謝永江，鄭新國，劉 競，翁智財，曾 志，李書明

(中國鐵道科學(xué)研究院 鐵道建筑研究所，北京 100081)

CRTSⅡ型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿灌注施工，是指在精調(diào)好的軌道板與混凝土底座間形成的空間(即“板腔”)進(jìn)行砂漿的灌注，通過砂漿自身的流動性及灌注壓力使砂漿填充板腔空間，從而使軌道板、底座形成整體結(jié)構(gòu)。水泥乳化瀝青砂漿的灌注是實現(xiàn)水泥乳化瀝青砂漿墊層質(zhì)量的關(guān)鍵工序，是CRTSⅡ板式無砟軌道結(jié)構(gòu)施工中的關(guān)鍵一環(huán)，而施工時保證板底水泥乳化瀝青砂漿的充盈飽滿是保證其功能正常發(fā)揮的重要前提［1-2］。

為保證板底砂漿充盈飽滿，水泥乳化瀝青砂漿灌注施工時，需要在精調(diào)好的軌道板四周(縱向、橫向)進(jìn)行封邊施工;同時，為了保證板腔中空氣在水泥乳化瀝青砂漿灌注時能快速、完全的排出，要在封邊施工時設(shè)立一定的排氣孔。目前，隨著水泥乳化瀝青砂漿施工技術(shù)研究的深入，對封邊工藝已進(jìn)行了大量的摸索及研究，從最早的砂漿封邊工藝，逐漸摸索出了其他的封邊工藝［3］，如木模、角鋼等;但總體說來，這些封邊工藝均存在較多的缺點或不足，不能完全滿足我國大規(guī)模板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿施工的需要。因此，本文主要研制一種適宜于CRTSⅡ型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿大規(guī)模施工的方便、快捷、實用、經(jīng)濟(jì)的封邊材料及封邊施工工藝，研究了該封邊工藝對精調(diào)后軌道板的影響，并在技術(shù)經(jīng)濟(jì)等方面與傳統(tǒng)的砂漿封邊進(jìn)行了對比分析。

1 對封邊材料及工藝的要求

一般來說，為達(dá)到封邊效果，確保砂漿灌注時不產(chǎn)生跑漿、漏漿等情況，要求封邊材料與軌道板、底座板密貼良好。而且水泥乳化瀝青砂漿施工時，砂漿會對封邊材料形成較大的側(cè)向沖力，要求封邊材料不能在壓力下與底座及軌道板脫離。又鑒于精調(diào)好的軌道板用為數(shù)不多的精調(diào)爪支撐形成懸空狀態(tài)，由于支撐點少，支撐面積小，在擾動情況下，軌道板極易產(chǎn)生位移，從而對軌道的平順性產(chǎn)生影響。因此，要求封邊施工時，對精調(diào)好的軌道板不能有大的擾動。因此，結(jié)合我國國情及大規(guī)模施工時的控制特點，對封邊材料及工藝主要有以下要求:

1)對精調(diào)好的軌道板擾動影響小;

2)拆裝方便、快速;

3)不影響水泥乳化瀝青砂漿的灌注質(zhì)量;

4)能保證乳化瀝青砂漿的正常灌注，不發(fā)生跑模、漏漿;

5)不得造成較大的環(huán)境污染;

6)成本較低。

2 新型封邊材料的研究

2.1 研究方案

綜合考慮到適應(yīng)于CRTSⅡ型板式無砟軌道施工封邊材料的要求，通過試驗比選，確定了采用內(nèi)襯透水、透氣材料，外襯找平防漏層材料的新型封邊材料的方案，同時，針對普通海綿吸水性強對砂漿的不利影響，對于精調(diào)爪的密封采用可壓縮的、不吸水的材料代替。

2.2 內(nèi)襯透水、透氣材料的選擇

透水、透氣材料應(yīng)該具有以下幾個特點:

1)與水泥乳化瀝青砂漿黏結(jié)性差，以防止拆邊時由于黏結(jié)作用對砂漿邊緣產(chǎn)生破壞;

2)具有一定的抗拉強度且變形小，以保證鋪設(shè)時能夠平整布置及拆模時不易損壞，以方便多次重復(fù)利用;

