CRTSⅡ型板式軌道梁表面平整度及六面坡施工技術

蔣宗全，楊 忠，王建輝，朱浩波，姚國虎

(1.中國水電集團，北京 100048;2.中國水電八局有限公司，長沙 710016)

1 梁面構造及施工技術難點

箱梁頂面由六面坡與箱梁中部加高平臺、梁端加高平臺、剪力齒槽、側向擋塊齒槽、梁端伸縮縫安裝預留槽口等共同組成，其中跨中加高平臺高出梁面65 mm，寬度為3.1 m;梁端加高平臺高出梁面15 mm，縱向長度1.45 m;六面坡結構指為實現箱梁頂面橫向排水的三列排水坡面，因為總共為六個排水坡面，故通常稱為“六面坡”。六面坡結構通常在三列排水的梁面使用。京津城際鐵路梁面六面坡排水構造是通過后期在梁面施做防水層構造實現，而新建鐵路首次提出在梁體頂面將六面坡系統構造與梁體混凝土一同澆筑成型，其主要構造包括:三列排水六個排水坡面、剪力齒槽、側向擋塊齒槽、梁端加高平臺及梁端預留槽口等。Ⅱ型板箱梁梁面典型構造見圖1。

圖1 適應CRTSⅡ型板式軌道結構梁面構造示意

新建鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道結構設計對梁面提出了很高的要求:軌道底座板下橋面平整度用4 m靠尺檢查，空隙只允許平緩變化，且不大于3 mm，即3 mm/4 m;軌道底座板下，梁端1.45 m范圍內開槽處橋面平整度應滿足2 mm/1 m要求;底座板以外橋面平整度要求:3 mm/1 m。

由于梁面六面坡結構與梁體混凝土一同澆筑成型，因此坡面成型及梁面加高平臺平整度控制成為了梁面混凝土收面施工中的關鍵控制技術。現場施工控制中存在問題見表1。

表1 梁面構造施工難點

2 新型模具研發

為了解決梁面施工控制的難題，提高施工工效，根據六面坡結構、剪力齒槽、側向擋塊齒槽尺寸及梁端預留槽口尺寸，制作、改進了相應的定型鋼模板，進行混凝土灌注時的體型控制。同時針對梁面加高平臺施工的需要，自主研制了一套整平抹面設備。通過反復試驗和改進的梁面構造模板及抹面機具在施工中取得了滿意的效果。采用改進的模板及研制的機具后與之前的情況進行對比，見表2。

表2 箱梁梁面構造一次成型新型模具與原模具對比表

2.1 排水六面坡模具

原排水坡面模具主要采用厚度t=4 mm厚鋼板人工焊接加工而成，加工時根據不同坡度的排水坡與梁頂平面的折角將鋼板人工折曲而成。這樣模具就具備了兩個塑形面，一個平面，一個斜面。為增加坡面模具的整體性和穩定性，在排水坡面模具的平面上加焊了一根φ16圓鋼作為加筋肋，同時在排水坡面模具的斜面上每隔50 cm用φ14圓鋼截成短鋼筋頭，將通長加筋肋與斜面模板進行聯系，從而增加模板的整體性和穩定性。在坡面模具與側向擋塊沖突的位置按常規方式進行模板組合，二者分開安裝與拆除。使用過程中存在的缺點是鋼板較軟易變形、模具下混凝土不能充分振搗、側向擋塊與坡面相交部位成型困難。

針對原模具存在的問題，新型的排水坡面模具主要采用t=6 mm厚鋼板利用機床機械沖軋而成，加工時根據不同坡度的排水坡與梁頂平面的折角將鋼板機械沖軋而成。并在坡面模具的兩個平面之間沿箱梁長度方向每個50 cm增設一道加筋肋板，在坡面模具與側向擋塊沖突位置，專門制作定型鋼模板，將坡面模具與側向擋塊齒槽模具有機的結合成一個整體，二者合并為一個模具進行安裝和拆除。由于新型模具有厚度較大、加工尺寸規整、增加加筋肋板、兩種模具有機組合等特點，新型模具較原模具具有更好的強度、剛度和塑形效果。新舊模具對比如圖2。

