彭州支线CRTSⅢ型板式无砟轨道施工技术研究

彭州支线CRTSⅢ型板式无砟轨道施工技术研究摘要：最近几年来，随着我国经济建设进程的不断加快，我国的铁路运输事业也得到了飞速发展。2011年全国铁路完成新线铺轨3176km、复线铺轨2468km，投产新线2022km、复线1752km、电气化铁路2647km，2012年新线投产6366km。到2015年，全国铁路营业里程将达到12万km，其中高速铁路1.6万km。铁路建设的高速发展对我国的铁路轨道型式也提出了新的要求。关键词：crtsⅲ型板式；无砟轨道；轨道组成；施工技术研究；中图分类号：tu74文献标识码：a文章编号：1前言crtsⅲ型无砟轨道板是我国自主研发，具有自主知识产权的。为我国客运专线铁路采用的一种无砟轨道板。采用此种轨道板铺设的高速铁路具有高平顺性、高可靠性、高稳定性，具有良好的耐久性，低维护成本，是当前和今后我国高速铁路建设的发展趋势和方向。成都至都江堰铁路彭州支线郫彭特大桥全长20.604km，该桥轨道全部采用crtsⅲ型板式无砟轨道。在标准轨道板上设置38mm高承轨槽，轨道板与底座之间灌注自密实混凝土，该技术为我国首创。2轨道结构及组成形式crtsⅲ型无砟轨道结构包括：底座、隔离层、自密实混凝土、轨道板、承轨槽、wj-8b扣件及u71mn无孔钢轨。3要点控制3.1自密实混凝土配合比研究crtsⅲ型无砟轨道自密实混凝土配合比控制重点为混凝土收缩率及其施工性能。高性能混凝土在我国的应用实践表明，早期开裂问题成为制约其在工程中应用的最重要的因素，而引起开裂的主要原因是混凝土的收缩，为控制收缩率，调整了几种配方进行试验，为减少试验误差，在户外现场制作了100mm*100mm*5000mm的试模进行试验，通过试验确定，其掺入膨胀剂和减缩剂对均能有效减少收缩，同时掺加膨胀剂和减缩剂，可以将收缩率控制在万分之三以内。通过使用0.3%的2651f减水剂，固定水胶比0.35，砂率0.53，调整水泥、粉煤灰、矿粉的用量进行线下正交模拟试验，各种材料对坍落度的影响因素依次为：粉煤灰﹥水泥﹥矿粉，试验确定混凝土坍落度一般控制在650mm~700mm之间。在施工生产中要使坍落度大于650㎜，胶凝材料的用量不得小于540公斤。自密实混凝土采用集中拌合后运输到现场使用，自密实混凝土的坍落扩展度损失必须在合理范围内。因此在试验配方中加入0.2%的保坍剂，每半小时检测含气量、塌落扩展度和t50三个指标，试验数据表明120分钟坍落扩展度损失小于30㎜；150分钟开始加大，含气量基本稳定，略有下降。3.2轨道板精调精调重点是轨道板所能达到的精度值及精调过后对于每块板相关数据进行准确记录。精调精度为高程偏差±0.5mm，中线偏差0.5mm，相邻轨道板接缝处承轨台顶面相对高差0.5mm，相邻轨道板接缝处承轨台顶面平面位置0.5mm，轨道板纵向位置曲线段为2mm，直线段为5mm。通过线下模拟试验，施工中所采用的全站仪、测量方法、测量软件等进行的精调，其数值均满足相关规范要求。施工中采用的精调软件对每块板的板型、板号、里程、纵横向偏移、高程偏差等数据进行完整记录。通过软件能够查询相关信息，则有利于现场施工的管理，对追踪进场轨道板的去向、把控轨道板的施工质量具有重要意义。3.3自密实混凝土灌注控制自密实混凝土灌注控制重点在于压板装置的选用，灌注高度的确定，灌注速度的控制等。每道轨道板扣压装置由1根长2.9米的[12a槽钢和2个m16×250的花篮螺栓组成，槽钢通过花篮螺栓连接插入底座预埋孔的“t”型销进行固定以控制轨道板上浮。轨道板横向位移及自密实混凝土侧模固定控制，通过扣压装置立杆上预留的三根螺杆以进行顶撑加固。在现场加固扣压装置立杆上调节螺杆时，严格控制立杆上调节螺杆的调整力度，以避免当调整力度过大时自密实混凝土侧模底边往自密实混凝土层里倾斜超限，使脱模后自密实混凝土层出现倒角；同时避免调整力度过小时，螺杆顶撑加固不到位，在自密实混凝土灌注过程中出现侧模外涨爆模的情况发生。