CRTSⅢ型板式無砟軌道曲線段自密實混凝土層施工控制研究

歐陽文

（中鐵十六局集團(tuán)第三工程有限公司）

在我國經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展的利好背景下，高速鐵路實現(xiàn)了蓬勃發(fā)展，CRTS Ⅲ型板式無砟軌道在其中得到了迅速的推廣和應(yīng)用[1]。60㎏/m 鋼軌、彈性扣件、預(yù)制軌道板、砂漿調(diào)整層和支撐層是構(gòu)成CRTS Ⅲ型板式無砟軌道的主要結(jié)構(gòu)。其中，自密實混凝土主要位于板和混凝土基座的中間位置，起著重要的填充、調(diào)整以及承載等作用[2]。因此，自密實混凝土應(yīng)當(dāng)在施工現(xiàn)場進(jìn)行澆筑。

鐵道部門出臺的《高速鐵路軌道工程施工技術(shù)規(guī)程》（Q/CR 9605-2017）對CRTS Ⅲ型板式無砟軌道鋪設(shè)偏差作出了詳細(xì)規(guī)定，即控制在2mm 范圍之內(nèi)[3]。但是，要在具體的施工過程中嚴(yán)格控制這一偏差難度較高。

當(dāng)下，雖然大部分施工企業(yè)針對自密實混凝土的質(zhì)量采取了多項控制方法，比如，從自密實混凝土的生產(chǎn)、運(yùn)輸和澆筑環(huán)節(jié)等進(jìn)行嚴(yán)格控制[4-5]。但是，企業(yè)對自密實混凝土的尺寸控制較少。為此，以泰和贛江特大橋CRTS Ⅲ型板式無砟軌道段為主要研究對象，對其在施工過程中產(chǎn)生軌道側(cè)板微滑的原因進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上提出優(yōu)化和完善措施，旨在嚴(yán)格控制自密實混凝土施工層的精度。

1 工程概況

泰和贛江特大橋位于我國江西省吉安市泰和縣城境內(nèi)，設(shè)計速度350km/h，結(jié)構(gòu)以CRTS Ⅲ型板式無砟軌道為主；如果對該橋梁進(jìn)行平面線形劃分，整座橋可以分為直線段、R7000m 和10000m 曲線段3 種類型，整座橋梁共設(shè)有2492 塊板。其中，R7000m 和10000m 曲線段的軌道板共有1816 塊，占總軌道板數(shù)的72.87%。經(jīng)研究決定，R7000m 和10000m 曲線段采用底座板外軌抬高的方式，同一塊底座板標(biāo)高37.89cm、高差25.04cm，與直線板19.6cm 相差18.29cm 和-6.75cm。

通過實地考察得出：泰和贛江特大橋曲線段半徑小、板數(shù)多、高差大，坡度是導(dǎo)致軌道板出現(xiàn)“懸浮自重下滑”的重要原因之一。所以，在設(shè)置超高時，需將自密實混凝土層嚴(yán)格控制在5mm，最大超高允許在150mm，這是超高段的軌道板質(zhì)量難以滿足相關(guān)要求的重要因素之一。CRTS Ⅲ型板式無砟軌道受力分析示意圖如圖1所示。

2 優(yōu)化方案

由于設(shè)計人員僅對CRTS Ⅲ型板式無砟軌道直線和大半徑曲線進(jìn)行了設(shè)計，但曲線超高段受斜面坡度影響，軌道板本身重力G=橫向分力F2+豎向分力F1（圖1），加之自密混凝土灌注過程中產(chǎn)生的流體的推力，而原設(shè)計方案中存在剛度較弱和定位配件間隙的問題，導(dǎo)致其無法抵抗施工中出現(xiàn)的因下滑力（下滑力=自重橫向分力+自密實混凝土灌注中橫向推力）而產(chǎn)生的“微變形”。若想控制曲線段的軌道板在灌注過程中的尺寸，需要將偏差嚴(yán)格控制在2mm 的范圍之內(nèi)，并控制軌道板產(chǎn)生的下滑力，合理避免軌道板出現(xiàn)“微變形”問題。

正是因為原模板無法準(zhǔn)確控制曲線超高段軌道板灌注過程中出現(xiàn)的側(cè)移量，為了使灌注曲線超高段的側(cè)滑板可以滿足本項目的設(shè)計要求（允許偏差為2mm），設(shè)計人員根據(jù)工程項目實際情況提出以下3 種解決方案。3 種解決方案對比分析如表1 所示。

表1 三種方案優(yōu)缺點對比分析評價

方案Ⅰ：在軌道內(nèi)側(cè)中間位置設(shè)置2 道可以調(diào)節(jié)長度的撐桿，撐桿與軌道板兩側(cè)之間的距離應(yīng)嚴(yán)格控制在30cm。

方案Ⅱ：在可調(diào)節(jié)長度撐桿下方位置墊方木，將其撐至精調(diào)器上。

方案Ⅲ：在生產(chǎn)廠家提供的壓杠上分別增設(shè)2 根懸干，將其支撐于軌道板的內(nèi)側(cè)。

經(jīng)過討論和分析企業(yè)的人力、物力、財力、項目建設(shè)周期以及項目所在區(qū)域內(nèi)的地形、地質(zhì)條件得出：方案Ⅰ中的各項條件均可以滿足工程項目建設(shè)實際需求，故采取方案Ⅰ。

3 模板撐桿結(jié)構(gòu)設(shè)計

工藝流程：軌道板粗鋪軌道板精調(diào)→安裝壓緊裝置及原工裝防側(cè)移→安裝側(cè)模→安裝方案1 防側(cè)滑裝置→灌注自密實混凝土。防側(cè)滑裝置由撐桿、5mm×100mm×250mm 鋼板及螺栓組成。

