无砟轨道沥青砂浆物流组织与灌注方法研究

机电设备安装有限公司二O一O年六月无砟轨道沥青砂浆物流组织与灌注方法研究目录一、工程概况二、小组概况三、选择课题四、制定目标及可行性论证五、提出各种方案并确定最佳对策方案六、难点分析与制定对策七、按照拟定对策进行实施八、按照对策实施后的效果检查九、制定巩固措施并标准化十、总结及今后打算图1.高铁砂浆垫层施工关键设备

——SLC1500B砂浆车一、工程概况

水泥乳化沥青砂浆垫层是由乳化沥青与水泥、细骨料、膨胀剂、减水剂、消泡剂、引气剂、铝粉、聚合物乳液按一定的搅拌工艺、投料顺序混合在一起，灌注到板下约3～6cm的缝隙中，固化后形成兼具强度和弹性的板下砂浆垫层。SLC1500B水泥乳化沥青砂浆搅拌泵送灌注车正是高速铁路无砟轨道砂浆垫层施工专用设备。

SLC1500B水泥乳化沥青砂浆搅拌灌注车是中铁四局集团和中铁四局机电设备安装有限公司历时两年共同开发的集砂浆搅拌、中转、泵送、灌注于一体的车，具有自主知识产权，并已申请了15项技术专利。

一、工程概况图3.正在施工作业的SLC1500B砂浆车

图2.低弹模Ⅰ型板轨道结构二、小组概况

部门钢结构厂小组名称水泥乳化沥青砂浆搅拌灌注车施工质量控制QC小组成立时间2008915课题类型创新型注册编号ctcejdgs-2009-1小组人数10人活动时间2008年9月15日～2009年12月30日活动情况月活动不少于1次;2、活动期间提出合理地建议3次;3、每次活动实施不少于3名组员。制表：时间：2009年12月30日

二、小组概况

序号姓名性别职称组内职务组内分工1组长策划2副组长策划3副组长组织实施4车间主任组织实施5工程部长活动实施6技术主管活动实施7试验主管活动实施8记录员活动实施9工班长活动实施10队长活动实施制表：时间：2009年12月30日

三、选择课题（P阶段之一）

1、课题介绍

中国高铁的快速修建要求沥青砂浆垫层施工占用的时间在总工期内较短，这就需要搅拌和灌注效率高的水泥乳化沥青砂浆搅拌设备，合理组织成品砂浆搅拌、中转、泵送、灌注是CA砂浆快速施工关键技术所在，这也是高铁弹性垫层施工技术质量控制的重点。

2、选题需要

2.1社会需要

根据铁道部的引进、消化、吸收、再创新要求，加快提高我国高铁技术的自主研发能力，社会意义重大，所隐含的经济效益显著。

三、选择课题（P阶段之一）

2.2企业要求

作为工装设备研发企业，需要持续的科技进步和科技创新。研发该砂浆车的成品沥青砂浆搅拌、中转、泵送、灌注装置是企业探索高铁沥青砂浆设备研制新技术的需要。

完成本课题是做好该工程的关键，是完成铁道部科研合同目标和树立企业信誉的基本保证。

通过本课题的活动，可以锻炼和培养一批专业技术人员，对企业的人才专业素质提高有积极作用。

2.3业主要求

该科研项目是铁道部科技研究开发计划—“高速铁路板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆的深化研究----适应于大规模施工的水泥乳化沥青砂浆材料和质量控制技术研究”（合同编号：2009G023-A）项目的科研攻关的重要组成部分；三、选择课题（P阶段之一）

3.课题难点

该科研项目的攻关需要通过大量试验来验证设计制作或选型的砂浆搅拌、中转、泵送、灌注装置在砂浆搅拌后、中转、泵送、灌注过程中，其含气量、流动度、表观密度、扩展度、流值、分离度等数据，来判断砂浆是否合格。

4.课题重点

优选成品砂浆施工物流组织方式，对砂浆含气量、流动度、表观密度、扩展度、流值、分离度进行测定，保证每个环节都满足规范要求。四、制定目标及可行性论证（P阶段之二）

目标

精确控制成品砂浆在搅拌、中转、泵送、灌注等物流组织的各个环节质量，创新性优选配套施工设备，确保灌注到灌注袋中的砂浆100%满足规范要求。四、制定目标及可行性论证（P阶段之二）

