嚴寒地區客運專線CRTSⅠ型軌道板預制質量控制

2012-02-02 06:55:32朱海城

鐵道建筑 2012年5期

關鍵詞：混凝土

朱海城

(哈大鐵路客運專線公司，遼寧沈陽 110002)

嚴寒地區客運專線CRTSⅠ型軌道板預制質量控制

朱海城

(哈大鐵路客運專線公司，遼寧沈陽 110002)

哈大客運專線全線采用CRTSⅠ型板式無砟軌道混凝土板，軌道板預制質量對于軌道的平順性和安全性有重要作用。文章介紹了CRTSⅠ型軌道板板廠的規劃和建設，分析了嚴寒地區軌道板生產工藝的特點和流程，介紹了軌道板生產所需原材料和結構配件的檢驗方法，及軌道板預制過程中質量控制措施，經檢驗全線16個預制軌道板廠生產的352 246塊軌道板，未發生質量事故。

嚴寒地區客運專線 CRTSⅠ型預制

1 工程概況

哈大鐵路客運專線是我國“四縱四橫”客運專線網規劃中京哈客運專線的重要組成部分，全線縱貫東北三省，途經三個省會城市(哈爾濱、長春、沈陽)，1個計劃單列市(大連)和6個地級市(營口、鞍山、遼陽、鐵嶺、四平、松原)，線路正線全長904 km。哈大客專全線屬中溫帶亞濕潤季風區氣候，年平均氣溫4.4℃～8.4℃，極端最高溫度36.1℃ ～39.8℃，極端最低溫度-39.9℃ ～-32.8℃，最大積雪厚度17～30 cm，最大季節凍土深度137～205 cm。

哈大客運專線設計時速為350 km/h，軌道結構主要由混凝土底座、凸形擋臺及周圍填充樹脂、乳化瀝青砂漿調整層、軌道板、WJ-7B扣件(含充填式墊板)和60 kg/m鋼軌組成。全線采用CRTSⅠ型板式無砟軌道混凝土板，混凝土強度等級為C60，其類型為預應力平板(P)，按軌道板長度主要分為4 962 mm、3 685 mm、4 856 mm，寬度均為2 400 mm，厚度均為200 mm(不含20 mm高承軌臺)，CRTSⅠ型板式無砟軌道混凝土板結構見圖1～圖3。

2 預制軌道板板場的建設

無砟軌道板場建立由廠長負責的組織機構，管理工作按照作業總隊管理模式，分職能建立各部室，作業層以工作內容劃分工班。在人員配置上，軌道板場工程技術人員需求量較大，尤其是精測人員，施工高峰期在模具周期性檢驗，預埋套管檢驗、成品板檢驗等環節人員缺口較大。

無砟軌道板場建設盡量避免大批軌道板集中在同一板場預制或大批軌道板集中同一單位預制，盡量滿足從預制到鋪設完成總成本費用最省和制鋪工期較合理的原則。

應當依據軌道板生產工藝流程、技術要求、工期要求規劃軌道板場地，必須做到分區明確、流程順暢、管理方便、滿足工期要求。規劃時要將辦公生活區與生產區嚴格區分，生產區宜分隔為：蒸汽供應和控制區、混凝土拌合站、鋼筋加工和綁扎區、制板區、張拉封錨區、水養區、存板區、出廠檢驗區。認真規劃各區之間的連接或交叉方式，對場內蒸汽管道、供電線路和控制柜、供水管道等布設要合理便捷。重點關注拌合站與制板區工作聯系、室內水養池容積和存板區面積，充分考慮冬季施工因素，滿足冬施要求，避免發生重建擴建等現象。

圖1 路基地段橫斷面示意(單位：mm)

3 軌道板生產及質量控制

3.1 軌道板生產工藝流程

軌道板生產的關鍵工序主要包括預埋件安裝、骨架絕緣性能檢測、混凝土灌注、蒸氣養護和張拉封錨作業，見圖4。

3.2 原材料技術要求

軌道板生產所需原材料主要包括水泥、摻合料、細骨料、粗骨料、外加劑、冷拔鋼絲、普通鋼筋、環氧涂層鋼筋、預應力鋼棒、絕緣套管、起吊套管和綜合接地端子等。軌道板生產所采用的各類原材料、構配件，應具有制造廠家的質量合格證明書或第三方檢測機構出具的質量合格檢驗報告單，所有原材料的技術條件應符合現行國家標準和部頒標準。

