京滬高速鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道長橋底座板施工技術

鄭先奇

(中鐵十六局集團第三工程有限公司，浙江湖州 313000)

1 工程概況

京滬高速鐵路三標荊河特大橋位于山東省滕州市境內，橋梁全長11.45 km。根據CRTSⅡ型板式無砟軌道長橋底座板施工相關技術要求，荊河特大橋在京臺、滬臺設置常規端刺，全橋左右線分別設置2處臨時端刺、2個連接區、3個常規區(圖1)。荊河特大橋是CRTSⅡ型無砟軌道長橋底座板施工試驗段之一，底座板施工安排在設計要求的合龍溫度的季節進行，底座板無需進行張拉，從而取消了鋼板連接器，改為鋼筋搭接后澆帶縱接，簡化了在其他溫度條件底座板施工工藝。使底座板復雜而繁鎖的縱連張拉工序簡化。

圖1 荊河特大橋底座板施工單元劃分示意

2 底座板的作用

底座板是橋梁地段CRTSⅡ型無砟軌道結構的重要組成部分。底座板不受橋跨的限制，為跨越梁縫的縱向連續結構。CRTSⅡ型板式無砟軌道橋上底座板是縱貫全橋的鋼筋混凝土連續板帶結構，通過底座板構件可以形成軌道位置以及與坡度變化相應的、必要的軌道超高。

3 底座板后澆帶的作用

后澆帶是在施工期間預留的一個縫，在收縮基本完成后，用混凝土二次澆筑回填，這是一種“抗放兼施，以放為主”的設計原則。其是針對混凝土存在的收縮開裂問題，以設置后澆帶的辦法釋放大部分收縮應力，在主體結構混凝土澆筑完成一定時間后用微膨脹混凝土回填，抗衡殘余收縮應力。

3.1 鋼板連接器BL1后澆帶

用于底座板的縱連張拉。由1塊40 mm厚鋼板、鋼板兩側焊接雙層φ28 mm的精軋螺紋鋼筋和兩側用φ28 mm螺母錨固構成。兩側的精軋螺紋鋼筋通過鋼板連接孔直接與鋼板角焊進行連接。

3.2 鋼筋搭接后澆帶

作用是放散底座板溫度應力。當底座板溫度在設計合龍溫度范圍時底座板不需要進行張拉作業，可取消底座板澆筑期間的大部分鋼板連接器，采用鋼筋搭接方式實現底座板縱連，鋼筋搭接區縱筋鋼筋搭接率50%，兩個區應錯開1.3倍的搭接長度形成鋼筋搭接BL1后澆帶。

3.3 剪力齒槽后澆帶

梁端剪力齒槽BL2后澆帶是在橋梁固定支座上方，箱梁和底座板之間設置剪力齒槽預埋件，將列車制動力和溫度應力及時地向橋墩傳遞。梁端固定齒槽內剪力筋分為梁內和底座板內兩部分。梁內套筒在制梁時預埋在箱梁頂板的齒槽內，底座板以內部分在施工時用套筒連接，伸入底座板鋼筋內。

4 底座板施工單元劃分的基本原則

(1)施工單元根據作業面布置情況統一規劃，確定相鄰作業面張拉順序和分工責任。

(2)臨時端刺不能設置在連續梁上，且距連續梁至少2孔梁。

(3)鋼板連接器與剪力齒槽間距不大于75 m。(4)鋼板連接器距梁縫間距不小于5 m。

(5)施工單元劃分完后，在梁上防護墻上標識各個后澆帶的位置、名稱、類型，方便張拉時識別。

5 臨時端刺布設

(1)左、右線臨時端刺起點設置錯開2孔梁以上，避免個別橋墩承受由于底座板溫差引起的較大水平力。

(2)臨時端刺區的選擇須避開連續梁，以免進行特殊設計。

6 鋼板連接器后澆帶(BL1)布設

(1)保證后澆帶縫與軌道板縫不重合，與軌道板錯開不小于70 cm。

(2)路基端刺至橋梁上最后一個固定連接處間至少設1個后澆帶，后澆帶與固定連接間的距離不大于75 m。

(3)鋼板連接器在簡支梁常規區按照每5孔梁設置1個，特殊區段按照設計設置。

7 混凝土澆筑段劃分

簡支梁上常規區底座板每次澆筑長度最少可為1孔，一般宜為3～4孔。臨時端刺區底座板分段施工，分段時，按LP1～LP5規定長度分段。連續梁范圍底座板的最小澆筑長度=連續梁前的2個澆筑段+連續梁長度+連續梁后2個澆筑段，整個段落施工在24h內完成。

