CRTSⅢ型板式无砟轨道常见施工质量问题及控制关键技术
第59卷第8期
RailwayEngineering
铁 道 建 筑
August2019
Vol.59No.8
文章编号:1003 ̄1995(2019)08 ̄0121 ̄04
CRTSⅢ型板式无砟轨道常见施工质量问题及
控制关键技术
吴立娜
(中国铁路总公司工程管理中心ꎬ北京 100844)
摘 要 针对CRTSⅢ型板式无砟轨道施工过程中存在的轨道板铺设精度不足、自密实混凝土与轨道板离缝、底座混凝土开裂、嵌缝材料离缝等常见问题ꎬ分析了其产生原因ꎬ并提出了相应的质量控制措施ꎮ相关措施能提高无砟轨道实体质量ꎬ减少后期养护维修工作量ꎬ延长结构使用寿命ꎬ并可为CRTSⅢ型板式无砟轨道施工技术的优化和完善以及后续相关工程质量控制提供参考和借鉴ꎮ关键词 CRTSⅢ型板式无砟轨道ꎻ施工质量ꎻ离缝ꎻ开裂ꎻ质量控制
中图分类号 U213.2+44 文献标识码 A DOI:10.3969/j.issn.1003 ̄1995.2019.08.29 CRTSⅢ型板式无砟轨道是我国拥有自主知识产权的一种新型无砟轨道结构ꎮ经过10余年研发及应用ꎬ在理论分析、结构设计、试验研究、工程材料、建造技术、养护维修、结构耐久性以及技术经济性等方面的后张法预应力轨道板和普通钢筋混凝土轨道板3种基本板型ꎮ这些板型结合“纵向单元、垂向复合”设计思路ꎬ可适应多种气候环境条件ꎬ且具有较好的耐久性和可维修性ꎮ
与有砟轨道相比ꎬ无砟轨道具有少维修的优点ꎬ但当出现质量问题时ꎬ也具有难维修的缺点ꎮ前期工程实践表明ꎬ线路运营中的主要问题是建设阶段遗留下的问题ꎮ尽管CRTSⅢ型板式无砟轨道结构在研发时考虑了可更换维修条件ꎬ但是一旦投入运营ꎬ更换难度与成本依然较大ꎮ为减少施工过程返工及运营阶段维修管理作业量ꎬ本文总结CRTSⅢ型板式无砟轨道施工技术
[3-8]
梁、隧道地段结构形式统一ꎬ均采用单元结构ꎬ由钢轨、扣件、轨道板、自密实混凝土层、钢筋混凝土底座、隔离层及限位结构等部分组成ꎮ轨道板在工厂预制ꎻ自密实混凝土层现场浇筑ꎬ与轨道板形成复合结构并与底座预留凹槽形成榫卯限位ꎻ路基和隧道地段2~4块轨道板设置一段底座ꎬ桥梁地段每块轨道板设置一段底座ꎻ复合结构与底座之间设置隔离层ꎮ
研究工作基本完成[1-2]ꎬ形成了先张法预应力轨道板、
图1 CRTSⅢ型板式无砟轨道结构示意
及其产生原因ꎬ并提出相应的解决措施ꎬ为后续相关工程质量控制提供参考ꎮ
ꎬ分析施工过程中容易出现的质量问题
[9-11]
2 施工质量问题及控制技术
21 轨道板铺设精度211 主要问题
轨道板承受列车荷载并提供扣件接口ꎬ其铺设精
1 CRTSⅢ型板式无砟轨道结构
CRTSⅢ型板式无砟轨道(如图1所示)是在吸收CRTSⅠꎬCRTSⅡ型板式和双块无砟轨道结构技术特点基础上ꎬ通过结构优化再创新研制而成的ꎮ路基、桥
度直接影响轨道几何状态ꎮ常见问题有:①铺设精度偏差超出验收标准ꎬ但仍在建设期扣件有效调整范围内ꎬ方向调整一般不大于扣件左右调整量的一半ꎬ高程调整不超过10mmꎮ其影响是轨道精调扣配件用量增大ꎬ增加工程成本ꎮ②铺设精度超出建设期扣件有效调整范围ꎬ需拆除返工ꎮ③线路开通运营后轨道几何状态发生变化ꎬ超出维修管理限值ꎬ造成列车限速运行ꎬ甚至须停运整治ꎮ
收稿日期:2019 ̄02 ̄18ꎻ修回日期:2019 ̄05 ̄06作者简介:吴立娜(1973—)ꎬ男ꎬ高级工程师ꎮE ̄mail:86379838@qq.com
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212 影响轨道板铺设精度的因素较多原因分析
ꎬ主要有:①铺设
过程质量控制不严ꎬ固定措施不牢ꎬ监控措施不到位ꎬ造成自密实混凝土浇筑过程中轨道板发生位移ꎮ②线下工程沉降评估、CPⅢ轨道控制网布设与评估、线下工程的验收及复测等无砟轨道铺设前提条件未严格执行ꎬ造成铺设精度偏差较大ꎬ或后期线下工程沉降变形引起轨道几何状态变化ꎮ③轨道板的预制精度控制不到位ꎬ进场验收把关不严ꎬ不合格品流入ꎬ影响轨道几2何状态13 ꎮ
