CRTSⅠ型板式无砟轨道CA砂浆施工技术

CRTSⅠ型板式无砟轨道CA砂浆施工技术
文章主要介绍CRTS-I型板式无砟轨道CA砂浆施工工艺、控制要点及影响CA砂浆灌注质量的因素，作者通过项目在宁安铁路Ⅰ标铜陵南特大桥试验段的施工，总结经验，旨在指导施工。

标签：无砟轨道；施工准备；CA砂浆施工；CA砂浆检测
1 CRTS-I型板式无砟轨道简介
CRTS-I型板式无砟轨道是由钢轨、弹性分开式扣件、充填式垫板、轨道板、水泥乳化沥青砂浆调整层、混凝土底座、凸形挡台和填充树脂等组成（轨道结构如下图所示）
板式无砟轨道取消了传统有砟轨道的轨枕和道床，采用预制的钢筋混凝土轨道板直接支承钢轨，并且在轨道板与混凝土基础之间填充CA砂浆垫层，具有结构高度低、维修量小、无道碴飞溅、稳定性好、耐久性好、弹性均匀等特点。

但列车在高速运行的过程中对无砟轨结构的高质量线形指标和平顺提出了严格的要求。

从无砟轨道结构体系可知，当所有混凝土底座施工完成后，只能通过其中的水泥乳化沥青砂浆充填层对整个轨道结构的平顺性进行调节，因此水泥乳化沥青砂浆充填层施工是控制无砟轨道施工质量的关键部位。

2 CA砂浆施工前准备工作
2.1 原材料存储仓建设
为满足原材料性能要求，项目搭建了16×8×5m钢构框架活动板房作为乳化沥青储存仓库，配置2个容量为40m3乳化沥青罐（经技术监督局检验合格），并配套相应的上料及搅拌设施，安排专人每天对乳化沥青进行搅拌，确保乳化沥青每天至少循环搅拌两次，每次搅拌不小于30分钟；搭建20×14×5m钢构框架活动板房对干粉、P乳剂、消泡剂、减水剂等原材料进行存储，仓库内每隔50cm 搭建2.5×0.5×0.5m条形基础间隔，条形基础上铺设钢板、彩条布，下面放置生石灰，并定期更换，确保环境干燥；两个仓库内均配置空调，并安设温湿度计以动态调整环境温湿度，确保环境温度控制在5～30℃范围内，以保证原材料的性能稳定。

2.2 试验准备工作
2.2.1 现场CA砂浆检测项目及检测器具
现场施工过程中，施工配合比需根据CA砂浆检测指标的实测值进行调整，如流动度等，需在现场检测的指标及检测所用器具见下表：
现场检测指标及检测器具配置
2.2.2 室内CA砂浆检测项目及检测器具
除现场需检测的指标外，其它指标的检测需在现场浇注成型，待达到规定的试验龄期后进行检测详见下表：
室内检测指标及检测器具配置
3 无砟轨道CA砂浆施工
3.1 轨道板粗铺
轨道板粗铺前首先对底座板进行验收，对凸凹不平或破损的部位必须进行整修，符合验收标准后才能进行铺板工作。

检查测量底座板、凸合顶面标高、平面位置及底座板的平整度，确保轨道板精调后板腔厚度、凸台间隙差、轨道板与凸台间隙满足要求。

底座及凸台验收满足要求后，分别在底座板的左（右）线线路中线及底座板对应的轨外边线位置弹设墨线，以便粗铺时控制轨道板位置准备50mm*50mm*300mm硬垫木，每块板下对称放置4根，特别注意轨道板粗铺时避免轨道板与凸形挡台之间的碰撞，轨道板上预留接地端子一侧位于线路外侧。

