陳喜剛

（中鐵二局集團新運工程有限公司，四川 成都 610036）

0 引言

高原地區(qū)高速鐵路雙塊式無砟軌道施工，混凝土道床實體質(zhì)量控制尤為關(guān)鍵，需預(yù)防混凝土開裂、季節(jié)性凍融對軌道結(jié)構(gòu)造成破壞，以提高其耐久性和穩(wěn)定性。無砟軌道施工采用標(biāo)準(zhǔn)軌道排架和混凝土保溫保濕等技術(shù)措施，大大降低了高原特殊氣候環(huán)境對施工的不利影響，確保了施工質(zhì)量。在對高原地區(qū)高速鐵路CRTSI型雙塊式無砟軌道施工技術(shù)進行研究、實踐和論證中取得的成果很好地解決了高原環(huán)境溫差大、干燥多風(fēng)、日照強烈等自然條件下無砟軌道施工的技術(shù)難題。本文對該技術(shù)進行分析總結(jié)。

1 工程概況

1.1 工程簡介

蘭新客運專線西寧至張掖站前工程LXS-8標(biāo)段位于甘肅省中牧山丹馬場和張掖市民樂縣境內(nèi)。施工里程 DK345+155～DK407+122，線路全長 61.363 正線公里，全段鋪設(shè)CRTSI型雙塊式無砟軌道122.726 單線公里，其中路基段長度60.856km，橋梁段長度24.59km，隧道段長度37.28km。

1.2 自然條件

工程地處祁連山高原、高海拔地區(qū)（海拔在2500～4000m 之間），氣候寒冷，晝夜溫差大，日照強烈，干旱多風(fēng)，冰凍時間長，存在一定的凍融凍脹破壞危害。該地區(qū)年平均氣溫8.4℃，最冷月平均氣溫-9.1℃，年平均降雨量113.9mm，蒸發(fā)量2002.5mm。

1.3 無砟軌道設(shè)計簡介

全段采用CRTSI型雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。CRTS I 型雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)自上而下依次由：鋼軌、扣件、軌枕、道床板和底座板（支承層）構(gòu)成。鋼軌采用60kg/m、U71Mn（G）100m 定尺長無螺栓孔新軌，扣件采用Vossloh（福斯羅）300 型扣件，扣件節(jié)點間距為650mm，軌枕采用雙塊式桁架軌枕，道床板采用C40 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

2 施工總體方案

當(dāng)箱梁架設(shè)完成且橋面保護層達到設(shè)計強度，路基、橋梁、隧道工后沉降和橋梁收縮徐變評估滿足無砟軌道鋪設(shè)要求，布設(shè)CPⅢ控制網(wǎng)且經(jīng)評估后方可進行無砟軌道施工，無砟軌道鋪設(shè)、粗調(diào)、精調(diào)均以CPⅢ測量控制網(wǎng)進行控制。無砟軌道采用排架法施工。路基和中小橋梁地段混凝土支承層或底座交接完成后，采用汽車運輸軌道散料，從沿線便道進入，用吊車卸放軌料（底層鋼筋預(yù)先鋪設(shè)綁扎），人工配合汽車吊擺放軌枕用排架組裝軌排，排架法調(diào)整軌道就位，精調(diào)后關(guān)模澆筑道床板混凝土。路基、橋梁地段道床混凝土采取吊車吊料斗或汽車泵泵送澆筑，跨河橋或橋高＞30m 的特殊橋梁地段安設(shè)地泵，鋪設(shè)管道輸送混凝土進行澆筑[1]。隧道內(nèi)和特大橋段用隨車吊運輸軌道散料，卸放于兩線間，人工配合跨雙線龍門吊散布軌枕組裝軌排，左右線相錯交替流水循環(huán)施工。一條線道床板混凝土澆筑通過罐車溜槽放料澆筑，另一線道床板混凝土采用龍門吊吊運料斗澆筑[2]。