3)能夠透水、透氣但不能使砂漿透過或泌水。

根據(jù)以上原則，通過對不同透水、透氣材料的試驗比選，確定選用無紡布作為新型封邊材料的內(nèi)襯材料;并通過試驗，確定了所選用的無紡布的規(guī)格。

2.3 外襯找平防漏層的選擇

找平防漏層應(yīng)該具有以下特點:

1)具有一定的厚度，以滿足找平的需要;

2)耐擠壓，且擠壓時能產(chǎn)生一定的變形，以達(dá)到密貼的目的;

3)柔韌性好，易于卷起，以減少包裝，方便使用;

4)透氣性、透水或吸水性好，易于板腔中空氣及少量積水的排出。

根據(jù)以上要求，選擇土工布作為找平防漏層。

2.4 新型封邊材料

通過將選擇的內(nèi)襯透水、透氣材料，與外襯找平防漏層機械縫合后得到的新型封邊材料，其結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

3 封邊工藝研究

3.1 封邊流程

將封邊材料沿軌道板及底座板混凝土布置平整，人工拉扯平齊后用夾板(木塊或角鋼)緊貼軌道板及底座板混凝土進(jìn)行初步緊壓，然后通過夾具及楔子對夾板進(jìn)行固定，固定完成后即可進(jìn)行水泥乳化瀝青砂漿的灌注施工。

3.2 封邊材料布置

布置封邊材料時，首先根據(jù)支承螺栓的位置，將封邊材料剪切成不同長度，進(jìn)行初步鋪設(shè)，然后需2～3個人分段將其扯齊，使縫線與底座混凝土水平鋪設(shè)，要求能保證封邊材料不發(fā)生褶皺或凸凹現(xiàn)象。

3.3 封邊緊壓

為了在緊壓封邊材料時，既能很好地固定封邊材料，同時對軌道板的擾動最小，經(jīng)過反復(fù)試驗，確定了緊壓器具及工藝。緊壓夾具采用跨軌道板的圓鋼或角鋼以及緊扣裝置組成，如圖2、圖3所示。其中，圖2中角鋼作為夾板、槽鋼作為夾具;圖3中長木作為夾板、圓鋼作為夾具。圖4為封邊緊壓完成后的全貌圖。應(yīng)注意對緊壓裝置要輕拿輕放，以免使軌道板產(chǎn)生較大的擾動。緊壓時，每2人為一組于軌道板兩側(cè)對稱進(jìn)行封邊材料的緊壓。

圖1 新型封邊材料結(jié)構(gòu)示意

圖2 角鋼作為夾板、槽鋼作為夾具

3.4 排氣孔設(shè)置

由于封邊材料具有一定的透氣功能，只需在軌道板的四個角部預(yù)留排氣孔即可。

4 新型封邊對精調(diào)軌道板的影響

規(guī)范要求精調(diào)好的軌道板上不允許人員步行、加荷載，以避免對精調(diào)好的軌道板產(chǎn)生擾動，最終影響軌道的平順性。但目前我國所采用的各種封邊方法中，由于沒有采用機械化施工，人員均需要在軌道板上來回行走來完成封邊施工，特別是在大規(guī)模施工時，由于現(xiàn)場操作人員較多，要求完全避免在已精調(diào)好的軌道板上行走或施加荷載幾乎是不可能。因此，在這種情況下，需研究在軌道板充分壓緊的前提下，采用新型封邊方法減小對精調(diào)緊壓后軌道板(直線板與曲線板)產(chǎn)生的擾動。

圖3 長木作為夾板、圓鋼作為夾具

圖4 封邊緊壓

4.1 試驗方案

分別采用4個和6個緊壓裝置將精調(diào)后的軌道板(1塊平板、1塊超高板)緊壓，在軌道板緊壓后進(jìn)行新型封邊的施工，采用全站儀與Ⅱ型板測量標(biāo)架等設(shè)備相結(jié)合的方式測量分析封邊前后軌道板的位移情況(分別取軌道板的兩個端頭及中間承軌槽的左右兩點作為固定測量點)，軌道板封邊緊壓施工及現(xiàn)場測試如圖5所示。

