CRTSⅡ型板水泥乳化沥青灌浆施工技术

王正寿

(中铁十六局集团有限公司,北京 100018)

1 概况

CRTSⅡ型板式无砟轨道整个系统由滑动层、底座板、水泥乳化沥青砂浆垫层及Ⅱ型轨道板 4大部分组成,其中,轨道板的铺设施工包括轨道板的运输吊装、粗铺、精调、灌浆以及张拉连接等几大工序。

2 技术准备

2.1 材料确认工艺性试验

为考查水泥乳化沥青砂浆整体质量和灌注效果,避免偶然因素的出现对乳化沥青、干粉料生产单位的选择,根据《高速铁路无砟轨道水泥乳化沥青砂浆现场工艺性试验管理实施细则》要求,至少需连续灌注 6块板(4块直线板,2块标段内最高曲线板)。

2.2 铺板单位工艺性试验

为确保水泥乳化沥青砂浆灌注施工质量,考查铺板单位的施工工艺是否满足施工质量和施工进度要求,铺板单位在线上正式施工前,至少在线路上连续灌注 10块板。

2.3 施工过程中的揭板检查

监理人员应对每块板的水泥乳化沥青砂浆灌注施工过程进行见证和确认。

咨询人员对每个水泥乳化沥青砂浆灌注作业面的现场施工过程进行抽查,并做好记录。

2.4 施工配合比的验证

施工单位在揭板试验现场按型式检验的要求取样,监理见证,送指定的单位检验。

2.5 岗前培训

所有参建人员进场,必须进行岗前培训,经考试合格后持证上岗。

3 材料、设备准备

(1)做好材料的招标采购、进场验收和存放工作。必须满足施工图纸要求,各类材料供应方须按规定批量出具产品质量证明文件。按有关规定进行检验,存放符合相关规定。

(2)施工前根据质量控制需要设置检测机构,并配备相应的检测设备。各施工检测设备必须在使用前校验并鉴定,不合格者不得使用。

4 CRTSⅡ型轨道板进场验收技术要点

通过大量的 CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆的灌注试验发现,轨道板底面的质量影响砂浆的灌注质量。轨道板底面坑洼不平,容易造成砂浆灌注不充盈;轨道板底面拉毛过深,会增大砂浆与轨道板底面摩擦,从而产生大量气泡;轨道板缺棱掉角,造成封边不严从而造成砂浆灌注漏浆等等。

4.1 轨道板外形尺寸验收、检验方法

轨道板进场时,要对其外形尺寸进行检查,外形尺寸应符合表1规定。

表1 轨道板外形尺寸偏差要求

4.2 轨道板外观质量验收、检查方法

轨道板进场时,要对其外观质量进行检查,外观质量应符合表2规定。

表2 CRTSⅡ型轨道板外观质量要求

5 CRTSⅡ型轨道板压紧装置

精调完成后设置 CRTSⅡ型轨道板压紧装置(防止灌注水泥乳化沥青砂浆时板上浮)。一般情况下,固定装置安装于轨道板的两端中间,当曲线位置超高达到 45mm及以上时轨道板两侧中间部位增加设置固定装置。压紧装置由锚杆、L形钢架及翼形螺母组成,锚杆锚固深度应为 100～150mm,锚固剂锚固,锚固完成的锚杆必须保证处于垂直状态。压紧装置施工前,要进行锚杆抗拔试验。水泥乳化沥青砂浆灌注并硬化后压紧装置拆除。

6 CRTSⅡ型轨道板水泥乳化沥青砂浆灌注施工工艺流程

工艺流程:轨道板填充缝润湿→轨道板封边、排气孔设置→向砂浆搅拌车内加料→砂浆车水平调整、检查→砂浆车配合比输入→选择搅拌方量试拌→砂浆均质性目测、性能检测→水泥乳化沥青砂浆搅拌→水泥乳化沥青砂浆灌注→养护、拆模。

6.1 轨道板填充缝润湿

水泥乳化沥青砂浆灌注时,如底座板过于干燥,底座板会吸收砂浆自身的水分,从而在底座板和填充层之间形成贯穿性的气孔(贯状孔),贯状孔的出现是水泥乳化沥青砂浆填充层的最大质量弊害。底座板过于干燥,会增大底座板的摩擦力,水泥乳化沥青砂浆的流动面积减小、流动速度减缓,会形成浆体分层,严重影响水泥乳化沥青砂浆的灌注质量。如轨道板底面过于干燥,轨道板同样会吸收浆体自身的水分,从而在填充层上表面和轨道板的接触面之间形成大面积的气泡,大面积气泡的产生也严重影响水泥乳化沥青砂浆的灌注质量。

因此,CRTSⅡ型轨道板填充缝的润湿是决定水泥乳化沥青砂浆灌注质量的重要因素,轨道板填充缝的润湿至关重要。CRTSⅡ型轨道板铺设前,利用高压水枪将底座板和轨道板表面灰尘冲洗干净。轨道板精调完毕,利用高压水枪的喷雾装置将底座板顶面和轨道板底面,充分润湿、润透,至混凝土表面不再出现气泡。

6.2 表面明水的去除

填充缝内的明水过多,会造成水泥乳化沥青砂浆水灰比超标,从而影响砂浆的力学性能、黏结性能和不均匀性,不均匀性又会产生应力集中,破坏了填充砂浆均匀受力的状态。因此填充缝内的明水必须除去。

6.3 CRTSⅡ型轨道板填充层封边施工工艺要点

6.3.1 封边材料选择

采取厚度 5cm、高度 10cm的木板 +土工布 +塑料薄膜的方式进行封边。

优点:使用方便、快捷,轨道板精调后 0.5h内即可完成水泥乳化沥青砂浆的灌注,对精调结果影响小。可重复使用,拆除、转移便利。解决使用砂浆在气温低的环境下强度增长慢、污染外观、凿除时现场乱的问题。与润湿衔接好,避免过早干燥或补水存水。

