浅谈无砟轨道自密实混凝土质量通病及防治措施-shangchuan

浅谈无砟轨道自密实混凝土质量通病及防治措施1、工程概述

现阶段国内的高速铁路正线一般采用CRTS Ⅲ型板式无砟轨道，新建赣州至深圳铁路GSSG-3标，正线设计时速350km/h，轨道工程80.9单线公里。设计采用CRTSⅢ型板式无砟轨道结构设计形式。

2.CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构及自密实混凝土施工工艺

2.1 CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构形式

1、无砟轨道结构形式

CRTSⅢ型板式无砟轨道由钢轨、扣件、预制轨道板、自密实混凝土、限位凹槽、中间隔离层（土工布）和钢筋混凝土底座等部分组成。路基、桥梁（隧道）地段无砟轨道结构高度分别按838mm、738mm设计。底座采用钢筋混凝土结构，路基地段底座混凝土强度等级为 C35，底座宽度为 3100mm，底座板厚度为 300mm，桥梁地段底座混凝土强度等级为 C40，底座宽度为 2900mm，底座板厚度为200mm。桥梁地段底座通过预埋的 L 型钢筋与梁面连接。底座伸缩缝宽度为 20mm，伸缩缝均采用有机硅铜密封，桥梁段横断面结构如图2-1。

2、自密实混凝土

轨道板下铺设自密实混凝土，强度等级为 C40，设计厚度为 90mm，长度和宽度与轨道板对齐，采用单层钢筋焊网，直径为φ12。自密实混凝土与混凝土底座采用限位凹槽的方式进行限位和纵横向力的传递，每块轨道板下设置两个限位凹槽，凹槽尺寸为 700mm×1022mm，限位凹槽处加设配筋，限位凹槽周围（侧面）设置弹性垫层。在自密实混凝土和底座之间设置中间隔离层（土工布）。自密实混凝土通过轨道板预留灌注孔进行灌注。自密实混凝土中设置 2 根φ14 的HRB400 螺纹钢筋通过绝缘卡固定在轨道板门型钢筋内侧。凹槽钢筋和自密实混凝土钢筋网片通过绑扎形成整体。

图2-1

桥梁段横断面结构图

2.2自密实混凝土施工工艺

CRTSⅢ型板式无砟轨道总体施工工艺为：施工准备-沉降评估及CPⅢ建网-桥面凿毛及剪力筋安装-安放底座钢筋网-支立底座模板-浇筑底座混凝土及限位凹槽-伸缩缝填缝-隔离层与弹性垫层施工-轨道板吊装-自密实混凝土结构层配筋安装-轨道板铺设与精调-轨道板固定及模板安装-自密实混凝土结构层灌注-拆除模板。其中在自密实施工前需要根据《高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土暂行技术条件》进行初步配合比确定，并通过揭板试验确定最终配合比，揭板试验需要在采用选定的原材料和混凝土搅拌站拌制自密实混凝土，通过新拌自密实混凝土的技术指标测量，和试验灌注2块轨道板自密实混凝土，通过揭板的形式验证自密实混凝土充盈度、厚度、断面状态等指标，并进行配合比和拌制工艺参数调整，使其满足规范要求，最终确定施工标准配合比进行线上自密实混凝土施工，自密实混凝土施工工艺流程如图2-3。

图2-3

自密实混凝土施工工艺流程图

三、自密实混凝土施工质量要求

3.1 自密实混凝土施工相关质量要求

CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土要求结合无砟轨道结构体系及工艺设计特点，确定自密实混凝土施工相关条件参数，结构特性符合C40高性能混凝土的相关要求，具有微膨胀性能且满足低收缩、无收缩混凝土的相关性能，施工特性需保证混凝土坍落扩展度小于等于680mm，具有足够的粘聚性能，施工过程不出现离析、泌水等现象，其流动性满足施工工艺的要求，其他性能符合铁路工程高性能混凝土的相关要求。《高速铁路轨道工程质量验收标准》中要求，自密实混凝土厚度允许偏差为-10mm至+20mm，且厚度不应小于80mm,自密实混凝土灌注完成后轨道板位置允许偏差2mm。规范中要求施工单位每灌注2000块或对灌注质量有疑问时，需揭板抽取不少于1块进行检查。在很多项目施工中因自密实混凝土施工质量控制不到位造成后期返工，花费巨大成本。

