高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道施工技术研究

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摘要：高速铁路能够安全运行，高速列车能够既快又稳，关键核心技术之一就是轨道设计。线下工程的作用都是为了满足轨道结构的要求，并最终反映到轨道结构上。因此轨道结构是所有基础工程中的关键部分。由于轨道结构直接跟车轮接触，所以其直接关系到高速列车的安全和平稳运行。因此轨道结构对各项工作要求很高，任何微小的差错都可能是致命的。CRTSIII型板式无砟轨道是我国自主研发并具有完全自主知识产权的无砟轨道结构形式。GRTSⅢ型板式无砟轨道作为一种新型的无砟轨道结构，在郑徐铁路上已经成功铺设，本文主要研究GRTSⅢ型板式无砟轨道从布板、自密实混凝土充填层施工到精调及施工中常见的质量问题进行研究。

Abstract： One of the key core technologies， which makes the high speed railway run safely and high-speed trains be fast and stable， is the design of the track. The role of the under line project is to meet the requirements of the track structure， and ultimately reflected in the track structure. So the track structure is the key part of all foundation engineering. Because of the direct contact with the wheel， the track structure is directly related to the safety and stability of high-speed train operation. Therefore， the track structure has a very high requirement for all the works， and any small error can be fatal. CRTSIII ballastless track structure is developed in China and has completely independent intellectual property rights. CRTSIII ballastless track as a new ballastless track structure， has been applied successfully in Zhengxu railway. In this paper， it mainly studies CRTSIII ballastless track from layout and self-compacting concrete concrete filled construction to fine adjustment as well as common quality problems.

关键词：CRTSⅢ型；高速铁路；质量；研究

Key words： CRTSⅢ；high-speed railway；quality；research

中图分类号：U213.2+44 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）19-0155-04

0 引言

高速铁路的安全运行中，轨道设计是核心技术。CRTSIII型板式无砟轨道是我国自主研发并具有完全自主知识产权的无砟轨道结构形式。GRTSⅢ型板式无砟轨道作为一种新型的无砟轨道结构，在郑徐铁路上已经成功铺设，本文主要研究GRTSⅢ型板式无砟轨道从布板、自密实混凝土充填层施工到精调及施工中常见的质量问题进行研究，从而确保高速铁路的安全运行。

1 工程概况

新建北京至沈阳铁路客运专线，线路自北京铁路枢纽星火站引出，经北京市顺义区、怀柔区、密云县和河北省承德市、辽宁省朝阳市、阜新市等，沿既有沈山铁路引入沈阳站。京沈客专辽宁段TJ-8标段起讫里程DK502+328.55～DIK537+873.53，线路自上石场村北侧设乌兰木图站，出站后穿娘盘山隧道，跨过汤头河、清河、穿大金沟隧道，跨越伊马图河，进入阜新市区。正线全长35.545km，正线设计时速350km。

京沈客运专线正线采用CRTSⅢ型板式无砟轨道，结构组成为钢轨、弹性不分开式扣件（WJ-8B型）、轨道板、自密实混凝土、限位凹槽、混凝土底座等。一般桥梁地段轨道结构高度为：176（钢轨）+34（扣件）+38（承轨台）+200（轨道板）+90（自密实混凝土）+200（底座（含4mm隔离层））=738mm。路基地段轨道结构高度为：176（钢轨）+34（扣件）+38（承轨台）+200（轨道板）+90（自密实混凝土）+300（底座（含4mm隔离层））=838mm。GRTSⅢ型板式无砟轨道示意图如图1。

2 施工要点研究

CRTSⅢ型无砟轨道的特点是轨道板采用带挡肩的承轨台设计，并采用调整轨道板承轨台模具的方式实现轨道板铺设在曲线地段的矢距和高低的调整，从而适应平面曲线和竖曲线的线路条件。其在曲线地段的轨道板为一一对应的轨道板，轨道板厂生产的一维调整轨道板与二维调整轨道板均应铺设在对应的线路里程位置。轨道板精调完成后一旦灌注自密实混凝土即形成固定复杂的三维空间曲线，因此其对数据的精确性要求非常高。一旦相关数据出现偏差，其后果将是灾难性的（大范围揭板、底座凿掉重新浇注）。GRTSⅢ型板式无砟轨道作为一种新型的无砟轨道结构，在郑徐铁路上已经成功铺设，布板设计是GRTSⅢ型板式无砟轨道设计中的一个重要环节。布板及精调系统由施工布板软件、底座放样软件及精调软件等三部分组成，主要在于布板及精调过程。