8 常規端刺構造及作用

常規端刺位于橋梁兩端橋臺后路基中的倒“T”字形的鋼筋混凝土結構。利用橋臺后填土結構，在兩側橋臺外設置縱向錨固結構措施。常規端刺與橋上連續底座板相連，為限制底座板升溫工況連續軌道結構伸縮位移。底座板端部設置常規端刺，以平衡底座板溫度應力和制動力，使橋梁上的縱向力不能傳遞到路基上，從而影響路基段的軌道結構。

9 臨時端刺構造及作用

臨時端刺區分5段，從靠近常規區一側起為220 m(LP1)，220 m(LP2)，100 m(LP3)，130 m(LP4)，130 m(LP5)，各段之間在跨中采用鋼板連接器連接，在臨時端刺中依次命名為:K0、J1、J2、J3、J4、K1。臨時端刺區剪力齒槽均預留BL2后澆帶，其中鋼板連接器BL1后澆帶在常規區與臨時端刺區設置位置及形式類同。臨時端刺區底座板分4次連接，且各次連接時間跨度較長。

臨時端刺可以暫時起到橋臺后路基中常規端刺的作用，臨時端刺是與橋面臨時無剪切連接的底座板結構單元，解決混凝土溫度應力及變形應力的放散，對稱分布于常規區兩側。設置臨時端刺解決全橋后澆帶同時鎖定的問題，底座板澆筑后的連接就無需在兩個常規端刺之間進行。兩臨時端刺或臨時端刺和常規端刺之間可以作為一個獨立的施工單元進行連接。可以將整個長橋底座板分成若干獨立的施工單元多工作面平行施工。

10 底座板常規區

常規區與橋面有剪切連接的底座板結構單元。常規區底座板一次性連接，常規區長度不限，但至少10跨梁，常規區分為多個施工段，每個施工段最大長度不超過150 m。施工段之間通過跨中鋼板連接器連接，澆筑時預留寬500 mm BL1后澆帶，每個施工段中部剪力齒槽與橋面底座板一次澆筑成型，其他剪力齒槽只進行鋼筋連接，稱之為剪力齒槽BL2后澆帶。

11 底座板縱接張拉

底座板連接時混凝土強度不小于20 MPa，連接操作是圍繞并確保板內20℃時零應力狀態而進行的連接筋張拉施工，底座板施工連接主要有4種情況。

11.1 臨時端刺+常規區+臨時端刺(圖2)

此布置中，兩臨時端刺中的LP1段按接壤常規區方式布設。常規區兩端及兩臨時端刺后澆帶按單元段中心對稱原則順序安排其連接施工工藝、工序要求如下:

圖2 臨時端刺+常規區+臨時端刺

(1)臨時端刺LP2～LP5的基準測量。此工作在底座板連接前進行。成果將作為本單元段臨時端刺與下一個常規區連接時進行張拉計算的基礎。測量時間盡可能與底座板連接時間靠近。

①LP2～LP5段的長度測量。LP2的長度測量:J2向J1方向第一個固定連接后澆帶～J2間的距離;LP3～LP5的長度測量:按分段長度進行測量。

②LP2～LP5溫度測量。使用預埋的測溫電偶測量。宜中午時分進行。相鄰板溫不一致時，按兩板長度及溫度加權平均計算。各段長度與對應溫度測量于底座板連接前進行一次，測量結果應準確記錄并保存，此項測量關系到后續底座板連接筋張拉距離的確定。

(2)常規區板溫測量。與臨時端刺區板溫測量一同進行，并據此計算連接筋張拉值。

(3)張拉量計算公式

式中 ΔLi——第i連接器的張拉量;

T0——零應力溫度，取20℃;

Li——第i連接器的作用長度;

Ti——張拉時底座板混凝土溫度;

at——張拉系數，取 10-5。

(4)底座板鋼筋連接張拉工序。底座板鋼筋連接應在板溫30℃以下的條件下進行。張拉連接時應按規定順序操作，先部分連接，再全部連接完成。連接要求中的用手擰緊與用扳手擰緊有著重大區別，施工時應嚴格控制掌握。

