CRTSI型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆施工技术

杨德军

(中铁十一局集团第三工程有限公司,湖北十堰 442000)

0 前言

单元板式无砟轨道作为高速铁路主要轨道结构形式之一,同其它无砟轨道结构比较,有着容易维护、施工速度较快、成本较低等优点。我国已逐步形成具有自主知识产权的单元板式无砟轨道技术。单元板式无砟轨道由混凝土底座、凸形挡台、水泥乳化沥青砂浆调整层、轨道板、钢轨和扣件等几部分构成。其中,水泥乳化沥青砂浆为单元板式无砟轨道的关键技术之一。

水泥乳化沥青砂浆是水泥、砂、乳化沥青、掺和材、铝粉、水及其它外加剂经搅拌而成,用于轨道板和混凝土底座之间起支撑弹性垫层的作用,其拌合物具有良好的可工作性,硬化后具有一定强度和弹性,并具有良好的可维修性。

1 技术标准

武广客运专线武汉综合试验段水泥乳化沥青砂浆采用国产 A、B配方。其性能要求见表1。

除砂浆的性能满足表1的技术要求外,在砂浆灌注施工时还应满足下列标准:①保证砂浆灌注厚度 4～10 cm;②砂浆灌注要饱满,砂浆灌注袋不得有褶皱;③砂浆灌注后轨道板悬空宽度不得大于 3 cm。

2 施工准备

1)根据现行技术条件,建立工地试验室。试验室的试验仪器及检验方法应符合技术条件的规定及国家和铁道部的相关标准要求。

表1 水泥乳化沥青砂浆的技术要求

2)施工前对上道工序要有书面交接手续,对调好的轨道板的几何形位进行复检,确认无误后方可进行施工。

3)针对工程特点制订有效的施工方案和完善的质量控制保证体系。

4)进行水泥乳化沥青砂浆工艺和配合比的放大试验。

5)做好砂浆原材料的管理:①材料进场时必须具有合格证和产品质量证明书,应及时检验并建立原材料管理台帐。台帐内容应包括材料名称、进货日期、品种、规格、数量、生产单位、合格证编号、质量证明书编号、检验报告编号、使用部位等。②原材料的温度应严格控制在 5℃～35℃范围内,若环境温度超出此范围,应采取必要的控制措施。③各种材料应分类存放,遮阳储存,防潮、防雨淋。在施工现场,乳化沥青应采用桶装运输或储存,尽量不采用罐装或池装储存,其它液体材料都应采取桶装储存,做好标记,以免发生混淆。各种干料在储存时应至少高于地面 20 cm,下部采用方木垫起,若采用室内保存,距墙壁的距离应 ＞50 cm。④乳化沥青的储存时间不宜大于 3个月,干料的储存时间不宜大于 1个半月。

3 施工工艺

3.1 水泥乳化沥青砂浆现场拌制

3.1.1 工艺流程

水泥乳化沥青砂浆的拌制是在自动化程度较高的砂浆搅拌车上进行的。砂浆搅拌车由储料系统、配料系统和搅拌系统组成,并配有发电机和空调设备。发电机供应整车所需电源。空调设备用来调节保持车内温度。砂浆搅拌车停放在灌注点附近。各种材料送至施工现场,用专用加料设备对砂浆车进行加料。搅拌前确定砂浆施工配合比和搅拌参数,在砂浆车中输入配合比和搅拌参数即可进行搅拌。具体工艺流程为:材料温度和设备状态检查→向搅拌车内加料→输入配合比→配料→搅拌→检测→放进成品斗→放进转运斗准备运输。

3.1.2 拌制方法

1)根据灌注点的位置,就近选择地势较平坦的地点将砂浆搅拌车停好,必要时用挖掘机整平。场地必须有足够的面积,能够停放两台吊车,且互不干扰。在搅拌车的旁边设用于回收废料和废液的污水沉淀池。

2)将干粉料、乳化沥青、P乳剂、消泡剂和引气剂用载重卡车运至搅拌现场。由于水泥乳化沥青对材料温度相当敏感,所以,加料前必须测量各种材料的温度,应控制在 5℃～35℃之间,超过此温度范围必须采取降温措施。