为防止自密实混凝土灌注时轨道板的横向位移及上浮，在每块轨道板上均加有4组的扣压装置，以约束轨道板在自密实混凝土灌注时的横向位移及上浮量。经现场检查，采用的轨道板扣压装置及侧模加固装置，其直线段高程上浮在0.6~0.8mm之间，横向偏移在0.1~0.3mm之间；曲线段高程上浮在0.5~0.8mm之间，横向偏移在0.6~1.2mm之间。其上浮和横向偏移量均在规范要求的2mm内。试验确定，自密实混凝土低扩展度时，其灌注上浮力较大，采用中间孔灌注形式，在自密实混凝土灌注时必须严格控制灌注高度，直线段灌注高度控制在60～80cm，曲线段灌注高度控制在80～120cm。如不严格控制灌注高度，有可能会出现以下两种情况，严重影响自密实混凝土灌注质量：当灌注高度过大时会出现灌注压力太大，导致扣押装置失效，出现轨道板上浮量超标；当灌注高度过低时，自密实混凝土流动性会不强，出现自密实混凝土灌注不满、不密实的状况。现场操作工人均严格执行自密实混凝土灌注要求，严格控制料斗车及小料斗的放料灌注速度，并时刻保证小料斗内混凝土充满量都在2/3以上，以保证每块轨道板自密实混凝土灌注的连续性，防止灌注间断的情况发生。t50在2~6秒时能够较好的充填整个板底，灌注时间一般均控制在8～12分钟，当自密实混凝土漫过轨道板底部且无可见浮浆时，使用钢板关闭排气槽。经灌后测量，各项数据均满足无砟轨道自密实混凝土灌注要求，线下现场揭板显示其效果良好。4施工工艺4.1施工准备工作4.1.1须线下工程进行评估客运专线无砟轨道施工前必须按照设计及规范要求，对桥梁墩台沉降、桥梁徐变变形等进行动态观测、分析，根据观测数据绘制出墩台及梁体变形曲线，最终得到工后沉降量及徐变值。在该数值满足评估要求后方可铺设无砟轨道，进而确保无砟轨道施工质量。4.1.2全线控制网cpⅲ测设及综合平差全线控制网cpⅲ测设应在线下工程完成评估并进行线下工程控制网复测后进行。cpⅲ控制点必须设置在桥梁固定支座端，其通常布置防撞墙上，间距为每2跨即60m左右设置，同一对控制点纵向里程差值须小于1m。各控制点设于轨道设计顶面以上30cm并大致等高的地方。外业观测采用自由测站边角交会的测量方法。cpⅲ平面网距离观测技术要求精密水准测量精度要求表（mm）注：表中l为往返测段、附合或环线的水准路线长度，单位km。综合平差处理时以二等水准点为起算点，采用通过铁道部相关部门正式鉴定过的cpⅲ高程控制网处理软件进行水准网严密平差。4.2底座施工4.2.1钢筋焊接网片施工钢筋网片采用规格为hrb335φ12，用运输车运至现场。将底座板边线放样至桥面后，依次放置上层、下层钢筋网片、u型筋及架立筋，最后人工绑扎成型，采用厂制标准混凝土保护层垫块保证底座保护层厚度，数量不少于4个/m2。4.2.2模板安装及加固施工桥梁段底座侧模采用定型钢模，高20cm，有5.350m、4.856m两种长度规格，侧模长度及高度方向均可拼接，采用标高调整件控制混凝土表面及双肩排水坡标高；端模采用5mm厚钢板制作，直曲线段通用；凹槽模型采用角钢架固定在侧模上，四根螺杆兼有固定凹槽模型和调整凹槽模型底面标高的功能；底座模板安装前均涂刷有脱模剂，模板安装完成后，模板与基面的空隙均封堵严密。现场底座模板安装时，均将模板安装高程允许偏差控制在±3mm以内、宽度允许偏差控制在±5mm以内、中线位置允许偏差控制在2mm以内；限位凹槽模板安装时，均将模板安装高程允许偏差控制在±3mm以内、长度和宽度允许偏差控制在±3mm以内、中线位置允许偏差控制在2mm以内。4.2.3底座混凝土浇筑及养护(1)底座混凝土浇筑前再次检查确认模板、钢筋状态及保护层厚度，符合要求后方可进行混凝土浇筑施工；(2)彻底清理模板范围内的杂物，混凝土入模前应对桥梁面喷水雾湿润；(3)混凝土采用插入式捣固棒振捣，注意避免漏捣、过振，振捣过程中现场应安排专人加强检查模板支撑的稳定性和接缝的密合情况，防止漏浆。