馬樂樂

(中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程有限公司,合肥 230011)

無砟軌道具有穩(wěn)定性好、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn),已成為目前高速鐵路建設(shè)的主流模式。CRTSⅢ型板式無砟軌道作為我國自主研發(fā)的新型無砟軌道,隨著不斷推廣和應(yīng)用,成為我國高速鐵路建設(shè)無砟軌道的主要結(jié)構(gòu)形式[1-2]。為確保高速動(dòng)車運(yùn)營的安全性、舒適性,板式無砟軌道的建造質(zhì)量是關(guān)鍵。目前,國內(nèi)已有部分學(xué)者對(duì)如何提高高速鐵路無砟軌道的建造質(zhì)量進(jìn)行研究。李昌寧等依托鄭徐鐵路客運(yùn)專線工程,從軌道板預(yù)制、底座施工高程控制施工、自密實(shí)混凝土施工工藝等方面對(duì)施工關(guān)鍵技術(shù)展開探討[3];張永厚等從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工工藝、養(yǎng)護(hù)維修、經(jīng)濟(jì)性等方面對(duì)CRTSⅠ、CRTSⅡ、CRTSⅢ型三種板式無砟軌道進(jìn)行了分析比較,認(rèn)為CRTSⅢ型無砟軌道板將會(huì)有更加廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景[4-6];吳立娜對(duì)CRTSⅢ型板式無砟軌道施工過程中存在的常見問題展開原因分析,如底座混凝土開裂、嵌縫材料離縫等,針對(duì)性地提出了一系列解決措施[7];韋合導(dǎo)利用互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù),研發(fā)高速鐵路CRTSⅢ型板式無砟軌道建造一體化管理系統(tǒng)[8]。

基于前人的研究,依托商合杭鐵路站前工程SHZQ-17標(biāo)段,從梁面處理、測(cè)量放樣、底座鋼筋綁扎、底座及限位凹槽模板安裝、混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)、伸縮縫施工等方面,對(duì)橋梁CRTSⅢ型板式無砟軌道底座板施工技術(shù)展開研究,并對(duì)無砟軌道底座板模板進(jìn)行改進(jìn)分析,以期提高類似工程的施工質(zhì)量。

1 工程概況

商合杭鐵路站前工程SHZQ-17標(biāo)段,跨越安徽省和浙江省,起止里程為DK628+815.78～DK674+162.9,正線長度44.588km。其中路基長18.599km,共計(jì)34段;橋梁長25.989km,正線特大橋11座(21.781km);標(biāo)段內(nèi)現(xiàn)澆連續(xù)梁4座,簡(jiǎn)支箱梁554孔,框架橋6座;車站2座,分別為廣德南站和安吉站。軌道工程正線鋪設(shè)CRTSⅢ型板式無砟軌道(雙線)。

2 CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)

2.1 無砟軌道結(jié)構(gòu)組成

CRTSⅢ型板式無砟軌道由鋼軌、彈性扣件、軌道板、自密實(shí)混凝土、隔離層、鋼筋混凝土底座板等部分組成(見圖1)。曲線段超高在底板上設(shè)置,通過曲線外側(cè)底座板加高實(shí)現(xiàn)直線段與曲線段過渡銜接,橋梁曲線地段橫斷面見圖2。

圖1 CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)示意

圖2 橋梁曲線地段橫斷面(高程單位:m;其余:mm)

2.2 無砟軌道結(jié)構(gòu)底座板

底座板采用C40鋼筋混凝土,為單元結(jié)構(gòu),單元間設(shè)置2cm寬伸縮縫,其間填充泡沫板,頂面及兩側(cè)用有機(jī)硅酮密封。底座內(nèi)配置雙層CRB550鋼筋焊網(wǎng),對(duì)應(yīng)自密實(shí)混凝土凸臺(tái)設(shè)置凹槽。

橋梁底座板寬2.9m,直線段厚20cm,曲線段根據(jù)具體情況確定,每塊軌道板范圍對(duì)應(yīng)一個(gè)底座單元,32m梁設(shè)5道伸縮縫,24m梁設(shè)4道伸縮縫[9]。