2.1 底座处理及测量定位 铺设前应进行清理，保证无磨损性颗粒，根据CPIII控制网对无砟轨道底座施工段进行测量放样。

2.2 中间隔离层土工布铺设 在底座混凝土强度达到设计的75%，方可铺设中间隔离层土工布。

2.3 弹性垫层施工 铺设前保证清洁，根据限位凹槽实测深度和尺寸，泡沫板内框应与弹性垫层尺寸一致，外框尺寸应与凹槽内壁尺寸吻合。

2.4 自密实混凝土钢筋网片及凹槽钢筋安装 凹槽钢筋骨架应在钢筋加工场内提前制作，焊接成整体后，直接安装，并在凹槽底部安装好钢筋保护层垫块。

3 轨道板铺设

轨道板粗铺前，应有专人核对轨道板编号与底座板标示号是否一致，确保轨道板“对号入座”。曲线上的轨道板应严格按照铺设计划表的位置一一对应进行铺设。

运板车从临时存板场运至铺设现场后，采用汽车吊吊装轨道板至铺设位置，落板前需采用人工将自密实混凝土纵向钢筋与轨道板底门型钢筋进行绑扎，绑扎作业时板底下方临时支垫承重支墩，避免吊具、钢丝绳故障发生危险，造成人员伤害。承重支墩采用角钢焊接成桁架结构，承载能力不宜低于10t。

轨道板落放前，进一步确认轨道板型号及接地端子的方向。专人指挥汽车吊司机进行作业，施工人员扶稳轨道板缓慢落下。为确保轨道板粗铺精度，减少精调工作量，采用自制板角校正工具，对轨道板平面位置进行精确调整。

粗铺前，在每块板对应吊装孔旁边放置支承垫木，垫木采用100mm×100mm×100mm厚垫木（根据实际情况，垫木厚度应略大于自密实混凝土厚度5～10mm，精调时轨道板高程向下调节，操作方便），支承垫木应放在吊装孔内侧5～10cm处，如若放在轨道板其他位置，会有造成轨道板变形、断裂的可能。粗铺精度控制到位后，指挥吊车将轨道板缓慢落放至支承垫木上。在精调螺杆抬高轨道板后，再撤出垫木。

粗铺完成后，插入轨道板与自密实混凝土连接的“U”型钢筋（N5）。应采用胶带封闭轨道板顶灌注孔和观测孔，避免杂物和雨水进入板腔。如果有雨水进入限位凹槽内，必须在灌浆前把所有积水清理干净。

4 精调技术

轨道板精调测量系统简称SPPS，是针对高速铁路CRTS II型板式无砟轨道施工时安装轨道板专门研制的精确测量定位系统。一般由测量机器人、测量标架、强制对中三脚架、控制计算中心、无线信息显示器等共同组成。其主要工作原理为：通过后方交会获得全站仪坐标和定向，根据单元轨道板精调软件测量2个T型标架上或螺孔器适配器上的4个棱镜的空间三维坐标，计算单元轨道板的空间实际位置以及单元轨道板的横向和高程的调整量，指导现场进行轨道板测量调整作业。

4.1 安装定位锥和测设GRP点（在超高段，应设于轨道板较低一侧）

定位锥安装采用电锤钻孔，用鼓风机将孔内灰尘吹干净，利用树脂胶固定精扎螺纹钢，以固定定位锥。定位锥锚杆为直径？覫15mm的螺纹钢筋，螺距为10mm，长550mm。测设GRP点时，应对设标网进行段内联测检查，防止误用被破坏或触动变位的设标网点支架并形成测量错误。

