王啟迪WANG Qi-di

（①高速鐵路建造技術國家工程實驗室，長沙 410000；②中鐵九局集團有限公司，沈陽 110000）

0 引言

CRTSⅢ型板式無砟軌道是我國自主研發(fā)，擁有完全自主知識產(chǎn)權的軌道結構，在國內高鐵建設中廣泛應用，也是我國高鐵走出去的關鍵技術之一，軌道板是其最為重要的組成部分，而其平面度的精準控制是軌道板預制最為關鍵的技術環(huán)節(jié)，直接關系到高速鐵路是否能夠平穩(wěn)運行。為針對性解決軌道板平面度控制的技術難點，本文系統(tǒng)性開展了大量工程試驗，通過數(shù)據(jù)支撐，提出了軌道板平面度控制的綜合措施。

1 軌道板平面度概念

軌道板平面度主要以軌道板兩列承軌面中央翹曲量的最大值f 定義，而單列承軌面的中央翹曲量f0，由該列9個承軌臺垂向位置偏差綜合計算得出。在實際檢測時，通常以軌道板3d 出水齡期測量值為準，本次試驗為提高驗證可靠性，選取軌道板入水前、3d、7d 齡期分別進行檢測。測量儀器為電子水準儀。（圖1）

圖1 軌道板平面度實測圖

2 試驗方案

軌道板平面度控制試驗選取可能會對軌道板平面度產(chǎn)生影響的五種工況展開，分別為：工況①預應力筋位置調整；工況②養(yǎng)護過程中二次補水；工況③模具預設反拱；工況④增大構造筋直徑；工況⑤綜合措施。

五種試驗工況采取的模具支座、混凝土配合比、蒸汽養(yǎng)護等施工基礎條件全部相同：

2.1 工況①：預應力筋位置調整

2.1.1 試驗條件

選取1#、4#生產(chǎn)臺座的16 個模具整體抬高1mm，使預應力鋼筋絲在誤差允許范圍內，盡可能靠近底模。3 月5日開始生產(chǎn)，生產(chǎn)4 個輪次，共計64 塊軌道板，3 月9 日生產(chǎn)結束。砼布料方式為三層布料，保證板體混凝土上下層粗骨料均勻。同時以6#臺座，應用原工藝，在相同混凝土配合比及蒸汽養(yǎng)護條件下，生產(chǎn)的32 塊軌道板樣板作為對比分析樣板。

2.1.2 試驗數(shù)據(jù)

預應力筋位置調整共生產(chǎn)軌道板64 塊，翹曲平均值f（入水前為1.2mm、3d 為1.8mm、7d 為2.2mm）；7d，f≤1m占比例0.8%，1mm＜f≤2m 占比例34.4%，2mm＜f≤3m 占比例64.8%。

原工藝共生產(chǎn)軌道板32 塊，翹曲平均值f（入水前為1.1mm、3d 為1.9mm、7d 為2.1mm）。7d，f ≤1m 占比例3.1%，1mm ＜f ≤2m 占比例32.8%，2mm ＜f ≤3m 占比例64.1%。（圖2）

圖2 預應力筋位置調整樣板比對

2.2 工況②：養(yǎng)護過程中二次補水

2.2.1 試驗條件

選取5#生產(chǎn)臺座的8 個模具。3 月6 日開始生產(chǎn)，生產(chǎn)3 個輪次，共計24 塊軌道板，3 月8 日生產(chǎn)結束。軌道板底面混凝土表干后進行初次灑水養(yǎng)護，終凝前進行二次補水，水溫與軌道板混凝土溫差控制在10℃以內。砼布料方式為三層布料，保證板體混凝土上下層粗骨料均勻。同時以6#臺座，應用原工藝，在相同混凝土配合比及蒸汽養(yǎng)護條件下，生產(chǎn)的32 塊軌道板樣板作為對比分析樣板。

2.2.2 試驗數(shù)據(jù)

