京沪高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道预制关键技术探讨

摘要：京沪高速铁路是我国《中长期铁路网规划》中投资规模最大、技术含量最高的一项工程,也是我国第一条具有世界先进水平的高速铁路,正线全长约1318km,与既有京沪铁路的走向大体并行,全线为新建双线,设计时速350km,初期运营时速300km。该项工程预计5年左右完成,2010年投入运营。中铁**局徐州制板场负责京沪线DK629+433-DK700+646段上CRTSⅡ型22503块无砟轨道板的预制任务。本文综合阐述了CRTSⅡ型无砟轨道板工艺流程、预制技术及重点施工环节控制，为以后同类产品生产提供经验。

关键词：CRTSⅡ型无砟轨道板；预制技术；重点施工环节

中图分类号：TU74 文献标识码：A

1 轨道板基本结构

CRTSⅡ型轨道板长 6450 mm,宽 2550 mm,厚3200 mm（承轨台计算在内）,每块板混凝土 3. 45 m3 ,板重约 8. 8 t。轨道板横向配置60根Ф10预应力钢筋 ,纵向配置6根Ф20精轧螺纹钢筋 ,用于轨道板的纵向联接。预应力钢筋的上层及下层均有一层钢筋网片 ,钢筋之间的联结均做绝缘处理；轨道板混凝土设计强度为 C55。

2 轨道板生产关键工序控制

轨道板预制施工环节流程图如下（附一）：

2．1钢筋网片绑扎、接地端子焊接、绝缘垫片安装

上下层钢筋网片制作工艺流程 (见图附二)

附一：轨道板预制施工工序

2.1.2对网片内钢筋间不同介质绝缘性能分析

钢筋所有交叉点使用绝缘热缩管及绝缘垫片绝缘 ,绝缘热缩管材质为聚丙烯或聚乙烯，在套入钢筋时用天燃气喷枪进行烘烤，使其与钢筋紧密套箍在一起。绝缘垫片材质性能要求介电强度值不小于30Kv/mm。

各种材质绝缘性能分析：

①普通钢筋与钢筋间穿套热缩管绝缘检测

②涂层钢筋间绝缘检测

③普通钢筋加垫片绝缘检测

通过上述试验数据分析：①热缩套管绝缘性能最佳；②涂层钢筋绝缘效果良好，但是绝缘效果不稳定，个别位置会有不绝缘现象。③普通钢筋加绝缘垫片绝缘效果稳定，但绝缘性能一般。

总结：精轧螺纹钢、φ8结构钢筋与预应力钢筋交叉点等位置采用热缩套管绝缘，其余位置用绝缘垫片夹垫，夹垫绝缘垫片尺寸为3*3.5cm。

2.1.3对钢筋网片制作胎床的改良

胎具的钢筋木条卡槽加深，采用矩形卡槽，并在四周钢筋端部增设限位定位装置；下层网片接地端子位置增设限位装置，在绑扎时钢筋网片能够准确定位。接地端子及扁钢焊接处由限位装置保证其焊缝平直，焊缝要求饱满符合施工要求。

为使限位效果更佳，限位装置可采用角钢或槽钢，在固定钢筋的位置上设置相应的卡槽，使钢筋在绑扎的过程中不易移位，钢筋长度及间距控制的更加精准。同时为了与胎床内部木梁上的卡槽相对应且不易发生形变，木梁上的卡槽宜采用耐磨且不会对绝缘涂层造成破坏的材料制作，如耐磨橡胶等。

2.1.4电阻值的检验、测量

电阻值测量分为两个阶段：①上下层钢筋网片绑扎完成后钢筋间电阻检测；②上下层网片入模后上下层钢筋及预应力筋间绝缘检测。

2.2模板问题的处理：

每个施工循环轨道板脱模后，都要对轨道板模板进行处理，处理包括标高校正、变形观察、清理打磨、缺陷处理等。

2.2.1标高校正

标高校核是在轨道板脱模后测量组对模板高度变形量的校正，一般测量点位置选取在承轨槽两侧。

测量组测量时其测点顺序为：1、7、13、19、22、28、34、40八个点。选择这八个点的原因是模板底部支撑与这八点相接近，如模板内个别点标高与设计标高差值大于0.3mm时则应对此点相应的支撑标高作出调整。

2.2.2变形观察

变形观察是指模板中四角翘曲、旁弯、整体扭曲、定位孔之间距离、承轨槽平整度、钳口距离、承轨面与钳口夹角、承轨面坡度、套管定位距离、直线度等测量。要求实测值与设计值偏差在允许范围内；测量时采用全站仪、游标卡尺、工装设备。

测量完成后，对误差超标的位置采取调整，更换等措施，使误差满足设计要求，调整完成后进入下道施工工序。

2.2.3清理打磨

模板尺寸调整的同时，模板清理混凝土渣子及杂物等，主要处理的部位：端头部混凝土粘连，侧模处混凝土凝结块。端头部位需用打磨片将模板打磨干净光滑，侧模处混凝土刮削干净后用铁锤敲击锁分丝隔板用的横梁，使混凝土脱落，并在锁销的位置滴入机油，防止锁销锈蚀以及安装分丝隔板时容易入槽。

