淺析CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土施工技術

張三剛

摘 要：自密實混凝土作為CRTSⅢ型板式無砟軌道的重要組成部分，起到支持、限位、調整標高等功能，其施工質量決定整個無砟軌道結構運營的安全性和耐久性，是無砟軌道質量控制的關鍵。文章結合京沈客專前期試驗階段的施工經驗，從自密實混凝土工裝、施工工藝、混凝土生產及運輸技術措施進行淺析，總結一些施工經驗為同類工程提供參考。

關鍵詞：CRTSⅢ型板式無砟軌道；自密實混凝土；研究；施工技術

1 項目背景

原鐵道部于2009年在成都至都江堰城際客運專線開展了具有完全知識產權的板式無砟軌道成套技術工程實驗與設計創(chuàng)新工作，并取得了成功，于2010年12月正式定型為CRTSⅢ型板式無砟軌道。CRTSⅢ型板式無砟軌道具有使用壽命長、剛度均勻性好、平順性好、軌道幾何形位能持久保持、維修工作量少等優(yōu)點。目前，CRTSⅢ型板式無砟軌道已經在湖北城際、成綿樂客專、鄭徐客專、盤營客專及沈丹客專等項目上應用與實踐，以后將是我國板式無砟軌道的主要結構類型。

CRTSⅢ型板式無砟軌道的特點：以軌道板與充填層自密實混凝土形成復合整體結構共同承受列車荷載。軌道板與充填層自密實混凝土以“門型筋”進行強化連接，充填層自密實混凝土與底座板間設中間隔離層，通過底座板上限位凹槽進行限位。其中，影響CRTSⅢ型板式無砟軌道整體性能的關鍵就是充填層自密實混凝土。

2 自密實混凝土的技術特點

（1）水平流動面積大、距離長、空間窄、阻礙大。本項目軌道板最大面積為14㎡（P5600），最長流動距離為3.1m，厚9cm；在軌道板下門型鋼筋和鋼筋焊網阻礙的情況下，要求自密實混凝土能自動、均勻填充整個模板腔，并與軌道板良好結合成整體結構。施工中需要解決漏漿、排氣、減少表面浮漿層的問題。

（2）流動性大。由于自密實混凝土的密度大，要保證模腔內混凝土的飽滿，必須有一定的灌注高度和良好的流動性，以產生較大的壓強，這就要求工裝、混凝土性能、工藝能滿足要求。

（3）工作性能難以控制。自密實混凝土對原材料、拌制、運輸?shù)葪l件要求很高，任何施工過程中的不確定因素都可能影響到混凝土的工作性能，必須從多方面共同著手，加強施工控制，使其工作性能能滿足施工需要。

綜上所述，自密實混凝土的施工技術措施是保證施工質量的關鍵因素。CRTSⅢ型板式無砟軌道正式施工前，必須進行工藝性試驗。本文通過前期本標段的工藝性試驗成果，總結一套自密實混凝土的施工技術措施。

3 工裝設備研究

3.1 灌注小車研究

自密實混凝土的灌注是在有限的空間內進行并連續(xù)作業(yè)的，為提高工效，減小勞動強度，采用下圖所示的灌注小車，取得了理想的施工效果。

（1）大料斗和灌注料斗必須具有能自由開合的閘門，以方便控制混凝土用量和流速；大料斗和灌注料斗設計為圓形，具有增強混凝土的流動性、增加灌注壓強、減少混凝土殘留量的優(yōu)點。

（2）早期主框架“大而笨重”，設計為可騎在軌道板上單側灌注和在軌道板中間雙側灌注的兩用性能，灌注小車占地面積大、操作不易。改進為只在軌道板中間行走、通過控制閥和轉換槽控制灌注方式，增加了設備的靈活性和易操作性。

（3）將灌注料斗從固定式改進為上下可調式，早期的灌注料斗通過支架直接立在軌道板上方，高度不可調、灌注壓強不足。改進為使用手拉倒鏈來控制高度，增加灌注壓強的同時也更有利于排氣。

