CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土恒压灌注工艺研究

罗国景

（中铁十一局集团第一工程有限公司 湖北襄阳 441104）

CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土恒压灌注工艺研究

罗国景

（中铁十一局集团第一工程有限公司 湖北襄阳 441104）

以武咸城际铁路工程为背景，对自密实混凝土恒压灌注工艺在CRTSⅢ型板式无砟轨道结构中的应用进行了研究，阐述了自密实混凝土恒压灌注工艺的工艺流程，并对该施工方法提出改进方案，自密实混凝土的成功应用对于CRTSⅢ型板式无砟轨道结构的成功具有十分重要的意义，该技术的应用可以对今后相关工程提供一些借鉴。

板式无砟轨道 自密实混凝土 工艺流程

1 工程概况

武咸城际铁路位于湖北省南部，北连“九省通衢”武汉，南接鄂南著名的生态城市咸宁，自武汉枢纽武昌站引出，途经东湖新技术开发区、庙山经济开发区，江夏区纸坊镇、于贺站进入咸宁市境内。Ⅱ标段起点里程为DK43+000，终点里程为DK76+018，全长33.018公里，其中DK53+525～DK76+018段采用CRTSⅢ型板式无砟道床，长度22.493公里，无砟轨道单元板总计8162块，其中P4856C型轨道板425块，P5350型轨道板7697块，P6250型轨道板40块。

2 环境概况

湖北省境内属北亚热带季风型大陆性半湿润气候。全年平均气温在16～18℃之间，最热月（七月）平均气温为32.5℃，极端最高气温43℃，最冷月（一月）平均气温为6.8℃，最低气温零下3℃左右。年平均降雨量为1000毫米左右。最大风速可达20 米/秒。

湖北省境内，雨季期集中在每年的4～8月间。洪水由暴雨形成，洪水特征与暴雨关系十分密切，长江流域汛期平均降雨量占全年平均降雨量的46.7 %，洪水多集中在7月份。

本地区地震动峰值加速度为小于0.05 g。

3 无砟轨道结构型式

CRTSⅢ型板式无砟轨道结构由钢轨、扣件、预制轨道板、配筋的自密实混凝土、限位凹槽、中间隔离层（土工布）和钢筋混凝土底座板等部分组成（见图1）。

钢轨采用60 kg/m，100 m定尺长、非淬火无螺栓孔U71MnG新轨；扣件采用WJ-8B型弹性分开式扣件；标准轨道板有P5350和P4856C两种，轨道板在场内预制；轨道板下铺设自密实混凝土，设计厚度为94 mm，长度和宽度与轨道板对齐，采用单层钢筋网配筋，钢筋网片与轨道板预留门型筋进行连接；自密实混凝土与混凝土底座之间采用限位凹槽方式进行纵横向力的传递，每块轨道板下设置两个限位凹槽，限位凹槽处加设配筋，限位凹槽周围设置弹性垫层，自密实混凝土通过轨道板预留灌注孔进行灌注。

图1 CRTSⅢ型板式无砟轨道结构示意图

4 自密实混凝土灌注工艺

4.1 CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土灌注工艺流程

CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土灌注工艺流程见图2。

图2 CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土灌注工艺流程图

4.2 模板安装

自密实混凝土模板为轻型［12槽钢加工制作在精调爪位置断开（见图 3）。模板表面贴透气性土工布，土工布厚度不超过2mm，土工布毛面与模板表面涂刷脱模剂，而后将裁剪好的土工布毛面贴在模板上，从槽钢上翼板开始绷紧粘贴，依次粘贴上翼板、腹板、下翼板，粘贴完成后保证土工布于模板密贴，平整、无翘起、空洞等。

（1）弹线

立模前在轨道板两侧用墨线弹出立模边线和压紧轴线，立模边线距离轨道板 55 mm，压紧轴线距离轨道板125 mm。锚固螺栓钻孔前定出钻孔位置，钻孔间距纵向为425+5×900+425 mm。立模时模板外沿参照立模边线放置模板（见图4）。