3 底座板施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 施工工藝流程

CRTSⅢ型板式無砟軌道底座板施工[10]以橋梁區(qū)段為例,工藝流程如圖3所示,主要包括基礎(chǔ)面清理、測(cè)量放樣、底座鋼筋綁扎、模板安裝、混凝土澆筑及伸縮縫施工等。

圖3 底座板施工工藝流程

3.2 基礎(chǔ)面處理

底座板施工前,應(yīng)先檢查梁面預(yù)埋件狀況,對(duì)預(yù)埋套筒失效的,采取“缺一補(bǔ)二”的原則植筋處理,鉆孔深220mm,φ16mm鋼筋植入深度210mm,抗拔力不小于65kN。軌道中心線兩側(cè)1.35m范圍內(nèi)鑿毛1.8～2.2mm,以增大底座板與基礎(chǔ)面的結(jié)合力。清除基礎(chǔ)面的表面浮渣、灰塵及雜物,必要時(shí)灑水清洗。橋梁基面見圖4。

圖4 橋梁基面

3.3 測(cè)量放樣

基礎(chǔ)驗(yàn)收合格后,采用自由設(shè)站法平面放樣。標(biāo)出底座板邊緣輪廓線、伸縮縫位置線、凹槽邊緣線。用墨線彈出每塊底座板輪廓線。

3.4 底座鋼筋綁扎

底座鋼筋綁扎前,清理施工區(qū)域內(nèi)的雜物、積水,放置底層鋼筋網(wǎng)片,再安裝“L”形連接鋼筋(扭矩≥100N·m,再綁扎U形架立筋,最后綁扎頂層鋼筋網(wǎng)片和凹槽四角雙層斜向防裂鋼筋,以梅花形設(shè)置保護(hù)層墊塊(見圖5)。

圖5 鋼筋網(wǎng)片及連接筋安裝

3.5 底座及限位凹槽模板安裝

以32m簡(jiǎn)支箱梁為例,具體安裝步驟如下。

(1)側(cè)模安裝:32m簡(jiǎn)支箱梁每孔梁底座放樣共計(jì)48個(gè)點(diǎn),根據(jù)底座放樣數(shù)據(jù),墨線彈出底座板立模位置、伸縮縫聚乙烯泡沫板位置。側(cè)模與梁面垂直,鋼模高35cm。側(cè)模外兩根可調(diào)螺栓和梁面錨固鋼筋組成三角支撐,支撐間距為1m,在側(cè)模上設(shè)置高效振搗梁軌道,軌道面為底座板標(biāo)高的控制基面,側(cè)面與梁面不平整空隙處,采用泡沫膠封閉(見圖6)。

圖6 側(cè)模安裝

(2)凹槽模板安裝:采用底座限位凹槽定位工裝,取材方便、制作簡(jiǎn)易、成本較低、可操作性較強(qiáng)。凹槽模板由模板本體、4根頂緊螺桿和2根拉結(jié)螺桿組成。頂緊螺桿安裝在模板底部四角,拉結(jié)螺栓安裝在模板中間位置,安裝時(shí)模板頂面比設(shè)計(jì)高程低5mm左右(見圖7)。

圖7 凹槽模板定位安裝

(3)端模安裝:橋梁伸縮縫上方端模與梁端平齊,保證布板后,底座板和梁端部對(duì)齊。

(4)伸縮縫模板安裝:伸縮縫加固系統(tǒng)由伸縮縫背貼鋼板、鋼板卡具、頂升螺栓和兩道壓鐵組成。鋼板始終安裝在聚乙烯泡沫板靠近簡(jiǎn)易型振搗梁的一側(cè),梁端用卡具在側(cè)模上卡緊,安裝到位后,兩側(cè)植筋固定,伸縮縫一側(cè)與鋼板一側(cè)各植入2根(見圖8)。

圖8 伸縮縫模板安裝

3.6 混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)