圖2 六面坡坡面新舊模板對比

2.2 剪力齒槽模具

剪力齒槽原模具采用厚度t=4 mm散鋼板人工焊接制作而成，有些使用一次性木模。焊接前根據剪力齒槽的設計幾何尺寸，在加工場內先把各鋼板點焊拼裝成整體，幾何尺寸復核無誤后，滿焊加工而成。為保證成型效果，在三條齒槽間用厚度t=4 mm的鋼板將各齒槽焊接成一整體，最后在其上用φ16圓鋼增設三道加強筋。預埋螺栓設置在聯系鋼板上。模具缺點是覆蓋面積較大不利于混凝土的流動，模具質量較小，剛度較差。

針對原模具存在的缺點，新型剪力齒槽模板采用厚度t=6 mm鋼板利用機床機械沖軋而成，加工前根據剪力齒槽的幾何尺寸劃線精確定位后，利用機床沖軋而成。在三道齒槽間預埋螺栓的位置，用厚度t=6 mm的鋼板進行聯系和固定預埋螺栓，最后在模具的兩端用寬B=10 cm、厚t=6 mm的鋼板設置加筋板。新型模具覆蓋混凝土面積更小、無死角利于同振搗時排氣，質量較大利于穩固，厚度較大模具整體性較好，強度和剛度能滿足要求。新舊模具比較見圖3。側向擋塊齒槽的新型模具原理與剪力齒槽相同。

圖3 新舊剪力齒槽定型鋼模板對比

2.3 梁端槽口模具改進

梁端槽口原模具采用∠5號角鋼與鋼板焊接而成，由于梁端預留槽口尺寸為:長×寬=12 cm×5 cm，加工時用7 cm寬的鋼板與∠5號角鋼的翼板焊接而成，較寬部位安裝在下部。該模具未作特別的加筋措施，只在個別位置用短鋼筋將角鋼與箱梁端模點焊加固。缺點是材質軟易變形，壽命短。

針對原模具存在的問題，新型梁端槽口模具采用t=6 mm鋼板利用機床機械沖軋而成，并在模具的兩個側面沿箱梁寬度方向，每隔50 cm設置一道三角形加筋板。新型梁端槽口模具具有強度、剛度較好，變形小，塑形效果好等優點。新舊模具比較見圖4。

圖4 梁端預留槽口新舊模具對比

2.4 提漿整平機的改進

原來梁面混凝土收面時主要采用整平機整平一次后，人工二次抹面。由于模具變形、整平機未加調節刮板、人工二次抹面等問題直接影響了提漿整平機的整平效果，平整度很難達到設計要求;新研發的提漿整平機，增加了調節刮板，可實現不同高程的提漿整平作業。由于梁面構造其他模具的剛度較好，提漿整平時可實現一次連續整平，無需人工二次抹面，提漿整平機整平過程均勻、連續，效果較好，平整度易于控制。新型整平機及提漿、整平過程見圖5。

圖5 新型提漿整平機及提漿整平過程

3 施工工藝

3.1 施工方法

梁面一次成型施工工藝流程見圖6。梁面灌注混凝土前應根據六面坡、剪力齒槽及側向擋塊等結構的設計尺寸，采用厚度為6 mm的鋼板按照設計幾何尺寸用機床沖軋而成，在梁面防裂鋼筋網片安裝就位之后，利用掛線和尺量的方法對側面坡、剪力齒槽等模具進行定位，位置確定好了以后，利用水準儀對側面坡、剪力齒槽等模具頂面的高度進行超平，使每個位置的上口高度均與設計高度一致，最后，利用短鋼筋頭將側面坡、剪力齒槽等模具固定在防撞墻鋼筋上或箱梁頂板鋼筋網上。

圖6 梁面一次成型施工工藝流程圖

六面坡模具安裝時應用精密水準儀對其頂面高程進行復核，確保其頂面高程與梁面設計頂面高程保持一致，待混凝土澆筑至梁面時應再次復核頂面高程，確認與梁面設計頂面高程一致的情況下方能開始提漿機提漿、整平作業。

要實現梁面連續高效的提漿、整平作業，箱梁澆筑混凝土前，提前安裝好提漿整平機的運行軌道是必須的。提漿整平機軌道安裝在箱梁外側模板翼緣板上，提漿整平時主要通過調節安裝在下部的刮板實現不同高程的梁面整平作業。

