郑徐铁路客运专线CRTSⅢ型板式无砟轨道施工关键技术

李昌宁，戴 宇

(中铁一局集团有限公司，西安 710054)

郑徐铁路客运专线CRTSⅢ型板式无砟轨道施工关键技术

李昌宁，戴 宇

(中铁一局集团有限公司，西安 710054)

郑徐铁路客运专线是首次大规模采用CRTSⅢ型先张法预应力混凝土轨道板铺设的无砟轨道线路，轨道板预制、铺设精调以及自密实混凝土施工工艺、工装设备及施工效率、质量控制等都需要进行有针对性的研究。无砟轨道施工前，通过对正在施工的CRTSⅢ型后张法预应力混凝土轨道板铺设线路的参观学习，进行板场规划建设、线下工艺性揭板试验、专家评估验收、应用BIM技术管理，施工各项技术参数符合相关技术条件要求，工装设备满足作业要求，已正式上线施工的无砟轨道试验段满足设计要求。

CRTSⅢ型板; 无砟轨道; 施工; BIM技术

1 概述

郑徐铁路客运专线CRTSⅢ型板式无砟轨道结构采用全新设计理论体系，结构简图见图1。轨面从上向下依次为CRTSⅢ型先张预应力轨道板、板下U形筋+配筋自密实混凝土、隔离层与弹性垫板、带限位凹槽的底座板等，与其他板式无砟轨道结构相比，其限位方式与CRTSⅠ型板的凸台限位方式和CRTSⅡ型板的侧向挡块限位方式有很大的不同；其板下填充层材料采用自密实混凝土而非水泥乳化沥青砂浆，相关技术指标和结构厚度亦与其他板式无砟轨道有较大不同。以在建郑徐铁路客运专线为例，着重就CRTSⅢ型无砟轨道板的预制、铺设、精调、自密实混凝土施工等关键技术进行阐述，其与既有板式和双块式无砟轨道相同或类似的则在这里不做赘述，同时为加强项目的精细化管理，应用BIM技术进行无砟轨道施工管理。

图1 CRTSⅢ型板式无砟轨道结构示意(单位：cm)

2 CRTSⅢ型先张预应力轨道板预制

CRTSⅢ型板式无砟轨道为双向先张预应力轨道板，轨道板以P5600(图2)、P4856、P4925三种为基本板型，另有多种配板板型，以满足非标简支梁、曲线等特殊地段的布板设计要求。预制生产线一般设计为矩阵台座式(图3)，每个矩阵布置8套模具，根据模具顶面相对地面高度不同可分为下卧式和半卧式，根据轨道板脱模方法不同可分为原位型和侧模随动型；张拉为双向同步整体式张拉梁框架结构型式，根据液压油缸与张拉梁作用方式不同可分为顶推式和牵引式(图3示例为牵引式)，浇筑混凝土前根据张拉计算值以张拉力读数为主、预应力筋伸长值作校核，由计算机自动控制实施张拉并自动生成张拉记录；使用复合掺和料、黏度改性材料、高效减水剂，改善拌和物浇筑可操作性；采用布料机分块浇筑混凝土，刷毛机对板底一次性刷毛；脱模前采用温度曲线自动跟踪蒸汽养护方法覆盖养护；轨道板强度大于48 MPa后脱模、封锚；再水中养护不少于3 d，且保温、保湿总时间不少于10 d，养护完成且表面干燥、室内外温差不大于15 ℃时方可室外侧置立放(图3右)。

图2 P5600型CRTSⅢ型轨道板结构示意(单位：mm)

图3 CRTSⅢ型轨道板预制生产线示例与临时存放

3 底座施工高程控制施工

底座施工顶面高程控制直接影响无砟道床结构尺寸。郑徐铁路客运专线底座施工采用可调高式钢模板[11]，底座高程控制测量软件，立模前将对应段落的设计参数输入到测量软件中，立模时采用全站仪和专用棱镜对模板顶面高程进行测量(图4)，人工调整到位。为提高施工效率和相邻单元线形平顺，作业人员利用水平尺和直尺对相邻底座模板进行线性控制调整。

图4 利用全站仪和专用棱镜测量底座模板顶面高程

4 CRTSⅢ型轨道板铺设精调作业

CRTSⅢ型轨道板铺设精调作业所用仪器设备的类型、测量方法、精度要求等与CRTSⅠ型、CRTSⅡ型板式无砟轨道施工基本相同，这里不予介绍。CRTSⅢ型轨道板精调采用专用软件进行数据处理；测量标架采用小钳口定位型(图5(a))和扣件预埋套管定位型(图5(b))两种，小钳口定位时，左右两个标架独立放置，这就要求独立放置的小标架各触点必须与承轨台挡肩密贴，并保证左右两个承轨台上的标架中心线对齐；预埋套管定位时，每次都必须检查插脚和套管孔不能有附着物和损伤。