二次灑水養(yǎng)護共生產(chǎn)軌道板24 塊，翹曲平均值f（入水前為0.8mm、3d 為1.3mm、7d 為1.6mm）；7d，f≤1m 占比例8.3%，1mm＜f≤2m 占比例66.7%，2mm＜f≤3m 占比例25%。

原工藝：引用工況①中原工藝數(shù)據(jù)。（圖3）

圖3 二次灑水養(yǎng)護樣板比對

2.3 工況③：模具預設返拱

2.3.1 試驗條件

選取7#、8#生產(chǎn)臺座，共計16 個模具，每個模具設置成反拱，使中間高于兩端0.5mm。3 月6 日開始生產(chǎn)，生產(chǎn)3 個輪次，共計48 塊軌道板。3 月8 日生產(chǎn)結束，砼布料方式為三層布料，保證板體混凝土上下層粗骨料均勻。同時以6#臺座，應用原工藝，在相同混凝土配合比及蒸汽養(yǎng)護條件下，生產(chǎn)的32 塊軌道板樣板作為對比分析樣板。

2.3.2 試驗數(shù)據(jù)

模具預設返拱共生產(chǎn)軌道板48 塊，翹曲平均值f（入水前為0.8mm、3d 為1.1mm、7d 為1.4mm）；7d，f≤1m 占比例29.7%，1mm＜f≤2m 占比例59.4%，2mm＜f≤3m 占比例10.9%。

原工藝：引用工況①中原工藝數(shù)據(jù)。（圖4）

圖4 模具預設返拱樣板比對

2.4 工況④：增大構造筋直徑

2.4.1 試驗條件

增大構造鋼筋直徑，加強鋼筋骨架剛度。選用5#臺座共計8 塊軌道板，3 月9 日進行對比試驗，采取Φ10 鋼筋取代原Φ8 鋼筋，進行鋼筋骨架編制，采用八點起吊鋼筋骨架，吊點設置在鋼筋縱橫鋼筋交叉點上，砼布料方式為三層布料。同時以6#臺座，應用原工藝，在相同混凝土配合比及蒸汽養(yǎng)護條件下，生產(chǎn)的32 塊軌道板樣板作為對比分析樣板。

2.4.2 試驗數(shù)據(jù)

增大構造鋼筋直徑，共生產(chǎn)軌道板8 塊，翹曲平均值f（入水前為0.8mm、3d 為1.4mm、7d 為1.4mm）；7d，f≤1m占比例18.8%，1mm＜f≤2m 占比例75%，2mm＜f≤3m 占比例6.2%。

原工藝：引用工況①中原工藝數(shù)據(jù)。（圖5）

圖5 模具預設返拱樣板比對

2.5 工況⑤：綜合措施

2.5.1 試驗條件

對以上方案進行綜合考量（預應力筋位置調整，f 值占比未有明顯變化，故未納入綜合措施試驗），以找出最有效的控制措施。3.9 日選取7#臺座進行綜合措施a“預設反拱+增大構造筋直徑”試驗，8#臺座進行綜合措施b“二次灑水+預設反拱”試驗；3 月10 日選取7#臺座進行綜合措施c“二次灑水+增大構造筋直徑”試驗，8#臺座進行綜合措施d“二次灑水+預設反拱+增大鋼筋直徑”試驗。共計32塊軌道板。砼布料方式為三層布料。同時以6#臺座，應用原工藝，在相同混凝土配合比及蒸汽養(yǎng)護條件下，生產(chǎn)的32 塊軌道板樣板作為對比分析樣板。

2.5.2 試驗數(shù)據(jù)

綜合措施a“預設反拱+增大構造筋直徑”共生產(chǎn)軌道板8 塊，翹曲平均值入水前為0.7mm，3d 為1.0mm，7d 為1.2mm；7d，f≤1m 占比例37.5%，1mm＜f≤2m 占比例50%，2mm＜f≤3m 占比例12.5%。

