寒區高鐵隧道CRTSⅢ型先張板式無砟軌道施工技術

摘 要：為保證寒區高鐵隧道CRTSⅢ型先張板式無砟軌道施工過程的安全和質量，結合寒區高鐵隧道施工現場實例，采用隧道內施工保溫、科學的施工物流組織、先進的自動監測養護手段等，對試驗段結果進行綜合分析研究，并對相關技術要點進行闡述。研究結果表明，通過科學合理的組織及先進的技術方法可達到很好的施工效果，還有效降低了經濟成本、安全風險。

關鍵詞：寒區高鐵隧道；CRTSⅢ型先張板式；無砟軌道

中圖分類號：U215.12 文獻標識碼：A 文章編號：2096-6903（2024）08-0004-03

1 隧道無砟軌道施工前期準備情況

隧道主體及附屬工程已全部完成，并完成襯砌結構的自檢、平檢、第三方檢測及敲擊工作，對檢測、敲擊發現的問題已完成整改。

沉降評估與CPⅡ、CPⅢ建網及布板精調軟件應用，具體內容有以下3點：①隧道貫通測量及先導段沉降評估工作已完成。②隧道已完成CPⅡ、CPⅢ建網及測設工作，經評估，精度滿足高速鐵路工程測量規范要求，可用于底座板放樣及軌道板精調作業。③布板精調軟件由相應專業單位提供，軌道專業人員對項目測量人員完成軟件培訓。

2 隧道無砟軌道冬季施工措施

2.1 隧道洞內冬季施工保溫措施

施工前隧道進口及輔助坑道洞口已采取洞門封堵措施，經實測，洞外環境溫度為-11～10℃，洞內溫度為-3～2℃，不滿足混凝土施工要求。

現場采取兩端增設2道保溫門封堵，區段內增設暖風機等升溫措施，在外部環境溫度基本穩定的條件下，洞內溫度緩慢升至5～7℃，并保持基本穩定，可滿足冬季施工環境溫度要求。

2.2 拌和站冬季施工措施

料倉進出口設置厚棉布簾，外墻采用塑料保溫薄膜包裹，料倉內底部加設地暖，周邊增設鍋爐暖氣片加熱保溫等保溫措施。采用人工測溫、無線測溫雙重溫控措施，及時掌握料倉溫度數據，確保骨料溫度滿足要求。

攪拌樓采用全封閉保溫措施，內設鍋爐暖氣片加熱保溫，接料口安設卷閘門，以保證攪拌樓溫度不低于10℃。

攪拌混凝土前，經熱工計算及試拌確定水和骨料預熱溫度。運輸過程中罐車采用包裹保溫措施。經實測，出機溫度18～20℃，入模溫度15～17℃，滿足規范要求。

3 無砟軌道施工及物流組織

隧道無砟軌道施工分若干作業區段，以第一作業區段為例，區段長度4 317 m。

結合現場實際情況，對單線折返、左右線分幅施工方法進行了試驗，總體施工方案為：左線底座板施工→左線鋪板及自密實混凝土施工→線右底座板施工→線右鋪板及自密實混凝土施工。

3.1 左線無砟軌道施工

左線無砟軌道底座板與軌道板施工采用流水作業施工，按照“二階段、三區段、十二流程”的施工工藝組織施工。施工區段內各流程平行施工，互不干擾。配置2臺龍門起重機進行輔助作業，1臺進行軌道板鋪設，1臺進行自密實混凝土灌注。先施工左線底座板，待底座板滿足75%強度后進行軌道板施工。底座板施工工效為153 m（9個底座板）/d。軌道板施工工效為153 m（27塊板）/d。

3.2 右線無砟軌道施工

左線無砟軌道施工完成后，右線無砟軌道施工從隧道1號斜井向進口方向（與左線反向）。

配置3臺龍門起重機輔助施工，進口側龍門起重機負責底座板澆筑及軌道板臨時存放，底座板混凝土由進口進入，從1號斜井向進口方向施工。考慮龍門起重機運輸能力，底座板施工區域需配置2臺龍門起重機進行混凝土澆筑施工。根據現場實際工況，綜合龍門起重機施工效率，底座板日進尺為136 m（8個底座）。右線軌道板在底座板施工前臨時存放至左側軌道板上，下墊方木支撐。軌道板臨時存放不超過7 d，每日存放24塊（與底座板進度相匹配）。

輔助坑道側龍門起重機（1臺）負責軌道板鋪設及灌注。自密實混凝土由輔助坑道進入，利用線間2.1m為通道，采用小罐車自1斜向進口方向澆筑。

底座板與軌道板采用工序循環交叉施工，按照“二階段、三區段、十三流程”的施工工藝組織施工。每個區段內施工流程交叉循環施工。施工區段長度根據施工工效確定。

綜合施工進度統計，左線無砟軌道施工進度153 m/d，右線無砟軌道施工進度136 m/d，平均施工進度144.5 m/d。

在施工工效與雙線交叉施工基本一致的情況下，隧道內采用單側折返施工組織，一是可避免機動車碾壓底座板，有效減少對底座板和線間流水槽的破壞。二是施工過程中底座板施工區域和自密實施工區域互不干擾，界限清晰，施工組織較為簡便。