1)加强线下工程沉降评估施工控制关键措施基、桥梁及隧道上ꎬ对线下工程变形具有较强的敏感ꎮ无砟轨道铺设于路
性ꎮ为了更好地控制轨道几何状态ꎬ满足运营期间线路高平顺、少维修要求ꎬ无砟轨道施工前须满足线下工程沉降稳定要求ꎮ目前ꎬ沉降观测存在部分观测数据不真实、布点不合理等问题ꎬ造成评估结果不准确ꎬ导致无砟轨道运营后甚至施工过程中线下工程出现沉降变形ꎬ进而造成轨道几何状态变化过大ꎮ该问题主要发生在路桥过渡段、软弱地基处理段与隧道段ꎮ所以ꎬ在无砟轨道施工前应严格进行线下工程沉降评估ꎬ除加强现场管理外ꎬ还应积极推行信息化管理措施ꎬ保证数据与测量频次满足Q/CR9230—2016«铁路工程沉降变形观测与评估技术规程»要求ꎻ在路桥过渡段、软弱地基段加密沉降观测点ꎬ加强改良膨胀土填料路基地段填筑层(路基表面增加沉降观测点)、隧道地段仰拱回填层顶面的沉降观测等ꎬ及时进行沉降数据分析ꎬ尽早发现问题轨道工程施工的基础2)加强CPⅢꎬ提前整治控制网布设与评估ꎮ
ꎬ直接影响无砟轨道铺设精度ꎮCPⅢ控制网是
ꎮ目前发现的无砟轨道铺设精度超标问题中ꎬ60%以上是由于CPⅡ不足造成长大段落无砟轨道精度偏差过大而返工的问控制网没有及时复测导致CPⅢ控制网管理不力造成的CPⅢ控制网整体精度ꎮ前期曾出现题、隧道内CPⅢ控制网贯通测量前开始无砟轨道施工导致测量误差未及时消除进而造成无砟轨道衔接段方向出现“穿袖”问题、长大桥梁地段CPⅢ点不稳定且无砟轨道施工前未进行复测造成施工测量偏差的问题、CPⅢ控制网未评估完成即开始施工造成评估成果调整影响施工精度等问题ꎮ因此ꎬ无砟轨道施工前应按照TB10601—2009«高速铁路工程测量规范»及相关管理办法加强CPⅢ控制网布设及评估工作ꎬ并定期或在特殊工况下进行复测ꎬ避免因CPⅢ控制网问题引起的无砟轨道铺设偏差问题3)加强线下工程验收及复测ꎮ
ꎮ无砟轨道施工前
应对线下工程进行验收ꎬ避免因线下工程质量问题导致无砟轨道返工ꎮ除实体质量验收外ꎬ还应重点对线下工程标高、中线位置、梁缝位置、宽度等进行复测ꎬ根据实测数据ꎬ利用设计施工一体化软件进行施工布板ꎬ消除线下工程施工误差影响ꎬ避免出现轨道板纵向压缝、收除按照标准要求进行相关内容验收外4)梁缝处扣件间距超标加强轨道板进场验收及存放、底座厚度不足等问题ꎮ轨道板进场验
ꎮ
ꎬ重点应对轨道板平面度进行复检ꎮ随着轨道板生产工艺的改进ꎬ在轨道板水养完成时其平面度基本可达100%满足规范要求ꎬ但轨道板场长期监测数据表明ꎬ随着混凝土龄2期增长轨道板平面度有进一步发展趋势ꎬ基本在1~
出厂与铺设时间间隔较长mmꎮ由于成品CRTSⅢ型轨道板铺设无龄期要求ꎬ加之现场存板条件受限ꎬ轨ꎬ道板易出现翘曲变形ꎬ虽不影响整体轨道精度ꎬ但对扣件调整量有直接影响ꎬ所以在现场轨道板验收时应多加注意成后5)ꎬ12加强施工工艺过程控制措施重点控制ꎮ
h内未进行自密实混凝土浇筑:①轨道板精调完ꎬ须重新复测ꎬ以减小长时间放置对精调效果的影响ꎮ②自密实混凝土浇筑前重新检查模板、轨道板的固定措施ꎮ③自密实混凝土浇筑过程中ꎬ采用百分表监测轨道板水平及高低位置变化ꎮ④自密实混凝土浇筑完成后及时复测ꎬ发现问题及时反馈ꎬ完善施工工艺ꎮ
222 21 底座
底座施工过程中存在的主要质量问题有限位凹槽
主要问题
四角裂纹、底座表面及横向裂纹等(如图2所示)ꎮ
图2 底座主要质量问题
22
2 原因分析
置2CRTSⅢ个100cm型板式无砟轨道每块轨道板对应底座设×70cm×10cm限位凹槽ꎬ其四角裂纹主要成因为:①限位凹槽呈矩形ꎬ受混凝土收缩徐变影响ꎬ四角产生应力集中ꎮ②底座混凝土浇筑过程中ꎬ施工人员为了避免混凝土外溢并减少对限位凹槽模板的影响ꎬ混凝土不直接浇筑到凹槽周边ꎬ而是通过混凝土流动性辅以振捣棒振捣到达ꎬ致使凹槽周边粗骨料相对较少ꎬ水泥砂浆集中ꎬ导致该处混凝土收缩变形加