实验保证技术保证组织保证物质保证砂浆性能保证目标可行性论证

1、课题组进驻实验，深化选型2、精心设计，严格控制质量3、定期召开技术交流研讨会1、配备高性能实验器材2、保证实验原材料供应3、保证所选实验设备及时到位1、集团公司领导高度重视2、充足的人力资源3、成立以局总工牵头的课题小组成品砂浆在实验室静止状态下能储存达60min专业的实验小组不断地测试各环节砂浆性能，提供大量技术性能参数五、提出各种方案并确定最佳对策方案（P阶段之三）

★图书馆★网上查询★市场调查★询问专家没有找到“成品CA砂浆搅拌、中转、泵送、灌注技术与相关装置”的介绍

五、提出各种方案并确定最佳对策方案（P阶段之三）

借助“头脑风暴法”，相互启发，深入思考，提出可能达到预定目标的各种途径（方案）：方案一砂浆车轮轨式线上行走，搅拌机+集料斗——灌注；施工工艺流程：铺设临时铁轨，砂浆车放置在火车平板上，搅拌机搅拌好的砂浆泄至集料斗中，集料斗安装有灌注接头直接灌注；

五、提出各种方案并确定最佳对策方案（P阶段之三）

方案二砂浆车轮胎式跨板行走，搅拌机+集料斗——灌注施工工艺流程：砂浆车放置在跨板专用底盘上

，线上行走；搅拌机搅拌好的砂浆泄至集料斗中，集料斗安装有灌注接头直接灌注；

五、提出各种方案并确定最佳对策方案（P阶段之三）

方案三砂浆车轮胎式线下行走，搅拌机+集料斗+吊车+中转斗——灌注；施工工艺流程：砂浆车放置在汽车底盘上，搅拌机搅拌好的砂浆泄至集料斗中，集料斗中的料再转到中转斗中，吊车把中转斗吊至桥上后，农用车运送装有成品砂浆的中转斗至灌注处灌注；五、提出各种方案并确定最佳对策方案（P阶段之三）

方案四砂浆车轮胎式线下行走，搅拌机+集料斗+砂浆泵+中转斗——灌注；施工工艺流程：砂浆车放置在汽车底盘上，搅拌机搅拌好的砂浆泄至集料斗中，集料斗中的料再转到中转斗中，砂浆泵把成品砂浆泵至桥上中转斗中，农用车运送装用成品砂浆的中转斗至灌注处灌注；五、提出各种方案并确定最佳对策方案（P阶段之三）

优选最佳方案

方案可实施性经济合理性工期其他影响结论方案一在线间铺设临时钢轨。牵引头牵引平板车往前施工，不返回基地加料。灌注施工方便快捷。铺设临时轨工作量大；需要购置牵引台和平板车，设备投入大；占用线间走道，灵活性较差较快影响其他交叉工序施工施工简单方便快捷，前期设备临时设施费用投入大，影响其它工序工期，总体工期、成本费用并未降低。方案二采用专用底盘跨板行走，灌注施工方便快捷，但行走路线要求高，且底盘设计技术条件不成熟施工方便快捷，不占用线上走道，但在隧道、岔道口、曲率半径较小的线路不能施工较快受隧道、岔道口、曲率半径较小的线路影响灌注施工方便快捷，不占用线上走道，原料上料困难，砂浆车需要频繁转场，总体费用、工期消耗较大。五、提出各种方案并确定最佳对策方案（P阶段之三）

优选最佳方案

方案可实施性经济合理性工期其他影响结论方案三采用汽车底盘线下便道行走，灌注施工较复杂，配合机具较多，实施可行需要两台吊车在一旁配合，费用加大，施工并不是很快捷一般受施工便道好坏影响，没有施工便道该方案不可行总体施工费用投入较省，而且不会影响其他工序施工，总体工期较快方案四采用汽车底盘线下便道行走，灌注施工较复杂，配合机具较少，实施可行自带砂浆泵输送砂浆，施工工序较多，施工灵活。一般受施工便道好坏影响，隧道处也可实施总体施工费用投入少，而且不会影响其他工序施工，总体工期较快，特别适合抢工期作业制表：罗利琼时间：2009年5月5日