4.2 測試結(jié)果及分析

圖5 軌道板封邊緊壓施工現(xiàn)場測試

試驗結(jié)果如表1至表4所示。可以看出，采用新型封邊方法對精調(diào)后的軌道板的擾動較小，而且，當(dāng)所設(shè)置的軌道板的緊壓裝置越多，封邊施工對軌道板的擾動越小。因此，在軌道板充分緊壓后，采用新型封邊方法進(jìn)行封邊施工時基本不會對精調(diào)好的軌道板產(chǎn)生影響。而且，為進(jìn)一步減小封邊施工對精調(diào)后軌道板擾動的可能，軌道板的緊壓裝置宜設(shè)置為6個以上。

表1 4個緊壓裝置時封邊施工對軌道板(直線板)的影響

表2 6個緊壓裝置時封邊施工對軌道板(直線板)的影響

表3 4個緊壓裝置時封邊施工對軌道板(超高板)的影響

表4 6個緊壓裝置時封邊施工對軌道板(超高板)的影響

5 新型封邊方法的工程應(yīng)用及特點

5.1 工程應(yīng)用情況

在某些客運專線水泥乳化瀝青砂漿的灌注及揭板試驗中，采用了本文的新型材料、方法進(jìn)行封邊施工。灌揭板試驗情況表明:采用此種封邊方法，能夠隨封隨灌，便于預(yù)濕;灌注時基本沒有發(fā)生跑模、漏漿的情況;揭去軌道板后，表明板底砂漿灌注飽滿，外緣平整，無凹凸不平現(xiàn)象，完全能滿足水泥乳化瀝青砂漿施工的要求。

5.2 新型封邊方法的特點

與其他封邊方法相比，新型封邊方法主要具有如下特點:

1)實現(xiàn)了良好的透氣性能和密封性能較圓滿的結(jié)合，最大程度地保證墊層砂漿在灌注過程中的高充盈度。

2)操作方便，隨封隨灌，省時省力，有利于施工組織，提高施工效率，加快施工進(jìn)度。

3)新型封邊方法的一個突出優(yōu)點為有利于對板底預(yù)濕的控制。傳統(tǒng)的封邊方法決定了灌漿前的預(yù)濕作業(yè)須在封邊之后進(jìn)行，這樣就不利于預(yù)濕程度的控制;而新型封邊方法可以實現(xiàn)先預(yù)濕后封邊，即用高壓水槍在軌道板側(cè)邊充分預(yù)濕板底，然后用足夠長的吸水拖布橫向擦干，既可保證板腔內(nèi)無明水積聚，又可保證板底潤濕充分均勻，從而克服水泥砂漿封邊的先封邊后預(yù)濕的對預(yù)濕程度無法控制的弊端。

4)拆邊方便，大幅降低拆邊的人員和機械成本。

5)拆邊后，墊層砂漿外緣平整，無采用水泥砂漿封邊時產(chǎn)生的凹凸不平的現(xiàn)象，不需二次處理;不產(chǎn)生建筑垃圾;實現(xiàn)環(huán)保施工。

6)可重復(fù)使用，節(jié)約成本。

6 不同封邊方法的對比分析

與傳統(tǒng)砂漿封邊方法相比，新型封邊方法可節(jié)約成本20%以上。

采用新型封邊工藝可以隨封隨灌，加快施工進(jìn)度，提高施工效率，特別是在雨季、夏季、冬季施工時，更能提高效率?？傮w而言，與其他封邊方法相比，采用新型封邊方法至少能提高25%以上的封邊效率。

采用新型施工工藝，能加快施工進(jìn)度，保證施工質(zhì)量，能使線路按期或提前投入使用，且對環(huán)境無污染，從而取得較好的社會效應(yīng)。

［1］何華武.我國客運專線應(yīng)大力發(fā)展無砟軌道［J］.中國鐵路，2005(1):11-15.

［2］江成，范佳，王繼軍.高速鐵路無砟軌道設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)［J］.中國鐵道科學(xué)，2004，24(2):43-48.

［3］劉世安，劉東紅.水泥乳化瀝青砂漿疑難問題解析［M］.北京:中國鐵道出版社，2007:55-58.

［4］何彥甫，陳孟強，陳建男.CRTSⅡ型板式無砟軌道 CA砂漿墊層灌注施工技術(shù)［J］.鐵道建筑，2008(增):101-104.