沪杭高速铁路CRTSⅡ型无砟轨道桥上底座板施工技术研究

姚宏生，王春阳

(中国建筑股份有限公司沪杭项目部，上海 201611)

1 工程概况

沪杭高速铁路采用CRTSⅡ型板式无砟轨道结构，中建股份沪杭高速铁路二标段二工区承担了松江特大桥和横潦泾特大桥部分底座板施工。无砟轨道底座板为连续的混凝土板带结构，为缩短底座板施工段长度，解决大长桥要求在48 h内一次连接的技术难题，需提前进行无砟轨道施工单元划分。每个施工单元由“端刺+常规区+端刺”组成。松江特大桥为1个施工单元，横潦泾特大桥划分为3个施工单元，并与相邻施工单位相互协调配合。

2 桥上无砟轨道底座板结构设计

(1)无砟轨道底座板是一个连续的混凝土板带结构，根据无缝线路的原理，按照设计锁定温度与环境温差，计算张拉量，连成整体。

(2)底座板在每孔桥梁固定端上方设剪力齿槽、锚固螺栓，以保证其与桥梁间纵向连接。其余部位通过梁面设置的两布一膜滑动层以保持滑动状态，可忽略桥梁伸缩对无砟轨道的影响。

(3)通过在梁端(梁缝前后)1.45 m范围内设置硬泡沫塑料板，减小梁端转角对无砟轨道结构的受力影响。

(4)通过在桥台后设置摩擦板、端刺结构，使桥梁纵向力不影响路基结构。

3 施工工艺

3.1 施工工艺流程

施工工艺流程如图1所示。

3.2 操作要点

3.2.1 施工准备

图1 无砟轨道底座板施工工艺流程

(1)梁面打磨、验收，防水层施工完成并通过验收，底座板施工单元划分完成，并报设计院审批通过。

(2)钢筋连接器数量根据不同超高段已统计，并安排加工。剪力钉按照不同型号、数量统计完成，并安排加工。

(3)统计底座板各种型号钢筋数量，并提交需求计划。模板按照施工工期、线路超高情况等计算出所需数量，并安排购买或加工。

(4)计算土工膜、土工布、粘结胶的使用量，提交需求计划。按照设计要求底座板垫块间距，计算底座板所需垫块数量，安排预制或购买。

(5)测量准备，包括CPⅢ点位布置、埋设、编号标识等。

3.2.2 滑动层施工

3.2.2.1 滑动层、硬塑料挤塑板作业条件

(1)梁面验收通过。

(2)两布一膜滑动层铺设前，应对桥面进行彻底清理，特别是对油污等污染应特别清理，确保桥面清洁。

(3)铺设滑动层前首先清理防水层，保持防水层干燥，不得残留石子或砂粒等之类的可能破坏滑动层的磨损性颗粒。铺设前需要报请监理单位人员检查。

3.2.2.2 两布一膜铺设

(1)施工前的准备

①高压清洗桥面，防水层破裂处修补。

②应根据桥面上测量标记点确定滑动层铺设位置并弹出墨线，依此控制滑动层铺设。铺设宽度应为3.05 m，保证其宽出底座板每侧5 cm，确保底座板模板与桥面间保持密封状态。

③在底座板范围内沿线路纵向两侧及中间各弹出宽30 cm的粘合剂涂刷带，底层土工布对接，中间薄膜采用熔接方式，上层土工布不许对接。

④粘接剂主剂与固剂的比例为5∶1，施工时若固化时间太长无法进行下一道工序，则可适当调整两者的使用比例。

(2)滑动层铺设方向

从桥梁固定端的剪力齿槽边缘开始，跨过梁缝到相邻剪力齿槽边缘结束，如图2所示。

图2 滑动层铺设顺序示意

(3)第一层土工布采用胶合剂粘贴于桥梁防水层上，注意在梁缝处断开，铺设完成后检查粘贴密实度和延展性。

(4)聚乙烯薄膜在第一层土工布上铺设。原则应整块铺设，若有接缝其接缝采用热熔对接，禁止采用搭接(或对接)方式。

(5)第二层土工布铺于聚乙烯薄膜上，应连续整块铺设。铺设完成后检查延展性，必要时洒水处理。此层土工布铺设完成后应随即用钢筋笼垫块压上。

(6)中间层聚乙烯薄膜和上层土工布要跨梁缝连续铺设。

3.2.2.3 硬泡沫塑料板的铺设

(1)高强度挤塑板铺设如图3所示。

图3 高强挤塑板铺设示意

(2)高强度挤塑板由5块拼装而成，如图4所示，其中3块为600 mm×1 450 mm，2块为 550 mm×1 450 mm，两块之间采用台阶形搭接。

图4 高强度挤塑板拼装示意(单位:mm)

(3)高强度挤塑板安装之前注意观察梁端凹槽是否平整，凸台处直角边缘是否棱角分明，如有问题，必须清理障碍物。高强挤塑板与梁面误差，应遵循“宁高勿低”的原则，在无法做到零误差的情况下，挤塑板应高于梁面，为+4 mm以内。用墨斗弹出挤塑板安装线。

