(中鐵十六局集團第五工程有限公司,河北 唐山 064000)
高速鐵路建設時對路基及道床的施工有較嚴格的要求,為了確保軌道施工的平順、穩(wěn)定,經常設計為板式無碴軌道的結構形式,這也是高速鐵路發(fā)展的趨勢。板式無碴軌道結構的彈性調整層為CA砂漿充填層,主要是為軌道提供一定的彈性,提高通車的舒適性。
中鐵十六局哈齊客運專線工程HQTJ-3標段共設五個分部,四個軌道鋪設作業(yè)隊。本文重點研究第四分部,其軌道板鋪設作業(yè)施工范圍為DK140+110~DK156+762段,全長為雙線16.65km,共計需要鋪板數量6728塊。
選取SY9300TSJ500 瀝青水泥砂漿,利用半掛車在施工現場進行攪拌,攪拌原材料添加順序為:乳化瀝青→P乳液→水→消泡劑→干粉(水泥→砂→鋁粉→膨脹劑)→引氣劑。在CA砂漿的配制過程中,應結合原材料的性能及周圍環(huán)境情況等進行現場試驗,從而合理確定攪拌時間與攪拌速度。經試驗可知,CA砂漿配制與施工時達到較好性能狀態(tài)的溫度在5~35℃,當溫度超出該范圍時,應及時進行降溫或保溫處理,嚴禁溫度不正常時進行灌注,若氣溫一直處于零下或是雨水天氣,則應暫停砂漿灌注作業(yè)。
該環(huán)節(jié)的施工要點如下:
1)考慮到瀝青乳劑與水泥接觸時會發(fā)生一定的反應,因此為了提升砂漿的可工作時間,需要將干料以分散投入的方式最后添加到混合料中;
2)在攪拌機的投料口設置10cm×10cm的鋼絲網,混合料通過流槽逐漸進入攪拌機中進行充分的混合攪拌;
3)CA砂漿經長時間運輸后,需要在灌注前向其中加入鋁粉,然后高速旋轉1min,充分混合后用于灌注;
4)為保障CA砂漿的品質,施工前提前作工藝性試驗,模擬現場施工環(huán)境,結合原材料的性能及環(huán)境溫度等因素,測試砂漿混合料的性能,充分掌握CA砂漿灌注的工藝參數[1];當試驗性能滿足施工要求后,通過SY9300TSJ500瀝青水泥砂漿半掛車進行充分的拌合。
灌注工藝流程見圖1。
圖1 砂漿灌注工藝流程
1)在灌注前,應全面檢查注入點是否清潔、干凈,確保無積水、無殘渣等。若存在積水或者灰塵等雜物,可以采取壓縮空氣吹掃的方式將雜物徹底清除,還可以設置排水孔將積水等排出[2]。在實施灌注作業(yè)時,應當由專人負責,相關技術人員應當在現場進行監(jiān)督,并嚴格復核軌道板的標高。
2)CA砂漿車將充分拌合的CA砂漿轉入中轉倉內,通過吊裝設備將其放置在運輸車上,并準確推入需要灌注的場所,并有效連接下料軟管以及灌注漏斗,緊密固定。充分混合后的CA砂漿若未及時使用容易產生假凝狀態(tài),且流動性大大降低,因此,砂漿運輸、灌注時應不停攪拌,防止?jié){液假凝。在進行CA砂漿的灌注前,還需要測定其流動性是否符合施工標準。
3)灌注時應當在較低的一側注入漿液,以不帶入空氣為標準進行連續(xù)勻速灌注。要注意的是,灌注時不能造成材料的離析,應完全將空隙填滿。另外,還應當將注入口與CA砂漿注入袋口進行有效連接,灌注時密切注意砂漿的情況,當注入近一半時需要降低注入速度,有助于孔內空氣順利排出;同時還應當隨時觀察砂漿的靜態(tài)位置,確保其達到設計的灌注高度,使軌道板底部的漿液均勻、飽滿。
