某铁路桥梁段CRTSⅡ板式无碴轨道施工

张巧慧

(陕西铁路工程职业技术学院 陕西 渭南:714000)

无碴轨道相对传统的有碴轨道结构来说,具有结构高度低、维修保养工作量小、高速行驶时不存在道碴飞溅的现象、稳定性好、适应性强、使用寿命长及轨道横向阻力大等诸多优点,是高速铁路轨道结构的发展趋势,在日本、德国、英国等发达国家得到广泛应用。无碴轨道是一个系统工程,目前,我国无碴轨道铺设的数量少,时间短,尚缺乏设计、施工与运营经验,尚未形成统一的技术设计条文,主要靠引进国外无碴轨道技术,来提升技术装备和施工技术的整体水平。为此,结合石武客专无碴轨道介绍某桥梁段CRTSⅡ板式无碴轨道的施工技术,为同类工程的施工提供借鉴和参考。

1 底座板施工

桥梁无碴轨道施工前,必须提前进行梁面的桥面验收交接,交接工作由监理组织进行。交接完以后进行梁面防水层和两布一膜滑动层的施工。施工完以后进行底座板的施工。底座板是桥上和特大桥CRTSⅡ型轨道板的支撑构件,也是结构受力组成要素,底座板可以形成轨道平面位置以及相应于线路走向必要的轨道超高。

1.1 钢筋加工及安装

(1)底座板钢筋加工

底座板钢筋在钢筋加工场内集中加工,分节绑扎成型后吊装上桥。两节钢筋笼间纵向钢筋接头面积百分率不应大于50%,且相邻钢筋搭接接头中心距离不小于1.3倍的设计搭接长度,搭接长度按照纵向钢筋的直径确定,Φ16为1.05m,Φ20为1.32 m,Φ25为1.64m。

(2)桥梁剪力齿槽内锚固筋安装

先对剪力齿槽的顶面、两侧面和底面进行凿毛处理并清理干净。随后进行预埋套筒清理,采取人工逐一清理的方式,用细铁丝逐个把杂物从套筒中清理出来,然后填塞黄油。锚固筋制做长度应根据底座板超高设置及现场预埋套筒高低情况“量身定做”,以避免安装后过高或过低,影响剪力筋受力,安装后保证锚固钢板伸入底座板大于1/2底座板厚度。安装时采用扭力板手配合加工的夹具,确保拧紧力矩不小于300N·m,同时保证锚固筋拧入套筒内长度大于1.5倍的锚固筋直径,即42mm。

图1 剪力齿槽锚固筋示意图

(3)钢板连接器的安装

钢板连接器在桥下制作,安装时分两部分吊装上桥,与连接钢板焊接的钢筋在桥下与钢板提前焊接好,整体吊装上桥,安放到位后,再安装用螺母锁定的精轧螺纹钢筋。连接器中的钢板必须与精扎螺纹钢筋成直角设置,目的是螺母与钢板完全密贴。

(4)温差电偶、底座板的模板安装

为了能够计算纵连时底座板的温度,在一些浇筑段的横断面中间,预埋温差电偶(镍-铬-镍),用于测量构件的温度。并安装底座板的底模和侧模。为了适应振岛梁行走需要及曲线超高段底座板加厚需要,底座板模板采用高度可调式钢模,模板上部采用4mm厚钢板作为面板,背肋为上下两道槽钢,下道槽钢大面可紧贴面板背面上下滑动,兼做可调部分的面板。并根据模板计算高度的要求安装侧模,使模板顶面与底座顶面边缘的变坡点平齐,并用Φ48mm钢管支撑。

1.2 混凝土浇筑段设计

(1)施工区段、浇注段的设计

由于底座板在特大桥上无法一次浇筑完成,因此必须分成几个施工段,一个施工段是特大桥上的一段,其长度约为4～5km。施工段包括常规区和常规端刺区以及临时端刺区。常规区是指在两个常规端刺和临时端刺之间的区域,常规区再被划分为几个混凝土浇筑段。根据沉降评估完成时间、及连续梁布置情况,将薛店特大桥无碴轨道划分为四个区段进行施工。其中设3个临时端刺,见下表1:薛店特大桥临时端刺设置表。位于端刺、临时端刺之间的区域称为常规区,简支梁上常规区底座板每次灌注长度最少可为1孔,一般宜为3～4孔;临时端刺区底座板宜分段施工完成,分段时,按LP1～LP5规定长度分段;为了避免个别桥墩承受由于底座板温差引起的较大水平力;右线向大里程方向错开2孔梁范围。

