高速铁路桥梁CRTSⅢ型无砟轨道.doc

高速铁路桥梁CRTS型无砟轨道施工技术研究总报告中铁十九局集团第一工程有限公司2010年11月施工技术研究总报告一、前言：随着我国高速铁路建设突飞猛进，无砟轨道以良好的轨道稳定性、平顺性、使用寿命长等优点逐渐在我国的高铁领域得到了普遍推广和广泛应用。做为我国高铁轨道工程的尖端技术，无砟轨道型板在的原有研究基础上，以强度大、精度高、污染小、易于检查维修等优点成为高铁建设工程中一个重要研究领域。做为其核心技术自密实混凝土，能较好的解决水泥乳化沥青填充层不均匀收缩导致轨道线路板与板之间不平顺,以及水泥乳化沥青砂浆污染大的缺点。在现今积极倡导“高速、安全、环保”的主流理念下，占有举足轻重的地位和研究前景。本文结合高速铁路施工实际，对高速铁路桥梁CRTS型无砟轨道施工的底座板施工、精调轨道板、灌注自密实混凝土等施工工序进行详细的介绍。二、工程概况和立项情况盘营客专二标一工区处于盘海特大桥上，起止里程DK50+558.47DK55+660(墩号0-158#)，本段桥梁工程位于辽宁省盘锦市境内，线路起于盘锦市大洼县新开镇西五村，终于新开河大洼县与盘山县政区交界大洼县一侧。桥址途经区为冲洪积平原区及滨海冲海积平原区。滨海冲海积平原，地形平坦开阔，大部分地势低洼，地面高程一般2.05.0m。第四系覆盖层较厚，主要以海积、冲积、洪积为主，主要岩性为填土、黏性土、粉土、淤泥质黏性土、淤泥、砂类土及碎石类土等，覆盖层厚度一般为10.060.0m。本线是哈大客运专线与京哈线的联络线，对构造完善综合交通运输体系，促进我国东北经济发展，加强东北地区与华北地区的经济文化贸易往来发挥重要作用。自密实混凝土早在上世纪八十年代就兴起于日本，这种“无需振捣的混凝土”解决了熟练技术工人的减少和混凝土结构耐久性提高之间的矛盾。但真正把自密实混凝土和无砟轨道结合起来，以发挥其特有性能的创造性举动始于中国。为掌握无砟轨道板生产关键技术，真正具有自主知识产权的、能走出国门、占领海外市场的拳头产品，铁道部于2009年在成都至都江堰城际客运专线，开展了具有完全知识产权的板式无砟轨道成套技术工程实验与设计创新工作，并取得了成功，于2010年12月正式定型为CRTS型轨道板。其试验成果在湖北城际、盘锦至营口和沈阳到丹东客运专线铁路应用和实践。CRTS型无砟轨道技术工艺复杂，受外界环境影响多，可借鉴的工程项目少之又少，处于边研究、边施工、边摸索总结的阶段，为了推广此项技术保证高速铁路的百年质量和总结积累经验，我单位于2009年8月，在集团公司建立了高速铁路桥梁CRTS无砟轨道施工技术研究的科技项目计划，该研究项目正式启动。三、选择课题理由高速铁路无砟轨道的发展，以“安全环保”为前提，追求达到高平顺性和轨道结构纵向刚度均匀化连续性的目标，而材料的选用、轨道扳几何尺寸制造精度、安装误差及轨道结构刚度均匀性是影响高速列车“安全、环保、平稳”的根源。此外，CRTSIII型无砟轨道还具有方便检修等特点，对沉降、变形及不可抗力的影响能尽快修复，大大解决了成本。因此，CRTSIII型无砟轨道具有乐观的推广前景和研究价值。四、项目依据、目的和意义、编制依据1、设计图纸。2、国家现行标准和施工规范。序号名 称1CRTS型板式无砟轨道工程施工质量验收暂行标准项目研究的目的和意义该项目研究的目的是为了优化施工方案从而达到安全、优质、高效的施工目的，并总结成一套完整的施工技术资料。该项目研究的意义是通过本工程探索出较成熟的施工技术、施工工艺，提出一整套完整的技术总结，为今后类似的高速铁路CRTS型板式无砟轨道施工提供经验和依据，力求在保证质量、进度、环保的前提下，节约工程施工成本，尽可能的给社会带来经济效益。五、工程特点和难点（1）如何配制成“无需振捣、自流性强、保水性好、抗裂防冻性能佳”的自密实混凝土，是施工面临的第一个难点。