缺点:木板在潮湿环境下容易变形,影响封边质量。

6.3.2 封边施工

(1)轨道板两侧封边

将 5mm厚的土工布粘接在木板与底座板和轨道板接触面一侧,并压紧塑料薄膜,利用夹紧装置夹紧木板。夹紧装置由通长的无缝钢管、钢板固定端和螺杆加固端构成,使用时将螺杆拧紧夹紧木板。

(2)轨道板窄接缝封边(图1)

充分利用窄接缝的宽度,5cm厚的木板 +1cm的土工布 +塑料薄膜,用锤子将其轻轻敲入窄接缝内(使劲敲打会造成轨道板纵向位移)。

图1 轨道板窄接缝封边

(3)排气孔的设置

排气孔设置于轨道板的 4个端角处,封边时木板端头与轨道板端头预留 1cm作为排气孔。利用潮湿的砂子在排气孔的周围围成槽形,槽高超过轨道板底面高度,灌注砂浆时砂浆从排气孔流出,当砂浆充满砂槽时利用木塞塞紧即可。当流出的砂浆凝固后进行清理,由于排气孔处被一层薄薄的砂覆盖,砂浆流出时直接流在了砂层上,既有利于清理又不会污染底座板且多余的砂可继续使用。

6.4 CRTSⅡ型轨道板水泥乳化沥青砂浆灌注施工工艺要点

6.4.1 水泥乳化沥青砂浆材料的运输

水泥乳化沥青砂浆搅拌车由仓储地点加料,运输至施工地点并拌和。原材料供应采用专用车辆运输,现场供料的组织方式。要求运输车辆设有相应的降温及保温措施,同时砂浆拌和现场应设有快速加料等配套设备或倒装措施。

水泥乳化沥青砂浆拌和完成后,将砂浆倒装于砂浆中转仓(或灌浆斗)中,吊车吊运上桥并置于专用平车上,移动至灌注地点进行灌浆作业。砂浆中转仓(或灌浆斗)与平车的组合配置确保出料口高于轨道板 0.5～1.0m。

6.4.2 水泥乳化沥青砂浆的拌和

每次灌注施工前均应进行砂浆的试拌和,测量新拌砂浆的扩展度、流动度、含气量、砂浆温度等指标,根据实验结果,微调并最终确定砂浆配合比。各项指标合格后,即可进行轨道板垫层灌注施工。水泥乳化沥青砂浆的性能指标见表3。

表3 水泥乳化沥青砂浆的性能指标要求

6.4.3 水泥乳化沥青砂浆的灌注

在水泥乳化沥青砂浆灌注地点,将灌注软管与砂浆中转仓(或灌浆斗)进行连接,灌注软管另一端作为出口对准灌浆孔,通过中间的灌浆孔完成灌浆施工,两侧孔为观测孔,开启出料调节阀进行灌浆施工。灌浆过程中,严格控制灌注速度,灌注速度越快浆体产生的气泡越多,灌注速度过慢又会造成浆体分层,从灌注开始到灌注结束时间宜控制在 210～270s。由于浆体与轨道板底面摩擦产生大量气泡,通过观察孔观察气泡产生多少控制灌注速度,发现观察孔内砂浆产生较多气泡时,可通过出料调节阀减缓出料速度。另外灌注砂浆时,砂浆要顺着灌注孔壁流入填充缝内,通过 4个排气孔进行观测,排气孔冒出砂浆且浆体没有气泡产生,用木塞或泡沫材料塞住排气孔,同时观察灌浆孔和观测孔内砂浆表面高度的变化情况,为防止砂浆溢出,灌浆孔和观测孔均插入 20cm长、同口径 PVC管,砂浆面应高于轨道板的底边且不能回落时,灌浆过程才可告结束。砂浆中转仓运回地面清洗后方可再次使用。

砂浆处于初凝状态(不具流动能力)时,将灌浆孔中多余的砂浆掏出,使砂浆表面距轨道板顶面保持在15cm位置。为保证后续封孔混凝土与垫层砂浆的良好连接,在垫层砂浆处于稠化状态时将一根 S形钢筋从灌浆孔插入至垫层砂浆中,S形钢筋由长约 23cm(φ6mm)的圆钢制成。

6.4.4 水泥乳化沥青砂浆车搅拌机的清洗

砂浆车搅拌机由于加料等原因不能连续拌和施工时,应及时对搅拌仓进行清洗。清洗可利用加料等待时间进行。清洗时应注意清洗污水的排放。

6.4.5 精调调节装置拆除

垫层砂浆抗压强度至少达到 1MPa后,方可拆除轨道板下精调校正装置。

7 机具设备

7.1 主要机具设备(表4)

表4 主要机具设备

7.2 试验机具设备(表5)

7.3 测量仪器设备(表6)

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8 结论

采用该灌浆施工技术进行了大量的轨道板乳化沥青砂浆灌注和揭板试验,缩短了轨道板精调与砂浆灌注的时间间隔(25min即可完成砂浆灌注),克服了因此造成的轨道板下沉,可大大缩短施工工期;揭板检验乳化沥青砂浆灌注质量优良,合格率达到 100%。该施工技术的使用降低了作业劳动强度,提高了工作效率,加快了施工进度,大大提高乳化沥青砂浆的灌注质量。2009年 10月 7日顺利通过了乳化沥青砂浆灌注和揭板试验的验收。

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[3] 刘世安,刘东红.客运专线铁路 CRTSⅡ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆疑难问题解答[M].北京:中国铁道出版社,2009.

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