高速铁路无砟轨道Ⅲ型板施工关键技术的研究与应用

中国建筑第四工程局有限公司 广州 510665

1 工程概况

中建四局珠海公司承建的武黄（武汉至黄石）城际铁路二标段DK20+105.55～DK27+040.57内的施工任务，正线全长6 935.02 m，该铁路采用设计时速为300 km的CRTSⅢ型板式无砟轨道铺设技术。本标段共有CRTSⅢ型板2 897 块，其中P5350型直线板2 282 块，曲线板489 块；P4856C型板120 块；P6250型板6 块。

CRTSⅢ型板式无砟轨道结构由钢轨、扣件、预制轨道板、充填层自密实混凝土、限位凹槽、中间隔离层（土工织物）和钢筋混凝土底座等组成（图1）。

图1 无砟轨道结构横断面

2 CRTSⅢ型板式无砟轨道创新点和结构特点

2.1 CRTSⅢ型板式无砟轨道创新点

CRTS Ⅲ型无砟轨道是在总结国内外无砟轨道设计、施工和运营经验的基础上，结合我国国情、路况，确保轨道结构安全、可靠、舒适、耐久的前提下，自主研发的新一代无砟轨道。其主要创新点是：改变了板式轨道的限位方式、扩展了板下充填层材料、优化了轨道板结构、改善了轨道弹性及完善了设计理论体系等方面[1-3]。

2010年5月12日主线正式通车的成灌铁路，首次采用CRTSⅢ型板式无砟轨道；2009 年9月，国家批准了武汉城市圈城际轨道交通建设规划，包括武汉至黄石、武汉至黄冈、武汉至孝感、武汉至咸宁4 条城际铁路线均采用我国自主研发的CRTSⅢ型板式无砟轨道。由此可见，CRTSⅢ型板式无砟轨道正逐步大规模的推广应用。

2.2 CRTSⅢ型板式无砟轨道结构特点

2.2.1 分层结构、刚度逐层递减

CRTSⅢ型无砟轨道结构大体分为3 层，从上到下依次为预制轨道板、自密实混凝土充填层和钢筋混凝土底座，3 层混凝土强度由上到下依次减小，从而达到各层刚度逐层递减，使列车竖向荷载通过各层递减后传递至路基基床表层，减少了路基顶面承受的压应力。

2.2.2 采用高性能自密实混凝土作为充填层

水泥乳化沥青砂浆作为充填层介质应用到CRTSⅠ、Ⅱ型板式无砟轨道中，但与混凝土材料相比，水泥乳化沥青砂浆耐久性差，难以与轨道板、底座的设计使用寿命等同，使用过程出现不定期、多次维修的问题，这就成为无砟轨道结构的薄弱环节。采用高性能自密实混凝土可以很好地解决充填层介质耐久性的问题，而且工艺简单、性能稳定、成本低廉，同时减少环境污染。

2.2.3 分层之间各自设置限位结构

因轨道板、混凝土底座、自密实混凝土为3 个层次独立施工，设计通过设置门形钢筋连接轨道板与自密实混凝土充填层，这样轨道板与自密实混凝土就成为一整体。自密实混凝土与底座的连接通过在底座板每块轨道板范围内设置2 个凹槽，当自密实混凝土浇筑后，就形成凸台，从而达到限位功能，最终实现纵横向荷载的传递，保证分层分块结构纵横向的稳定性。

3 CRTSⅢ型板施工工艺

3.1 施工工艺流程

施工准备→测量放样→混凝土底座施工→土工织物和弹性垫层施工→钢筋网片铺放→轨道板生产、运输、吊装→轨道板粗铺→轨道板精调→自密实混凝土模板安装→自密实混凝土配制、搅拌→自密实混凝土浇筑→自密实混凝土养护、拆模

3.2 施工要点

3.2.1 混凝土底座施工

1）底座模板的设计[4]。为了提高施工效率和保证工程质量，本工程采用自主设计的高度可调式的组合钢模板，根据混凝土底座设计标高来调节模板高度。模板采用上下分节、通过调节螺栓连接。模板长度均采用标准节（4 956 mm、5 450 mm），两标准节之间用插销联结。限位凹槽处模板也为组合钢模板，定位通过调整标架固定于底座模板上，可防止浇筑混凝土时凹槽模板上浮。实践证明，采用以上模板具有施工质量好、组装快捷和周转率高等优点。

2）测量放样。测量人员以CPⅢ控制网为基础，利用全站仪自由设站对底座模板控制点进行放样，放样点用红色油漆和墨斗进行标识，便于立模板时参照。

3）模板安装。根据测量出的模板平面位置及高程，并通过模板的调整螺杆调整模板顶标高达到底座设计标高。凹槽处模板通过横梁固定于侧模上，以防止混凝土浇筑时凹槽模板上浮（图2）。

图2 底座模板及钢筋施工完成

4）钢筋工程。底座钢筋绑扎前，应对桥面基层面进行凿毛处理，确保混凝土之间的黏结性。钢筋采用双层CRB550级冷轧带肋钢筋焊网。采用钢筋焊网具有提高工程质量和施工效率、降低工程成本及节省钢筋用量的优点。