3 無砟軌道施工方法及施工工藝

3.1 無砟軌道施工工藝

無砟軌道施工工藝見圖1所示。

圖1 無砟軌道施工工藝流程圖

3.1.1 軌排組裝

（1）散布軌枕：使用吊車（龍門吊）與軌枕專用吊具將軌枕吊放在底座上,每次起吊每垛的1層（5根軌枕）。

（2）勻枕：按照底座上軌枕塊的定位線掛線勻枕，軌枕間距±5mm，橫向偏差＜1mm。

（3）排架組裝：人工配合起重設(shè)備將軌道排架工具軌底面與扣件承軌槽對齊，平穩(wěn)、緩慢地將排架放置于軌枕上進行組裝。

（4）排架鋪設(shè)：根據(jù)測量基標(biāo)點使用“L”尺定位鋪設(shè)排架。

3.1.2 軌排粗調(diào)

利用排架橫、豎向調(diào)節(jié)器對軌排進行粗調(diào)，使用“L”尺及電子道尺檢測軌道中線、水平、高程，中線偏差±5mm，高程偏差-2～-5mm。軌道調(diào)整時按照先中線后高程的順序進行，如圖2 所示，調(diào)整順序：1→4→5→8→2→3→6→7，1→2→3→4→5→6→7→8[3]。

圖2 軌道粗調(diào)順序

3.1.3 軌排精調(diào)

采用高精度全站儀通過后方交會自由設(shè)站，測量小車實時顯示檢測點處的軌道幾何狀態(tài)，對軌道進行精調(diào)，每班應(yīng)預(yù)留3 榀排架進行搭接。當(dāng)精調(diào)完成距澆筑混凝土超過6h 或溫度變化超過15℃時，需對軌道幾何狀態(tài)重新復(fù)測后方能進行混凝土澆筑[4]。

3.1.4 道床板混凝土澆筑及養(yǎng)護

（1）混凝土布料及振搗：道床混凝土由拌合站集中拌制，混凝土罐車運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，采用汽車泵或料斗澆筑，澆筑時應(yīng)3 點布料，采用4 根搗固棒進行振搗[5]。振搗時分前后兩區(qū)間隔2m 振搗，前區(qū)采用Ф50 搗固棒振搗軌道中間、軌枕底部等大面部位，后區(qū)采用Ф30搗固棒加強振搗軌枕四周及底部、道床側(cè)邊。混凝土布料工藝如圖3所示，振搗工藝如圖4所示。

圖3 混凝土布料工藝圖

圖4 混凝土振搗工藝圖

（2）抹面：混凝土振搗完成后，及時修整、抹平混凝土裸露面，用坡度尺完成并預(yù)留橫向排水坡，隨后再用鋼抹抹平壓實。為防止混凝土表面失水產(chǎn)生塑性裂紋，在混凝土初凝前（用手指按壓混凝土表面無凹坑）進行第三次抹面。抹面時嚴(yán)禁灑水潤面，抹面過程中要注意加強對鋼軌下方、排架橫梁下方、軌枕四周及道床面排水坡的控制[6]。

（3）放散應(yīng)力：混凝土初凝后松開排架支承螺栓1/4～1/2 圈，同時松開扣件和鋼軌接頭夾板螺栓，避免溫度變化時鋼軌伸縮對混凝土造成破壞。

（4）養(yǎng)護：混凝土初凝后（經(jīng)工藝試驗檢測6～8h后達到初凝），及時噴涂養(yǎng)護液（成膜厚度不小于0.2mm）覆蓋兩布一膜進行保濕養(yǎng)護。

4 無砟軌道結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵技術(shù)措施

4.1 高性能混凝土施工技術(shù)

（1）道床板混凝土配合比設(shè)計。道床混凝土產(chǎn)生開裂的主因是澆筑成型后混凝土發(fā)生了收縮。混凝土收縮分為失水過快的塑性收縮和停止養(yǎng)護后不可逆的干燥收縮。鐵路總公司科技研究開發(fā)計劃項目《干旱風(fēng)沙地區(qū)混凝土和無砟軌道施工質(zhì)量控制措施研究》成果報告表明，膠凝材料用量及摻合料種類對混凝土干燥收縮影響較大，砂率的影響次之，含氣量的影響最小[7]。因此，道床混凝土拌合物在滿足力學(xué)性能和耐久性能的前提下，低收縮混凝土的制備應(yīng)遵循以下原則：膠凝材料用量宜控制在380kg/m3左右，不宜超過400kg/m3；摻合料應(yīng)優(yōu)先選用優(yōu)質(zhì)粉煤灰，摻量宜為30%，礦渣粉不宜單獨使用；砂率不宜大于40%；混凝土入模含氣量宜控制在4%～6%。