第8期吴立娜:CRTSⅢ型板式无砟轨道常见施工质量问题及控制关键技术
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大ꎮ③在底座混凝土振捣过程中ꎬ施工人员潜意识地避让凹槽模板ꎬ振捣密实度不足ꎮ上述因素作用下ꎬ拉应力大于混凝土抗拉强度时将产生裂纹ꎬ此类裂纹虽对结构受力影响较小ꎬ但其长期存在ꎬ可影响底座耐久性ꎮ
底座表面及横向裂纹一般有表层微细裂纹和横向贯通裂纹2种形式ꎮ主要原因为:①混凝土配合比不合理ꎬ为了利于泵送施工及加快模板周转ꎬ个别施工单位在混凝土配合比设计时ꎬ提高了混凝土的早期强度ꎬ220增大了胶凝材料比例mmꎬ致使底座混凝土前期收缩变形较大ꎬ加大了水灰比ꎬ塌落度甚至超过面裂纹ꎮ②底座与自密实混凝土施工时间间隔不足ꎬ形成表ꎬ
在底座混凝土强度未达到设计要求时浇筑自密实混凝土ꎬ此时底座混凝土仍处于收缩变形发展阶段ꎬ而为防止自密实混凝土与轨道板离缝ꎬ自密实混凝土具有一定微膨胀性ꎬ致使限位凹槽侧向受力ꎬ产生横向贯通裂纹ꎮ此类裂纹一般在自密实混凝土浇筑1周后出现ꎬ2且具有一定规律性23 通过大量现场试验验证施工控制关键措施ꎮ
ꎬ结合CRTSⅠ型双块式无
砟轨道道床板施工经验①轨道道床板混凝土相关经验吸取新建兰新铁路第二双线ꎬ总结施工关键控制技术为CRTSⅠ型双块式无砟:“技术路线三低一高ꎬ尤其要严控水灰比和塌落度”(低胶材、低用水量ꎬ底座混凝土配合比执行、低坍落度ꎬ泵送混凝土塌、高含气量)140落度控制在160mm以内ꎬ斗送混凝土塌落度控制在
②能加强底座混凝土的早期养护mm以内ꎬ并建议有条件时优先采用斗送方式ꎮꎬ并对未铺设轨道板的地段进行覆盖养护ꎬ提高混凝土的抗裂性ꎬ减小温度应力ꎮ③科学控制施工步距ꎬ确保底座与自密实混凝土施工间隔不小于1个月ꎮ④限位凹槽周边混凝土采用人工直接浇筑方式ꎬ保证粗骨料比率及均匀性ꎬ利用振捣棒充分振捣ꎬ并在限位凹槽四角设置防裂钢筋的基础上增设防裂钢筋网ꎮ
223 31 自密实混凝土自密实混凝土层是主要问题CRTSⅢ型板式无砟轨道的重
要组成部分ꎬ不仅起到充填调整作用ꎬ还与轨道板形成复合板共同受力、变形和振动ꎬ也是CRTSⅢ型板式无砟轨道区别于其他轨道形式的核心所在ꎮ目前主要问题是厚度偏差过大ꎬ泡沫层、自密实混凝土与轨道板间2离缝等32 (原因分析如图3所示)ꎮ
自密实混凝土层厚度偏差主要由底座标高控制不
严、顶面标高高于或低于设计值所致ꎮ泡沫层的形成
图3 自密实混凝土质量问题
主要是由于混凝土配合比不合理、拌和物扩展度过大、拌和物黏度不足等ꎮ自密实混凝土层和轨道板离缝等主要是由于自密实混凝土过稀、浇筑前限位凹槽内积水未清除ꎬ由于密度差异ꎬ浇筑过程中的泌出水或限位凹槽积水被驱赶至轨道板和自密实混凝土接触面ꎬ从2而形成层间离缝33 施工控制关键措施ꎮ
无砟轨道施工前对线下结构进行复测ꎬ当桥面标
高超标影响底座厚度又不能调整时ꎬ应及时按程序进行变更设计ꎮ轨道板防上浮压紧装置每块板不少于5道ꎬ自密实混凝土浇筑过程中采用百分表进行监控ꎮ加强自密实混凝土原材料及制备过程控制ꎬ保持工作性能稳定ꎮ自密实混凝土浇筑前通过轨道板观察孔检测底座限位凹槽ꎬ若有积水须及时排出ꎮ
224 41 伸缩缝嵌缝为防止雨水通过底座伸缩缝流入线下结构尤其是
主要问题
路基本体ꎬ影响线下结构稳定性及耐久性ꎬ在底座伸缩缝处填充嵌缝材料进行防水设计ꎮ嵌缝材料由闭孔聚乙烯塑料泡沫板、密封胶、界面剂组成ꎮ其主要质量问题为密封胶自身开裂、密封胶与底座端部离缝等ꎬ如图4所示ꎮ
图4 伸缩缝嵌缝主要质量问题
24
2 伸缩缝嵌缝问题的原因原因分析
:①密封胶质量不合格ꎬ目