五、提出各种方案并确定最佳对策方案（P阶段之三）

优选最佳方案

结论：方案四是我们选择的最佳方案制表：罗利琼时间：2009年5月20日

五、提出各种方案并确定最佳对策方案（P阶段之三）

图4.该方案得到铁道部专家评审通过六、难点分析与制定对策（P阶段之四）

1、确定难点

序号难点造成后果1成品砂浆下料到集料斗中含气量、流值等参数的控制，及在集料斗中储存的时间长短和效果砂浆含气量增加，出现离析现象，出现积料现象。集料斗中储存时间长后会出项干锅现象，搅拌会出现砂浆离析沉淀。2成品砂浆在泵送过程中含气量、流动度等参数的控制砂浆含气量增加，出现离析现象。3在中转斗中转运过程中，成品砂浆含气量、流动度等参数的控制，及中转斗中储存的时间长短和效果砂浆含气量增加，出现离析沉淀现象，储存时间长会出项干锅现象。搅拌出现沉淀。4砂浆灌注过程中的质量控制产生大气泡和气泡聚集现象，砂浆垫层出现明显分层。制表：罗利琼时间：2009年10月15日

六、难点分析与制定对策（P阶段之四）

2、对策分析

序号难点对策目标措施地点时间负责人1成品砂浆泻料到集料斗中含气量、流值等参数的控制，及在集料斗中储存的时间长短和效果通过实验找出引起含气量、流值等参数超标和砂浆离析沉淀的原因，设计合适的搅拌叶片和斗型。保证成品砂浆泄到集料斗得过程中储存60min后各项指标仍满足规范要求1、管接头做好密封，防止由于负压引入空气；2、集料斗设置斜坡，防止出现积料现象；3、集料斗在储存料时，采用扇叶形式变频调速搅拌，砂浆整体形成环流防止沉淀或离析；加工制作车间2009年8月5日—2009年10月10日方宇顺许大海六、难点分析与制定对策（P阶段之四）

2、对策分析

序号难点对策目标措施地点时间负责人2成品砂浆在泵送过程中含气量、流动度等参数的控制由集团公司牵头，派专家组到武广现场进行砂浆泵选型实验确保在经过泵送前后成品砂浆各项指标一致，符合规范要求1、合理选用砂浆泵的泵送方式；2、选取的砂浆泵须进行高度和距离泵送试验，测试泵送压力和流量；3、召开专家评审会对泵送成果进行认定武广高铁花都段2008年12月10日—2009年1月20日宿万刘道学六、难点分析与制定对策（P阶段之四）

2、对策分析

序号难点对策目标措施地点时间负责人3在中转斗中转运过程中，成品砂浆含气量、流动度等参数的控制，及中转斗中储存的时间长短和效果优选搅拌叶片形式和砂浆运输方式保证成品砂浆泵送到中转斗中储存运输后各项指标仍满足规范要求，不产生离析沉淀采用平底中转斗，防止沉淀；优选搅拌叶片采用上下两层搅拌，使上下液面都搅拌起来；用三轮车为行走动力；南京沪宁高铁施工现场2009年11月5日—2009年12月1日程维国罗利琼六、难点分析与制定对策（P阶段之四）

2、对策分析

序号难点对策目标措施地点时间负责人4砂浆灌注过程中的质量控制采用有经验的人员进行砂浆灌注施工，对灌注施工工人进行技术培训砂浆垫层不产生大气泡和气泡聚集现象，不出现明显分层。1、灌注作业时间不得超过砂浆的可工作时间；2、砂浆自然流入灌注袋内各接口密封好，防止砂浆流动过程中产生负压将空气带入砂浆中；南京沪宁高铁施工现场2009年12月5日—2010年2月1日林波王俊杰舒宝成制表：罗利琼时间：2009年2月5日

七、按照拟定对策进行实施（D阶段）

实施一：成品砂浆到集料斗中的质量控制

由集团公司派驻的实验小组协助我公司设计人员对集料斗的搅拌电机额定转速、搅拌叶片、集料斗形状、管道连接接口进行选型设计，并不断地实验验证—改进—再实验验证，保证成品砂浆在集料斗中储存60min后各项指标仍满足规范要求，砂浆不沉淀、离析。图5、6.局试验小组正在检查砂浆含气量和扩展度七、按照拟定对策进行实施（D阶段）