（2）涂刷脱模剂

在已粘贴好的透气性土工布表面涂刷脱模剂，脱模剂涂抹均匀，无流淌，并晾晒干。

（3）立模

将模板底缘对准立模边线，模板上部于轨道板密贴，并与轨道板侧面平行，排水坡侧模板面同样于轨道板侧面平行。模板对接位置，采用阴阳扣搭接，保证模板对接平顺，无错台。

（4）顶紧

模板扣好后用压紧角铁顶住模板下翼板，并用顶紧螺栓水平支撑模板，防止跑模。顶紧为 L型，上部两颗螺丝将模板与轨道板顶紧，下部一颗螺栓防止模板底部移动。

（5）封堵

检查加固好的模板，与轨道板接触面有缝隙时可采用玻璃胶封堵，于底座板接触面有缝隙时，可采用薄铁片封堵。

图3 自密实混凝土模板布置图

图4 自密实混凝土模板立模边线及压紧锚固位置

4.3 轨道板压紧装置

为防止灌注自密实混凝土时轨道板上浮和偏移，精调完成后设置轨道板压紧装置。

（1）压紧装置构成及布置

压紧装置采用Γ型压紧装置，在轨道板两侧加固，布置按间距425+5×900+425 mm布置锚固。

（2）安装步骤

① 将顶紧锚栓孔对准底座丝杆锚栓孔，而后拧入丝杆。② 将压紧装置穿过丝杆，并压在轨道板上（压紧高于轨道板时在接触位置增加垫板调整）。③ 将翼型螺母穿过丝杆用手拧紧。④ 采用小锤轻击翼型螺母二到三下，保证压紧装置已充分压紧，但不得引起轨道板的变形（可以在压紧时，在附近安装百分表进行观察）。⑤ 自密实混凝土灌注结束且膨胀完成后，方可拆除压紧装置、旋出锚固螺杆。

4.4 轨道板预湿

由于轨道板是混凝土构成，极易吸水。灌注时，混凝土将会把自密实混凝土中的自由水吸附到混凝土空隙中并置换出空气，使自密实混凝土内部产生较大的气泡。

轨道板预湿采用旋转喷嘴或手枪式喷枪施工，在灌板前1小时分别从观测孔和灌注孔伸入轨道板腔进行雾状喷射，足够湿润的标志是表面稍微潮湿。预湿时需注意不得在隔离层表面形成明水、积水。灌注混凝土前10 min再检查一次轨道板下方的隔离层表面状况，查看其表面是否有积水和雾化不彻底等现象。预湿有积水或者不预湿都会严重影响灌注质量。

4.5 自密实混凝土搅拌

搅拌时，宜先向搅拌机投入粗骨料、细骨料、水泥和矿物掺和料和其他材料，干粉搅拌1分钟，再加入所需用水量和外加剂，并继续搅拌2分钟。

冬期施工时，直接与水泥接触水的加热温度不宜高于 80℃，自密实混凝土搅拌时间宜较常温施工延长 50 %左右。夏（热）期施工时，水泥进入搅拌机的温度不宜大于 50℃。

正式生产前必须对自密实混凝土拌合物进行开盘鉴定，检测其工作性能。

4.6 自密实混凝土运输

做好灌注前施工准备，保证便道通畅，所需设备、人员到位；每车运输量控制在4.5～6 m3，尽量减少混凝土的运输及等待时间；自密实混凝土到达浇筑现场后，需使罐车高速旋转20～30 s方可卸料；自密实混凝土到达现场后及时灌注，保证从出料到灌注完毕不超过150 min。密实混凝土运输便道应平坦畅通，以确保混凝土在运输过程中的均匀性，在运到浇筑地点时不发生分层、离析和泌浆等现象，并具有相应的自密实性和含气量等工作性能。在灌注现场应确保一台罐车等待灌注。不得采用机动翻斗车、手推车等工具长距离运输混凝土。运输自密实混凝土过程中，应对运输设备采取保温隔热措施，防止局部混凝土温度升高（夏季）或受冻（冬季）。

4.7 自密实混凝土灌注

（1）灌注过程

自密实混凝土灌注采用混凝土泵送，灌注料斗车运至灌注地点，采用从轨道板中间孔灌注、四角排气的方式灌注，灌注示意图（见图5），为了防止灌注时浆体流出污染轨道板，在轨道板两观察孔上部插入Φ110 mm×500 mm PVC管；在模板四个排气孔内插入方钢及浮标，方钢一般宜高出轨道板顶面约200 mm，方钢为保证自密实混凝土填充饱满提供水头压力，并可协助现场人员判断自密实混凝土填充是否已满，浮标高度与轨道板顶面平齐，浮标上浮说明自密实混凝土已超过轨道板顶面，方便观察排气孔内自密实混凝土。

