高速鐵路無砟軌道Ⅲ型板施工關鍵技術的研究與應用

中國建筑第四工程局有限公司 廣州 510665

1 工程概況

中建四局珠海公司承建的武黃（武漢至黃石）城際鐵路二標段DK20+105.55～DK27+040.57內的施工任務，正線全長6 935.02 m，該鐵路采用設計時速為300 km的CRTSⅢ型板式無砟軌道鋪設技術。本標段共有CRTSⅢ型板2 897 塊，其中P5350型直線板2 282 塊，曲線板489 塊；P4856C型板120 塊；P6250型板6 塊。

CRTSⅢ型板式無砟軌道結構由鋼軌、扣件、預制軌道板、充填層自密實混凝土、限位凹槽、中間隔離層（土工織物）和鋼筋混凝土底座等組成（圖1）。

圖1 無砟軌道結構橫斷面

2 CRTSⅢ型板式無砟軌道創新點和結構特點

2.1 CRTSⅢ型板式無砟軌道創新點

CRTS Ⅲ型無砟軌道是在總結國內外無砟軌道設計、施工和運營經驗的基礎上，結合我國國情、路況，確保軌道結構安全、可靠、舒適、耐久的前提下，自主研發的新一代無砟軌道。其主要創新點是：改變了板式軌道的限位方式、擴展了板下充填層材料、優化了軌道板結構、改善了軌道彈性及完善了設計理論體系等方面[1-3]。

2010年5月12日主線正式通車的成灌鐵路，首次采用CRTSⅢ型板式無砟軌道；2009 年9月，國家批準了武漢城市圈城際軌道交通建設規劃，包括武漢至黃石、武漢至黃岡、武漢至孝感、武漢至咸寧4 條城際鐵路線均采用我國自主研發的CRTSⅢ型板式無砟軌道。由此可見，CRTSⅢ型板式無砟軌道正逐步大規模的推廣應用。

2.2 CRTSⅢ型板式無砟軌道結構特點

2.2.1 分層結構、剛度逐層遞減

CRTSⅢ型無砟軌道結構大體分為3 層，從上到下依次為預制軌道板、自密實混凝土充填層和鋼筋混凝土底座，3 層混凝土強度由上到下依次減小，從而達到各層剛度逐層遞減，使列車豎向荷載通過各層遞減后傳遞至路基基床表層，減少了路基頂面承受的壓應力。

2.2.2 采用高性能自密實混凝土作為充填層

水泥乳化瀝青砂漿作為充填層介質應用到CRTSⅠ、Ⅱ型板式無砟軌道中，但與混凝土材料相比，水泥乳化瀝青砂漿耐久性差，難以與軌道板、底座的設計使用壽命等同，使用過程出現不定期、多次維修的問題，這就成為無砟軌道結構的薄弱環節。采用高性能自密實混凝土可以很好地解決充填層介質耐久性的問題，而且工藝簡單、性能穩定、成本低廉，同時減少環境污染。

2.2.3 分層之間各自設置限位結構

因軌道板、混凝土底座、自密實混凝土為3 個層次獨立施工，設計通過設置門形鋼筋連接軌道板與自密實混凝土充填層，這樣軌道板與自密實混凝土就成為一整體。自密實混凝土與底座的連接通過在底座板每塊軌道板范圍內設置2 個凹槽，當自密實混凝土澆筑后，就形成凸臺，從而達到限位功能，最終實現縱橫向荷載的傳遞，保證分層分塊結構縱橫向的穩定性。

3 CRTSⅢ型板施工工藝

3.1 施工工藝流程

施工準備→測量放樣→混凝土底座施工→土工織物和彈性墊層施工→鋼筋網片鋪放→軌道板生產、運輸、吊裝→軌道板粗鋪→軌道板精調→自密實混凝土模板安裝→自密實混凝土配制、攪拌→自密實混凝土澆筑→自密實混凝土養護、拆模

3.2 施工要點

3.2.1 混凝土底座施工

1）底座模板的設計[4]。為了提高施工效率和保證工程質量，本工程采用自主設計的高度可調式的組合鋼模板，根據混凝土底座設計標高來調節模板高度。模板采用上下分節、通過調節螺栓連接。模板長度均采用標準節（4 956 mm、5 450 mm），兩標準節之間用插銷聯結。限位凹槽處模板也為組合鋼模板，定位通過調整標架固定于底座模板上，可防止澆筑混凝土時凹槽模板上浮。實踐證明，采用以上模板具有施工質量好、組裝快捷和周轉率高等優點。

2）測量放樣。測量人員以CPⅢ控制網為基礎，利用全站儀自由設站對底座模板控制點進行放樣，放樣點用紅色油漆和墨斗進行標識，便于立模板時參照。

3）模板安裝。根據測量出的模板平面位置及高程，并通過模板的調整螺桿調整模板頂標高達到底座設計標高。凹槽處模板通過橫梁固定于側模上，以防止混凝土澆筑時凹槽模板上浮（圖2）。

圖2 底座模板及鋼筋施工完成

4）鋼筋工程。底座鋼筋綁扎前，應對橋面基層面進行鑿毛處理，確保混凝土之間的黏結性。鋼筋采用雙層CRB550級冷軋帶肋鋼筋焊網。采用鋼筋焊網具有提高工程質量和施工效率、降低工程成本及節省鋼筋用量的優點。