图7、8、9.局试验小组正在检查砂浆流值、含气量，并制作砂浆试块七、按照拟定对策进行实施（D阶段）

图10、11.通过大量实验后研制出来集料斗七、按照拟定对策进行实施（D阶段）

实施二：成品砂浆泵送质量控制

由集团公司牵头，派专家组到武广现场进行砂浆泵选型实验，通过实验验证离心砂浆泵会使砂浆产生离心，真空自吸泵会使砂浆含气量增加，最后泵送实验确定采用液压活塞泵作为泵送型号。成品砂浆在经过泵送前后各项指标一致，均满足规范要求。搅拌好的成品砂浆完全放到集料斗后方可进行泵送操作，不允许一边泵送一边泄料的情况出现。泵送时必须关闭搅拌罐泄料阀，防止引气。其泵送工艺是以液压砂浆泵做动力，活塞缸设置转向开关，实现连续交替泵送工作。砂浆泵泵送能力水平距离不小于200米，垂直高度不小于40米。七、按照拟定对策进行实施（D阶段）

图12.刚批量生产出来的砂浆泵图13、14.砂浆泵水平泵送和垂直泵送试验七、按照拟定对策进行实施（D阶段）

实施三：成品砂浆线上中转质量控制

每一台SLC1500B砂浆车配备由两个成品砂浆中转斗，每个成品砂浆中转斗配置有一台搅拌电机，搅拌装置输出转速为20rpm，其公称容量为900L。采用平底中转斗，搅拌叶片采用上下两层搅拌，使上下液面都搅拌起来，下层直接贴到中转斗平底，使中转的砂浆搅拌起来不易产生沉淀；采用农用三轮车为行走动力，在线间行走，方便快捷。成品砂浆中转斗配套有带有观测孔的输出弯头、灌浆软管、快速接头、手动蝶阀等配套部件。在线上通过农用三轮车运输到指定地点灌注，成品砂浆中转斗出料口离地面的高度：≥1500mm。七、按照拟定对策进行实施（D阶段）

图15.中转斗在接料和灌注模拟图图16.农用三轮车运送正在接料的中转斗七、按照拟定对策进行实施（D阶段）

实施四：成品砂浆灌注质量控制

砂浆应缓慢连续灌注，防止产生气泡，不得出现灌注中断的情况。当注入到一半左右时，应进一步降低灌注速度，使水泥乳化沥青砂浆灌注袋充分填充，避免轨道板下面出现空隙。

灌注作业结束后，要在浇口多留一些水泥乳化沥青砂浆（补充用），将灌注漏斗的软管卸下，并把漏斗和浇口内剩余水泥乳化沥青砂浆用塑料小桶接住倒入搅拌桶内。灌注完用100*100*100（mm）的木块垫起灌注浇口。

图17、18.铺设灌注袋低弹配方砂浆的灌注操作

图19、20.低弹模砂浆灌注图

低弹配方砂浆的灌注操作

八、按照对策实施后的效果检查（C阶段）

该QC成果于2009年12月成功应用于沪宁客运专线站前I标段无砟轨道砂浆弹性垫层施工，至2010年2月，已顺利完成43.9公里双线路的施工任务。通过使用证明，基于SLC1500B水泥乳化沥青砂浆搅拌泵送灌注车的高速铁路成品沥青砂浆物流组织和灌注方法的推广使用大大提高了砂浆垫层的施工质量和施工速度，优化了作业工序，降低了工人的劳动强度。采用砂浆泵输送砂浆，无需吊车配合，不但节约租用吊车的费用，而且降低了对便道要求，大大减少了施工成本费用，为无砟轨道的顺利提前建成提供了可靠保障。低弹模揭板试验检查灌注质量

图21.低弹模砂浆垫层揭板断面图

图22.铁道部专家观摩揭板试验

八、按照对策实施后的效果检查（C阶段）

八、按照对策实施后的效果检查（C阶段）

本QC成果适用于高、低弹模CA砂浆的搅拌、中转、泵送、灌注施工，效果显著。八、按照对策实施后的效果检查（C阶段）

砂浆车QC成果成功应用证明九、制定巩固措施并标准化（A阶段）

图24.召开产品定型会标准化研制的产品

九、制定巩固措施并标准化（A阶段）

18项国家专利，其中发明专利5项九、制定巩固措施并标准化