5）底座混凝土浇筑。底座板混凝土施工采用混凝土泵车泵送入模。混凝土入模后，采用人工插入式振捣器振捣，并使用刮杠整平混凝土面。曲线超高地段底座板施工时，刮杠整平过程中需用人工不断补充超高范围混凝土，保证混凝土面满足设计标高（图3）。

图3 铝合金刮杠进行整平收面

6）混凝土养护、拆模。混凝土浇筑完成后及时覆盖洒水养护，养护时间不少于7 d，洒水时间间隔以保证混凝土面湿润为准。当环境温度低于5 ℃时，禁止洒水养护，可在混凝土表面喷涂养护液养护，并采取覆盖保温措施。当底座混凝土强度达到能保证其表面和棱角不受损伤时，方可拆除模板（图4）。

图4 底座拆模后养护

3.2.2 中间隔离层及弹性垫层施工

1）底座板处理[5]。土工织物布铺设前先应用洁净高压水和高压风机对底座板进行清理，保证铺设范围内底座板洁净，无磨损性颗粒和凸起物，其次将底座板凹槽内残渣清理干净。

2）中间隔离层土工织物铺设。中间隔离层采用700 g/m2、厚4 mm的土工织物，宽度为2 600 mm±10 mm。底座混凝土强度达到设计强度的75%后可进行隔离层施工。施工工艺如下：

（1）弹线。用墨斗沿线路纵向在轨道板两侧及中间弹出3 条宽30 cm的胶粘剂涂刷带边线，线条应清晰、准确。

（2）铺设土工织物。首先将整张土工织物铺在底座表面，在限位凹槽的位置用刀将土工织物割出方孔，使整张土工织物与底座板表面密贴（含限位凹槽）。每一段内的土工织物连续铺设，轨道板长度范围内的中间隔离层土工织物不允许搭接、缝接或焊接。

（3）整平。铺上土工织物后应立即压上保护层垫块，垫块材质、强度等级与自密实混凝土相同，防止滑动，禁止人员踩踏（图5）。在自密实混凝土模板安装、固定前，应将土工织物拉扯平整（图6）。

图5 弹性垫块安装

3.2.3 限位凹槽周围弹性垫层施工

在底座混凝土养护至少48 h后，方可进行弹性垫层铺设。弹性垫层采用厚8 mm的三元乙丙橡胶，将弹性垫板与限位凹槽侧壁密贴，注意固定时应平整，顶面与底座表面平齐。限位凹槽内的中间隔离层向外伸出部分应包在弹性垫层内，上下拐角处用宽胶带封闭。用宽胶带把弹性垫板块与厚5 mm泡沫板连接一起，用水泥基胶将其固定在凹槽周边。弹性垫层与限位凹槽侧面应粘贴牢固，顶面与底座表面平齐，周边无翘起、空鼓、封口不严等缺陷。

3.2.4 轨道板粗铺

施工中的注意事项为：

1）底座混凝土强度达到设计强度的75%后，可进行轨道板的粗铺。

2）中间隔离层应铺贴平整，无破损，边沿无翘起、空鼓、皱褶、封口不严等缺陷。

3）铺设板腔间钢筋网片，连接限位凹槽钢筋网片。

4）每块板粗放板支点应为4 个，支点材料为200 mm×100 mm×85 mm垫木（图7），木块应紧靠精调千斤顶铺放，在精调螺杆抬高轨道板后，再撤出垫木。

图7 轨道板粗铺前下方垫木块

3.2.5 轨道板精调

1）标架安放。CRTSⅢ型板精调系统在精调时需要使用6 个标架，放置在当前调整的轨道板的正数第2排承轨台和倒数第2排承轨台上。进行搭接时，搭接标架放置在搭接板临近当前精调板的第2排承轨台上（图8）。

图8 标架放置

2）启动轨道板精调软件测量，根据偏差值调板[6]。

（1）调整未调板的搭接端，将当前待调整板和已调整好的板大体一致，可以借助一些辅助装置进行，加快调板速度。

（2）精调软件指挥全站仪观测放置在当前板4 个精调标架上的4 个棱镜，根据测得的坐标值计算出实测值和理论值之间的偏差值进行精确调整。当调整完成后进行完整的重复测量，当偏差值符合限差要求时，轨道板调整完成，保存精调成果，转入下一块的调整，重复以上工作。

精调精度要求为：高程允许偏差为±0.5 mm；中线允许偏差为0.5 mm；相邻轨道板接缝处承轨台顶面相对高差允许偏差为0.5 mm；相邻轨道板接缝处承轨台顶面平面位置允许偏差为0.5 mm；轨道板纵向位置曲线地段允许偏差为2 mm，轨道板纵向位置直线地段允许偏差为5 mm。

4 结语

随着我国经济的快速发展，高速铁路作为快速交通的运行模式将是我国铁路发展的主要趋势。CRTSⅢ型板式无砟轨道是我国自主研发的新一代无砟轨道，结构上具有更安全、可靠、舒适和耐久等优点，所以，CRTSⅢ型板式无砟轨道将会有广阔的应用前景。通过对其相关的施工技术进行总结，可为以后相关工程的施工提供一定的借鉴。