淺談無(wú)砟軌道滑動(dòng)層起拱及施工控制

劉金成

隨著我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展，無(wú)砟軌道越來(lái)越得到大規(guī)模的應(yīng)用和發(fā)展，這其中以CRTSⅡ軌道板為主體核心的無(wú)砟軌道技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用更為突出，但在施工過(guò)程中，我們也發(fā)現(xiàn)了不少亟待探討和研究的新課題和新問(wèn)題，底座板下滑動(dòng)層的“起拱”就是其中的一個(gè)。

1 作用原理及施工流程

在現(xiàn)有CRTSⅡ無(wú)砟軌道體系中，底座板寬2.95m，下部滑動(dòng)層施工鋪設(shè)時(shí)寬度3.05m，兩側(cè)各寬出底座板5 cm，底座板施工完成后，將多余部分裁除至與底座板等寬。

滑動(dòng)層由三層布膜組成，從下往上依次為土工布(聚丙烯土工布)，土工膜(高密度聚乙烯薄膜)和土工布(聚丙烯土工布)，簡(jiǎn)稱“兩布一膜”。其作用是隔離底座板與梁體之間的相互作用，減小摩擦力，以免底座板和梁體在溫度變化時(shí)的相互影響。施工中，要先將第一層土工布用粘合劑粘貼在梁面防水層上面，在鋪設(shè)土工膜和第二次土工布后，按照“梅花形”擺放混凝土墊塊，要求每延米內(nèi)鋪設(shè)墊塊面積不少于 0.185m2;然后現(xiàn)場(chǎng)綁扎鋪設(shè)鋼筋籠;最后支立模板并澆筑混凝土。施工過(guò)程中，一定要注意不能將滑動(dòng)層破損，并且杜絕砂、石等雜質(zhì)進(jìn)入滑動(dòng)層內(nèi)。

2 滑動(dòng)層起拱類型和原因分析

“兩布一膜”的起拱現(xiàn)象從土工膜鋪設(shè)后就比較明顯地出現(xiàn)，根本原因是土工膜對(duì)溫度變化比較敏感，受溫度影響熱脹冷縮變化比較明顯。

根據(jù)底座板滑動(dòng)層的起拱所存在的形態(tài)，將起拱分為以下三種類型:半封閉型、全封閉型和通縫型。

2.1 半封閉型

半封閉型起拱形成于底座板的邊沿部，而且有一部分邊緣與外界連通的拱包，見(jiàn)圖1，圖2。

這種起拱在平時(shí)最容易觀察得到，但由于其與外界環(huán)境連通，水、空氣和雜質(zhì)等容易進(jìn)入到底座板滑動(dòng)層的內(nèi)部，對(duì)底座板的影響相當(dāng)大。

根據(jù)這種起拱的外觀形狀，又可以分為圓拱形和波浪形。相對(duì)來(lái)說(shuō)，圓拱形的拱高較大，可達(dá)3.5 cm，后期不易補(bǔ)救，危害也大。波浪形的拱高較小，一般在1.5 cm左右，但相連數(shù)量較多。

2.2 全封閉型

全封閉型起拱形成于底座板的中部，四周閉合不與外界連通。

全封閉型起拱由于鼓包周圍的土工布被底座板壓住，為全隔離，全封閉結(jié)構(gòu)，外界的空氣和水一般難以進(jìn)入拱包內(nèi)部，不受外界環(huán)境影響，所以其對(duì)底座板的影響也就較小。

這種起拱由于不能直接觀察到，所以無(wú)法觀察其具體起拱高度，其產(chǎn)生的原因主要有兩種:1)由土工膜材料本身不平整、不均勻等質(zhì)量原因引起的，一般呈現(xiàn)“月牙形”，鼓包方向一般有橫向和縱向兩種;2)由于“梅花形”擺放的墊塊在其中心隔離出來(lái)的拱包，一般呈圓形或多邊形。

2.3 通縫型

通縫型起拱指所起的“拱包”為長(zhǎng)條形，并且橫穿了整個(gè)底座板，空氣、水和雜質(zhì)能通過(guò)該“拱包”而橫穿整個(gè)底座板。這種起拱方式并不多見(jiàn)，主要存在于底座板鋼筋籠接頭和后澆帶處，其對(duì)底座板的危害是相當(dāng)大的，在施工中要盡力避免。這里特別指出后澆帶處的通縫型起拱是由于底座板在冷熱收縮時(shí)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而引起的，可起拱到鋼板連接器鋼板下緣，起拱高度最高可達(dá)4 cm，占用混凝土的空間，混凝土斷面將受到削弱，施工中應(yīng)盡力避免。