綜合措施b“二次灑水+預設反拱”共生產(chǎn)軌道板8塊，翹曲平均值入水前為0.5mm，3d 為0.7mm，7d 為0.8mm；7d，f≤1m 占比例75%，1mm＜f≤2m 占比例25%，2mm＜f≤3m 占比例0%。

綜合措施c“二次灑水+增大構造筋直徑”共生產(chǎn)軌道板8 塊，翹曲平均值入水前為0.7mm，3d 為1.1mm，7d 為1.3mm；7d，f≤1m 占比例25%，1mm＜f≤2m 占比例62.5%，2mm＜f≤3m 占比例12.5%。

綜合措施d“二次灑水+預設反拱+增大鋼筋直徑”共生產(chǎn)軌道板8 塊，翹曲平均值入水前為0.5mm，3d 為0.6mm，7d 為0.8mm；7d，f≤1m 占比例75%，1mm＜f≤2m占比例25%，2mm＜f≤3m 占比例0%。

原工藝：引用工況①中原工藝數(shù)據(jù)。（圖6）

圖6 綜合措施樣板比對

3 試驗結論

工況①：“預應力筋位置調整”，經(jīng)與原工藝工況對比無論是入水前、3d、7d 翹曲值及比例都與原工藝基本持平，可見預應力筋位置調整并不能對軌道板平面度產(chǎn)生良性影響。

工況②：“養(yǎng)護過程中二次補水”經(jīng)與原工藝對比，翹曲值入水前減少0.3mm、3d 減少0.6mm、7d 翹曲值減小0.5mm；翹曲值比例向幅值較小方傾斜39.1%（f≤2mm），可見養(yǎng)護過程中二次補水對軌道板平面度控制有十分積極的影響。

工況③：“模具預設返拱”經(jīng)與原工藝對比，翹曲值入水前減少0.3mm、3d 減少0.8mm、7d 翹曲值減小0.7mm；翹曲值比例向幅值較小方傾斜53.2%（f≤2mm），可見模具預設返拱對軌道板平面度控制有十分積極的影響。

工況④：“增大構造筋直徑”經(jīng)與原工藝對比，翹曲值入水前減少0.3mm、3d減少0.5mm、7d翹曲值減小0.7mm；翹曲值比例向幅值較小方傾斜57.9%（f≤2mm），可見增大構造筋直徑對軌道板平面度控制有十分積極的影響，但產(chǎn)品制造成品將會加大。

工況⑤：“綜合措施”a、b、c、d 經(jīng)與原工藝對比，對軌道板平面度控制均有十分積極的影響。尤其是綜合措施b“二次灑水+預設反拱””經(jīng)與原工藝對比，翹曲值入水前減少0.6mm、3d 減少1.3mm、7d 翹曲值減小1.3mm；翹曲值比例向幅值較小方傾斜64.1%（f≤2mm），其中f≤1m 占比高達75%，同時不存在因“增大構造筋直徑”所產(chǎn)生的成本增加問題。

圖7 各工況軌道板平面度分布比例

4 建議

根據(jù)工況對比試驗數(shù)據(jù)分析，目前解決軌道板翹曲既容易實現(xiàn)又不會增加成本的方法是模板預設0.5mm 至0.8mm 反拱結合養(yǎng)護期間二次灑水的綜合措施。在軌道板生產(chǎn)前將模具預設0.5mm 至0.8mm 反拱，每周對模具檢測一次，保證模具平整度。通過自動控溫器將灑水系統(tǒng)接入軌道板自動蒸養(yǎng)系統(tǒng)，控制水溫保證水溫與板表面溫度不大于10℃，并安裝定時自動噴淋開關，混凝土澆筑完成后，根據(jù)混凝土和易性設置噴水時間，一般第一次噴水時間為靜停2-3 小時之間，第二次噴淋時間為蒸汽養(yǎng)護升溫1 小時至2 小時之間，保證軌道板蒸養(yǎng)期間不缺水。