侧模及分丝隔板结合位置防止漏浆采用海面胶条粘贴在分丝隔板底部，锁具位置空洞用海绵堵塞。端头橡胶模侧边及底部采用海绵胶条封堵缝隙，防止漏浆。

2.2.3缺陷处理

模板材质为Q235钢材，在构件拼装时不可避免的会有微小缝隙，而这些缝隙在将会造成轨道板的外观质量缺陷，这就要对缝隙进行修补。一般修补可采用以下几种办法：①采用原子灰封堵，封堵效果很好，但是原子灰容易脱落，一般在施工两到三个循环后原子灰便需要清理后再次封堵，原子灰封堵一般用于微小缝隙。②用玻璃胶或工业密封胶处理，玻璃胶或密封胶适用于较大的缝隙，比如端头橡胶模与钢模间的缝隙。玻璃胶强度韧性较高，粘结结实，但一般玻璃胶为酸性，对钢模有一定的腐蚀性，容易锈蚀模板。工业密封胶为中性，但强度不如玻璃胶，在轨道板的施工中临时封堵有可能因时间较短而强度达不到要求。③采用工业专用钢质修补剂，适用于微小缝隙，粘结结实且不容易被破坏，但造价较高。

分丝隔板处理：分丝隔板在使用过程中容易出现变形现象，为了保证其合格的工作性能，在使用一段时间后对其顺直度应有校核维修，维修时采用外力将其矫直。对分丝板调整时还需要千斤顶一台，垫块若干。调整时将分丝板变形两端垫起，变形中部置于焊接横梁下，用千斤顶定压。直至将分丝隔板调整顺直。

2.3预应力的施工控制

2.3.1张拉前检查

张拉前对所有锚具、两端张拉挡板，张拉滑块进行系统的检查，

预应力筋端头露出锚具4cm，每个锚具夹片必须上紧夹死，注意夹片

上不得有油污，不得有裂痕，要经常对夹片内口丝扣进行检查，如发现磨

损较严重时应及时对夹片进行更换。初张拉时锚具必须卡入滑块上限位槽中。同时检查钢筋端头在锚具外的外露长度，尽量使钢筋外露长度均匀一致，使张拉时整体受力均匀。初张后预应力钢筋需经过梳理方可进入下道施工环节，钢筋梳理主要是预应力筋不得有交叉缠绕等不良现象，否则张拉时容易产生断裂。

2.3.2张拉控制及施工操作

PC控制张拉设备 ,可输入张拉和放张控制参数 ,在执行过程中按照工艺控制参数 (行程、油压允许偏差 )要求进行纠偏的调节控制 ,显示并储存 4个千斤顶行程和压力数值 ,实现液压系统张拉、放张等操作的自动控制 ,具有自动记录、存储及打印张拉数据功能等。

张拉实际操作：张拉可分为初张、终张和放张。

初张为终张拉力的20%，初张后安装分丝隔板，并锁定在模具上，初张前千斤顶应该先归零位，检查预应力筋有无缠绕交叉现象，并作出及时调整；终张为将预应力钢筋张拉至设计值，张拉期间密切注意锚具、预应力筋、及分丝隔板的情况，如有异常，应立即停止张拉并作出处理。张拉结束后，利用调整环使液压缸止动并卸压。

在张拉过程中预施应力值采用双控，以张拉数据为主，预应力筋伸长值作为校核。

放张时千斤顶必须再次张拉，卡环松动停止张拉，卡环卸下后放张。

张拉时密切注意电脑上显示数据的变化情况，两组千斤顶行程基本一致，同端千斤顶行程偏差控制在2mm以内，异端千斤顶行程控制在4mm以内，不得偏拉。

在张拉力值的控制上，实际总张拉力、钢丝伸长值与设计额定值偏差不大于 5%,实际单根预应力钢筋的张拉力与设计额定值偏差不大于 15%。在自动张拉系统张拉过程中 ,始终保持同端千斤顶活塞伸长值间偏差不大于 2 mm,异端千斤顶活塞伸长值间偏差不大于 4 mm。

2.4混凝土施工

2.4.1准备工作

混凝土浇筑前必须将施工环节中各项工作提前考虑，安排到位。组织专业人员对机械设备检查，对生产机具及混凝土检查设备准备。

2.4.2混凝土施工：

混凝土施工时塌落度控制在120~180mm为宜。

混凝土由设在制板场内的搅拌站供应，运料小车直接接料，通过专用运输轨道运至生产线内，用10t桁吊吊运料斗至布料机上卸料。

混凝土采用高频振捣工艺捣固，避免采用振动棒捣固的方式，同时应注意避免出现振捣不到位或过振的现象，振捣时以混泥土内基本无气泡冒出，表面出现3mm左右厚的浆体为宜。混凝土布料机自带整平机整平混凝土浇筑面。

采用自主研制的混凝土布料机，可以实现多台座连续浇筑，混凝土出料时由串筒直接放料至料斗内，并通过横移小车运输至轨道板生产线内，再由桁吊提升至混凝土布料机正上方，打开料斗门，将混凝土放入布料机的储料仓，然后储料仓门打开，将混凝土均匀的布到模具