4 底座板施工工藝

4.1 找平層施工

仰拱找平層施工應提前無砟軌道施工2個月完成，保證強度的前提下進行切縫，切縫深度應滿足施工縫貫通要求，以有效減少底座板跨縫開裂風險。

4.2 基面處理

采用大型銑刨設備對填充面進行銑刨，其工效高，質量好，可有效保證底座板施工質量，避免人工鑿毛的不確定性。

4.3 模板施工

模板安裝前對模板表面清理后涂刷脫模劑。根據放樣結果，模板定位后，對模板底部空隙采用泡沫膠封堵嚴密，對侵入底座板部分進行切除，避免產生爛根等缺陷。

為保證自密實混凝土厚度，底座板頂面標高按低于設計4 mm控制。按50 cm間距，采用雙面膠在模板上作出標記。

為提高混凝土布料、振搗、收面工效，現場采用無托架凹槽模板，采用6根錨固螺栓加塑料脹管固定在基面，凹槽模板與錨固螺栓采用螺母固定。

4.4 鋼筋施工

底座板上下層鋼筋網片保護層均為35 mm，針對上層鋼筋網保護層不易準確控制的特點，現場采用固定于模板兩側的可調節托架（8道/板）。將上層網片標高準確定位后，底部采用調節墊塊將網片牢固定位。

對限位凹槽處鋼筋采用限位凹槽鋼筋綁扎架，保證凹槽鋼筋綁扎質量。在凹槽鋼筋薄弱一側增設一根橫向鋼筋，四角增設防裂鋼筋網片，減少凹槽處混凝土缺陷。

對已施工區域底座板進行鋼筋保護層檢測，用雷達和保護層檢測儀兩種方式，對前期未采用調節托架和使用托架的地段進行比較。使用上保護層調節托架地段，保護層厚度比較均勻，控制效果較未使用托架地段有較大的改善。

4.5 混凝土澆筑

為提升混凝土抗裂性能，減少底座板開裂，在保證混凝土強度的情況下，通過降低水膠比，調整水泥、粉煤灰、外加劑、砂率等措施。結合實際運輸條件進行多次優化調整，最終確定配合比出機坍落度為160～170 mm，現場坍落度為150～160 mm。

針對低坍落度混凝土特點，采用移動式溜槽進行混凝土布料，以滿足混凝土坍落度在150～160 mm時的布料施工，解決布料困難問題，提高混凝土布料工作效率，保證混凝土施工質量的同時提高施工效率。

采用底座板振動提漿振平尺，進行低坍落度混凝土提漿振平收面施工，可有效地排除混凝土中的空氣，刮平混凝土表面，方便底座混凝土收面施工，確保混凝土平整度達標。

針對凹槽圓弧倒角收面，按照限位凹槽圓角半徑定制圓弧抹子，以提高凹槽處收面效率，保證限位凹槽外表美觀。

5 自密實混凝土超耗控制

自密實混凝土是無砟軌道施工的重要材料，具有高流動、高耐久、良好的穩定性和填充性自密實混凝土損耗主要是材料消耗及施工過程損失，減少自密實混凝土損耗率主要從以下2點進行控制。

5.1 確保混凝土工作性能

根據現場實際情況，原材料實時狀況，對配合比進行動態調整，確保出機混凝土滿足各項性能指標，避免廢料產生，造成浪費。

5.2 現場施工控制

一是嚴格控制底座板頂面標高，確保自密實混凝土厚度準確，用量穩定（現場按9.4 cm控制）。根據現場實際情況，將每塊板實際用量計算準確。二是根據混凝土運輸距離，灌板數量，合理安排每次灌注混凝土用量，減少浪費。每輛罐車每次運輸3塊板的自密實混凝土用量（5 m3）。三是加強灌注過程施工組織，確保本車混凝土灌注完成前10～20 min，下車混凝土剛到現場等待灌注。四是控制灌注速度，四角溢流孔出現均質穩定混凝土后及時封閉，減少浪費。

根據數據統計，以現場實際灌注量與設計灌注量進行對比，平均超耗約22.4%。后續施工中應繼續做好現場質量控制，不斷優化混凝土工作性能，動態調整現場施工組織，及時總結，持續做好混凝土超耗控制工作。

6 冬施混凝土養護

混凝土澆筑完畢后1 h內采用“一液一膜一布一被”保溫保濕養護，即先在混凝土表面噴涂養護液，然后覆蓋塑料膜，再覆蓋土工布，最后覆蓋保溫棉被。對自密實混凝土帶模養護3 d，拆模后采取涂刷養護液，覆蓋薄膜措施。