底座混凝土采用“三低一高”配合比,即“低膠凝材料、低用水量、低坍落度、高含氣量”,采用汽車泵或地泵進(jìn)行澆筑,輔助以高頻振搗器深層振搗。改進(jìn)底座板平整度及標(biāo)高控制措施:制作簡(jiǎn)易型振搗梁對(duì)表層提漿、整平(見圖9)。采用該工法后,底座混凝土表面幾何尺寸和厚度控制效果好;底座混凝土平整度達(dá)標(biāo),兩側(cè)排水坡達(dá)標(biāo)且一致;實(shí)現(xiàn)了整平、振搗、收面機(jī)械化作業(yè)。

圖9 簡(jiǎn)易型振搗梁振搗提漿整平作業(yè)

底座混凝土初凝后,立即蓄水帶模養(yǎng)護(hù)3d,養(yǎng)護(hù)前沿線路方向在底座板中心位置鋪設(shè),1條滴灌水管,養(yǎng)護(hù)采用“一布一膜”,即底座頂面鋪設(shè)1層土工布加薄膜覆蓋,預(yù)備滴灌水桶蓄水,全過程保持養(yǎng)護(hù)土工布濕潤密貼,整個(gè)過程不少于14d(見圖10)。養(yǎng)護(hù)過程中保持土工布濕潤,杜絕干濕循環(huán)現(xiàn)象,養(yǎng)護(hù)時(shí)間須根據(jù)外界溫度和濕度作出調(diào)整,并滿足高速鐵路軌道工程施工相關(guān)要求[11-12]。

圖10 帶模蓄水養(yǎng)護(hù)

3.7 伸縮縫填縫施工

伸縮縫由聚乙烯泡沫板和底座兩側(cè)及頂面有機(jī)硅酮密封膠組成[13]。聚乙烯泡沫板寬2cm,高度根據(jù)底座板實(shí)際混凝土高度而定,要求與底座齊平并延伸至側(cè)模板邊。為防止底座板成形后溫度應(yīng)力變形導(dǎo)致伸縮縫裂紋不規(guī)則發(fā)展,底座板伸縮縫開槽切縫施工應(yīng)盡快進(jìn)行,最早在底座蓄水帶模3d養(yǎng)護(hù)之后,最晚不得遲于滴灌養(yǎng)護(hù)到期(14d),伸縮縫切縫見圖11。

圖11 伸縮縫測(cè)量彈線切縫清理

伸縮縫切縫之前,應(yīng)先測(cè)量放線定位伸縮縫,采用開槽機(jī)(雙刀片)施工,開槽后,及時(shí)清理混凝土、泡沫板,嵌縫施工前,在伸縮縫兩側(cè)粘貼5cm寬膠帶,涂刷界面劑,表干30min后,使用填充槍灌注有機(jī)硅酮、灌注要求緩慢、均勻、連續(xù)。灌注后狀態(tài)飽滿、內(nèi)部無氣孔或空洞,表面平滑,縫邊順直(見圖12)。

圖12 伸縮縫密封膠施工

4 無砟軌道底座板模板改進(jìn)分析

4.1 現(xiàn)有無砟軌道底座板模板支撐樣式

(1)無砟軌道底座板模板構(gòu)造

無砟軌道底座板模板由端頭模板、縱模板、伸縮縫模板、模板支護(hù)(模板支撐)、凹槽模板、凹槽橫梁及配套標(biāo)準(zhǔn)件等組成(見圖13)。

圖13 無砟軌道底座板模板組成

(2)橋梁地段底座板模板支撐

橋梁地段每塊軌道板為1個(gè)單元,縱模板支撐數(shù)量為每塊板縱向布置5道,端頭模板支撐方式同縱向,單端布置2道。模板支撐有環(huán)的一端固定在梁面鉆孔插入的鋼筋上(見圖14)。模板支撐用于調(diào)節(jié)模板的位置、直線度、垂直度及固定模板,以防止灌注混凝土?xí)r模板變形、移動(dòng)。

