏離基準(zhǔn)線的偏差值。將激光發(fā)射端和PSD接收端分別安放于軌道板同一列首尾2個(gè)承軌臺(tái)上，以發(fā)射端坐標(biāo)（0，0）與接收端記錄的坐標(biāo)建立一條虛擬直線，通過移動(dòng)PSD接收端依次測(cè)量每一承軌臺(tái)的坐標(biāo)，該坐標(biāo)垂直、水平偏離虛擬直線的距離即為該承軌臺(tái)的平面度、直線度偏差。CRTSⅢ型軌道板變形快速檢測(cè)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、方便快捷，只需1名檢測(cè)人員、1部手機(jī)、1套檢測(cè)工裝，2～3 min即可完成1塊軌道板檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)間大幅縮短，檢測(cè)人員工作強(qiáng)度也大幅降低。

圖5 無砟軌道板快速智能檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

圖6 SCTS CRTSⅢ型軌道板變形快速檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用

無砟軌道板快速智能檢測(cè)系統(tǒng)和CRTSⅢ型軌道板變形快速檢測(cè)系統(tǒng)等先進(jìn)的成品板檢測(cè)技術(shù)對(duì)檢測(cè)環(huán)境和人員要求相對(duì)較低，同時(shí)降低了檢測(cè)人員的工作強(qiáng)度，并且在檢測(cè)精度和檢測(cè)效率方面均有顯著提升。

3 結(jié)束語

通過對(duì)CRTSⅢ型先張軌道板臺(tái)座法生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化，確保了軌道板制造精度，從工藝上保障了軌道板規(guī)?；a(chǎn)中的質(zhì)量穩(wěn)定，提高了臺(tái)座法生產(chǎn)工藝的競(jìng)爭(zhēng)力。

（1）針對(duì)臺(tái)座法生產(chǎn)軌道板的翹曲變形問題，通過對(duì)影響因素進(jìn)行分析，確定其主要原因，制定相應(yīng)控制措施并實(shí)施，已基本解決該項(xiàng)技術(shù)難題，為后續(xù)同類施工提供經(jīng)驗(yàn)，也可為流水機(jī)組法施工工藝提供借鑒[5]。

（2）通過補(bǔ)水工藝和覆蓋工裝2方面對(duì)軌道板蒸養(yǎng)工藝進(jìn)行優(yōu)化，摒棄傳統(tǒng)的補(bǔ)水工藝和覆蓋工裝，提高了自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度，并在保證施工生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，降低了施工成本。

（3）CRTSⅢ型軌道板變形快速檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用，可以方便快捷地檢測(cè)軌道板平面度和直線度，具有良好的推廣應(yīng)用前景，在軌道板預(yù)制、鋪設(shè)甚至軌道精調(diào)過程中的施工、監(jiān)理等單位均可使用。

軌道板在場(chǎng)外運(yùn)輸、存放、倒運(yùn)、鋪設(shè)以及線路運(yùn)營(yíng)過程中，其平面度也有可能發(fā)生變化。因此，需要軌道板場(chǎng)聯(lián)合軌道板鋪設(shè)單位對(duì)軌道板平面度進(jìn)行跟蹤檢測(cè)，進(jìn)一步分析軌道板出場(chǎng)后不同工況下翹曲變形的深層原因，進(jìn)而采取相應(yīng)措施控制軌道板出場(chǎng)后的翹曲變形量，為進(jìn)一步推廣CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)提供條件。