表1 薛店特大桥临时端刺设置表

为了把两个浇注段间连接起来,要在浇注段之间设置后浇带,后浇带有两种,钢板连接器后浇带(BL1)和剪力齿槽后浇带(BL2)。钢板连接器后浇带设置在各个结构单元,端刺和临时端刺和浇筑段之间。后浇带中设置连接器,用于传递各个结构单元之间的力,称为钢板连接器后浇带(BL1)。剪力齿槽区的齿槽后浇带(BL2)与各个结构单元,临时端刺和浇注段间连接,后浇带的一部分在纵连之前进行浇注,而大部分在纵连之后进行。

图2 两个混凝土浇注段间的钢板

图3 齿槽后浇带BL2

连接器后浇带BL1

常规区底座板以1孔梁为一个基本段,设一个BL1后浇带;临时端刺区分5段,两个228.9m段(LP1及LP2)、两个130.8m段(LP4及LP5)、一个98.1m段(LP3),共设4个BL1后浇带(J1～J4)。

(2)底座板混凝土浇筑

混凝土后浇带BL1和BL2用镂空模板支模,接下来按任意长度浇筑底座板,

浇筑时必须从一个后浇带向另一个后浇带进行施工,一次成型,中间不留施工缝。并且在浇筑前,放松后浇带连接器中与螺纹钢连接的螺母。螺母放松后与钢板的最小距离在常规区为30mm;在临时端刺区为70mm。混凝土浇筑时,先用人工大致摊平,再用5cm插入式振捣器振捣,振捣时要快插慢拔,由于结构较薄,每一棒的捣固时间控制在15s～20s,防止过振。浇筑期间,设专人检查支撑、模板等稳固情况,当发现模板标高变化、松动变形,应该及时处理。最后对轨道板铺设范围内的底座板顶面进行拉毛,拉毛深度1mm～2mm。拉毛时间以手指按压混凝土表面,刚好不沾手时为佳。拉毛采用尼龙刷,保证拉毛细密、均匀,且深度基本一致。并人工用铁抹子对底座板顶面两侧边缘25cm宽范围内的排水坡进行最后的抹平,坡度为2%,对两侧20cm的范围进行收光。

(3)混凝土浇筑段的纵向连接

桥上从一个端刺或临时端刺到另一个端刺或临时端刺的所有底座板混凝土浇筑段完成之后,在底座板后浇带板连接时混凝土强度必须达到20Mpa的情况下,并确保板内22℃时零应力状态下,在所有连接器后浇带位置,通过扭矩套筒扳手拧紧锚固螺母而使钢筋纵向连接起来,扭矩为450N·m。如下图所示:

图4 底座板连接示意图

底座板纵向连接在板温32℃以下的条件进行,分22℃≤板温≤32℃和7℃≤板温<22℃两种情况进行连接。

不同板温情况下的张拉量不同,设计的零应力温度为22℃,大于32℃或小于7℃时不允许进行张拉连接。22℃≤板温≤32℃时无需张拉,直接进行连接;当板温低于22℃时,需要计算出对应的张拉量进行张拉,张拉以后再进行连接,张拉量的计算公式为:

其中:ΔLi为第i个连接器的张拉量

Ts为零应力温度,TS=22℃

Ti为张拉时底座板混凝土温度

αt为张拉系数10-5

Li为第i个张拉连接器的作用长度

图5 底座板张拉尺寸示意图

(4)后浇带混凝土的浇筑

后浇带连接完后随之即进行后浇带混凝土的浇筑施工,中间不留间隔时间,但是当纵连时底座板温度是在低于锁定温度的情况下进行的,则在后浇带浇筑前需等待一段时间,必须等混凝土浇筑段的应力均衡后才能进行。当无观测数据的情况下,不同温度情况下浇筑时间间隔参见下表2:

表2 底座板后浇带混凝土浇筑时间要求

2 轨道板的铺设

2.1 轨道板的吊装、运输、安装

轨道板场内起吊采用走行式龙门吊四点起吊,平放在轮胎式平板运输车上,

叠放四层,层与层之间用方木隔开,并用钢丝绳把轨道板全部固定在卡车上,运输时严禁出现轨道板滑动或三点支撑等现象,运输过程中避免受过大的冲击力。运至指定的吊装点后用桥上悬臂龙门吊吊装上桥就位。

2.2 轨道板的粗铺定位和精调

(1)轨道板铺设前,用高压风进行表面清理。在桥下长时间存放时,轨道板表面易积存大量灰尘及泥浆等其它污染物,需采用高压水枪彻底清洁后才能上桥。

(2)轨道板清洁后,在其底面每个精调千斤顶安装位置处用粘胶粘贴弹性密封止浆垫(珍珠棉),止浆垫为“凹”型结构。

(3)核对轨道板编号与底座板铺板位置处的标示号,确保轨道板“对号入座”后,采用铺板龙门吊或汽车吊将待铺板吊装至正确位置。

(4)在待铺轨道板支承层或底座板上放置轨道板支点。

(5)根据轨道板两端定位锥点位置将轨道板移至定位锥正上方,然后将轨道板缓慢放下。安装人员在轨道板四角扶住轨道板,使轨道板一端和已安装好的轨道板对齐,另一端将轨道板的圆形凹槽直接定位在圆锥体上,同时调整支点木条位置,以免木条侵入精调千斤顶安放位置,然后将轨道板放在垫木上,完成粗铺作业。

轨道板精调采用专门的测量仪器和软件进行,轨道板的精调是高速铁路良好线形以及高速铁路舒适度的基础。

3 水泥砂浆沥青的灌注

水泥乳化沥青砂浆灌注在轨道板精调结束后进行,水泥乳化沥青砂浆搅拌车,在专用服务站上料后,驶到浇筑点桥下便道上(桥梁地段),将搅拌的沥青水泥砂浆注入中转罐,通过悬臂龙门吊直接吊至待灌板处进行灌注(桥梁地段),灌注前应对封边压紧装置进行检查,灌注过程中,对水泥砂浆进行严格的质量控制,砂浆经过一条软管注入轨道板的灌浆孔进行灌注作业。软管的两端各装有开关,控制砂浆的灌注速度,通过另外两个观察孔和排气孔观察灌浆过程,当所有的排气孔内溢满砂浆,灌浆结束。

4 轨道板窄接缝和宽接缝施工

4.1 轨道板窄接缝施工

水泥沥青砂浆灌注完成并达到7MPa(约需7天)后,即可进行窄接缝施工。施工前,应将连接缝区表面清除污垢,其后,在轨道板窄接缝处侧面安装模板(用螺杆拉紧),向窄接缝灌注砂浆(可使用垫层砂浆,需调整改变稠度),灌注高度控制于轨道板上缘以下约6cm处。灌注完成后应及时养生。

4.2 轨道板纵向连接

垫层砂浆的强度达到9MPa和灌注窄接缝砂浆强度达到20MPa时可对轨道板实施张拉连接。张拉锁拧紧施工通过扭距扳手操作,拧紧标准为450N ·m。张拉施工从拟连接段落中间开始,从中部向两端对称同步进行。轨道板中共设有6根张拉筋,先张拉轨道板中间2根至完成,其后由内向外对称张拉左右筋各1根至完成,最后张拉剩余2根。

4.3 轨道板宽接缝施工

每个宽接缝安放两个钢筋骨架,附加一根直钢筋定位,定位钢筋装在横向接缝的上方,定位筋与配筋间用绝缘丝绑扎防止移位。并使用C55混凝土灌注(可视需要添加抑制剂和蓬松剂。

5 结束语

无碴轨道施工对我国来说还处于研究阶段,通过对CRTSⅡ板式无碴轨道桥梁段的施工分析,从底座板的施工,轨道板的铺设以及水泥沙浆沥青的灌注和轨道板接缝的施工等方面进行了技术总结。期望对下一步的无碴轨道施工技术创新提供有益的参考。