（2）如何在工艺上确保自密实混凝土揭板外观质量问题，主要是气泡多的问题，是施工面临的第二个难点。（3）如何解决自密实混凝土灌注后，导致“浮板”的问题，是施工面临的第三个难点。六、研究过程（1）研究内容本技术主要针对高速铁路CRTS型板式无砟轨道施工所面临的技术问题进行课题研究，主要是：为解决自密实混凝土的配制问题。研究加入功能性外加剂，高效减水剂确保自密实混凝土达到扩展度、塌落度、泌水率等指标的要求。为解决自密实混凝土揭板外观质量问题。研究灌注工艺、灌注速度、终灌标准以及对灌注料斗的改进。为彻底解决浮板现象，改进压紧装置，控制灌注速度（2）方案比选1、配制成“无需振捣、自流性强、保水性好、抗裂防冻性能佳”的自密实混凝土。提高砂率、用水量，掺入引气剂、密实剂等功能性外加剂，确保其自流性、自密性。按照一方案设计配合比，配制混凝土后，进行相关试验，塌落度、扩展度、J50均、含气量均达到要求，泌水率偏大。进行灌板试验，整个灌注过程较顺利，混凝土入模稳定，灌注时间适中，出浆质量较好，养护3天后，进行揭板试验，混凝土外观质量欠佳，混凝土表面疏松、水纹可见，表面浮浆厚，并存在微观裂纹。减小水泥用量，适当提高粉煤灰、矿粉用量，加入高效减水剂，增稠剂、降低水灰比。按照二方案设计配合比，灌前相关试验均达标，基本无泌水现象。灌板试验进行较顺利。揭板后，混凝土外观质量明显改进，浮浆减少，几乎不存在裂纹。通过方案必选，决定采用低水灰比，加入多种功能型外加剂的配合比设计。2、如何在工艺上确保自密实混凝土揭板外观质量问题，主要是气泡多的问题，是施工面临的第二个难点。灌注位置的问题：采用三点灌注技术。 揭板后，发现混凝土交汇处分界线明显，空气、浮浆集聚，形成软弱断面，易形成应力集中，切抗剪能力降低。采用中间孔灌注技术。接板后，无明显交界线，浮浆分布较均匀。排气问题：采用轨道板短边方向分设2个排气阀。揭板后，发现混凝土表面中间部位气泡明显减少，侧边聚集较多，且四角处，混凝土厚度不够。采用轨道板四角处设排气阀。揭板后，发现混凝土灌注饱满，整板无明显气泡，浮浆减少。通过方案必选，决定采用“中间孔灌注，四角排气”的方案保证揭板质量。3、如何防止“浮板”现象装置改进：采用竖向压紧装置揭板后，通过高精度全站仪测设，板面略有上浮，横向偏位较大，属于横向失稳现象，采用竖向压紧装置，并增加横向限位装置揭板后，通过高精度全站仪测设，整板的纵横向偏位得到有效控制。灌注速度：采用先慢后快的灌注速度如灌注后期加快灌注速度，板承受浮力巨大，明显感觉压紧装置吃紧，有掀板的危险，揭板后，发现排浆效果不好。采用先快后慢的灌注速度板承受浮力减小，浮板量控制比较好，且排浆均匀，揭板效果较好。通过方案必选，决定增加横向限位装置，灌注速度宜“先快后慢”的方案。（3）技术路线本次课题研究以无砟轨道型板技术如何在现场施工中具体操作运用为最终目的，通过在研究过程中对所涉及到的技术问题进行分析探讨，形成最终的技术报告。（4）项目的创新点研究采用“先消泡、后引气”的高效减水剂、采用较低的胶凝材料用量，采用较低的水灰比，掺加增稠剂、密实剂等功能性外加剂。采用“中间孔灌注，四边角设排浆孔排气”为主要灌注工艺；灌注速度宜先快后慢；终灌标准以观察孔附近的压力表读数控制终灌；在灌注料斗内设搅拌设备等改进措施。在后期揭板试验中，混凝土表面气泡明显减小。在原有竖向压紧装置的基础上，增加横向压紧装置；在混凝土灌注后期，有效地解决了浮板现象。七、项目完成情况和综合技术应用施工效果（1）项目完成情况由于关健工序施工技术科研攻关提前到位、科研成果准确有效、施工准备充分，施工方案及基本配合比已通过审核。（2）综合技术应用施工效果1、在原高性能混凝土基础上，通过尝试采用多种功能型外加剂，使之成为“自流性强，保水性好，抗裂性能佳”自密实混凝土。