(4)挤塑板与梁面要满涂粘接剂，粘接剂厚度要均匀。挤塑板要与凸台边紧贴，不得留有间隙。梁缝端挤塑板必须与梁缝齐平。

(5)板块组上方于底座板混凝土施工前覆盖一层薄膜，防止底座混凝土灌注时渗入。

3.2.2.4 底座板混凝土垫块安装

(1)底座板垫块提前预制，混凝土垫块摆放符合每延米垫块与底座板的接触面积不小于0.185 m2，每块垫块与底座板接触面的宽度不小于5 cm。

(2)垫块的尺寸取37 cm×5 cm×3.5 cm。(3)垫块梅花形摆放，摆放示意如图5所示。

图5 垫块摆放平面布置(单位:mm)

3.2.3 底座板钢筋

3.2.3.1 底座混凝土钢筋制作加工

(1)底座板内纵向钢筋采用搭接连接，搭接长度规定如下:φ16 mm钢筋搭接长度为1.05 m，φ20 mm钢筋搭接长度为1.32 m，φ25 mm钢筋搭接长度为1.64 m，φ28 mm钢筋搭接长度为1.85 m。

(2)纵向钢筋搭接时，还应满足钢筋搭接接头终点之间的距离为1.3倍的搭接长度，以满足钢筋搭接接头面积百分率≤50%的要求。

(3)纵向钢筋搭接区不得位于剪力齿槽后浇带(BL2)处，在实际施工中应根据施工单元划分情况，调整纵筋的长度。

(4)底座板厚度误差不得超过设计厚度的10%，误差在±20 mm。

(5)横向钢筋加工应按照超高、左右线及里程位置分别计算下料。钢筋的弯制、形状数量、间距、品种满足设计要求和相关规范的要求。

(6)钢筋连接器、剪力钉委托专业钢结构公司加工。加工完成后运至施工现场，由25t汽车吊垂直上桥安装。

(7)钢筋弯曲直径:直径小于20 mm时，弯曲直径为4倍的钢筋直径;大于等于20 mm时，弯曲直径为7倍钢筋直径。

(8)梁缝处加强钢筋采用7.5 m定长钢筋。梁缝区域加钢筋在桥上组装前，根据超高情况分别计算数量及种类，捆绑后挂牌标识，堆放于左右线底座板中间的空地上。

3.2.3.2 剪力钉安装

(1)剪力钉安装应在钢筋安装之前。

(2)剪力钉经厂家加工好后，运至材料仓库，使用时现场施工员同施工队一起根据所需数量零用，然后运至施工地点桥下，经包装后用25 t汽车吊垂直上桥。

(3)剪力钉安装前，齿槽凿毛完成，齿槽内无杂物、积水。

(4)安装前，用丝锥对预埋套筒进行清理，检查齿槽内预埋件的中心位置是否符合±5 mm的要求，对于偏差较大的，应重新植入。

(5)剪力钉旋入梁体深度不小于1.5d(d为剪力钉直径)，即42 mm;剪力钉顶板高度应高于实际底座板厚一半;旋入扭力矩按照不小于300 N·m控制;锚固板与上层钢筋间距应满足混凝土浇筑质量要求。

(6)剪力钉安装时，采用自制的扳手卡住锚固板进行拧紧。

3.2.3.3 钢筋连接器安装

(1)钢筋连接应先进行底座板钢筋安装。

(2)钢筋连接器进场后，应制作专门的吊架放置，防止变形。

(3)安装前，认真复核钢筋连接器的尺寸是否与超高、施工单元划分向一致。

(4)安装其纵向位置与测量标识对应，钢筋连接器的中线应与线路中线相重合。

(5)保护层要求:钢板混凝土保护层厚度30 mm，钢筋混凝土保护层厚度40 mm。

3.2.3.4 底座板钢筋安装

(1)钢筋安装前，确认滑动层施工完成，混凝土垫块摆放符合每延米垫块与底座板的接触面积不小于0.185 m2，每块垫块与底座板接触面的宽度不小于5 cm，垫块的高度与底座板或钢筋连接器处板底保护层厚度相一致。

(2)底座板安装前，一定将下面的滑动层伸展，在安装过程中严禁移动滑动层的位置，禁止破坏滑动层，一旦发现滑动层有破损需重新更换。

(3)为防止钢筋笼吊装时变形，需要加工专用吊具，吊具采用I12型钢焊接而成，吊具宽度约2.89 m，长度根据实际钢筋笼长度确定(钢筋笼的长度由进场的纵向钢筋长度确定，有9、12 m)，每2 m一对吊点。

(4)钢筋笼放置前根据标识牌仔细核对其位置，钢筋安装时设专人指挥吊车，确保钢筋笼快速、准确就位，放置过程中严禁破坏滑动层。

(5)缓和曲线过渡段的钢筋安装按照对应的实际超高值布置钢筋笼，超高过渡通过跨缝纵向筋倾斜实现，跨缝筋布置按照就“高”不就“低”的原则执行。

(6)搭接区段、钢筋连接器处的箍筋采用外箍筋，搭接区段按照加密区间距绑扎，钢筋连接器处按照图纸设计的箍筋类型和间距绑扎。

(7)为了防止底座板混凝土浇筑时混凝土塌陷入梁缝，底座板钢筋安装之前，在梁缝处两布一膜上方设置3 mm厚钢板，长2.95 m，宽度大于梁缝宽度两边各不小于5 cm。