轨道板粗铺时，为防止轨道板碰撞凸形挡台，項目自制半圆形橡胶垫，并在轨道板下落过冲中用两根长方木控制底座板下落放向。

确保粗铺过程中凸形挡台不被碰伤（如下图所示）。

3.2 轨道板精调及固定
将精调爪安装于轨道板吊装孔里，并将精调爪调整量程调整至中间位置，防止在精调过程中出现行程不足情况。

精调作业应避免在气温变化剧烈、大风、大雾或能见度低下等恶劣气候条件下进行，并进行气象改正。

将仪器架设于左线或者右线中线附近，后视前后各两对共8个CPIII点（特殊情下6个点），进行自由设站。

见下图所示：
精调完成后，为了保证在垫层灌浆时轨道板不上浮，且在超高段砂浆灌注时轨道板不产生横向位移（曲线内侧移动）。

轨道板采用L型压紧装置固定，直线段沿轨道板纵向对称使用4个压紧装置，曲线段每块轨道板设置7个压紧装置，超高侧4个、低侧3个。

L型压紧装置配合螺杆采用在底座板上打孔安装膨胀螺丝的方式连接固定，钻孔深度不得小于150mm，抗拔力不小于30KN。

使用后采用同标号的砂浆封堵螺栓孔。

同时在轨道板两端与凸形挡台间应该用木楔子固定，防止轨道板横向移动。

轨道板固定完毕后应进行轨道板状态复测，如果位置偏差不满足验标要求应
继续调整，直至轨道板固定牢固，位置偏差符合验标要求方可保存数据进行下一块板的精调作业。

3.3 CA砂浆灌浆袋铺设
现场技术人员测量板腔厚度，根据轨道板型号，确定使用不同型号的灌注袋（板腔厚度在45-55mm的轨道板选用50mm的灌注袋，板腔厚度在55～60mm 的轨道板选用60mm的灌注袋）。

灌注袋Z字形对折后在两精调爪之间将其平顺塞入板腔，4角由4名工人同时将灌注袋均匀铺设至板腔中。

现场技术人员采用直角钢尺检查。

灌注袋铺设到位后、直线段采用8个梯形木楔在轨道板两边对称将灌注袋压紧，曲线段低端采用4个梯形木楔，超高侧采用6个梯形木楔，压紧过程中，先用1只手用力按住灌注袋，另一只手轻轻将梯形木楔塞入板腔，压紧灌注袋，防止灌浆袋在灌注过程中移动。

3.4 CA砂浆搅拌
水泥乳化沥青砂浆的性能和水泥乳化沥青砂浆搅拌车的性能息息相关，项目采用三一重工生产的SY9300TSJ500改进型水泥乳化沥青搅拌车，并增加了聚合物乳液仓及其计量系统，使其具有计量精确、搅拌强劲、生产能力高、操作简单、运行可靠等特点，经多次CA砂浆搅拌试验，项目确定了CA砂浆的投料顺序及搅拌时间如下：
低速搅拌（29r/min）同时加入乳化沥青、水、P乳剂、消泡剂，全部加入后进入中速搅拌（59r/min），加入干粉料、引气剂、减水剂，全部加入后持续搅拌10s，进入高速搅拌（121r/min）180s，再低速搅拌60s，卸入卸料斗低速搅拌（25r/min），卸入中转仓低速（25r/min）持续搅拌。

每次搅拌前，先对砂浆搅拌车搅拌锅、中转仓等进行检查，看是否有大的砂浆结块或油污污染。

每天施工从小号板P3685开始，且保证每次中转仓中砂浆体积大于板腔体积，确保一次灌注。

3.5 CA砂浆灌注
CA砂浆搅拌完毕，试验人员检测砂浆合格后，将砂浆卸至中转斗，中转斗自带动力搅拌，采用3T叉车将砂浆运输至灌注作业面。

CA砂浆灌注前技术人员再次检查砂浆灌注袋的平面位置，确定无误后将灌注袋口与可调节灌注漏斗连接，待CA砂浆拌制完成并检测合格后，由中转斗卸料至灌浆斗中，待中转斗出浆口没入CA砂浆液面后，打开灌浆漏斗阀门，进行CA砂浆灌注，整个灌注时间宜控制在4-6分钟，灌注过程中安排4个人观察灌注袋，并适时拔除固定灌浆袋的木屑，防止灌注袋在灌注过程中产生皱褶及位移，待灌注袋4角均均匀鼓起后，保持压力20秒后，关掉阀门，停止CA砂浆灌注。

可调节灌浆斗自发电式中转斗
CA砂浆施工注意事项：
3.5.1 砂浆灌注施工环境温度应在5-35℃范围内，当天最低温度低于-5℃时，全天不得进行灌注，雨天不宜进行灌注。