圖14 橋梁地段無砟軌道底座板模板支撐

(3)底座板模板支撐的缺點(diǎn)分析

現(xiàn)有無砟軌道底座板模板支撐,特別是橋梁段底座板模板支撐,需要在梁體頂面鉆孔并插入鋼筋作為模板支撐,以抵抗水平荷載,這樣會(huì)對(duì)梁體造成一定損傷。為此,應(yīng)進(jìn)一步展開分析,改進(jìn)模板支撐設(shè)計(jì)。

4.2 無砟軌道底座板模板支撐形式

從力學(xué)角度分析,模板主要承受以下幾種水平荷載:①由底座板混凝土自重引起的側(cè)壓力;②澆筑混凝土?xí)r由豎向沖擊力引起的額外側(cè)壓力;③混凝土振搗時(shí)引起的額外側(cè)壓力等。由于側(cè)壓力的存在,可能導(dǎo)致模板出現(xiàn)水平移動(dòng),故需要加設(shè)模板外部支撐以抵抗水平荷載,確保模板位置偏差及變形在允許范圍內(nèi)。該外支撐式模板可以采取2種形式,即在梁體頂部鉆孔形式(即4.1節(jié)所述的現(xiàn)有形式)、梁體頂部不鉆孔形式。

(1)鉆孔形式

采用組合鋼模板,由側(cè)面板、端頭模板、伸縮縫模板、凹槽模具等組成,鋼模板支撐需要在梁體頂面鉆孔并插入鋼筋進(jìn)行固定(見圖15)。

圖15 現(xiàn)有模板支撐示意

(2)不鉆孔形式

在現(xiàn)有模板基礎(chǔ)上改進(jìn),采用行走通長型鋼與梁上泄水孔固定,模板支撐固定在型鋼上,減少對(duì)梁體的鉆孔數(shù)量,見圖16。

圖16 型鋼式模板支撐效果

(3)門字形卡扣式

底座板兩側(cè)縱模板采用門字形卡扣固定,卡扣采用高強(qiáng)度型鋼制作,每塊板設(shè)置4～5道,卡扣與模板接觸處設(shè)上下兩根調(diào)節(jié)螺桿,用以調(diào)節(jié)底座板模板的寬度與垂直度(見圖17)。

圖17 門字形卡扣式模板支撐示意(單位:mm)

(4)臺(tái)車式

參考隧道電纜槽成型液壓臺(tái)車,改進(jìn)成適合底座板施工的臺(tái)車,同時(shí)考慮與振動(dòng)梁相結(jié)合(見圖18)。

圖18 臺(tái)車式模板支撐示意(單位:mm)

4.3 模板支撐形式分析

4種模板支撐技術(shù)方案優(yōu)缺點(diǎn)見表1。 模板支撐4種技術(shù)方案經(jīng)濟(jì)分析見表2。

表1 模板支撐4種方案技術(shù)分析

表2 模板支撐4種技術(shù)方案經(jīng)濟(jì)分析

4.4 模板支撐形式分析小結(jié)

分析4種模板支撐形式可知,型鋼式模板支撐可以在不對(duì)基礎(chǔ)面損傷的情況下滿足大面積施工要求,合計(jì)節(jié)約成本133750元,取得較好的經(jīng)濟(jì)效益,可以在全線應(yīng)用推廣。

5 結(jié)論

結(jié)合商合杭鐵路站前工程SHZQ-17標(biāo)段工程,基于CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu),對(duì)底座板的施工關(guān)鍵技術(shù)展開分析,總結(jié)出一套適用的施工方法。2020年6月28日,商合杭高速鐵路合湖段開通運(yùn)營,無砟軌道系統(tǒng)狀態(tài)良好,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,列車運(yùn)行平穩(wěn)、舒適。實(shí)踐證明,CRTSⅢ型板式無砟軌道施工技術(shù)方案設(shè)計(jì)合理,底座板混凝土內(nèi)在質(zhì)量、外觀平整度和光潔度均滿足設(shè)計(jì)要求,成型后底座線型平順、美觀,解決了底座限位凹槽拆模后易出現(xiàn)缺棱掉角及開裂,排水坡及頂面高程不易控制等難題,取得良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。