自密实混凝土灌注质量技术要求及检测方法如表3-1：

面目测检测

侧面状态侧面不应有空洞、麻面目测法检测

侧面应平整、凸出或凹进轨道板边缘的混凝土厚度不应超出

10mm

钢尺或角尺检测表3-1：自密实混凝土灌注质量技术要求及检测方法

四、自密实混凝土施工质量通病及防治措施

通过对无砟轨道自密实施工工艺、质量要求和现场施工经验交流，自密实混凝施工中易产生的质量通病和预防、防治措施如下：

4.1 充盈度不足

1.原因分析

充盈度是否满足要求是决定自密实混凝土灌注成功与否的最直观的判别依据，也是判断自密实填充层质量合格与否的关键性指标之一，通常在自密实高性能混凝土灌注时通过无砟轨道板的两个观测孔和四角的排气孔，就可以直接判断填充层充盈度合适程度。施工灌注中出现充盈度不足，主要原因有以下几条：

（1）自密实高性能混凝土入模扩展度过小相关性能参数不满足指标要求

入模扩展度是混凝土的流动性的重要指标，技术要求的参考值为扩展度≤680mm，实际可在680mm附近根据气温进行调节。灌注时气温差别大，如果不能随气温进行扩展度的调节，如自密实混凝土的扩展度过小，混凝土就会显得干稠，其T500的时间长，在同样的灌注压力下，自密实混凝土的流动速度慢，相应的灌注时间就会变长，一般一块板的正常灌注时间为8-12min，当灌注超过15min还未达到轨道板的死角时，灌注充盈度不足的几率将呈直线上升。自密实混凝土灌注前需要对下表中的参数进行检验，指标合格后方可进行下道工序。

（2）环境温度过高

夏天环境温度高，梁面上的温度更高，填充层的温度由于空气不流通等原因，内腔的气温将高出气温许多，一般会比环境气温高出12摄氏度左右。当自密实混凝土进入高温的填充层时，混凝土内的水分急剧蒸发，流动性不断丧失，混凝土易在短时间内干硬，即使超过正常扩展度上限的自密实混凝土也很难到达边角，极易造成充盈度严重不足，导致灌注失败。

2.防治措施

（1）合理选择适当的入模扩展度

适当的入模扩展度是指与当时气温相匹配的既灌注顺利又能确保质量的最佳扩展度，气温低自密实混凝土灌注所要求的扩展度也小，反之也大。一般来说如小于适当的扩展度则被认为人模扩展度过小，正常情况按照规范，以扩展度不小于650mm为基准，气温增高则增大，尽量避免灌注时扩展度过小造成充盈度不足。扩展度过低，灌注时间过长，说明混凝土拌合物性能较差，一般对混凝土扩展度影响较大的主要为砂子稳定性，拌和站生产前需要对料斗内骨料进行含水率测定，含水率相差 2%及以上时应将料斗内的骨料清除，将料仓内的骨料用装载机稍加拌和混匀，测定含水率后，重新上料。为确保自密实混凝土质量，一般需要对自密实混凝土所用砂子进行提前不低于90%储备材料。

（2）避开高温时段灌注施工

夏季最不适宜无砟轨道自密实混凝土灌注施工，如必须安排在夏季进行无砟轨道自密实高性能混凝土灌注，则应避开每日高温时段，尽量安排在晚间施工，并切实做好自密实高性能混凝土的保坍工作，防止坍损过快，影响正常灌注。其余季节，气温异常偏高时，也应谨慎避开高温时段，以防造成灌注时自密实层充盈度不足。

4.2 浮浆层

1、浮浆层形成原因分析

浮浆层也指发泡层，是指具有一定厚度的松软层，位于自密实混凝土层表层，与无砟轨道板相接，影响两者的连接力，主要表现形式为已灌注完的自密实层表层与无砟轨道板底板出现离缝，是质量验收中不合格主要指标之一。自密实层产生浮浆层原因主要是自密实混凝土的离析，内部均匀性失调，碎石与浆体分离，碎石下沉，浆体上浮所致。

2、防治措施

自密实层表面出现浮浆层主要防治措施就是控制自密实混凝土的离析，在施工中避免离析的方法与其他高性能混凝土基本相同，主要措施有：

（1）适当掺入改性剂