2、通过多次的试验，方案必选，确定采用“中间孔灌注，四边角设排浆孔排气”为主要灌注工艺；3、通过改进压紧装置，有效地解决了“浮板”现象八、推广应用前景及综合效益高速铁路无砟轨道的发展，以“安全环保”为前提，追求达到高平顺性和轨道结构纵向刚度均匀化连续性的目标，而材料的选用、轨道扳几何尺寸制造精度、安装误差及轨道结构刚度均匀性是影响高速列车“安全、环保、平稳”的根源。此外，CRTSIII型无砟轨道还具有方便检修等特点，对沉降、变形及不可抗力的影响能尽快修复，大大解决了成本。因此，CRTSIII型无砟轨道具有乐观的推广前景和研究价值。采用上述施工技术和工艺，提高了施工安全和质量，预计后期维修费用将节约资金100万元，取得了良好的经济效益和社会效益。高速铁路CRTS型无砟轨道施工技术研究分报告之一自密实混凝土配制技术中铁十九局集团第一工程有限公司2010年11月自密实混凝土配制技术1、自密实混凝土配制方案及原理配制自密实混凝土的原理是通过外加剂、胶凝材料和粗细骨料的选择与搭配和精心的配合比设计，将混凝土的屈服应力减小到足以被因自重产生的剪应力克服，使混凝土流动性增大，同事又具有足够的塑性粘度，令骨料悬浮于水泥浆中，不出现离析和泌水问题，能自由流淌并充分填充模板内的空间，形成密实且均匀的胶凝结构，同时，在配制中主要应采取以下措施：借助以高效减水剂为主要组分的外加剂，可对水泥粒子产生强烈的分散作用，并阻止分散的粒子凝聚，使混凝土拌合物的屈服应力和塑性粘度降低。高效减水剂的减水率不应低于25%，并且应具有一定的保塑功能。 掺加适量矿物掺合料调节混凝土的流变性能，提高塑性粘度，改变混凝土和易性，使混凝土匀质性得到改变，并减少粗细骨料之间的摩擦力，提高混凝土的通阻能力。2、自密实混凝土的配制要点（1）选用采用“先消泡、再引气”工艺的高效减水剂（2）掺加超细矿物掺合料，如一级粉煤灰，偏高岭土等（3）采用较低的胶凝材料用量（4）选择较低的水灰比（5）采用合适的粗细骨料（6）掺加增稠剂、密实剂等功能性外加剂 3、自密实混凝土配制技术3.1原材料选择依据（1）水泥：宜选择C3A含量低和标准稠度用水量低的水泥更适宜配制自密实混凝土，可以通过水泥与减水剂相容性试验来确定二者之间是否相互适应。（2）矿物掺合料：矿物掺合料应具有“活性效应”、“界面效应“和“减水效应”等诸多综合效应，可选择粉煤灰、矿粉、硅灰等（3）细骨料：选择细骨料的原则是：含泥量低、形状和级配良好、细度模数在中砂范围内。不宜选用细砂和粗砂，因为细砂需要较多的胶凝来包裹，而粗砂保水性差，容易发生泌水现象。（4）粗骨料：最大公称粒径不宜大于16mm,针片状含量5%,含泥量0.5%,吸水率1%(5)外加剂: 自密实混凝土的高流动性、高稳定性、间隙通过能力和填充性都需要借助外加剂来实现，对外加剂的要求是：与水泥相容性好、减水率大、缓凝、保塑。宜采用减水率20%以上的高效减水剂，聚羧酸系类高效减水剂最佳，能够提供强大的减水最用，减水率高达40%。同时，为防止混凝土的离析，还需掺入增粘剂。3.2配合比参数胶凝材料用量：不宜大于600kg/m3用水量：不宜大于190kg/m3砂率：宜在50%-55%之间氯离子含量：不大于胶凝材料的0.1%总碱含量：不大于3.0kg/m34、自密实混凝土拌合物性能指标项 目性能要求检测方法拌合物性能坍落扩展度，mm700附录CT50，s26BJ，mm18附录D泌水率，%0GB/T 50080H2/H10.9附录E含气量，%3.0GB/T 50080竖向膨胀率，%01.0附录F硬化体性能56d抗压强度，MPa40GB/T 5008156d抗折强度，MPa6.056d弹性模量，104MPa3.0056d电通量，C1000GB/T 5008256d抗盐冻性（28次冻融循环剥落量），g/m2100056d干燥收缩值，10-6450高速铁路CRTS型板无砟轨道施工技术研究分报告之二自密实混凝土灌注施工技术中铁十九局集团第一工程有限公司2010年11月自密实混凝土灌注施工技术一、自密实混凝土灌注的质量控制难点及意义在全封闭的环境里灌注混凝土，需要解决两大难题，一是混凝土的自流性和自密性，因为无法用任何振捣器辅助振捣，这一难题，通过自密实混凝土本身的特性得到了解决；另一个难题便是在封闭环境中，混凝土的排气、排浆问题，一旦解决不好，不但影响混凝土的外观质量，还影响混凝土的强度和耐久性。