3.2.1 預應力鋼棒質量控制

預應力筋采用低松弛預應力鋼棒PCB13-1420-35-L-P-GB/T 5223.3標準型，其質量應符合《CRTSⅠ型板式無砟軌道混凝土軌道板用預應力鋼棒體系暫行技術條件》規定。哈大客專無黏結預應力鋼棒是由施工單位自采的甲控物資，全線共有5個廠家，由于個別廠家制作工藝問題，哈大客專出現少量鋼棒斷裂情況，目前已更換完畢，并按鐵道部要求采取了防護措施。從此過程可以看出，各單位在鋼棒材質、擠塑工藝和套管黏結力等問題上重視不足，檢查檢驗措施不到位，應加強監控。

圖4 軌道板生產工藝流程

3.2.2 模板質量控制

軌道板模板采用鋼模，模板的結構要有足夠的強度、剛度和穩定性，并能夠保證模板在設計規定周轉期內不變形。模板既要能控制軌道板形狀和尺寸的準確性，又要便于安裝拆卸。預埋件的安裝及混凝土的灌注，接縫必須嚴實，確保混凝土在強烈的振動下不漏漿，避免出現蜂窩、麻面等現象，模板系統必須配置足夠振動設備，保證不出現振搗盲區，多以平板振動器為主，振搗棒為輔。

模板日常檢查應在每循環作業前進行，主要檢查模板外觀、平整度、倒角成型槽口、標識牌、定位銷松緊及損壞、模板各定位連接件完好情況、振動器支架完好情況，退模裝置和起板裝置完好情況。模板的外觀質量主要檢查模板表面清渣、脫模劑涂刷質量，扣件預埋絕緣套管預留孔處是否有雜物、變形，承軌臺位置定位裝置凹槽內混凝土是否清理干凈，模板四壁是否清渣徹底，各個配件、模板上表面是否存在裂紋和破損現象。

模板的日常檢查應根據施工單位的模板總套數，按照平均每天檢查總數量的1/7，以保證每周對每套模板輪流檢查一次。如在檢查過程中發現不合格，應及時進行維修，并加大檢測頻率，尤其在預制階段后期，模板維修量加大，模板檢查工作尤為重要。模板工程技術指標見表1。

表1 模板工程技術指標

3.2.3 鋼筋質量控制

1)鋼筋胎具

為保證鋼筋綁扎精度，軌道板預制工程的鋼筋綁扎工序要求使用綁扎胎模。從哈大客專的使用情況看，綁扎胎具能準確保證鋼筋位置和間距。胎具組成包括型鋼施工平臺和木胎模，施工平臺與地面連接，保證平臺牢固、穩定，將木胎模和型鋼施工平臺連成一體，按照圖紙設計的間距要求，在木胎具上割槽口，將待綁扎鋼筋卡在槽里保證鋼筋間距的準確性。在胎模具的四邊用方木作支擋，綁扎時將縱、橫向筋的彎鉤貼緊此方木，保證鋼筋保護層厚度均勻，并且不超出允許誤差范圍。木胎具可采用5 cm厚木板和10.5 cm×5.0 cm方木加工而成。

2)環氧涂層鋼筋加工

環氧樹脂涂層鋼筋的加工應符合相關技術標準的要求，除滿足普通鋼筋的彎制要求外還應將鋼筋彎曲機彎折部位用尼龍套管包裹，確保表面涂層不破損且鋼筋端部彎折應利用機具一次成形，不能進行回復操作，避免涂層脫落。