轨道板精调后，因未能及时灌注自密实混凝土(如：时间超过24 h、或温差超过15 ℃)，以及受到外力扰动(如：轨道板封边固定、灌注自密实混凝土作业等)，可能影响精调成果时，应抽查复测轨道板位置精度。轨道板位置精度复测采用专门的CRTSⅢ型板式无砟轨道平顺性检测软件进行，可采用CPⅢ自由测站和轨道基准点强制对中两种方法进行抽检，必要时加大复测频次。

图5 测量标架定位安装示例

5 自密实混凝土施工

5.1 自密实混凝土配合比选定与揭板验证

(1)自密实混凝土配合比采用绝对体积法进行设计或计算[12]，配制等级强度为C40的自密实混凝土，其基本要求为：胶凝材料用量不宜大于580 kg/m3；用水量不宜大于180 kg/m3；单位体积浆体总量不宜大于0.4 m3。

(2)试验时，根据基准水泥净浆的规定称取水泥、水、估计减水剂和黏度改性材料的推荐量施作水泥净浆黏度比试验，取得相关参数；根据基准混凝土配合比规定称取水泥、水、中砂和碎石，采用强制式搅拌机搅拌，按要求确定基准混凝土减水剂用量。再添加黏度改性材料，以用水量3 kg/m3幅度增加直至混凝土出现泌水现象，确定该黏度改性材料的用水敏感度。

(3)通过绝对体积法计算得到自密实混凝土设计配合比，考虑胶凝材料偏高会影响混凝土收缩，同时确保经济合理性，在计算得到的配合比基础上，减少胶凝材料，增加同等集料用量，砂率、矿物参量、水胶比保持不变，得到优化配比。

(4)通过自密实混凝土性能试验，应保证硬化物混凝土性能均能满足要求。现场试验时发现：当胶凝材料用量过大时，高效减水剂用量过大，混凝土黏度下降，可能导致混凝土出现离析倾向，出现混凝土稳定性降低。同样胶凝材料总量过高，反而会降低混凝土的强度。因此，配合比的选定宜从满足混凝土拌和物的工作性能、混凝土强度和胶凝材料的用量方面等综合考虑并确定最终施工配合比。

(5)正式上线施工前按要求进行工艺性揭板试验。实尺灌注4块CRTSⅢ型轨道板(2直线2曲线)，现场监测记录结果表明，混凝土灌注速度过快所引起的轨道板上浮、侧移最大可达2.4 mm，一块P5600型轨道板的灌注时间应控制在9～15 min；在自密实混凝土各项性能指标相对稳定的情况下，初凝后的回缩量基本稳定，一般在0.2～0.3 mm，拆除轨道板精调支座宜控制在混凝土初凝后、终凝前的时间段内，否则可能出现离缝现象。

通过揭板观察：自密实混凝土充盈饱满、表面无松软发泡层、无面积大于50 cm2的气泡、边角尤其是超高侧的气泡满足“技术条件”要求、表面无裂纹和泌水现象；切开断面中间部分骨料分布均匀，四角均匀性略差，无上下贯通气孔和蜂窝等现象。通过现场试验，确定施工方法，验证工艺等相关参数，总体质量满足“技术条件”要求，现场位移监测、揭板效果如图6所示。

图6 轨道板灌注位移监测及灌注揭板效果示例

5.2 施工要点

(1)结构层配筋安装

自密实混凝土结构层内设计有防裂钢筋网片，位于结构层中间，同时与凹槽内配筋绑扎连接。要求钢筋网片事先集中加工成型，粗铺轨道之前在现场安装固定。

(2)立模与扣压

轨道板精调后24 h内应完成板下自密实混凝土灌注。轨道板封边采用定制钢模板，高度12～14 cm，端模采用与轨道板相同弧形角结构；固定装置起防上浮、防侧移作用，间隔安装在轨道板上方。基本结构和安装见图7。为降低固定作业对底座结构的损害，可事先于底座混凝土施工时在其侧面恰当位置预埋PVC管，内插 “T”形钢筋，为固定下拉装置提供支点。

图7 轨道板封边、扣压限位结构和安装示意

(3)自密实混凝土灌注

①自密实混凝土入模前，应检测混凝土拌和物的温度、坍落扩展度、扩展时间T500、含气量及泌水率等拌和物性能，并填写试验记录。

②自密实混凝土从轨道板中心孔灌注。灌板前对轨道板下封闭腔进行雾状喷水预湿，足够湿润的标志是表面潮湿而不积水。灌注时宜按“先快后慢”的节奏控制，灌注效果应饱满，排气孔位置必须等待混凝土粗骨料溢出后，再进行封闭。要求一块板的灌注过程一次完成，灌注时间宜控制在7～12 min。

③自密实混凝土的入模温度宜控制在5～30 ℃，在低温条件下(当昼夜平均气温低于5 ℃或最低气温低于-3℃时)灌注自密实混凝土时，入模温度不得低于5 ℃，并应采取适当的保温防冻措施。