内，高频转换器配合高频振动器完成振捣工艺，然后由布料机的整平装置将混凝土振动刮平。混凝土布料机沿轨道浇筑，龙门吊不停的将灌有混凝土的料斗吊入，保证布料机料斗布料的连续性，不得间断。振捣方式以底振为主，顶振为辅。

2.4.3养护过程

混凝土制备时 ,采取相应措施保证混凝土的温度在 20～30℃,冬季施工时，混凝土灌筑前将模具加热到约30℃,一般情况下 ,灌筑混凝土时停止对模具加热 ,依靠模具现有的热量及水泥的水化热便可保证混凝土中水泥水化反应的正常进行 ,如果厂房内温度过低 ,则需启动温控设备对模型加热。在每个台座模具下方均匀布置 2个温度传感器 ,传感器将检测的温度传送到温控设备 ,通过温控设备调节和控制混凝土灌前、灌中以及养护过程中模具的温度。

每个台座的最后一块轨道板灌筑完成后 ,在板内埋入温度传感器 ,并将传感器连接线联结到温控设备。同时制作试件 ,放入预先加热好的水槽内，水槽内的温度传感器也与温控设备相连 ,温控设备随时跟踪轨道板的芯部温度，以此为基准，控制水槽中的水温，使试件养护温度与轨道板的芯部温度一致。

养护时间大约 16 h时，从水槽中取出试件 ,通过压力试验机检测试件抗压强度，强度达到 48MPa,则可进行放张脱模作业 ,否则 ,养护过程继续进行 ,直到抗压强度满足要求为止。

轨道板灌筑成型后 ,采用自然养护方式 ,立即用养护膜覆盖 ,尽量减少表面暴露时间 ,防止表面水分蒸发。轨道板脱模后 ,立即覆盖养护 ,静养时间24 h后轨道板外运静置储存。

轨道板用混凝土的理念与国内混凝土有明显的区别，采用国内极少使用的超细水泥 （550～630m2/kg），不添加粉煤灰、硅灰等掺和料。因此，混凝土的试配要根据其基本理念，与水泥厂家共同研制新型水泥，反复试配。试配过程中 ,在满足力学指标及耐久性的前提下 ,满足现场施工的工艺性。为达到早期较高强度 ,新拌混凝土温度应该尽量高 ,但不允许超过30,否则养护过程中会超过最大允许温度。另外因为混凝土会快速硬化,在水化热开始出现之前就不均匀冷却 ,会导致开裂现象的发生。

2.5半成品板存放

轨道板在厂房内养护完成后 ,运到半成品板库存放 ,存放时间取决于混凝土徐变、收缩进程和环境条件 ,一般为 1个月左右 ,待板体混凝土收缩和徐变基本完成后便可转入下道工序 ,进行承轨台打磨加工。

在半成品板库内 ,每 12块轨道板为 1垛 ,采用三点支承 ,基座上标识支点位置。

每层板之间以及板与基座之间安放 4个垫块 ,分别支承在板的第二个预裂缝和第七个预裂缝处 ,垫块要上下对齐 ,防止产生变形。

台座及垫块高度最大误差不得超过2 mm。

2.6轨道板打磨：

打磨工序流程（见附十五）：

通过数控磨床实现轨道板打磨自动全过程控制。

（1）轨道板定位后，通过激光扫描装置测量半成品板20个承轨台的 X、Y、Z轴的坐标以及倾斜角等，预先输入给定值，确定加工量。

（2）打磨时，每个横向进给需要2个行程，中间磨轮需旋转180°。

（3）打磨完成后通过激光扫描装置测量成品板，对照比较预先输入给定值，进行数据处理和产品判定。

（4）在合格的成品板表面刻上编号。

（5）松开定位装置，将成品板移出工位。

附图三：打磨工序流程

2.7安装扣件等

在轨道板装配区，清理套管内的水、定量注射油脂，完成轨道扣件的安装，将成品板运往成品板存放区。

2.8成品板的存放

在成品板库内，每9块轨道板为一垛，采用三点支承，基座上标识支点位置（与半成品板存放方法基本相同）。

3结语

通过吸收博格公司成套的轨道板预制技术，以及京津城际Ⅱ型无砟轨道板的生产经验 ,京沪高速铁路轨道板预制中已经实现了CRTSⅡ型轨道板成套技术的全部国产化 ,部分技术已经成熟并实现自主创新。目前，我国生产轨道板的外观、质量已达到国际先进水平。

轨道板预制技术已日臻成熟，本文大致综述了轨道板预制过程的几个重要环节，在日常生产中还有许多施工细节需要完善和改进，本文对CRTSⅡ型无砟轨道板的生产施工进行综合阐述谨为以后同类产品的生产施工提供经验。

参考文献：

[1] 客运专线铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道混凝土轨道板（有挡肩）暂行技术条件（科技基[2008]173号）[M ]. 北京：中国铁道出版社，2008年.

[2] 铁路混凝土工程施工质量验收补充标准[M ]. 北京：中国铁道出版社，2008年.