3.5.2 砂浆灌注前，检测充填层砂浆的温度、流动度、含气量，其指标及试验方法应符合《客运专线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》（科技基[2008]74号）的规定，检验数量为首罐检验和每十罐检验一次。

每工班灌注第一罐砂浆时，制作试件检查砂浆泛浆率、膨胀率、分离度、抗压强度，其性能指标及试验方法应符合《客运专线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》（科技基[2008]74号）的规定，检验数量未每工班至少检验一次。

3.5.3 灌注前，再次确认轨道板状态，确保灌注袋在轨道板下居中放置。

每块轨道板下面的砂浆需一次灌注完成。

砂浆宜匀速、连续注入，防止产生气泡。

待灌注袋4角均均匀鼓起后，保持压力20秒，停止砂浆灌注，CA砂浆灌注应充分饱满。

3.5.4 灌注结束后，将灌注袋的灌注口绑扎牢固，并用约45°的三角垫块支撑。

CA砂浆灌注完成15～30分钟内，用U型夹具将灌注口夹紧。

出浆口采用三角垫块支架
3.5.5 砂浆灌注时，可有少量的水渗出，但不得有乳化沥青和P乳液的渗出。

施工人员要及时用清水将渗出物清洗干净，防止渗出液体污染轨道板及梁面。

灌注过程中若出现降雨，需对未凝固的砂浆采取防雨水措施。

3.5.6 待砂浆强度大于0.1Mpa后，由试验室出具砂浆强度报告，并通知现场施工员，现场施工员立即组织拆除扣压装置及精调爪。

扣压装置及精调爪转拆除顺序为先精调爪后扣压装置。

砂浆强度大于0.7Mpa后轨道板方可承重。

3.5.7 待砂浆凝固后，用小刀将灌注袋口均匀划破，距灌注袋2cm，清除多余砂浆且保持袋口干燥，用明火将专用缝口条沥青面烤软，迅速将其粘贴到袋口处，粘贴时保证袋口线型顺畅，袋口牢固。

4 灌注施工质量检查
板式无砟轨道结构中水泥乳化沥青砂浆垫层的灌注施工质量主要有砂浆垫层的充填饱满度、匀质性和密实性等，进行揭板检测或观察的方法进行检验和评价。

4.1 充填饱满度检查
4.1.1 充填饱满度的检测评价方法
充填饱满度是指轨道板与底座板间隙或灌注袋内中砂浆充填的饱满程度，要求100%的充填，CA砂浆充填层与轨道板底面用5mm厚钢尺塞入量不得大于5cm。

揭板后，轨道板下表面和底座板上表面的粗糙纹理清晰地印在垫层的表面，灌注袋内没有任何空隙。

4.1.2 充填饱满度的影响因素
（1）为保证饱满度，要求一块板下垫层一次性灌注饱满，不得进行二次灌注，因此，一次搅拌的砂浆量必须大于一块板下垫层灌注的所需量。

灌注施工时，以轨道板支撑螺栓松动但不明显抬起，确定为灌注饱满。

（2）灌注后垫层内或灌注袋内的砂浆在凝结硬化中会有一定的体积收缩，所以砂浆垫层要有一定的体积膨胀以补偿体积收缩，才能保证充填饱满度。

（3）灌注袋是无纺纤维布制成的，有许多孔隙。

在砂浆灌注到支撑螺栓抬起松动时，灌注袋受轨道板的压力，灌注袋会渗出少量的水，如果渗出的水量较少，对饱满度影响不大，如果渗出的水量较多时（渗出水的体积大于砂浆的膨胀率），则会影响垫层充填饱满度。

（4）垫层的平整度也影响饱满度，曲线段灌注施工难度比直线路段大。

为保证砂浆垫层中不存在夹杂的空隙或缝隙，对于曲线路段或坡度路段的垫层，砂浆应从低侧灌入，砂浆流动与充填的阻力大于直线和水平路段，因此，这些路段的垫层灌注时，选用流动度较小的砂浆，或适当提高砂浆料斗与垫层间的高度差，通过料位差产生的重力作用使垫层充填饱满。