(4)自密实混凝土养护、拆模与离缝防治措施

①自密实混凝土灌注完成后应及时养护，带模养护采用不透气保温布进行覆盖，拆模后立即涂刷养护液，并粘贴塑料薄膜保湿养护(图8)；低温条件下再遮盖土工布等保温养护，连续养护时间不宜少于14 d；精调支座在自密实混凝土初凝后予以松动，固定装置在混凝土灌注24 h后完全松开，以防止自密实混凝土层与轨道板之间出现离缝现象。

图8 自密实混凝土脱模后养护示例

②封边模板的拆除应在自密实混凝土强度达到10.0 MPa及以上，且其表面及棱角不因拆模而受损时进行；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，防止自密实混凝土开裂。

(5)自密实混凝土灌注后轨道板位置精度应进行复测，以保证轨道板承轨台高程和平面位置精度等满足验标要求。

6 BIM技术应用

CRTSⅢ型板式无砟轨道施工中应用BIM技术进行精细化管理，如根据设计曲线要素表，计算CRTSⅢ型板式无砟轨道施工时有关空间技术参数，用于底座及道床施工时中线、高程的质量控制；建立CRTSⅢ型板式无砟轨道施工时混凝土构件及钢筋模型用于现场管理层和作业层的三维技术交底；进行施工进度管理及材料管理，包括按照施工进度提取材料量，以控制超耗或偷工减料并降低材料库存量等；进行工程量计算及分析(含材料消耗)，用于成本管理和成本监测；在模型中获取各施工段有关信息，用于检查施工质量、工程进度和调配资源利用。

7 结语

CRTSⅢ型板式无砟轨道施工过程中，要准确把握施工要点、材料、机具设备和施工作业人员配置等要求，应用BIM技术进行工程项目精细化管理。无砟轨道正式上线施工之前开展必要的轨道板精调、自密实混凝土灌注等工艺性试验，研发和采用新型机具、装备、信息化操作系统，固化工艺流程，确保施工进度和工程质量满足相关要求。

[1]铁道部工程管理中心.工管线路函[2012]159号，CRTSⅢ型板式无砟轨道工程施工质量验收指导意见(试行)[S].北京：铁道部工程管理中心，2012.

[2]中华人民共和国铁道部.铁建设[2010]241号高速铁路轨道工程施工技术指南[S].北京：中国铁道出版社，2010.

[3]中华人民共和国铁道部.TB 10754—2010高速铁路轨道工程施工质量验收标准[S].北京：中国铁道出版社，2010.

[4]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ/T283—2012自密实混凝土应用技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[5]中国铁路总公司.铁总科技[2013]162号高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道先张法预应力混凝土轨道板暂行技术条件[S].北京：中国铁路总公司，2013.

[6]中国铁路总公司.铁总科技[2013]162号高速铁路无砟轨道嵌缝材料暂行技术条件[S].北京：中国铁路总公司，2013.

[7]中国铁路总公司.铁总科技[2013]125号高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道隔离层用土工布暂行技术条件 [S].北京：中国铁路总公司，2013.

[8]中国铁路总公司.铁总科技[2013]125号高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道三元乙丙橡胶弹性缓冲垫层暂行技术条件[S].北京：中国铁路总公司，2013.

[9]中国铁路总公司.铁总科技[2013]125号高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土暂行技术条件[S].北京：中国铁路总公司，2013.

[10]中国铁路总公司工程管理中心.工管线路函[2014]367号郑徐铁路客运专线CRTSⅢ型板式无砟轨道施工质量验收指导意见[S].北京：中国铁路总公司工程管理中心，2014.

[11]刘向东.高速铁路板式无砟轨道基础配套机具选型设计与应用[J].铁道标准设计，2013(3)：12-16.

[12]陈孟强.CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土施工关键技术[J].高速铁路技术，2013，4(5)：82-86.

Key Technologies of CRTSⅢ Ballastless Track Slab Construction on Zheng～Xu Passenger Dedicated Railway

LI Chang-ning， DAI Yu

(China Railway First Group Co.， Ltd.， Xi’an 710054， China)

As it is the first time to use extensively CRTS type Ⅲ pretensioned and prestressed concrete track slab on the ballastless track of Zheng～Xu dedicated passenger railway， track slab precasting， installation fine adjustment， self compacting concrete construction technology， tooling equipment， construction efficiency and quality control need to be studies in detail. Before the construction of ballastless track， a construction site is visited. All technical parameters employed in the construction are proved in compliance with the technical specifications， and the plants and equipment meet the requirements of based on slab yard planning and construction， off-line process test， expert assessment and acceptance， application of BIM technical management. The test section of ballastless track for contracted construction meets the design requirements have been.

CRTSⅢ type plate; Ballastless track; Construction; BIM technology

2015-01-04；

2015-01-22

李昌宁(1969—)，男，教授级高级工程师，博士后，E-mail：dydw12@sina.com。

1004-2954(2015)09-0025-04

U213.2+44

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2015.09.006