針對提漿、一次整平、抹面機，用厚度為6 mm的鋼板在機床上沖軋成型，然后利用可調節螺栓固定在提漿整平機后面，抹面機的底面與提漿整平機的刮板底面要保持一致水平，抹面機因提漿整平機的振動而連帶振動，使得抹面效果光滑且平整。提漿整平機使用時，只需調整提漿整平機的刮板高度即可實現不同高程的提漿整平作業，在這里值得注意的是，在使用機械抹面前要對提漿整平機行走軌道進行精密超平，在使用時要對提漿整平機兩側的刮板底面高度進行抄平，確保梁面的高度和加高平臺的平整度能滿足設計要求。對于防護墻與豎墻之間、豎墻與豎墻之間及加高平臺根部等死角部位，需進行人工輔助抹面，人工抹面通過搭設抹面樣架實現，抹面時需注意各種排水坡度的控制。

3.2 施工質量控制要點

箱梁梁面一次成型不僅僅是模具和設備就可解決的，這里重點強調幾個質量控制要點:①模具的材質必須具有足夠的強度和剛度，在使用過程中無較大變形;②模具的安裝必須牢固可靠，不會因施工過程中人員走動和機械振動而發生位移;③模具、提漿整平機的頂高程必須進行精密抄平，確保設計體形;④混凝土坍落度必須進行良好的控制，避免過大或過小，進而影響坡面及齒槽成型;⑤梁面加高平臺防裂鋼筋網必須嚴格控制保護層厚度，避免梁面露筋等質量缺陷;⑥梁面混凝土灌注完成，提漿整平作業結束后，應注意保養，必須待梁面六面坡等結構具備足夠強度后，再拆除模具。

4 效果比較

側面坡原模具由于采用薄鋼板人工焊接，材質較軟，剛度不能完全滿足要求，在梁面混凝土提漿整平過程中容易發生變形，不能充分振搗，容易產生氣泡，且模板周轉次數少，壽命短;新型側面坡模具采用厚鋼板沖軋成型，材質較好，剛度能滿足要求，在使用過程中變形較少，模具下混凝土等充分振搗，氣泡較少，且周轉次數多，壽命長，塑形效果好，轉角面光滑易脫模。

剪力齒槽原模具由于其與混凝土接觸面不光滑、有死角，再加上齒槽中間的混凝土振搗不充分、不密實，導致強度低而容易破碎，成型效果較差;新型模具采用6 mm厚鋼板用機床沖軋成型，且模板面積小并避免了死角現象，模具涂刷脫模劑后，利于混凝土振搗時的排氣和流動，轉角部位混凝土不易缺棱掉角，從而保證了混凝土的良好成型和強度。

梁端槽口原模具由于采用普通角鋼，使用過程角鋼翼板容易發生彎曲變形，拆模后混凝土美觀效果差;新型梁端槽口模板采用6 mm厚鋼板用機床沖軋成型并增焊了加勁肋板，混凝土振搗及模板周轉使用過程中變形問題能較好地得到控制。

新的提漿整平機通過設置在外側模板上的運行軌道實現連續提漿、整平抹面作業，梁面加高平臺平整度易于控制，效果較好。模具、提漿機改進前、后，梁面加高平臺平整度效果檢測對比見表3。

表3 采用改進模具和機械抹面組合前、組合后的梁面平整度檢測數值

從表3中可以看出，通過新型模具研發與提漿整平機設備的組合，梁面結構成型良好，梁面平整度能滿足3 mm/4 m和2 mm/1 m的設計要求。因此在梁面構造一次成型技術中應采用新型模具，以及梁面構造模具與抹面機械設備的優化組合。

5 結語

六面坡等梁面構造成型效果的好壞、梁面平整度的控制將直接影響到后期梁面二次打磨和修補工作量，直接關系到二次修補和打磨的經濟效益。且對鐵路建成后的安全性和舒適性影響較大。自主研發的適應CRTSⅡ型板梁面構造一次成型設備，具有質量控制好、施工效率高的優點，已經在新建鐵路全線推廣使用，取得了良好的效果。

[1]金雁鵬.京津城際鐵路無砟軌道板的制造[J].鐵道建筑，2008(增):35-38.

[2]齊麗娟.京津城際鐵路無砟軌道板生產質量控制[J].鐵道建設，2008(增):41-44.