①臨時端刺中的BL1共4個預連接。按J4、J3、J2、J1順序將鋼板連接器螺母用手擰緊，臨時端刺開始能夠承載。

②首批連接施工。先連接與臨時端刺接壤(K0處)的前10個常規區后澆帶鋼筋，后依次連接K0、J1、J2、J3后澆帶鋼筋，J4后澆帶鋼筋于相鄰單元段底座板連接時張拉，同時J2、J3需進行張拉調整。連接分3種情況進行。

a.當測量板溫T＜20℃時，通過計算確定連接鋼筋的張拉距離。其中，J3范圍內鋼筋張拉距離按J2的1/3計，其余直接按計算結果采用。此時的擰緊操作應是先用手擰緊，在此基礎上，鋼板連接器中的非擰緊端螺母松開，按計算張拉距離，再用扳手擰緊張拉。

b.20℃≤T≤30℃時，鋼板連接器螺母用手擰緊螺母即可，即張拉距離為0。

c.T＞30℃時，不允許擰緊螺母，應采取降溫措施，板溫在30℃以下時再連接。

(5)補充連接施工。連接常規區其余后澆帶連接筋，此工序在連接K0、J1、J2、J3之后接續進行。

(6)BL1后澆帶混凝土施工。后澆帶鋼筋連接完成后應隨即進行后澆帶混凝土施工，澆筑范圍應包括常規區所有后澆帶及兩臨時端刺中的K0、J1后澆帶。澆筑工作24 h以內完成。此工序與后澆帶連接應接續施工，不出間隔時間。J2、J3、J4后澆帶于相鄰單元段底座板連接后施工。

(7)BL2后澆帶混凝土施工。BL2后澆帶設于臨時端刺每孔梁的固定連接處，分為早期固定連接和后期固定連接，早期固定連接在單元段底座板鋼筋連接完成3～5 d后進行，位置在LP2范圍內與LP2相鄰的兩個固定連接后澆帶，兩臨時端刺后澆帶對稱施工。后期BL2后澆帶混凝土在相鄰單元段底座板連接后施工。

11.2 固定端刺+常規區+臨時端刺(圖3)

圖3 固定端刺+常規區+臨時端刺

連接工序、工藝與“臨時端刺+常規區+臨時端刺”單元類同，區別是不再要求兩端刺范圍對稱連接施工。

11.3 既有臨時端刺+常規區+臨時端刺(圖4)

圖4 既有臨時端刺+常規區+臨時端刺

此單元常規區與臨時端刺的連接與“臨時端刺+常規區+臨時端刺”單元中的相關要求類同。既有臨時端刺與常規區的連接有其獨特工序要求。兩類臨時端刺與常規區的連接施工要對應施工，同步完成。

11.3.1 既有臨時端刺與常規區的連接

(1)既有臨時端刺后澆帶(J4、J3、J2)張拉值的確定。在既有臨時端刺LP2～LP5段首次“基準測量”的基礎上進行。需要再次測量既有臨時端LP2～LP5各基段長度及板體溫度，并于底座板連接之前進行。根據LP2～LP5段第二次測量溫度及長度，對比該臨時端刺的首次“基準測量”數據，計算LP2～LP5各板段溫度荷載下的變形值，以此確定J4后澆帶連接鋼筋張拉值并修正J3、J2后澆帶鋼筋張拉值。

(2)常規區底座板溫度測量:常規區與臨時端刺溫度測量同時進行，并按此計算連接鋼筋張拉值。測溫原則與“臨時端刺+常規區+臨時端刺”單元同。

(3)底座板連接鋼筋的張拉工序如下。

①連接筋張拉預連接施工。連接范圍為K1及所有常規區BL1后澆帶。連接方式為用手擰緊鋼板連接器螺母。另一端常規區與臨時端刺的連接對應施工。

②首批連接施工。連接范圍為鄰靠K1至少10個常規區BL1后澆帶。張拉連接方式及張拉距離根據底座板溫度確定，即按T＜20℃、20℃≤T≤30℃、T＞30℃分3種情況區分。

③補充連接施工。連接范圍為K1及常規區所有剩余BL1后澆帶。

④既有臨時端刺J4、J3、J2的調整張拉。按計算確定的調整張拉值以J4→J3→J2順序進行張拉連接。張拉應在連接器螺母原有緊固基礎上單端調整螺母并張拉，不可解開重張。

11.3.2 常規區與臨時端刺的連接

(1)既有臨時端刺與常規區進行“連接筋張拉預連接施工”時，另一端常規區與臨時端刺的連接則應順序完成J4、J3、J2、J1的鋼筋預連接，其連接器螺母用手擰緊。

(2)既有臨時端刺與常規區進行“首批連接施工”時，另一端常規區與新設臨時端刺的連接則應完成鄰靠K0的前10個常規區后澆帶鋼筋。張拉連接原則及方式同“臨時端刺+常規區+臨時端刺”相關部分。