3)检查砂浆搅拌车的配料系统、搅拌系统和其他吊装设备运转是否正常。砂浆搅拌车需由经过专业培训的人员进行操作。试验人员检测车内和环境温度,并做好记录。

4)将袋装的干粉料拆袋放入加料斗中,用吊车吊起从砂浆搅拌车车顶加料口加入,乳化沥青和 P乳剂用泵抽入储料仓,消泡剂和引气剂等外加剂分别由人工加入。在每次加完乳化沥青和 P乳剂时,必须用水清洗齿轮泵,将清洗的污水排进污水池。干粉料的包装袋不得随意散落,应集中回收。

5)施工前,应在标准配合比的基础上确定砂浆的施工配合比,宜在施工现场试配,因为水泥沥青砂浆的用水量对环境条件和材料温度相当敏感。施工时,应不断积累总结外界条件(环境温度、天气状况)、材料温度和砂浆需水量的关系,以判断不同外界条件下的砂浆用水量。施工配合比确定后,由现场试验人员开具施工配料单,现场施工主管签字领取,方可进行搅拌。

6)加料完成后(约 3 min配料完成),联络灌注点是否做好准备工作,以便使砂浆在可工作时间内灌注完成。砂浆搅拌车操作人员向电脑中输入配料单上的施工配合比,并设定预先确定的搅拌参数(搅拌时间和搅拌转数),启动按钮,开始搅拌。

7)待搅拌完成后,打开搅拌机检修口取样进行检测。测定砂浆的温度、空气含量和流动度,所检指标应满足表1要求。若测得的含气量偏小,可以适当延长快拌时间,直至合格。搅拌好的砂浆放入成品储料斗准备运输。

3.2 水泥乳化沥青砂浆现场灌注

3.2.1 工艺流程

在砂浆灌注前检查轨道板的几何形位和砂浆的灌注厚度,检查合格后方可灌注。清理轨道板下灰尘和杂物,铺好灌注袋,将拌制好的砂浆用转运斗运至灌注点进行灌注。水泥乳化沥青砂浆灌注施工流程为:施工准备→将砂浆运至灌注点→铺设灌注袋→灌注→绑扎带口→挤浆→铁夹封口。

3.2.2 灌注方法

1)灌注前,复测轨道板的几何形位,用钢尺检查水泥乳化沥青砂浆注入厚度,并做好记录。厚度检查10个点,两边各 3个点,中间 4个点。砂浆的灌注厚度控制在 4～10 cm范围内,宜为 4～6 cm,既满足受力要求,又经济。当 ＞6 cm时,应换用加大灌注袋,最大灌注厚度不得超过 10 cm。

2)清理轨道板下杂物和积水。先人工将混凝土块、木屑等杂物清理干净,再用鼓风机进行清理。

3)放置灌注袋。检查灌注袋的型号是否与轨道板型号一致,是否有破损。将灌注袋平铺于轨道板上,两端向中间对折,从轨道板中部放入,然后拉直,灌注袋横向中心线和轨道板横向中心线重合,为了使砂浆灌注后纵边与轨道板边缘齐平,对于灌注厚度为 5 cm的灌注袋来说,纵边在垂直方向要多出轨道板 1.5 cm。铺设同一灌注袋时,至少要有 3人同时操作,其中,2人拉住灌注袋两端,1人在框架板中间拉住灌注袋的边缘。这样,才能保证灌注袋铺设平顺,无褶皱,使灌注袋纵边露出轨道板一样多。在直线地段,使灌注袋的袋口向轨道板外侧。在曲线地段,灌注袋袋口朝向低的一侧。铺好后,用木楔固定。

4)在曲线或纵坡地段,为了防止轨道板在灌注过程中滑移或上浮,要采用轨道板紧固装置对轨道板进行固定。将紧固装置固定于混凝土底座上,调节支撑螺栓与轨道板低的一侧接触,并压紧轨道板,防止其上浮。

5)用塑料布覆盖轨道板,以防砂浆污染轨道板。在袋口位置的底座上也铺上塑料布。

6)将灌注漏斗放在轨道板上,使灌注口和袋口对齐,把灌注袋口套在灌注漏斗的出料口用尼龙绳捆好,准备灌注。在灌注点放置两个塑料桶,用来装漏斗中剩余的砂浆。为了保证一块板下两条灌注袋同时灌注,并提高砂浆灌注效率,采用三通灌注漏斗进行灌注。三通灌注漏斗上口直径为 20 cm,下口直径为 10 cm,两个灌注口分别配有蝶阀。