前密封胶主要采用双组分聚氨酯或单组分硅酮ꎬ由于市场较混杂致使不合格产品流入ꎬ所使用的材料拉伸强度、伸长率、黏结性能、耐老化性能不满足要求ꎬ短期内发生材料本体开裂现象ꎮ②施工工艺及过程控制不达标ꎬ底座端部混凝土面清理不干净、界面剂没有涂刷
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243 施工控制关键措施
完整等影响密封胶与底座端面的黏结ꎬ造成离缝ꎮ
加强材料进场验收ꎬ确保嵌缝所用材料的品种、规
参考文献
格、质量等符合设计要求和相关标准规定ꎬ严禁低价劣质材料进入ꎮ伸缩缝内清理干净ꎬ保持清洁、干燥ꎬ伸缩缝两侧混凝土面用角磨机打磨ꎬ清除浮浆、脱模剂、养护剂等杂物ꎬ并用吹风机清理干净ꎮ界面剂涂刷均匀ꎬ全部覆盖接触面ꎬ待表面干燥30min后再灌入密封胶ꎮ双组分密封胶应严格按照厂家配比搅拌均匀ꎬ一次拌制的材料应在30min内使用ꎮ
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3 结语
自2010年5月以来ꎬ采用CRTSⅢ型板式无砟轨道的成灌、成彭支线、盘营、武汉城际、沈丹、成绵乐、郑徐等铁路相继建成ꎬ开通里程超过1700kmꎬ在建线路超过4000kmꎬ并且走出国门ꎬ应用于印尼雅万高速铁路ꎮCRTSⅢ型板式无砟轨道不仅是我国高速铁路无砟轨道的主要形式ꎬ也适用于城际铁路等工程建设ꎬ应用前景广阔ꎮ
目前ꎬCRTSⅢ型板式无砟轨道已成为高速铁路领域的“中国品牌”ꎬ将其发扬光大不仅需要结构体系自身的技术优势ꎬ还在于建设过程中良好的施工质量ꎮ因此ꎬ须关注施工中的任何一个细节ꎬ加强关键工序过程控制ꎬ做到精益求精ꎬ切实保证CRTSⅢ型板式无砟轨道的施工质量ꎮ
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CommonQualityProblemsandKeyControlTechniquesDuring
ConstructionofCRTSⅢSlabBallastlessTrack
(EngineeringManagementCenterꎬCHINARAILWAYꎬBeijing100844ꎬChina)
WULina
Abstract InviewofthecommonqualityproblemsduringtheconstructionoftheCRTSⅢslabtrackꎬsuchastrackslablayingprecisioninsufficiencyꎬself ̄compactingconcretelayerseparatingfromtrackslabꎬbaseconcretecrackingꎬsealmaterialseparationꎬthecausesareanalyzedꎬandthecorrespondingqualitycontrolmeasuresareproposed.Thesemeasuresmayimprovethequalityoftheballastlesstrackꎬreducethemaintenanceworkꎬextendtheservicelifeofthetrackstructure.ThesemeasuresmayprovidereferencefortheoptimizationandimprovementofconstructiontechnologyoftheCRTSⅢslabtrack.Alsoꎬtheymaybeappliedinqualitycontrolforthefollowingprojects.Keywords CRTSⅢslabballastlesstrackꎻConstructionqualityꎻLayerseparatingꎻCrackingꎻQualitycontrol
(责任审编 刘 莉)
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