CRTSⅡ型板式無砟軌道砂漿充填層厚度控制

丁任盛 元 強

(1.滬昆鐵路客運專線浙江有限責任公司，浙江杭州 310009;2.中南大學土木工程學院，湖南長沙 410075)

1 概述

水泥乳化瀝青砂漿充填層是板式無砟軌道結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其性能對軌道結(jié)構(gòu)的平順性、耐久性，列車運行的舒適性、安全性和運營維護成本有重大影響。CRTSⅡ型軌道結(jié)構(gòu)充填層采用水泥乳化瀝青砂漿灌注，其主要功能包括支撐調(diào)整、緩沖協(xié)調(diào)和粘結(jié)約束，設(shè)計厚度為(30±10)mm，設(shè)計文件規(guī)定砂漿充填層厚度不得低于20 mm，不宜高于40 mm。充填層厚度過厚，增加乳化瀝青砂漿用量，增加工程造價，并可能影響軌道結(jié)構(gòu)動力性能。充填層厚度低于20 mm，不符合設(shè)計要求，必須對底座板進行處理使充填層厚度不低于20 mm。CRTSⅡ型軌道結(jié)構(gòu)已成功應用于我國多條高速鐵路(客運專線)，總里程超過了4 000 km。通過大量的工程實踐，我國已積累了較為成熟的水泥乳化瀝青砂漿充填層施工經(jīng)驗，但在施工過程中卻存在水泥乳化瀝青砂漿厚度超限，乳化瀝青砂漿原材料用量大大超出設(shè)計用量，充填層厚度偏薄或偏厚等情況。由于乳化瀝青砂漿原材料價格較高，使得無砟軌道建設(shè)費用超出預算。如何控制砂漿充填層厚度是節(jié)約無砟軌道投資及控制其施工質(zhì)量的關(guān)鍵之一。現(xiàn)以杭州至寧波鐵路客運專線(杭甬客運專線)的建設(shè)為例，具體分析充填層厚度超限的原因，提出控制充填層厚度的有效措施。

2 工程概況

杭甬客運專線全線長149.89 km。新建正線特大、大中橋梁為17座長122 825.81 m，隧道9 座長12 653 m，路基長6 312.19 m，占新建正線長度的比例依次為86.62%，8.92%及4.53%。其中全線CRTSⅡ型板式無砟軌道121.65雙線公里，Ⅱ型板共36 898塊。Ⅱ型板砂漿充填層設(shè)計厚度為3 cm，砂漿的用量為18 449 m3，需陰離子乳化瀝青4 612 t，干粉料27 674 t。

沿線平原區(qū)廣布軟塑～流塑狀軟土，厚3 m～50 m，局部地段大于50 m，全線軟土區(qū)段總長約135.5 km，占設(shè)計線路總長的90.4%。主要為海積、沖海積成因類型。因線路沿杭州灣南岸展布，其軟土特性具有較強的相似性，多由第四系全新統(tǒng)海積、沖海積相淤泥、淤泥質(zhì)黏性土及上更新統(tǒng)沖海積相黏性土組成。

杭甬客專砂漿充填層施工完成后，乳化瀝青以及干料等原材料的用量超過設(shè)計值約40%。經(jīng)分析，導致砂漿超量的可能原因有:

1)砂漿充填層厚度過厚，理論計算原材料用量時按30 mm的充填層厚度進行計算;2)線外試驗段以及線上揭板檢查損耗;3)施工過程中的損耗。為確定砂漿超量的主要原因，組織對全線部分砂漿充填層的厚度進行了測量，測量結(jié)果如表1所示。根據(jù)測量砂漿充填層的厚度，可對砂漿用量進行如下分析:1)杭甬客專全線砂漿充填層平均厚度為38.54 mm，砂漿用量相對按30 mm的理論計算值，超出28.4%;2)線外試驗段以及線上揭板檢查的損耗。該損耗量較小，粗略估計該處砂漿用量小于1%，按1%計算;3)施工過程中的損耗。為避免二次灌注導致砂漿充填層出現(xiàn)分層質(zhì)量缺陷，每盤攪拌量均有10%的富余量，正常環(huán)境氣溫和施工速度下，上盤剩余料可加在下盤料中攪拌均勻后灌注施工。但施工環(huán)境溫度過高或施工速度過慢時，攪拌出來的砂漿沒有及時灌注，可能會出現(xiàn)砂漿流動度損失過大的現(xiàn)象，而必須將該砂漿廢棄。該部分損耗按10%計算。將三部分砂漿超量相加可知，砂漿超量39.4%，這與實際施工的砂漿用量極為接近。由以上分析可知，砂漿充填層厚度超標是水泥乳化瀝青砂漿原材料用量大大超標的主要原因。因此，控制砂漿充填層厚度是節(jié)約水泥乳化瀝青材料的主要途徑。

3 充填層厚度影響因素分析

表1 砂漿充填層厚度統(tǒng)計

3.1 軌道板厚度

按《客運專線鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道混凝土軌道板暫行技術(shù)條件》要求，軌道板厚度允許偏差為±5 mm。當軌道板厚度偏差為+5 mm，且軌道板與底座板之間板腔按20 mm厚度預留板腔時，導致充填層厚度為15 mm，不符合設(shè)計要求。