图5 混凝土灌注示意图

（2）灌注步骤

①湿润：采用喷雾器对漏斗进行湿润。

②放料：自密实混凝土储料斗内有容量标尺，放料前观测混凝土量，保证储料斗内储料满足1块板的需求量（约1.5m³）后，方可打开阀门将自密实混凝土注入恒压斗。

③灌注：将恒压斗下方软管插入PVC管道内，灌注时，先打开储料斗阀门，待恒压斗装满混凝土后再打开恒压斗阀门，进行灌注，现场技术员记录开始时间。灌注过程中通过调整储料斗、恒压斗阀门控制恒压斗内混凝土量保持不变，一块板自密实混凝土灌注时间宜控制在10～12分钟。

④观测：在观察口位置，一边安排一人观察孔内有无自密实混凝土流过，若有则应告知现场技术员，技术员记录自密实混凝土流过观察孔时的时间，一般5分钟左右能观测到混凝土流过说明自密实混凝土性能良好，时间过早或过晚说明混凝土性能不良，需做好采取下一步措施的准备。

⑥停止：当自密实混凝土流至模板排气孔内并顶起浮标约20cm时，观察人员报告，技术员记录到达时间。最后一个排气孔浮标上升约20cm时，停止灌注自密实混凝土并记录时间，卸料人员同时关闭储料斗及恒压斗阀门。

⑦清理：移走自密实混凝土灌注漏斗，拔出PVC灌，由两名作业人员进行现场清理，并检查模板有无漏浆，若有，立即进行封堵。

4.8 养护

自密实混凝土灌注完成后，应及时养护，养护时间不得少于14天。养护采用喷涂养护液的方式 。做好养护记录。同时，对同条件养护的混凝土试件进行洒水养护，使试件强度与自密实混凝土强度同步增长。当板体混凝土达到100 %设计强度时，停止对自密实混凝土调整层的养护。拆模后，若天气产生骤然变化时，应采取适当的保温隔热措施，防止混凝土开裂。

4.9 拆模

轨道板两侧模板的拆除应在自密实混凝土强度达到10.0 MPa以上，且其表面及棱角不因拆模而受损。拆模时间除需考虑拆模时的混凝土强度外，还应考虑到拆模时的混凝土温度（由水化热引起）不能过高，以免混凝土开裂。混凝土内部开始降温以前以及混凝土内部温度最高时不得拆模。拆模宜按立模顺序逆向进行，不得损伤轨道板四周混凝土，并减少模板破损。当模板与自密实混凝土脱离后，方可拆卸、吊运模板。拆模后，应在自密实混凝土达到 100 %的设计强度后，轨道板方可承受全部设计荷载。

5 自密实混凝土灌注工艺改进

5.1 施工准备

板腔湿润，灌注前对板腔内进行湿润，采用喷雾器通过观察孔进行喷雾湿润。

改进后，在灌注前一小时湿润一次，灌注开始前15分钟再湿润一次，每次湿润时作业人员沿观察孔旋转一圈，时间控制在5～8秒，是板腔内湿度保持在85%～90%间。

通过对多次灌注时的板腔湿度测试，用散点图分析判定灌注前最佳灌注湿度控制在85 %～90 %之间（见图6）。

图6 板腔测试湿度散点图

5.2 自密实混凝土搅拌

前期搅拌时间按120～180s控制，现场检测混凝土性能不稳定，检测坍落扩展度在700±50范围内就进行灌注，在灌注过程中易出现漏斗内混凝土不流动或是浮浆较多。

改进后：冬季白天灌注时坍落扩展度控制在700±10，午间增大至720±10，夜间减小至680±10；夏季白天灌注时坍落扩展度控制在710±10，午间增大至730±10，夜间减小至690±10。混凝土搅拌时间，首次投料后（粗骨料、细骨料、水泥和矿物掺合料及其他材料）搅拌时间60 s，总搅拌时间视二次投料耗时按双指标控制：每一阶段的搅拌时间不宜小于30 s，搅拌时间不小于180 s。自密实混凝土生产的最初1～2盘，由于搅拌机内残留的水的影响，搅拌用水量与理论计算会有轻微差别，经过1～2盘生产，基本上可以进入稳定生产状态。