(3)既有臨時端刺與常規區進行“補充連接施工”時，另一端常規區與臨時端刺的連接則應順序完成K0、J1、J2、J3的鋼筋連接。其后配合既有臨時端刺與常規區的連接施工，一同完成剩余常規區后澆帶的鋼筋連接。張拉連接原則及方式同“臨時端刺+常規區+臨時端刺”相關部分。

(4)BL1后澆帶混凝土施工。“既有臨時端刺+常規區+臨時端刺”完成鋼筋連接施工后，立即對既有臨時端刺中的J2、J3、J4及常規區所有BL1后澆帶(包括K1)進行混凝土灌注施工。連接與混凝土灌注工序不出間隔時間。所有混凝土灌注施工24 h內完成。新設臨時端刺中的J2、J3、J4待與后續施工單元段連接(包括調整張拉)施工后再澆筑混凝土。

(5)BL2后澆帶混凝土施工。

臨時端刺中部的兩個固定連接后澆帶(BL2)施工類同“臨時端刺+常規區+臨時端刺”有關要求;既有臨時端刺中的剩余固定連接后澆帶(BL2)混凝土，應于單元段鋼筋連接完成10 d后進行。

11.4 既有臨時端刺+常規區+既有臨時端刺(圖5)

圖5 既有臨時端刺+常規區+既有臨時端刺

(1)既有臨時端刺后澆帶(J4、J3、J2)張拉值的確定。同前述“既有臨時端刺與常規區的連接施工”有關要求。

(2)常規區底座板溫度測量。同“臨時端刺+常規區+臨時端刺”有關要求。

(3)底座板鋼筋張拉連接施工。此類布局條件下的底座板連接施工類同“既有臨時端刺與常規區的連接施工”有關要求，需要強調的是兩端開展的“既有臨時端刺與常規區的連接施工”應相對于單元段中心對稱同步進行。

(4)BL1后澆帶混凝土施工。按上述工序要求完成鋼筋連接施工后，立即對兩個既有臨時端刺中的J2、J3、J4及常規區所有BL1后澆帶(包括K1)進行混凝土灌注施工，施工從兩端向單元段中心部位相向對稱進行。鋼筋連接與混凝土灌注工序不出間隔時間。所有混凝土灌注24 h內完成。

(5)BL2后澆帶混凝土施工。既有臨時端刺中的剩余固定連接后澆帶(BL2)混凝土，于單元段鋼筋連接完成10 d后進行。兩既有臨時端刺BL2混凝土宜對稱灌注施工，當天完成。

12 鋼筋搭接后澆帶關鍵施工技術

當底座板溫度T在設計合龍溫度范圍內(如京徐段為20～30℃)，底座板不需要進行張拉作業，可取消底座板澆筑段間的絕大部分鋼板連接器，相應采用鋼筋搭接的方式實現底座板的縱連(仍稱為BL1型后澆帶)。

12.1 前提條件

(1)當底座板溫度必須控制在設計合龍溫度范圍內;

(2)底座板必須在1 d內最低溫度時進行合龍;

(3)底座板搭接后澆帶(BL1)澆筑后1 d內底座板溫升不得超過10～12℃。

12.2 底座板混凝土澆筑段劃分(圖6、圖7)

底座板施工仍設置常規區、端刺區和臨時端刺區，常規區與端刺區相連的后澆帶定義為K0(第1次縱連)或K1(第2次縱連)。

圖6 底座板澆筑段劃分示意(一)

圖7 底座板澆筑段劃分示意(二)

第一常規區每個混凝土澆筑段最長控制在160 m左右，澆筑段中部的剪力齒槽和底座板一次澆筑完成，其他的剪力齒槽預留齒槽后澆帶(BL2);相鄰兩個混凝土澆筑段之間設置鋼筋搭接區形成鋼筋搭接后澆帶(BL1)。

在第二常規區內，臨近K1的4個澆筑段(總長約4×160 m≈650±100 m)中部的剪力齒槽全部留空，設置BL2型后澆帶，此區域定義為“連接區”(圖8)，連接區之外的澆筑段中部的剪力齒槽一次澆筑完成。連接區應避免設置在連續梁及前后各相鄰兩跨簡支梁上。