3)鋼筋骨架絕緣性能檢測

混凝土澆筑前，應用500 V兆歐表測量確認鋼筋骨架的絕緣性能，電阻應不小于2 MΩ。如檢測不合格，不得澆筑混凝土，應查明原因并調整，直至合格方可澆筑混凝土。

鋼筋骨架絕緣性能測試方法：搖動500 V兆歐表，測試骨架上層縱向、橫向兩相鄰鋼筋間，下層縱向、橫向兩相鄰鋼筋間，上層與下層鋼筋間的電阻值，如果兆歐表電阻值不小于2 MΩ，則表明該骨架鋼筋絕緣。如在檢測過程中出現兆歐表電阻值小于2 MΩ時，則表明鋼筋間形成回路，應立即對該根鋼筋進行處理，直至合格。

3.3 混凝土工程

根據“CRTSⅠ型板式無砟軌道標準軌道板設計圖”哈大客專通(軌)01設計要求，軌道板板體混凝土強度等級為C60，靜力抗壓彈性模量36.5 GPa。混凝土的坍落度一般按60～100 mm進行控制，混凝土的入模含氣量應不大于3%。混凝土運輸采用運輸車配合料斗運輸，配置混凝土運輸車、料斗數量需滿足運輸能力、混凝土凝結速度和澆筑速度的需要，保證澆筑過程連續進行。運輸途中應確保混凝土不得發生離析、漏漿、嚴重泌水及坍落度損失過多現象，這就要求在板場功能劃分時，要充分考慮拌合站的位置及混凝土的運輸路徑，并預留冬季施工期間的保溫條件。

3.3.1 混凝土灌注

混凝土拌合物入模溫度應為5℃ ～30℃，當晝夜平均氣溫低于5℃或最低氣溫低于-3℃時，應采取保溫措施，并按冬季施工處理;混凝土入模含氣量不大于3%;混凝土坍落度一般控制在60～100 mm，在生產過程中，根據存在的問題在控制范圍內調節坍落度值，避免出現蜂窩麻面等缺陷。

混凝土灌注一次成型，不得增補或接長，采取混凝土從模板一端向另一端延伸的辦法布料，混凝土澆筑分兩層連續進行，均勻布料，盡量縮短灌注時間，同一軌道板混凝土灌注時間一般控制在15 min內，如發生緊急情況中斷灌注及時清除已澆筑混凝土。在實際施工中，布料的方式和時間直接影響軌道板裂紋問題，在錨穴部位由于間距較小，在布料過程中要加強監控避免集料現象，在哈大客專的實踐過程中，此法大大減少了錨穴間裂紋問題。

混凝土采用附著式振搗器進行振搗，第一層布料完成后，充分振搗后再放入另一層混凝土，第二次振搗過程中注意將局部多余混凝土鏟掉，混凝土不夠的地方及時補料、振平。每層布料厚度約10 cm，振搗時間根據混凝土密實情況可適當調整。尤其在邊角位置要加強監控，避免出現漏振現象。振動器控制箱操作人員必須仔細觀察混凝土表面，防止欠振和過振，以混凝土表面不再下沉、無明顯汽泡、表面適度泛漿為宜。混凝土振搗密實后用抹子抹平混凝土表面，注意填邊填角。表面抹平但不進行壓光處理，終凝前嚴禁踩踏。收完面后，將側模、端模邊上等處的混凝土清理干凈。每次澆筑混凝土振動過程中，必須檢查端側模緊固件是否松動、脫落。混凝土抹面后，及時覆蓋棚布，靜停保溫，并及時填寫混凝土施工記錄。

3.3.2 混凝土養護

軌道板混凝土養護期間，應重點加強混凝土的濕度和溫度控制。軌道板養護分為蒸汽養護、水中養護和灑水養護。哈大客專軌道板蒸氣養護采用自動溫控系統，蒸氣控制溫度與實測棚內溫度偏差不宜超過±5℃。溫度的控制能較好地預防軌道板裂紋問題，嚴格控制板面溫度與篷布空間溫度不大于5℃。

1)蒸養工藝

蒸汽養護全過程分為靜置、升溫、恒溫、降溫四個階段。①靜置期：混凝土灌注完畢至混凝土初凝之前的養護期為靜置期。靜置期間應保持棚溫5℃～30℃，時間3 h以上。②升溫期：升溫速度不得大于15℃/h。③恒溫期：恒溫時蒸汽溫度不宜超過45℃，芯部混凝土溫度不應超過55℃，最高溫度的持續時間不宜超過6 h。④降溫期：降溫速度不應大于15℃/h，脫模時，軌道板表面與環境溫差不應大于15℃。