3.2 壓緊裝置研究

由于自密實混凝土的流動性，灌注時軌道板的自重不足以全部抵消自密實混凝土的灌注壓強，必須采用壓緊裝置固定，防止軌道板上浮和側移。

（1）壓緊裝置數(shù)量研究。自密實混凝土灌注時的上浮力根據(jù)灌注速度和混凝土性能的不同具有較大的不確定性。經過多次試驗，最后確定采用每塊軌道板5道壓緊裝置，壓緊裝置采用14#槽鋼制成，可以有效地抵消自密實混凝土帶來的上浮力。

（2）壓緊裝置加固措施研究。初始在底座板頂面以下12～15cm處鉆一個深10cm、直徑為18mm的孔，插入Ф16螺紋鋼進行固定，容易變形，換成Ф22的孔、Ф20的鋼筋后（其它指標不變），問題得到解決。初始采用16#花桿螺栓連接壓桿橫梁和底座板植入鋼筋，花桿螺栓直徑小，容易變形，換成直徑為20mm的“T”形銷后，問題得到解決，而且更加容易操作。

（3）防側移裝置研究。在曲線地段，自密實混凝土的流動性除帶來上浮力之外還帶來了水平力，這需要一個防側移裝置來抵消水平力，經過多種裝置的嘗試，最終選擇了下圖所示的防側移裝置，取得了較好的效果。

3.3 模板研究

自密實的流動性強，其模板設計時就要充分考慮其密封性和牢固性，同時排氣效果也是自密實混凝土灌注成功與否的關鍵，如果排氣不順，必然帶來起泡甚至空腔，嚴重影響自密實混凝土質量。

（1）牢固性研究。模板的加工要考慮到模板的剛度、強度、重量、排氣性能，經過嘗試，最終選用6mm厚的Q235鋼板做面板，8mm厚的扁鋼做加勁板，側模和端模采用整塊式，在工人能夠較容易搬運的情況下還能保證足夠的剛度和強度。

（2）排氣孔位置研究。排氣孔位置有的設置在軌道板側面，有的設置在端頭，經過綜合比較，采用四角設置排氣孔的方式，不僅排氣效果好，溢出的自密實混凝土可用集料槽收集，防止污染底座板，獲得了較好的效果。

（3）透氣模板布研究。自密實混凝土模板的脫模可選用脫模劑，只是脫模劑容易造成漏漿、排氣不通暢的問題。改進為粘貼一面光面、一面毛面的專用透氣模板布后，可以很好地杜絕上述不利影響，澆筑完成的混凝土致密、平整。

4 灌注工藝研究

4.1 模腔內濕潤工藝研究

（1）前期未采用模腔濕潤工藝，隔離層（土工布）有一定的吸水性，灌注時，隔離層會吸水，不利于自密實混凝土的擴展。改進后采用模腔內濕潤工藝，取得了較好的效果。

（2）模腔濕潤器具的選擇。手工灑水無法控制水量，灑水少時，作用不明顯；灑水過多時，可能帶來自密實混凝土的離析、產生發(fā)泡層等不良后果。對比后采用農用噴霧器濕潤模腔，噴霧時間控制在5～8s，噴霧的范圍廣、且容易控制、不形成明水。

4.2 灌注工藝研究

（1）灌注導管的研究。軌道板頂面設計有1個灌注孔（中間），2個觀察孔（前后對稱），每個孔采用錐形體，上直徑為180mm，下直徑為160mm，高度為200mm。灌注時不能用灌注料斗直徑通過灌注孔灌入模腔，否則溢出的混凝土會污染軌道板，必須使用長度為600mm左右的灌注導管和防溢管。初始在市場上采購輕巧實用的PVC管，常見的規(guī)格為160mm管徑（沒有160～180mm之間的PVC管），灌注時為防止PVC管掉下，外側纏繞土工布。發(fā)現(xiàn)混凝土沖擊力使PVC管落入模腔內，阻礙混凝土擴散。改進后采用165mm管徑的鐵管，長度控制在650mm，鐵管不會落入模腔內；同時該直徑的鐵管具有較好的排氣性。可以較好地防止混凝土過多時溢出而污染軌道板。