4.2 轨道板粗放编号

轨道板粗铺前测量确定各编号轨道板的位置，并在底座板上用墨线标示（不推荐完全以来定位锥，以确保粗放精度，提高后续精调速度），同时标注轨道板编号。

4.3 轨道板吊装

吊装方案根据实际情况确定。便道条件不好时，可将轨道板运至桥下相对固定的位置，吊车吊至桥面运板车上，在由桥上运板车运送并吊装到位。便道条件好的可直接将轨道板运至施工地点，桥下吊车配合直接吊装到位。

4.4 轨道板粗铺定位

轨道板落放前，应有专人核对轨道板编号与底座板标示编号是否对应，确保轨道板“对号入座”，其后根据定位锥确定轨道板平面粗放位置并完成粗铺。其中各类后浇带处轨道板，可先铺于设计位置上，待测量完成且有关施工机械通过后于底座板连接前再用吊架吊出，置于前（后）方轨道板上（叠放）并在精调前回铺。

4.5 布板

在桥梁布板施工中，采用对现场梁缝梁长进行数据采集并处理，对每孔梁进行精确布板，对每块板进行精调，千万不要死套图纸，要与实际情况结合，因为桥梁伸缩缝位置是有允许偏差的，我们布板也要考虑这些偏差。比如实际采集梁长为24.58m，先搜索24.6m梁编号查询再调整板缝，只需将一个板缝缩小0.02m就可以，也可以均匀的在几个板缝进行调整。

5 自密实混凝土灌注

自密实混凝土的组成成分复杂、敏感性强、施工难度大，砂浆的最终性能不仅取决于原材料的组成，而且受施工环境、搅拌设备及工艺、灌注工艺以及施工人员的专业水平等因素影响很大。为确保大规模施工时的自密实混凝土性能，必须提前对自密实混凝土的施工工艺性进行试验，通过工艺性试验，促进技术、试验及施工人员尽快掌握自密实混凝土的施工技术要点，提高与之相关的自密实混凝土质量控制和管理意识。根据多次试验过程中发现的问题，逐步解决问题，从而在人员配合、原材料准备、自密实混凝土搅拌与调试、搅拌工艺、灌注工艺及砂浆性能检测等各个方面为自密实混凝土的大规模施工与管理做好充分的准备和打下坚实的基础。

自密实混凝土灌注施工要点：

①清扫已经浇筑完成经过标准养护的底座板，并清理限位凹槽内的积水然后通知测量班进行放样，在底座板上用墨线标注轨道板的准确位置并逐一进行编号，在底座顶面与自密实混凝土之间设置4mm的土工布以起到隔离作用，为运营维护提供方便。

②根据放样的坐标点铺设预制的CRTSIII型无砟轨道板。然后在轨道板下方的门型筋内穿两根贯通钢筋并按照设计规范绑扎规定的绝缘卡个数进行固定。

③加固精调装置后进行精调，精调调节装置使用前应对相关部位进行润滑。调节装置在待精调板（纵向）前、中、后部位两侧安装，共计6个，其中板前、后部4个精调装置应具平面及高程调节能力，中部2个具高程调节能力。前后部精调装置应在安装前将横向轴杆居中，使之能前后伸缩大约有10mm的余量。在经过粗调的坐标误差控制在±1mm以内，CRTSIII型无砟轨道板四周竖立打磨后粘贴好模板布的模板，并根据轨道板的规格面积的大小确定压顶装置的个数。

④在温度湿度允许的条件下进行进一步精调，在测量人员的测量指导下四名工人同时利用标准的扭矩扳手调整精调装置使之进行轨道板的前后伸缩、左右移动以及高程方向的调节，然后利用扳手加固轨道板上方的压顶防上浮装置，预先给CRTSIII型无砟轨道板施加压力以防止在灌注过程中轨道板上浮。