7)用车将砂浆运至灌注点。转运斗中的砂浆在运输和灌注过程要保证搅拌。

8)接好灌注软管,打开阀门,使砂浆缓缓流进灌注袋。注意观察砂浆在灌注袋中的流动情况,在砂浆即将充满木楔位置时,要及时拔掉木楔,在即将灌满的时候,放慢灌注速度,用手感觉每个支撑螺栓的松动情况,每条灌注袋对应的两个支撑螺栓有一个松动即停止灌注。

9)每块板的砂浆应连续灌注,中间不得有间断。当一罐砂浆在灌完一块板有剩余时,在保证流动度合格的前提下,可以和下一罐连续灌注。为了保证灌注软管在转运斗上拆卸顺利,每次拆卸时,用海绵或抹布将管口擦洗干净。

10)当砂浆灌注饱满后,用尼龙扎带扎紧袋口。在灌注袋口部分,约要留 20 cm的砂浆,并用支撑架支撑。砂浆灌注 20 m in后,将袋口砂浆慢慢挤入灌注袋,然后用铁夹沿灌注袋缝纫线夹住。

3.3 水泥乳化沥青砂浆的养生及封口

水泥乳化沥青砂浆采用自然养生。C A砂浆经过24 h后,会出现收缩现象。这种收缩会使轨道板和砂浆填充层之间产生缝隙,所以,在 24 h后,必须迅速拆除轨道板支撑螺栓。按一块板 5 t计算,作用在砂浆上的荷载仅为 0.004 MPa,而砂浆 24 h的强度已超过0.1 MPa,所以,砂浆的强度支撑轨道板是足够的。在乳化沥青砂浆养生期间,要避免正在进行的施工对轨道板形成冲击。待养生强度 ＞0.7 MPa后,方允许在轨道板上行走。此外,在拆除支撑螺栓后,应在支撑螺栓孔和吊环插孔中涂上防锈润滑剂,并安置防锈盖。

在拆掉支撑螺栓的同时,可沿袋口缝纫线将袋口砂浆切除,并用胶水或防水卷材将袋口封好。

3.4 水泥乳化沥青砂浆现场检测

1)施工前,需按《客运专线铁路 CRTSI型板式无砟轨道水泥乳化沥青暂行技术条件》相关标准和文件要求建立水泥乳化沥青试验室,并取得相应资质或由有资质的单位授权。

2)砂浆常规检测指标有温度、流动度、含气量、抗压强度、弹性模量、分离度、膨胀率、泛浆率等。砂浆的抗冻性、耐候性等耐久性指标可送有资质的单位进行检测。试验方法参见《技术条件》和其它相关规范。

3)各项室内试验温度条件为(23±2)℃。试件养护条件为(23±2)℃,(65±5)R H。

4)水泥乳化沥青砂浆在灌注前需现场取样进行砂浆温度、流动度和含气量检测。检测指标合格后,方可进行灌注。

5)在水泥乳化沥青砂浆施工期间,要取不同时段的水泥乳化沥青砂浆留置试件,待以后检测水泥乳化沥青砂浆的各种性能。

3.5 水泥乳化沥青砂浆配合比调整

水泥乳化沥青砂浆拌合物的性能受环境因素影响很大,当环境条件改变时,砂浆的配合比也应随之做出调整。一般情况下,环境温度每升高或降低 1℃,砂浆的每方用水量要增加或减少 2 kg。干燥的天气要比潮湿的天气用水量偏大。各种材料的温度也对砂浆的用水量影响很大,尤其是乳化沥青的温度影响最大。这需在施工过程中不断积累数据,总结规律。

4 结语

随着高速铁路的不断普及,CRTSI型板式无砟轨道的应用将越来越广泛,配合比和施工配套设备将会逐渐得到统一和规范,作为板式无砟轨道关键技术之一的水泥乳化沥青砂浆施工技术,也有待大家共同去探讨和完善。

[1]中华人民共和国铁道部.铁建设[2006]189号 客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定[S].北京:中国铁道出版社,2006.

[2]江正荣,朱国梁.简明施工计算手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.