4)灌注作業(yè)時盡量將中轉倉內的砂漿通過漏斗、軟管等逐漸流入灌注袋,避免漿液直接從中轉倉流入灌注袋。在灌注時,應一次性連續(xù)流入灌注袋,防止流入時夾雜氣泡等雜質。密切關注軌道板的狀態(tài),防止軌道板發(fā)生拱起或上浮等情況;當確認灌注袋充滿后,可結束灌注,并將袋口緊密綁扎,并用45°的三角形墊塊將灌注口進行有效支撐。
5)停止灌注20~45min后,需要將灌注口內的砂漿充分擠入灌注袋,若灌注口內的砂漿不足,則需要補充擠入,然后利用U型夾具將灌注口的根部固定密封。當砂漿層強度大于0.1MPa時,可以拆除軌道板的支撐螺桿,切斷灌注口,在滿足封閉的同時還應確保切口整齊。
6)若灌注過程中發(fā)生降雨,應及時停止施工,并對已經灌注的砂漿層采取有效的防水措施。在縱坡及曲線地段進行CA砂漿灌注時,應按照低側注入高側排氣的原則施工。若灌注效果達不到設計要求,需要進行二次灌注。灌注時需要進行流動度、含氣量、溫度試驗,并準確記錄膨脹率、泛漿率、抗壓強度、彈性模量等性能值?,F場檢驗項目及抽樣頻次見表1。
表1 現場檢驗項目及抽樣頻次
7)當另一側灌注口內的CA砂漿超過7cm且與軌道板緊密貼合,注入袋邊緣飽滿圓順,則可以結束灌注,并將注入口扎緊,待漿液有效硬化后,將注入口截除。CA砂漿的灌注作業(yè)應一次性連續(xù)完成,防止板下出現空隙;當曲線地段超高時,可以分2~3次進行灌注,避免板塊受到浮力的作用而漂浮。
1)充填層厚度:應控制在40~100mm范圍內,以40~60mm為宜。
2)充填飽滿度:灌注袋U型邊切線與軌道板平齊,誤差在±10mm范圍內。
3)充填層均質性:上下漿液均勻,分離度小于1%。
4)充填層密實性:無空隙,氣泡孔徑不大于200μm。
CA砂漿通常情況下是進行自然養(yǎng)生,不需要采取其他措施。當氣溫過高或過低時,則應當采取相應的溫度保護措施,用于降溫或保溫。砂漿灌注24h后,其強度可達到0.1MPa,但會產生一定程度的收縮。針對這種現象,為防止軌道板與砂漿填充層之間存在空隙,應當將支撐螺栓徹底拆除,使兩者可以充分接觸。當砂漿的抗壓強度在0.7MPa以上時,才能在軌道板上進行承重。
除此之外,還應在支撐螺栓孔內或者起吊螺母孔中加入一定的防銹潤滑劑,便于螺栓順利取出。支撐螺栓應逆時針擰緊,嚴禁相反方向操作導致軌道板頂起。
CA砂漿在灌注時以及結束灌注后會產生廢棄砂漿。由于CA砂漿中含有瀝青及乳化劑等成分,直接排放至外界會對環(huán)境造車破壞,因此需要對廢棄砂漿進行處理,滿足相關標準后再排放至環(huán)境中。
考慮到CA砂漿具有較好的防水、彈性且富含表面活性劑,因此對廢棄物主要采取措施進行重復利用,擴大其價值。1)廢棄CA砂漿的處理:將各類廢棄砂漿進一步配合攪拌,用于特定道路的路面施工。2)洗滌水處理:由于CA砂漿中的瀝青在乳化時會加入表面活性劑成分,與混凝土用減水劑為同類物質,可以在施工現場設置專門的洗滌水沉淀池,在洗滌用水回收后可倒入沉淀池進行有效沉淀處理,將上部的水用于其他工程的混凝土拌合使用,下部的沉淀物則定期清理,作為道路施工中的部分填料。
采用CA砂漿灌注施工技術對無砟軌道的鐵路施工時,重點應控制砂漿的灌注質量,嚴格按照工藝流程進行施工,灌注前做好試驗,當各項性能參數符合標準后方能進行正式的灌注作業(yè),同時掌握各環(huán)節(jié)的施工要點,總結經驗,確保施工質量滿足工程建設標準。