5.3 自密实混凝土灌注

（1）排气孔处凸出自密实混凝土块切除

由于自密实混凝土封闭在一个闭合腔内，为保证混凝土密实，灌注充盈饱满，分别在四个角留有排气孔，排气孔内留有多余的自密实混凝土方块，前期阶段该部分凸出的混凝土方块在拆模后，采用人工配合角磨机进行切除，致使该切口处外观粗糙，不平整，且易伤害到结构部分的自密实混凝土填充层，形成难以修补的硬伤。

通过对排气孔处封边模板进行改进，预留出一个铡刀企口，并在灌注完成轨道板自密实混凝土约半小时后采用经打磨光滑并涂有脱模机的铡刀切除凸出的混凝土方块，切除时，铡刀上下来回捣动几次，拆模时一并拆除铡刀即可保证该切口处混凝土外观光滑、密实，并且不会损伤结构部分自密实混凝土填充层，有效提高了自密实混凝土灌注质量。

（2）自密实混凝土灌注浮浆控制

自密实混凝土灌注在灌注过程中自密实混凝土因时间延长、温度变化等原因会引起性能改变，自密实混凝土灌注后表层会产生一层浮浆，为此在灌注曲线段自密实混凝土时，可在高侧封边模板与轨道板面间插入3-4个楔块（见图7），在灌注直线段自密实混凝土时，分别在两侧预留封边模板与轨道板面间插入2个楔块，缝隙宽度不大于5 mm，让浮浆自由溢出，同时观察模板排气孔，待观察到上述两处位置有粗骨料溢出时，停止灌注自密实混凝土，方能消除轨道板底部发泡层现象，保证自密实混凝土与轨道板密贴，确保无砟道床质量。

图7 直线段自密实混凝土灌注示意图

5.4 养护

自密实混凝土外露面积较小，养护在初期时采用塑料薄膜包裹自密实混凝土外路面，并在观察孔内贮水养护，但是塑料薄膜包裹不严实，且容易污染周边环境，后期逐步调整为涂刷养护液养护，增加施工便捷性，提高工效，而且涂刷一遍养护液的效果明显小于涂刷两遍养护液的效果。

通过武咸城际铁路的CRTSⅢ型板式无砟轨道施工，确定了适合于中南地区环境的自密实混凝土灌注的相关参数（见表1），可为该地区类似工程提供有效借鉴。

表1 最佳参数选择表

6 结语

自密实混凝土灌注技术是CRTSⅢ型板式无砟轨道核心技术，通过对自密实混凝土灌注工艺的研究，形成了一套适合于中南地区环境成熟的CRTSⅢ型板式无砟轨道施工自密实混凝土灌注工艺，为以后同类型无砟轨道的施工垫定了良好的基础。通过对无砟轨道自密实混凝土灌注工艺的持续优化改进，得出了自密实混凝土灌注最佳参数，改善了自密实混凝土灌注质量，提高了自密实混凝土灌注效率。

［1］刘小洁，余志武.自密实混凝土的研究与应用综述［J］.铁道科学与工程学报，2006年02期

［2］李欣.自密实混凝土在实际工程中的应用［J］.建设科技，2009年24期

［3］董胜华.自密实混凝土结构的应用分析［J］.城市建筑，2013年24期

［4］陈亮.CRTSⅢ型板式无砟轨道施工技术［J］.《城市建设理论研究》， 2014年11期

Study on the Constant Pressure Perfusion Technology of Self Compacting Concrete in CRTSⅢ Slab Ballastless Track

LUO Guo-jing
（No.1 Engineering Corporation Limited of China Railway 11th Bureau Group Co. Ltd Xiangyang Hubei 441104 China）

Based on Wu Xian intercity railway project，this article studies the application of the constant pressure perfusion technique of the self-compacting concrete in CRTSⅢ slab ballastless track. This paper maily elaborates the technological process of constant pressure perfusion technique of the self-compacting concrete and puts forward improvement scheme on the construction method. The successful application of self-compacting concrete has a very important significance for the success of CRTSⅢ slab ballastless track structure. The application of this technology can provide some references for the related project in the future.

slab ballastless track self-compacting concrete technological process

中国分类号：TU528A

1673-1816（2016）02-0045-07

2015-11-18

罗国景（1982-），男，汉，湖北武汉人，学士，工程师，研究方向土木工程施工。