5）底座混凝土澆筑。底座板混凝土施工采用混凝土泵車泵送入模。混凝土入模后，采用人工插入式振搗器振搗，并使用刮杠整平混凝土面。曲線超高地段底座板施工時，刮杠整平過程中需用人工不斷補充超高范圍混凝土，保證混凝土面滿足設計標高（圖3）。

圖3 鋁合金刮杠進行整平收面

6）混凝土養護、拆模。混凝土澆筑完成后及時覆蓋灑水養護，養護時間不少于7 d，灑水時間間隔以保證混凝土面濕潤為準。當環境溫度低于5 ℃時，禁止灑水養護，可在混凝土表面噴涂養護液養護，并采取覆蓋保溫措施。當底座混凝土強度達到能保證其表面和棱角不受損傷時，方可拆除模板（圖4）。

圖4 底座拆模后養護

3.2.2 中間隔離層及彈性墊層施工

1）底座板處理[5]。土工織物布鋪設前先應用潔凈高壓水和高壓風機對底座板進行清理，保證鋪設范圍內底座板潔凈，無磨損性顆粒和凸起物，其次將底座板凹槽內殘渣清理干凈。

2）中間隔離層土工織物鋪設。中間隔離層采用700 g/m2、厚4 mm的土工織物，寬度為2 600 mm±10 mm。底座混凝土強度達到設計強度的75%后可進行隔離層施工。施工工藝如下：

（1）彈線。用墨斗沿線路縱向在軌道板兩側及中間彈出3 條寬30 cm的膠粘劑涂刷帶邊線，線條應清晰、準確。

（2）鋪設土工織物。首先將整張土工織物鋪在底座表面，在限位凹槽的位置用刀將土工織物割出方孔，使整張土工織物與底座板表面密貼（含限位凹槽）。每一段內的土工織物連續鋪設，軌道板長度范圍內的中間隔離層土工織物不允許搭接、縫接或焊接。

（3）整平。鋪上土工織物后應立即壓上保護層墊塊，墊塊材質、強度等級與自密實混凝土相同，防止滑動，禁止人員踩踏（圖5）。在自密實混凝土模板安裝、固定前，應將土工織物拉扯平整（圖6）。

圖5 彈性墊塊安裝

3.2.3 限位凹槽周圍彈性墊層施工

在底座混凝土養護至少48 h后，方可進行彈性墊層鋪設。彈性墊層采用厚8 mm的三元乙丙橡膠，將彈性墊板與限位凹槽側壁密貼，注意固定時應平整，頂面與底座表面平齊。限位凹槽內的中間隔離層向外伸出部分應包在彈性墊層內，上下拐角處用寬膠帶封閉。用寬膠帶把彈性墊板塊與厚5 mm泡沫板連接一起，用水泥基膠將其固定在凹槽周邊。彈性墊層與限位凹槽側面應粘貼牢固，頂面與底座表面平齊，周邊無翹起、空鼓、封口不嚴等缺陷。

3.2.4 軌道板粗鋪

施工中的注意事項為：

1）底座混凝土強度達到設計強度的75%后，可進行軌道板的粗鋪。

2）中間隔離層應鋪貼平整，無破損，邊沿無翹起、空鼓、皺褶、封口不嚴等缺陷。

3）鋪設板腔間鋼筋網片，連接限位凹槽鋼筋網片。

4）每塊板粗放板支點應為4 個，支點材料為200 mm×100 mm×85 mm墊木（圖7），木塊應緊靠精調千斤頂鋪放，在精調螺桿抬高軌道板后，再撤出墊木。

圖7 軌道板粗鋪前下方墊木塊

3.2.5 軌道板精調

1）標架安放。CRTSⅢ型板精調系統在精調時需要使用6 個標架，放置在當前調整的軌道板的正數第2排承軌臺和倒數第2排承軌臺上。進行搭接時，搭接標架放置在搭接板臨近當前精調板的第2排承軌臺上（圖8）。

圖8 標架放置

2）啟動軌道板精調軟件測量，根據偏差值調板[6]。

（1）調整未調板的搭接端，將當前待調整板和已調整好的板大體一致，可以借助一些輔助裝置進行，加快調板速度。

（2）精調軟件指揮全站儀觀測放置在當前板4 個精調標架上的4 個棱鏡，根據測得的坐標值計算出實測值和理論值之間的偏差值進行精確調整。當調整完成后進行完整的重復測量，當偏差值符合限差要求時，軌道板調整完成，保存精調成果，轉入下一塊的調整，重復以上工作。

精調精度要求為：高程允許偏差為±0.5 mm；中線允許偏差為0.5 mm；相鄰軌道板接縫處承軌臺頂面相對高差允許偏差為0.5 mm；相鄰軌道板接縫處承軌臺頂面平面位置允許偏差為0.5 mm；軌道板縱向位置曲線地段允許偏差為2 mm，軌道板縱向位置直線地段允許偏差為5 mm。

4 結語

隨著我國經濟的快速發展，高速鐵路作為快速交通的運行模式將是我國鐵路發展的主要趨勢。CRTSⅢ型板式無砟軌道是我國自主研發的新一代無砟軌道，結構上具有更安全、可靠、舒適和耐久等優點，所以，CRTSⅢ型板式無砟軌道將會有廣闊的應用前景。通過對其相關的施工技術進行總結，可為以后相關工程的施工提供一定的借鑒。