在反复荷载冲击作用下，填充层表层的浮浆开裂、破碎，将影响行车平稳性、刚度连续性。所以，确保自密实混凝土的强度和耐久性的关键技术在于控制自密实混凝土的灌注。二、自密实混凝土灌注施工方法1、 灌注前准备工作自充填混凝土灌注前，应检查以下准备工作：灌注自充填混凝土前，应检查轨道板四周模板的密封情况、排浆孔的设置情况，并检查轨道板之间横向边缝的密封情况，确保模板和边缝密封不漏浆。在灌注前，应采用高压雾化水对轨道板底面进行润湿，并应确保土工布上不得有明显积水。灌注自充填混凝土前，应确认轨道板标高及轴向平顺满足要求，检查精调压板工装的受力状态及其紧固程度，确定封边模具的支护安全可靠时方允许灌注。自充填混凝土灌注前，应检测混凝土拌和物的温度、坍落扩展度、泌水率和含气量等；只有拌合物性能符合设计要求或配合比要求时方可灌注。自充填混凝土的入模温度宜控制在530。灌注前检查灌注设备，确保吊车及灌注工装运转正常。2、 灌注过程采用从轨道板中间孔灌注、四角排气的方式灌注，灌注示意图见下图： 灌注操作要点：、预先将灌注料仓转移到灌注位置，灌注料斗出料口插入轨道板中间预留孔内。、自充填混凝土采用轨道板中间灌注孔进行灌注，四角预留排气孔方式进行。灌注时混凝土通过下料管注入。自充填混凝土灌注速度不宜过快，采取先快后慢方式灌注，且保证下料的连续性。、通过轨道板两观察孔，观察混凝土在板下流动情况。观察灌注料斗内混凝土液面和模板四角排气孔浆体情况，待四角排气孔内混凝土液面全部超出轨道板面时，关闭灌注料斗阀门，停止灌注。、为了防止灌注时浆体流出污染轨道板，在轨道板两观察孔上部插入110mm500mmPVC管。、在炎热季节灌注自充填混凝土时，应避免模板和混凝土直接受阳光照射，保证混凝土入模前模板和钢筋的温度以及附近的局部气温均不超过40 。、在相对湿度较小、风速较大的环境下灌注自充填混凝土时，应采取适当的挡风措施，防止棍凝土失水过快。、在自充填混凝土灌注过程中，应按要求取样制作混凝土强度、弹性模量和耐久性等试件，试件制作数量应符合相关规定。自充填混凝土灌注完成后，应及时养护，养护时间不得少于3、质量检测3. 1施工前检验 施工前应对自充填混凝土用原材料的产品合格证及出厂质量检验报告进行进场核查，并按规定进行复检。按设计及施工要求复检施工配合比混凝土拌合物的工作性能，核查混凝土力学性能、收缩性能和耐久性能等试验结果。 施工前应进行自充填混凝土现场工艺性揭板试验，工艺性试验验收满足要求后才能进行施工。自充填混凝土工艺性揭板试验应符合下表的规定。自充填混凝土揭板试验验收指标与检测方法序号检验项目验收指标检测方法1表面发泡层表面无松软发泡层目测或锤击2表面密实度表面密实、平整，无离析、露石、露筋以及蜂窝等现象。目测或切开断面锤击3表面气泡无大于面积50cm2以上的气泡，面积6cm2及以上气泡的面积之和不宜超过板底面积的2%，采用钢尺或百格网板量测4充盈度自充填混凝土与轨道板和底座的四周接触良好，充盈饱满。目测5断面均匀度切开断面上骨料分布均匀，无骨料堆积、浆骨分离、上下贯通气孔、蜂窝现象。轨道板四角切2个断面、宽长方向切1个断面，目测6泌水性灌注口、轨道板的四角无泌水现象。目测7裂纹无可见裂纹。目测8流水痕迹充填层表面没有明显的流水痕迹。目测自充填混凝土工艺性揭板试验的频次应满足以下要求：不同标段或同一标段内不同的施工作业队至少进行一次；自充填混凝土配合比发生改变时应进行一次。3.2 施工过程检验 施工过程中应对自充填混凝土用主要原材料的品质按相关规定进行日常检验，对自充填混凝土的抗压强度进行日常检验，检验结果应满足设计和施工要