⑤实验员通过轨道板观察孔观察轨道板内混凝土的流动状态及速度，等到轨道板四角出浆口出浆均匀饱满并夹带石子颗粒时进行封堵。

⑥等到混凝土强度满足规范要求大于10MPa时拆除模板，硬化后的自密实混凝土层与轨道板的接触面，有可能产生微小均匀分布的气孔，但不会影响混凝土与轨道板的粘结效果，对板式无砟轨道结构的使用和耐久性能影响较小。自密实混凝土层与轨道板的四周接触面处由于新老混凝土收缩速率不一致，有可能产生离缝，因此施工中应加强养护并进行防水处理，均匀喷洒3-4次养护液进行养护。

6 常见质量问题及处理方法

6.1 底座板积水

产生原因：①保护层混凝土浇筑时未按要求施作流水坡；②道床板之间板缝内的施工杂物没有及时清理；③泄水孔堵塞；④底座板积水主要是指底座板外高内低，下雨后在砂浆层处有积水，对砂浆耐久性造成影响，主要表现形式：底座板返坡不够或形成逆坡，灌浆前底座板打磨不彻底，只打磨了轨道板范围的区域，砂浆层灌浆后发现砂浆厚度不足，对砂浆与底座板结合部位打磨，造成内低外高。

措施：①保护层混凝土抹面时注意按要求设置流水坡。②道床板混凝土施工时要对板缝间空隙进行覆盖保护，发现有混凝土落入板缝要及时清理。③要保持泄水孔的畅通。

6.2 底座板标高过低，导致自密实混凝土层变厚

原因：其中底座板厚度不足问题是工务验收重点问题，被列入影响行车安全问题库之中；底座板标高过低是施工时对标高控制不严格引起，底座板标高过低导致砂浆层厚度变厚，导致自密实混凝土变大。

措施：底座板厚度不足新增侧向挡块；自密实混凝土层超厚的植筋处理。

6.3 底座板厚度超标，导致自密实混凝土层厚度不足

原因：底座板厚度超标是浇筑底座板时对标高控制不严格引起，自密实混凝土层厚度不足是未对超厚底座板进行处理就进行了铺板灌浆作业。

措施：底座板厚度超标用水磨石机凿除超高部位，然后人工对表面进行修整，确保表面平整度满足要求。对砂浆层厚度小于17mm全部揭板重新灌注，局部砂浆厚度17mm-19mm，向内凿除砂浆，明确板内是否大于20mm，大于20mm的，补灌自密实混凝土，不能满足20mm，揭板重新灌注。

6.4 自密实混凝土全断面出现空洞或不饱满

原因：板端排气孔封堵早；灌注完成后灌注筒内液面保持高于板顶15cm时间短，过早失去应有的压力；封边不严，灌注过程中有渗漏浆现象。

措施：采用铁道科学研究院聚合物砂浆利用压力差，重新补充灌注饱满，并做剪切连接，加强轨道板与砂浆、支承层的粘接力。

修补工艺：①采用人工凿除方法将原有不饱满区域和接头坡面处清除，即对流溢形成的不饱满区域采用铣杆或其它小型工具进行凿除，并彻底清理凿除面松动自密实混凝土块。②对清理后的不饱满区域上下表面进行预湿处理。③对灌浆区可能存在的积水用鼓风机吹除。④在距轨道板边缘3cm处设置侧模，并沿有缺陷的长度范围全长布置。

7 验收结果

经上述测量结果表明采用GRTSⅢ型板式无砟轨道方式进行施工，可大大降低误差的存在，提高了工作效率和安全系数。

8 结束语

综上所述，高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道成功运用，施工必须要更加的科学合理。针对存在的问题，施工人员进行重点分析，并通过存在的问题，采取了相应的解决方式。同时，还明确施工的要点，提高施工的质量，以上施工经验可供同类施工参考。

参考文献：

[1]100720客运专线铁路CRTS III型板式无砟轨道混凝土轨道板暂行技术条件[S].2010.

[2]TB10754-2010、J1150-2011，高速铁路轨道工程施工质量验收标准[S].2011.

[3]《高速铁路无砟轨道工程质量验收标准》铁建设[2010]241号文[S].

[4]TB 10754-2010，高速铁路轨道工程施工质量验收标准[S].中国铁道出版社，2011.

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