3.2 底座板標高超限

1)施工誤差。a.底座板施工中未按照放樣的標高尺寸施工而導致充填層厚度不符合實際要求。b.本道工序前的每道工序如墩身施工、支座安裝、架梁等施工環(huán)節(jié)中施工精度不足，誤差累計而導致梁面標高過低，底座板+10%的允許厚度誤差已不能彌補梁面標高過低，只能通過增加充填層厚度使軌面達設(shè)計標高。c.底座板澆筑過程中，底座板表面標高控制不好，尤其是曲線段，混凝土收面時機掌握不佳，容易產(chǎn)生混凝土流淌，導致混凝土標高誤差較大。2)測量放樣誤差。a.測量儀器未及時校正而導致測量誤差。b.測量環(huán)境影響測量精度，首先是溫度，偏高偏低引起光線偏移而導致測量誤差;溫度造成梁體變形導致高程變化，特別在夏天梁的向陽面與陰暗面的溫差更易造成高程變化。再者震動引起測量誤差;大風及起霧等惡劣天氣等。3)線下結(jié)構(gòu)物的沉降變形引起厚度變化。一般構(gòu)筑物在施工過程及完工后都有下沉現(xiàn)象，在設(shè)計規(guī)范里都明確了各構(gòu)筑物都有不同的工后沉降限值，同樣，在無砟軌道施工前的樁、承臺、墩身、架梁、底座板在施工中和施工后都有不同程度的沉降，在杭甬客專中路基施工期間一般沉降量為7 mm，橋梁架完梁后一般累計沉降量為5 mm，另連續(xù)梁及非標梁等現(xiàn)澆梁的徐變引起高程變化有達14 mm的(設(shè)計規(guī)定一般不能超過20 mm)。在實際無砟軌道施工中可能會因工期緊張而未留置線下結(jié)構(gòu)物的沉降變形穩(wěn)定時間。

4 改善措施

1)加強管理，做好崗前培訓，逐級落實責任到人到崗位，有序組織開展日常檢查和專項檢查工作。2)加強各道工序控制，嚴格按照相關(guān)規(guī)范組織施工及驗收，上一道工序未完不能進行下一道工序。特別是架梁前的梁面高度的確認，支座安裝高程確認復核;梁面防水層前的梁面驗收，加密標高測量時的測點，測點設(shè)置點控制在10 m(含)以內(nèi)，做好梁面的標高控制;底座板施工前要綜合考慮線下已施工工程沉降變形情況，并考慮溫度等環(huán)境影響。3)加強測量放樣精度控制。在每道工序施工前，必須加強測量工作，杜絕人為錯誤及誤差，監(jiān)理必須做好抽查復核工作。在支座施工前，必須復核該支座對應箱梁高度;在底座板施工前必須復核梁面高程;在水泥乳化瀝青砂漿層施工前必須復核底座板高程。測量前須按要求對儀器進行檢校，作業(yè)期間儀器須在有效檢定期內(nèi)，不同儀器在同一區(qū)段共同使用時，要提前校核儀器間的測量誤差。為避免大氣折光影響，測量宜在晚上、陰天等氣溫變化較小環(huán)境下觀測，作業(yè)現(xiàn)場應無明顯震動、灰塵，觀測視線無遮擋物。在無砟軌道施工時，要隨時掌握沉降觀測數(shù)據(jù)，及時與評估單位溝通，分析沉降引起的相關(guān)事項。4)嚴格控制底座施工。測完模板頂面標高，在澆筑底座板之前，對模板高度進行測量確認，若底座板厚度負誤差超過設(shè)計的10%，則重新返工。底座模板按5 m一點測量高程，其容許誤差滿足要求后，對底座板模板進行全面丈量。在控制底座板高程時，要充分考慮軌道板厚度偏差對砂漿層厚度的影響。5)灌漿前復核充填層厚度。在軌道板精調(diào)定位后及水泥乳化瀝青砂漿灌注施工前，全面復核板腔厚度。厚度檢查時，采用定型制作的鋼模具(外徑在21 mm～22 mm)橫穿過板腔全面檢查水泥乳化瀝青砂漿層厚度，如模具無法通過板腔說明板腔厚度小于20 mm，不得進行水泥乳化瀝青砂漿灌漿施工，需要將軌道板提起重新打磨至符合要求后再進行精調(diào)和灌漿作業(yè)。

5 結(jié)語

本文結(jié)合工程實際應用情況，具體分析了CRTSⅡ型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿充填層厚度偏差產(chǎn)生的原因。底座板標高超限和軌道板厚度超限是導致充填層厚度超限的直接原因，其中底座板標高控制不當是導致充填層厚度超限的主要原因。通過加強人員培訓、加強各道施工工序的復核確認、加強測量放樣精度控制、灌漿前復核軌道板腔厚度等技術(shù)措施，提出充填層厚度控制的方法。

［1］鐵建設(shè)函［2009］1611號，客運專線鐵路無砟軌道充填層施工技術(shù)指南［Z］.

［2］鐵建設(shè)［2010］241號，高速鐵路軌道工程施工技術(shù)指南［Z］.

［3］客運專線鐵路無砟軌道施工質(zhì)量驗收暫行標準［S］.

［4］鐵建設(shè)［2005］160號，客運專線鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗收暫行標準［Z］.

［5］J 1150-2011，高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗收標準［S］.

［6］簡支梁上CRTSⅡ型板式無砟軌道設(shè)計圖(杭甬客專施圖(軌)-10)［Z］.

［7］科技基［2008］74號，客運專線鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿暫行技術(shù)條件［Z］.

［8］工管技［2009］11號，板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿攪拌車生產(chǎn)制造暫行技術(shù)條件［Z］.

［9］TB 10754-2010，J1150-2011，高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗收標準［S］.

［10］科技基［2008］74號，客運專線鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道混凝土軌道板暫行技術(shù)條件［Z］.

［11］趙國堂.高速鐵路無碴軌道結(jié)構(gòu)［M］.北京:中國鐵道出版社，2006.

［12］何華武.我國客運專線應大力發(fā)展無碴軌道［J］.中國鐵路，2005(1):11-15.