（2）普通摻合料配合比。從表1 數(shù)據(jù)可以看出，所選定的配合比滿足施工要求。工程所處的環(huán)境為高原干旱風(fēng)沙地區(qū)，對預(yù)防惡劣環(huán)境下混凝土的開裂提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。優(yōu)化配合比只能在一定程度上降低混凝土干縮開裂，并不能全面抑制道床混凝土的開裂。

表1 道床混凝土配合比（單位：kg/m3）

（3）內(nèi)養(yǎng)護劑配合比。內(nèi)養(yǎng)護材料是能顯著提高混凝土內(nèi)部濕度，促進膠凝材料后期水化及提高道床板混凝土抗裂性能的新型材料。研究表明內(nèi)養(yǎng)護材料具有內(nèi)部補水、保水、減縮效應(yīng)，其最佳摻量為膠材用量的8%左右，基于此確定的內(nèi)養(yǎng)護材料配合比見表2，內(nèi)養(yǎng)護材料對混凝土性能的影響見表3。

表2 添加內(nèi)養(yǎng)護材料的配合比（單位：kg/m3）

表3 摻內(nèi)養(yǎng)護劑的混凝土主要性能指標(biāo)

（4）混凝土性能線外驗證。在線外澆筑無砟軌道試驗段，對2 種配合比性能及質(zhì)量進行比較和驗證，分別用摻加普通摻合料和摻加內(nèi)養(yǎng)護材料的混凝土連續(xù)澆筑無砟軌道試驗段，道床收面后在相同外界條件下采用“兩布一膜”進行覆蓋，保濕養(yǎng)護。試驗段混凝土在覆蓋養(yǎng)護過程中均沒有裂紋出現(xiàn)，在后續(xù)的觀察中發(fā)現(xiàn)普通摻合料的道床板軌枕周圍有細小裂紋出現(xiàn)，而摻加內(nèi)養(yǎng)護材料的道床板基本沒有裂紋出現(xiàn)[8]。結(jié)合配合比試拌時的混凝土性能指標(biāo)不難發(fā)現(xiàn)，基于內(nèi)養(yǎng)護材料的道床板混凝土配合比優(yōu)于摻加普通摻合料的配合比。

4.2 混凝土保濕養(yǎng)護技術(shù)措施

工程地處祁連山高原、高海拔地區(qū)，晝夜溫差大、干燥多風(fēng)、日照強烈，自然條件差。為避免陽光直射和大風(fēng)導(dǎo)致混凝土水分蒸發(fā)過快，預(yù)防道床板產(chǎn)生開裂，混凝土澆筑完成后立即搭設(shè)作業(yè)棚，混凝土收面在施工作業(yè)棚內(nèi)完成。混凝土養(yǎng)護采用噴涂養(yǎng)護液覆蓋兩布一膜保濕養(yǎng)護[8]。

4.3 混凝土保溫養(yǎng)護技術(shù)措施

為避免露天大溫差對混凝土的影響，在混凝土澆筑后搭設(shè)保溫棚，配置暖風(fēng)機進行升溫。隧道洞門采取封閉措施保溫。冬季施工時混凝土強度未達到設(shè)計強度的40%以前不得受凍，保溫養(yǎng)護不少于7d（根據(jù)實時氣溫情況確定），之后覆蓋土工布和棉被自然養(yǎng)護，混凝土養(yǎng)護期不得少于28d。

5 結(jié)束語

在雙塊式無砟軌道施工過程中，確保軌道幾何狀態(tài)和道床實體質(zhì)量是施工控制的重點和難點，特別是在高寒干旱地區(qū)尤為突出。在無砟軌道施工過程中，通過多次的工藝性試驗，對施工方法和工藝進行分析總結(jié)，最終確定軌道排架鋪設(shè)及精調(diào)、混凝土澆筑、保溫保濕養(yǎng)護關(guān)鍵技術(shù)措施的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和控制要點。在施工過程中嚴(yán)格按照施工方法和工藝流程執(zhí)行，有效指導(dǎo)現(xiàn)場施工，提高了工作效率，保證了施工質(zhì)量。在線路交驗和聯(lián)調(diào)聯(lián)試時均取得了良好效果，確保了線路開通運營安全性和舒適性，對今后類似工程具有一定的借鑒意義。