4.2 充填匀质性检查
4.2.1 充填匀质的检测评价方法
垫层匀质性是指硬化后的砂浆垫层的组成均匀性，由于砂浆中含有气泡、砂、水泥及其水化物和沥青，要求这些物相在砂浆垫层的任何部位分布均匀，不得出现分层、气泡夹层、砂沉底等现象。

揭板后垫层断面组成应均匀一致，无夹杂物或气泡夹层。

4.2.2 影响砂浆垫层匀质性的主要因素
（1）新拌砂浆的匀质性不好，则灌注的砂浆垫层无疑是不均匀的，因此，新拌砂浆的匀质性是保证砂浆垫层匀质性必要条件。

新拌砂浆的稳定性不良，即砂漿灌入垫层后直到凝结硬化的这段时间内不能保持其匀质性，也不能保证砂浆垫层的匀质性，因此，砂浆的稳定性是保证砂浆垫层匀质性的充分条件。

（2）新拌砂浆的含气量过大，尤其是孔径较大的气泡较多时，这些大气泡容易上浮在砂浆垫层的表面或中间层积聚，形成气泡夹层或表层，或形成气泡积
聚区，造成垫层匀质性不良。

因此，应严格控制新拌砂浆的含气量和气泡孔径。

（3）新拌砂浆的流动度太小时，浆体的粘稠度低，容易发生分层现象，导致砂浆垫层不均匀，而流动度较大的砂浆容易保证垫层匀质性，因此，在满足灌注饱满度的条件下，新拌砂浆的流动度可取较大值。

4.3 充填密实性检查
密实性是指硬化后的砂浆垫层的密实程度，要求砂浆垫层的任何部位均匀密实，不得有孔径大于0.2mm的气泡，尤其不得有气泡夹层或夹杂有肉眼可见的粗孔、空隙和缝隙。

4.3.1 检验评价方法
（1）揭板后砂浆垫层断面观察的方法检验与评价。

（2）取样测量垫层的密度，并将其与砂浆试件密度对比进行评价。

4.3.2 影响砂浆垫层的密实性的影响因素
（1）砂浆垫层的密实性受到新拌砂浆含气量、气泡孔径、拌制用水量和灌注施工作业的影响。

新拌砂浆含气量过大或气泡孔径较大时，则会造成砂浆垫层的密实性较低；砂浆的流动度较小、浆体粘稠度较低时，气泡容易在砂浆垫层内积聚，或小孔聚合成粗孔，降低砂浆垫层的密实性；砂浆拌制时用水量较大时，砂浆垫层凝结硬化后剩余水较多，留下较多的毛细孔缝，降低砂浆垫层的密实性。

（2）灌注施工作业时，砂浆由灌浆斗通过连接管到灌注袋口的流动过程中，如果与空气接触，容易将空气带入垫层内，形成大气孔或缝隙，影响密实性，流速越快，夹带入的空气会越多。

灌注速度不宜太快，应缓慢均匀地在灌注袋内或轨道板与底座板间隙内流动，便于空气排挤出，否则，会在垫层内留下空隙，影响垫层密实性。

5 结束语
水泥乳化沥青砂浆是一种组分复杂的新型材料，具有对施工工艺、施工环境因素敏感的特点，如施工管理和作业人员不掌握其特点及要求，就会导致砂浆充填层灌注质量和性能不能满足《CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》要求，影响客运专线运营的安全性，平顺性和舒适性。

我们必须通过实践，不断摸索，掌握CA砂浆施工方法，并提炼为经验，为今后的施工起到积极的指导作用。

参考文献
[1]TB10754-2010.高速铁路轨道工程施工質量验收标准[S].
[2]TB10424-2010.铁路混凝土工程施工质量验收标准[S].
[3]铁建设〔2010〕241号.铁路混凝土施工技术指南.
[4]《客运专线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》（科技基〔2008〕74号）.
[5]《客运专线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆和凸台树脂用灌注袋暂行技术条件》（科技基〔2008〕74号）.
作者简介：冀瑞峰（1982，3-），助理工程师，2006年7月毕业于石家庄铁道学院工程力学专业。

现就职于中铁十二局集团公司第三工程有限公司。