施工中严格控制底座标高；(4)混凝土浇筑完成后，先用木抹找平基准面，再用铁抹精平，最后将两边轨道板范围外底座面压光，平整度满足10mm/30m。(5)在混凝土未达到设计强度之前，严禁对其施加任何荷载。(6)混凝土浇筑完成后及时进行覆盖洒水养护，养护时间不少于14天。养护用水温度与混凝土表面温度之差不得大于15℃。4.3中间隔离层及弹性垫层施工在轨道板铺设前，在底座板和凹槽应用洁净高压水和高压风彻底对底座板进行清洁和清理，保证铺设范围内底座板洁净且无砂石类可能破坏中间隔离层的磨损性颗粒。按照测量人员精确放出的轨道板铺设宽度线，铺设土工布。土工布应铺贴平整，无破损，搭接处及边沿无翘起、空鼓、褶皱、脱层或封口不严，搭接量满足设计要求。10mm复合弹性垫层设置在限位凹槽四周，在设置范围内将泡沫塑料板与混凝土面密贴，用胶布将弹性橡胶垫层粘在限位凹槽侧面，粘贴牢固，防止漏浆。弹性垫层需平整、无翘起、无气鼓和无褶皱现象。4.4轨道板铺装4.4.1铺板前准备工作4.4.1.1底座、凹槽验收当底座混凝土施工完成，对底座及限位凹槽外形尺寸进行复核，并报告监理检查、验收，以便进行下一道工序施工。底座、凹槽混凝土应结构密实、表面平整，颜色均匀，不得有露筋、蜂窝、孔洞、疏松、麻面和缺棱掉角等现象。确认弹性橡胶垫层、隔离层土工布和钢筋、自密实混凝土骨料、水泥、掺合料、外加剂等材料的工程数量是否满足施工现场需要，且原材料全部检验合格。确认施工现场有足够且能满足要求的自密实混凝土模板和小件。4.4.1.2自密实混凝土钢筋布置自密实混凝土层内的钢筋网均在钢筋加工房进行钢筋加工和绑扎成型，钢筋网在运输和摆放时，避免网片松动。钢筋网由平板汽车运送到施工现场，再用吊车吊装上桥，并平放于桥面。在桥上存放时，底部加垫20cm高的木垫，并用防水布加以覆盖，防止油、水侵蚀钢筋。场内运输和桥上存放时，网片叠加存放不得超过20张，并用麻绳对钢筋网加以固定，防止倾倒。在弹性垫层和土工布铺设完成后，人工将钢筋网抬到底座上，严格控制预留凹槽和垫块位置，并保持钢筋间的间距。绑扎每平方米不小于4个的混凝土垫块，垫块必须垫起钢筋网片，使钢筋网稳固不移动并满足保护层要求。自密实混凝土内焊网在固定场所加工成型，运输到施工现场吊装上桥，焊网、限位凹槽内钢筋与轨道板“u”型钢筋需要设置绝缘卡,绝缘电阻不小于2mω。4.4.2无砟轨道板运输、吊装及铺设4.4.2.1运输(1)对于现场运输一般采用30t平板运输车，施工前必须对行驶路线再次进行调查，确保在最不利的限界下均可以满足运输需要，并尽量选择路况较好时进行运输作业；(2)轨道板对称装载，每层之间采用方木在起吊螺母处支垫，装载高度不得超过4层，并进行加固，保证运输过程中不发生相对位移；(3)运输前确认装车平稳，捆绑牢固，严禁三点支撑；4.4.2.2吊装(1)轨道板装卸时利用轨道板上的起吊装置水平吊起，使四角的起吊螺母均匀受力，严禁碰、撞、摔。(2)吊装铺设采用专用吊具及汽车吊搭配进行；(3)吊装前仔细检查轨道板及起吊设备的状态，合格后进行吊装；(4)轨道板起吊并移至铺板位置后，施工人员扶稳轨道板缓慢将轨道板落在预先放置的支撑垫木上；(5)轨道板粗铺时，使接地端子方向与综合接地的设计方向一致；4.4.2.3铺设及精调轨道板粗调时，起吊设备吊钩直接定位在轨道板的正上方并降下，并按规定将轨道板挂上吊具，由铺板门吊或吊车司机操作起吊，同时在底座混凝土上放置长方木，每块板放置4块，在4个吊装孔附近各1个。粗铺就位后在自密实混凝土灌注前7小时内进行轨道板精调作业。由测量人员采用全站仪、测量标架并结合专业测量软件，人工配合调整等，对轨道板进行精调定位。精调时全站仪在cpⅲ控制网内做自由设站，计算出测站点的理论三维坐标值和所在的里程。当全站仪测量放置在轨道板上承轨槽精调标架上的棱镜后，可测量出该棱镜所处位置的实测三维坐标，根据坐标可以确定它在线路中的里程，经过软件的里程计算，得出该处的理论三维坐标，软件计算实测和理论坐标的偏差，将偏差值显示在显示器上，根据偏差对轨道板进行水平