1、高速铁路桥梁CRTSIII型无祚轨道 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，无碎轨道田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
2、 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CRTSI型无碎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+558.47 DK55+660瞰号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
3、 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
4、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CRTSI型轨道板。具试验成果在湖北城 际、盘 锦至营口和沈阳到丹 东客运专线铁路应用和实践。CRTSI型无碎轨道技术工艺复杂，受外界环境影响多，可借鉴的工程项目少
5、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CRTS1无碎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碎轨道的发展，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型无碎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型无碎轨道
6、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。在舁 厅P名称1CRTSI型板式无碎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CRTSI型板式无碎轨道施工提 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
7、水性好、抗裂防冻性能佳”的实 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CRTS1型板式无碎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 、
8、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
9、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，加入高效减水齐L增稠齐h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
10、 ，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
11、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碎轨道田型板技 术如何在现场施工中具体操作运用为最终
12、 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
13、。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，
14、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CRTSi
15、n型无硅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
16、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。J自重作用自密实混凝土仅依靠自重进行充模并形成均匀密实的硬化 体,这要求混凝土拌和物必须具备尽可能低的屈服剪切应力，以 保证拌和物高的填充性；同时，拌合物还应具有适当的塑性貂度 系数，以保证在流动和充模密实成型过程中拌和物的均匀性，浆 体和骨料颗粒不发生离析泌水现象.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
17、，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
18、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，聚竣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%o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
19、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，mmM00附录CT50, s26BJ, mm09附录E含气量，总0GB/T 50080项目性能要求检测方法竖向膨胀率，%01.0P 附录F 硬化体性能56d抗压强度，MPaN056d抗折强度，MPa用.0GB/T 5008156d弹性模量，x 104MPa点.0056d电通量，C100056d抗盐冻性（28次冻融循环剥落量），g/m2000GB/T 5008256d干燥收缩值，X10-6450高速铁路CRTSIII型板无昨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
20、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
21、，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 530c。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
22、式灌注，灌注示意图见下图：ri模板排气口L模板排气口观察口灌注进料口观察口模板排气口模板排气口LJ1_1、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110mmX500
23、mmPVC 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40c。、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，养护时间不得少于工精统前模及排气口设置改进轻傀型模板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
24、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在耳 J 丁 P检验项目验收指标检测方法1表面发泡层表面尢松软发泡层目测或锤击2表面密实度表卸密实、平整，无离析、露后、露筋以及蜂窝 等现象。目测或切卅断面锤击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圆积的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
25、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、上卜贯通气孔、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。4、 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 求。在自充填混凝土施工过程中，如更换水泥、外加剂、矿物掺和料、
26、骨料等 主要原材料的品种及规格，应重新进行混凝土配合比选定试验， 并对试验配合比 混凝土的拌合物性能、力学性能、收缩性能与耐久性能进行检验，检验结果应满 足相关要求。施工过程中自充填混凝土拌合物工作性能与硬化混凝土质量检验的频次 应符合下表的规定。自充填混凝土性能检验频次在耳 J 丁 P检验项目检验频次1坍落扩展度搅拌站首盘混凝土。每罐车取样检验一次。2T50时间3泌水率4含气量搅拌站首盘混凝土。每50m3至少取样检验一次。856d抗压强度每班次至少取样检验一次。每100m3混凝土至少取样检验一次。高速铁路CRTSHI型无昨轨道施工技术研究分报告之三防止“浮板”技术中铁十九局集团第一工程有限公
27、司2010 年 11 月防止浮板施工技术1、浮板的原理总所周知，混凝土的浮力是水浮力的 2.4-2.6倍，一块P5600的板在正常灌 注速度下约能产生600kg的浮力，所以必须设置压紧装置防止浮板。压紧装置应 具有足够的刚度，防止弹性变形、 非弹性变形影响板面高程。另外灌注速度也是 影响浮力的一个重要因素。2、设置横向限位装置的原理混凝土灌注至板底，因为压紧装置的作用，混凝土竖向移动的能量受到部分 反射，转变为平纵向移动，加剧与板底的摩擦，使之具有横向移动的分力，轨道 板在此分力作用下，将产生纵横向移动，经定位测量，该偏位大小在20-30mm左右,超过中线允许偏差。第二种方案充填层充填层4、灌注速度的改进充填层混疆土先填层混凝土凌动方向非理想状态采用先快后慢的灌注速度，一方面可防止“浮板”现象的发生，另一方 面可减少气泡的产生。为了更科学的控制速度，可在灌注料斗内设置标线，调高控制阀门的精度 等措施，通过不断的尝试和试验，找到最佳灌注速度，便于标准化的管理。