在底座板澆筑區段采用無線測溫設備及配套傳感器，對底座板養護條件自動監測。現場配置一臺無線測溫設備及6個無線溫濕度傳感器。澆筑段前后兩端各布設1個傳感器進行環境溫濕度監測。澆筑區段前、中、后位置3塊底座板（限位凹槽內）各布設1個無線溫濕度傳感器，進行養護期間混凝土表面溫濕度監測。在1個底座板側面預埋PVC管放置1個傳感器進行混凝土芯部溫濕度監測。

根據數據統計，洞內環境溫度維持在7～9℃，濕度85%左右，底座板養護期間（棉被內小環境）混凝土表面養護溫度維持在12～14℃，濕度105%左右，芯部溫度在澆筑完40 h左右達到最高20℃左右，采用溫度計與自動監測設備測試溫度進行對比，測試數據基本一致。經同樣試塊測試，混凝土7 d后強度達到75%，滿足轉序要求。經持續監測，底座板混凝土無開裂現象，現有養護措施滿足養護要求。

一臺無線測溫設備可覆蓋范圍約400 m，因隧道內環境相對穩定，現階段配置1套自動監控設備可滿足監測要求，后續可根據施工環境及進度情況增配設備數量。

7 伸縮縫施工質量控制

7.1 伸縮縫安裝

伸縮縫垂直度及順直度是保證嵌縫質量的關鍵，現場采用3 mm厚雙層鋼板固定，保證伸縮縫施工質量。

7.2 減少錯臺

定制伸縮縫刮平尺，配合水平尺使用，以保證伸縮縫處線性平順，避免拆模后相鄰兩塊板之間存在錯臺。

7.3 硅酮密封膠灌注

膠口寬度與伸縮縫寬度一致（2 cm），膠口中部設置5 mm三角開口，自高往低順序進行灌注，完成后使用自制弧形刮刀對灌注好的硅酮進行平整。伸縮縫采用單側螺栓固定方鋼對弧形刮刀工作區域精準定位，確保硅酮密封膠嵌縫飽滿、順直。

8 注意事項

第一，底座板結構尺寸及位置直接影響自密實混凝土厚度，關系自密實混凝土施工質量，緩和曲線段超高為漸變形式。施工前，底座板應逐板進行放樣交底，復核準確后方可施工。

第二，考慮線路縱坡較大時對底座板伸縮縫位置的影響，底座板底部與軌面高差73.8 cm，施工放樣均為大地水平投影，縱坡影響會導致里程偏位。以施工現場為例，隧道最大線路縱坡為17.5‰，計算里程差為0.92 cm。縱坡影響加上施工偏差，可能存在軌道板壓縫情況。因此，伸縮縫可按縱坡偏差向高端進行適當調整，確保軌道板鋪設后伸縮縫位置準確。

第三，隧道無砟軌道如有冬施需求時，應對隧道提前采取封閉保溫措施，減少洞內溫度損失，提高升溫效率，減少成本投入。

第四，應充分考慮現場環境變化對自密實混凝土性能和軌道板上浮量的影響。正式灌板前，分別在線上和線下做了揭板試驗，試驗過程中出現了自密實混凝土性能不穩定，導致灌板失敗的情況，且軌道板上浮值也較線下試驗數據有變化。

因此，軌道板正式施工時，需及時確認現場實際工況，一是對自密實混凝土進行動態優化，確保混凝土工作性能滿足要求。二是對線下試驗時軌道板預留上浮量及時調整，確保軌道板精度滿足要求。具備條件時，完成填充層銑刨后，無砟軌道施工前應完成對隧道清洗工作，一是洞內環境清潔有利于無砟軌道施工質量，二是避免無砟軌道施工后隧道沖洗效率低。

無砟軌道混凝土施工速度快、周期短，混凝土性能要求高，對地材要求較為嚴格，要充分調查好地材供應能力和質量穩定性，考慮雨季影響、冬季嚴寒等不利條件，提前儲備，保證材料性能穩定，儲備充足。

底座板整平收面作業中及收面后，應及時對底座板的高程及平整度進行檢測，如不滿足要求時，在混凝土未終凝時可及時進行調整和修復，確保底座板施工滿足規范要求，強度達標后進行轉序施工。避免底座板混凝土強度較高后，再檢驗發現問題后整改難度大，效率低的情況。采用萊卡激光掃平儀對底座板施工質量進行檢測，具有操作簡便、效率快、精度高、適應范圍廣的特點，且采用激光掃描，在不影響底座板施工的情況下隨時進行檢測。

9 結束語

寒區高鐵CRTSⅢ型先張板式無砟軌道通過施工準備、底座板、伸縮縫、自密實混凝土等一系列施工過程的動態調整與工序上的嚴格把控，很好的保證了其施工安全質量，降低施工成本，并為后續鋪軌精調工作奠定了良好基礎。