各施工單位需配置軌道板的自動測溫、調溫裝置(自動溫控設備)用于混凝土的養護，并能電腦自動生成溫度曲線。每塊板拆模前都應有養護溫度和環境溫度曲線圖資料，每個工作班至少有兩塊(一個工班少于20塊可取一塊)混凝土芯部溫度記錄，并與養護溫度、環境溫度共同構成三個曲線反應在一張圖上形成資料。自動溫控裝置宜能對每一臺座單獨進行監測控制，不宜將同一排、同一列制板臺座串聯集中進行控制。溫度記錄資料應及時進行收集整理，記錄資料應妥善保管。

2)水中養護

軌道板的水中養護應在具有控溫措施的廠房內進行。軌道板從脫模后環境溫度應＞5℃，并灑水養護保持板處于濕潤狀態，在保證張拉后封錨靜置＞2 h的條件下，脫模至入水時間不宜大于8 h，特殊條件下不大于10 h。注意事項：①水養應在具有控溫措施的廠房內進行，池內最低水溫不應低于5℃，軌道板板體與養護水溫差＞15℃時不得入池，水中養護完成后板體表面與環境溫差＞15℃時不得出池。②水中養護時軌道板需全部浸沒在養護水內。③軌道板水中養護時間不應小于3 d，并填寫養護記錄單，記錄軌道板脫模時間、入池時間和出池時間，記錄時間應精確至小時。④軌道板脫模后，入水養護前，應對軌道板采取灑水養護措施，保證板面混凝土濕潤。

3.4 預應力張拉質量控制

3.4.1 自動張拉系統

預應力施工是CRTS I型無砟軌道板預制過程中關鍵工序之一，哈大客專全線均采用軌道板自動張拉控制系統，該系統能夠自動控制并記錄張拉力，自動在軌道板邊生成壓痕，減少人為因素的影響，確保張拉質量。張拉前要校正預應力鋼棒外露長度，滿足設計要求。張拉時應控制千斤頂進油速度，千斤頂進油至初始油壓，在此過程中要撥正千斤頂，使千斤頂與錨具對中，鋼棒、錨具、千斤頂三者同心。張拉完成后，以伸長值作為校核，實測伸長值與設計伸長值的差值不超過1 mm。控制應力持荷時間不小于1 min。預應力張拉順序為先橫向后縱向，橫向預應力筋采用單向張拉，固定端預應力筋螺紋外露量控制在8～10 mm;縱向預應力筋張拉從中間向兩側，兩端同步張拉，并應保證預應力筋兩端伸長量基本一致。

3.4.2 鋼膠結合錨穴成孔器

封錨砂漿應分層填壓，采用空氣錘對砂漿進行振搗，頻率不小于1 000 Hz，振搗力不小于3 kg，振搗次數不得少于3次，每次不少于20 s。封錨砂漿表面較軌道板表面下凹(2±2)mm，為防止軌道板錨穴處混凝土薄弱處開裂，哈大客專部分軌道板采用了在錨穴成孔器上加設硅膠條成槽工藝來替代錨穴面鑿毛工序。在鋼棒斷裂試驗中，充分驗證了鋼膠結合錨穴成孔器的作用，封錨砂漿與錨穴處混凝土的結合優于鑿毛工藝。

3.5 軌道板運輸與成品檢驗

封錨完畢2 h后再利用龍門吊(桁車)將軌道板單側垂直吊裝進養護池進行水中養護，完成不少于3 d的水中養護后，再吊運至存放區立放，并采取防傾覆措施。

在哈大客運專線軌道板預制施工中，由施工單位聯合測繪公司共同研發出了一套專門針對軌道板模型與成品檢測系統，主要包括軌道板模型與成品的檢測儀器、方法及計算軟件，主要是通過全站儀、精密電子水準儀等儀器對軌道板模型中絕緣套管定位孔、板面平整度與成品的絕緣套管位置、板面平整度進行檢測并通過軟件快捷地計算出偏差值。軌道板外形尺寸偏差見表2，外觀質量要求見表3。