圖8 第二施工段劃分示意

12.3 臨時端刺區后澆帶

如果常規區是通過臨時端刺區固定的，臨時端刺區的后澆帶需要分為3組做不同的處理。K0、J1和J2為第1組:可取消鋼板連器，采用鋼筋搭形成BL1后澆帶;J3和J4為第2組:如果預計與下一常規區連接可在20～30℃條件下施工，可取消鋼板連接器改為鋼筋搭接，如果底座板溫度在與下一常規區縱連時的溫度在20℃以下，則J3和J4需要保留鋼板連接器;K1為第3組:不論溫度如何均設置鋼板連接器。

12.4 縱連及后澆帶澆筑施工順序

12.4.1 常規端刺或臨時端刺與第一常規區縱連

(1)如果常規區與常規端刺縱連，則澆筑所有鋼筋搭接BL1后澆帶，1d以后再澆筑所有的齒槽后澆帶(BL2)。

(2)如果常規區與臨時端刺縱連，則按照臨時端刺區、K0和常規區中所有鋼筋搭接后澆帶(BL1)的順序澆筑，1 d以后再澆筑常規區的齒槽后澆帶(BL2)。

12.4.2 臨時端刺與第二常規區縱連

臨時端刺與第二常規區縱連分2步實施:

(1)澆筑第二常規區中鋼筋搭接后澆帶(包括連接區、常規區和新設臨時端刺區的BL1)，澆筑順序按照從連接區和新設臨時端刺區同時向中間對稱澆筑。兩個澆筑段間的K1保持松開狀態。

(2)在鋼筋搭接后澆筑帶(BL1)縱連澆筑完成1 d后，把K1的螺母擰緊(至少450 N·m，達到抗拉、抗壓能力)，然后澆筑鋼板連接器后澆帶(K1)和新常規區中的齒槽后澆帶BL2(650 m連接區的BL2除外);通過以上兩個步驟，新、老兩個施工段縱連在一起，現有臨時端刺區及650 m連接區的齒槽后澆帶(BL2)在縱連3 d后進行澆筑。

K1的擰緊及BL2的澆筑應避免在每天最高或最低溫度時進行。鋼筋搭接后澆帶(BL1)的最佳澆筑時間為深夜到凌晨，一天中底座板溫度的最低點附近，同時底座板溫度必須滿足設計合龍溫度條件，還應保證當天夜間最低和白天最高溫度差不得大于10～12℃條件。

13 底座板及后澆帶混凝土技術要求

(1)底座板設計采用低彈性模量的C30混凝土，彈性模量不大于31 500 MPa。

(2)混凝土入模溫度底座板混凝土入模溫度不能超過30℃。在氣溫+5℃和-3℃之間澆筑混凝土時，其混凝土溫度不得低于+5℃。氣溫如果在-3℃以下時，混凝土的最低溫度為+10℃。

(3)鋼筋搭接后澆帶(BL1)的混凝土強度等級為C55，在溫度為20℃條件下，經過24 h后能快速硬化，抗拉強度應達到其設計強度的50%以上，采用微膨脹混凝土，膨脹率至少為(40～50)×10-5。

(4)應嚴格控制鋼板連接器后澆帶(K1)和新常規區中的齒槽后澆帶BL2(650 m連接區的BL2除外)的澆筑時的底座板溫度。

京滬高速鐵路三標八工區底座板與后澆帶混凝土配合比見表1。

表1 底座板及后澆帶混凝土配合比 kg

14 結語

CRTSⅡ型無砟軌道長橋底座板施工，其核心技術是圍繞長橋底座板施工單元科學合理的劃分和底座板在各種溫度條件下縱連張拉展開的。施工前要進行科學細致的施工組織設計，結合項目總工期計劃、橋面提交計劃及資源配置等因素確定。長橋底座板施工單元的劃分、臨時端刺區、常規區、后澆帶的設置、底座板縱連張拉、各澆筑段施工順序的確定，都關系到后期的軌道板鋪設施工的順利展開。京滬高速鐵路CRTSⅡ型板式長橋底座板技術方案的實施、技術方案優化的驗證，取得了很好的技術效益和經濟效益。對客運專線、高速鐵路CRTSⅡ型無砟軌道長橋底座板施工具有很強的指導作用，具有很高的推廣應用價值。

［1］鐵道第三勘察設計院集團有限公司.CRTSⅡ型板式無砟軌道橋上底座板施工設計圖［Z］.天津:鐵道第三勘察設計院集團有限公司，2010.

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