3 起拱的危害

3.1 影響結(jié)構(gòu)的耐久性

對(duì)于半封閉型和通縫型起拱，外界的水和空氣能夠進(jìn)出滑動(dòng)層，這將加快土工布、土工膜和防水層這幾類聚合物材料的老化速度。同時(shí)，砂石等硬顆粒雜質(zhì)也會(huì)通過(guò)半封閉型和通縫型起拱進(jìn)入到滑動(dòng)層內(nèi)部。軌道運(yùn)營(yíng)后，隨著底座板本身的反復(fù)滑動(dòng)，砂石等雜質(zhì)將會(huì)損傷、破壞滑動(dòng)層的結(jié)構(gòu)，增大相應(yīng)的摩阻系數(shù)，影響結(jié)構(gòu)的耐久性。

3.2 對(duì)底座板的受力結(jié)構(gòu)造成影響

在底座板起拱存在處，混凝土的斷面將受到一定的削弱。這樣，一方面可能會(huì)造成底座板偏心受力，最終形成較大的裂縫;另一方面，起拱處的混凝土和鋼筋可能會(huì)由于底座板的反復(fù)作用而產(chǎn)生疲勞破壞，使整個(gè)底座板在此處斷裂。

3.3 對(duì)施工過(guò)程造成影響

筆者在施工過(guò)程中注意到，墊塊擺放和鋼筋籠綁扎時(shí)，起拱處的滑動(dòng)層更加的容易被扎破損壞，造成極大的浪費(fèi)。

4 應(yīng)對(duì)措施

4.1 嚴(yán)把材料關(guān)

滑動(dòng)層起拱的根本原因是土工膜由于“熱脹冷縮”引起的，所以首先要從土工膜等材料入手，嚴(yán)把材料進(jìn)場(chǎng)關(guān)，檢驗(yàn)每批材料的伸縮率，杜絕不合格材料進(jìn)場(chǎng)，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題材料應(yīng)立即清場(chǎng);另外，我們要探索使用伸縮率更小的替代材料。

4.2 化開(kāi)為閉，化大為小

鋪設(shè)滑動(dòng)層、擺放墊塊和綁扎鋼筋時(shí)，應(yīng)注意將半封閉型和通縫型起拱的對(duì)外“開(kāi)口”壓住，使其成為危害較小的全封閉型起拱。同時(shí)，也應(yīng)注意避免大體積和大拱高的起拱的存在，而應(yīng)該利用增加墊塊的方式將其劃分成體積和拱高較小的起拱。

4.3 施工過(guò)程中的控制

1)鋪設(shè)土工膜時(shí)，用水將其濕潤(rùn)，以利于將聚乙烯薄膜吸附在土工布上;2)鋪設(shè)土工膜過(guò)程中，要用水平尺刮壓幾遍，保證平整，并用夾具將其張拉固定住;3)在溫度較高時(shí)鋪設(shè)“兩布一膜”; 4)縮短滑動(dòng)層鋪設(shè)后到鋼筋籠綁扎前的等待時(shí)間;5)在已鋪好的滑動(dòng)層上要立即“梅花形”擺放撐面墊塊:a.防止安裝鋼筋籠時(shí)將滑動(dòng)層刺穿;b.防止大風(fēng)將滑動(dòng)層刮起;6)綁扎鋼筋籠前和支立混凝土模板前都要將滑動(dòng)層起拱處拉平;7)對(duì)于后澆帶處起拱，一般在張拉完成后比較明顯，如處理不好對(duì)底座板的危害也相當(dāng)大。我們可以采取在鋼板連接器下和左右兩側(cè)增加 3排墊塊(每排 8個(gè))的方式，將起拱劃分成為 4個(gè)拱高較小的起拱，這樣拱的高度和相應(yīng)的空拱體積將大幅減少。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著CRTSⅡ軌道板在高鐵中的廣泛應(yīng)用，如何減少滑動(dòng)層起拱將成為影響軌道運(yùn)營(yíng)時(shí)間的一個(gè)重要因素，我們通過(guò)對(duì)滑動(dòng)層起拱分析和采取相應(yīng)的預(yù)防措施使起拱高度基本控制在 1 cm以下，為其他高鐵施工提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

[1] 奕顯國(guó).鐵路客運(yùn)專線施工與組織[M].成都:西南交通大學(xué)出版社，2006.

[2] 錢(qián)立新.世界高速鐵路技術(shù)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社，2003.

[3] 卿三惠，陳 叔，胡 建.高速鐵路CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道施工關(guān)鍵設(shè)備及施工技術(shù)研究[J].鐵道工程學(xué)報(bào)，2008 (5):45-47.

[4] 桑永亮.雙塊式無(wú)砟軌道水硬性支承層滑模法施工技術(shù)[J].山西建筑，2010，36(1):294-295.