（2）灌注料斗高度的研究。起初設計的灌注料斗高度為60cm、方形、固定式。試驗中，發(fā)現(xiàn)自密實混凝土壓強不足，自密實混凝土無法充滿整個模腔。改進后的料斗為圓形、可調式，通過手拉倒鏈調整灌注料斗的高度，最大可調節(jié)灌注料斗距離軌道板頂面100cm，可提供一個較大的沖擊壓強，使自密實混凝土充滿整個模腔。

（3）灌注速度的研究。起初，施工工藝不熟練，灌注速度較慢，帶來的后果是自密實混凝土沖擊壓強不足，無法均勻地充滿整個模腔。改進后采用“先快后慢”式灌注速度，先快可以提供一個較大的沖擊力，混凝土從排氣孔處排出時，適當減慢灌注速度，可以更好地控制混凝土用量，不至于溢出。通過試驗，形成一個較為理想的單塊板灌注時間：12～15分鐘。

5 拌制及運輸方式研究

5.1 拌制方式研究

自密實混凝土的拌制目前可采用兩種方式，一種是在拌和站進行集中拌制，用混凝土運輸車運至現(xiàn)場。特點是：①成本較低；②拌和站距離現(xiàn)場較遠，混凝土性能的可控性較差。另外一種拌制方式是采用混凝土自動攪拌車。特點是：①成本較高；②在現(xiàn)場拌制，混凝土性能的可控性好。較好的選擇為近距離選擇拌和站集中拌制式以節(jié)省成本，遠距離采用自動拌和車拌制式以保證混凝土性能。

5.2 運輸方式研究

自密實混凝土的運輸主要涉及到混凝土運輸車的選擇。單塊板的自密實混凝土設計方量為1.4m?（P5600），灌注時間為12～15s，規(guī)范上的要求自密實混凝土拌制完成后2小時內必須用完，考慮每車混凝土的運輸時間和灌板之間的施工間隙，每車混凝土以灌注4塊板的自密實混凝土數(shù)量較為適宜，對應的方量為5.6m?，兼顧經濟性，選擇6～8m?的混凝土運輸車。

6 結論

通過工藝性試驗的改進和完善，對CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土的工裝、施工工藝、混凝土生產及運輸技術措施總結如下：

（1）灌注小車宜改進為：圓形料斗，具有自由開合的閘門，通過方向輪和控制閥可自由行走，灌注料斗高度可調，輕便宜控制。

（2）壓緊裝置宜改進為：壓緊裝置的數(shù)量采用5道，通過直徑為20mm的T形銷和在底座板上打孔并植入Ф20mm螺紋鋼的方式加固，在曲線地段增設防側移裝置。

（3）模板宜改進為：使用6mm面板配合8mm厚加勁板的模板形式，在模板四角設置排氣孔，使用透氣模板布代替脫模劑。

（4）灌注工藝宜改進為：灌注前使用噴霧器對模腔進行潤濕，使用Ф165mm鐵管作為灌注導管和防溢管，灌注高度應控制在100cm左右，灌注速度采用“先快后慢”式，灌注時間控制在12～15分鐘。

（5）自密實混凝土拌制方式應采用近距離自密實混凝土使用拌和站集中拌制，遠距離自密實混凝土使用自動攪拌車拌制，兩種拌制方式相結合。

（6）自密實混凝土的運輸宜采用6～8m?的混凝土運輸車。

參考文獻

[1] 張丕界，田利民，于春孝等.CRTSⅢ型板式無砟軌道工程施工質量驗收指導意見（試行）.（工管線路函【2012】159號）.鐵道部工程管理中心，2012.

[2] 章鍵華， 李榮飛，劉贊群.CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土充填層施工技術研究.中國鐵路，2013.12