第一步：初步精調(diào)軌道板，委派專業(yè)人員專門核對軌道板規(guī)格與設(shè)計文件是否一致，重點檢查軌道板初步精確時的位置偏差，將偏差嚴(yán)格控制在10mm，橫向應(yīng)小于或等于已經(jīng)經(jīng)過精調(diào)支架橫向調(diào)整的50%，如果仍存在偏差，需重新對其進(jìn)行精調(diào)。

第二步：在各個軌道板設(shè)置與之?dāng)?shù)量相同的壓緊裝置，并將壓緊裝置固定在扣壓裝置底部，在軌道板底座上預(yù)埋套管，安裝鋼筋，盡最大限度保證自密實混凝土灌注過程中軌道板不發(fā)生上浮和位移。應(yīng)根據(jù)工程項目實際情況在曲線段每一塊軌道板上至少設(shè)置3 道原工裝防側(cè)移裝置，將鋼筋插入底座板固定壓緊裝置時，應(yīng)插入直徑20 的鋼筋，插入深度至少為250mm，插入方向稍向下傾斜，鋼筋外漏不宜過長，一般在5～10cm 左右即可。壓緊裝置緊固螺栓曲線段扭力應(yīng)嚴(yán)格控制在55～65N·m。

第三步：模板固定要保證牢固，防止側(cè)移和偏斜現(xiàn)象產(chǎn)生。模板接頭采用螺栓連接，模板加固用支撐桿件撐拉的方式進(jìn)行，應(yīng)保證支撐桿件的數(shù)量充足。

第四步：安裝方案1 中的側(cè)滑裝置，曲線段對應(yīng)軌道板內(nèi)測低邊加設(shè)兩道對稱設(shè)置，安排專人采用扭力扳手施加應(yīng)力，鋼板需與軌道板密貼，使防側(cè)滑裝置達(dá)到受力狀態(tài)。

方案Ⅰ：

方案1 側(cè)滑裝置采用調(diào)節(jié)長度撐桿支撐軌道板，撐桿的一端固定于軌道板的側(cè)邊，但是考慮到可調(diào)節(jié)長度支撐桿無法通過市場購買，需要根據(jù)實際情況進(jìn)行設(shè)計和生產(chǎn)，因此采取以下措施：①在軌道板中心位置定位焊M16 的螺母，并與撐桿連接在一起；②撐桿可根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況及時調(diào)節(jié)長度；③現(xiàn)場存在內(nèi)側(cè)和外側(cè)兩種工況，內(nèi)側(cè)采用植筋反力支撐定位，如圖2 所示；外側(cè)直接頂在防護(hù)墻反力支撐，如圖3 所示。

第五步：自密實混凝土灌注。自密實混凝土灌注應(yīng)勻速進(jìn)行，不宜過快也不宜過慢，應(yīng)采取“慢-快-慢”的方式有序灌注。同時，施工人員應(yīng)準(zhǔn)備充足的混凝土，保證下料的連續(xù)性及混凝土拌合物在軌道板下連續(xù)流動。在實際的灌注過程中，施工企業(yè)還應(yīng)當(dāng)委派專業(yè)工作人員仔細(xì)觀察并詳細(xì)記錄灌注過程，并將軌道板上浮值記錄在冊。

4 現(xiàn)場灌板試驗

為驗證方案Ⅰ實施的可行性，根據(jù)工程項目實際情況，分別使用原工裝和經(jīng)過改進(jìn)后的工裝進(jìn)行至少一次的灌注試驗，委派經(jīng)驗豐富的工作人員將灌注過程中軌道板產(chǎn)生的側(cè)移量仔細(xì)記錄在百分表內(nèi)。超高110mm、150mm 的兩曲線段試驗結(jié)果如表2 所示。

表2 各個曲線段側(cè)向位移（mm）

通過表2 可以看出：如果繼續(xù)采用原工裝開展和實施曲線段的施工，軌道板偏差難以控制在2mm 內(nèi)，而方案1 中的軌道板偏差在0.4mm 內(nèi)，可以滿足本工程項目的施工要求。

將方案Ⅰ應(yīng)用于CRTS Ⅲ型板式無砟軌道施工過程中，需要在原工裝基礎(chǔ)上重新設(shè)置可調(diào)節(jié)的支撐桿。本工程項目在2018 年3 月21 日開始施工，于9 月15日完工，歷時178 日歷天，整個施工周期內(nèi)共完成灌注軌道板2317 塊，其中，曲線段軌道灌注1816 塊。經(jīng)計算，軌道板灌后各項合格率均在97%及以上，尤其是軌道板承臺頂面中心線偏差合格率達(dá)到了99.53%，獲得了理想的效果。各項合格率統(tǒng)計表見表3。

表3 軌道板灌完成后合格率統(tǒng)計

5 結(jié)束語

基于CRTS Ⅲ型無砟軌道結(jié)構(gòu)系統(tǒng)本身具備的優(yōu)勢和特點，將其應(yīng)用于本工程項目的曲線段施工過程中，可以保證項目建設(shè)的質(zhì)量、效益和進(jìn)度，為企業(yè)節(jié)約大量的建設(shè)成本。在分析側(cè)滑產(chǎn)生原因的同時，根據(jù)項目實際情況提出3 種解決方案，在不斷提升和改進(jìn)原工裝設(shè)計的同時，驗證了實施方案Ⅰ的可行性，最終得出方案Ⅰ具有成本低、取材方便、可操作性強(qiáng)等優(yōu)勢，并保證了軌道板施工整體線性。希望可以為同類工程項目CRTS Ⅲ型無砟軌道板曲線段施工的順利開展帶來有益幫助。