(8)钢板连接器精轧螺纹钢安装后，保持锁紧螺母为松开状态(距钢板距离至少3 cm)。锚固螺母与锁紧螺母如图6所示。

图6 锚固螺母与锁紧螺母示意

3.2.4 底座板模板

3.2.4.1 模板制作

(1)底座板模板

①底座板模板(主要是侧模)采用可调高式钢模板(除直线段)，以适应不同超高的调整需求。

②模板每节3 m，根据全线超高情况，所需的模板型号主要有直线段、A型、B型、C型3种，如图7所示。

③可调模板的超高内侧仍为高18 cm的直线段模板。

④每套模板150 m双线，配长支撑200个，短支撑400个及配套的螺母、螺栓、垫片。

图7 A型、B型、C型模板构造(单位:mm)

(2)后浇带模板:后浇带模板采用木模，在精轧螺纹钢通过位置处开槽，形成镂空模板。

3.2.4.2 模板支设

(1)模板加工完成应标识型号，平板车运至桥下施工地点，用吊车垂直上桥。

(2)模板安装前，准备相应数量的L形铁皮，在模板安装时内衬于侧模，防止漏浆。铁皮厚度1 mm，截面尺寸为10 cm×10 cm。

(3)模板安装前，再次将滑动层伸展，并对模板除锈、涂刷脱模剂。

(4)模板安装时，按照测量给出的控制线控制模板的平面位置。控制线一般位于底座板边线的外侧15 cm。

(5)模板的高程控制点按照图8中1、3点控制，但不考虑底座板两侧20 cm宽度向外的2%排水坡度，在混凝土浇筑收面时按照设计形成反坡。原则上采用规范下限。

图8 底座板放样断面(单位:m)

(6)模板的调高螺栓下面应垫上5 cm×5 cm的铁片，防止调整时将下面的土工布旋起。

(7)模板支设完成后，应检测其垂直度，特别是两侧，宜采用法兰螺丝从防撞墙伸缩缝处使模板下部产生向外拉力，由此可使模板保持受力平衡。

(8)后浇带模板安装牢固，对缝隙用土工布等物填塞严密，防止漏浆。

3.2.4.3 混凝土浇筑

(1)混凝土浇筑前安装测温电偶:常规区每个BL1后浇带之间埋设1根测温线，端刺区每个浇筑段埋设1根测温线。测温线应用扎丝将其固定于底座板钢筋上，外露部分用胶带缠裹严实，防止破坏。在埋设位置的防撞墙上进行标识，混凝土浇筑过程中应特别注意。

(2)混凝土采用搅拌站集中拌制、混凝土罐车运至桥下施工地点、混凝土输送泵车垂直运输至桥上底座板模板内。对于跨河、跨路混凝土输送泵车无法到达的地方，可采用地泵。

(3)混凝土的坍落度应根据现场实际，及时同搅拌站联系，特别是对于超高段，混凝土坍落度太大不容易形成斜面，太小泵送困难。

(4)浇筑时左右线同时进行，边浇筑、边振捣、边拆掉模板内支撑。紧接着采用整平提浆机进行提浆整平，遇到混凝土浇筑超厚的，及时用铁锹取走，反之及时补上。整平提浆机以2遍为宜。

(5)在混凝土初凝前，对底座板混凝土进行横向拉毛，拉毛的区域为轨道板下部，拉毛深度控制在2 mm，拉毛应均匀、顺直、美观。拉毛工具采用废旧电线自制。

(6)形成反坡。拉毛完成后先用自制的木模将多余的混凝土抹去(除超高内侧不用)，然后用铁抹形成向外2%反坡，对于超高段内侧，直接顺坡抹平、压光即可。所采用的工具长度宜为设计反坡的宽度20 cm，最终形成的反坡与拉毛区域间界限分明，顺直，美观。反坡应平滑，严禁出现向内坡度。

(7)混凝土浇筑完成后洒水养护不少于7 d，冬季应采取保温措施。拆模时间不宜过早，防止粘模、掉角。

(8)拆模后全面检查，对于有质量缺陷的立即进行修补，并制定改进措施。

(9)混凝土拆模，且强度达到一定值时，立即安排随后浇带进行凿毛处理。同时对进入后浇带的砂浆、混凝土等及时清理干净。

(10)为了保证CA砂浆支撑层的厚度在2～4 cm之内，底座板施工完成后，及时组织复测，发现问题及时整改、处理。

3.2.5 底座板张拉及后浇带施工

3.2.5.1 后浇带施工工况

“新设临时端刺+常规区+新设临时端刺”、“既有临时端刺+常规区+新设临时端刺”、“固定端刺+常规区+新设临时端刺”、“既有临时端刺+常规区+既有临时端刺”、“既有临时端刺+常规区+固定端刺”共5种工况。

3.2.5.2 设计底座板锁定温度为25℃

当张拉温度位于10～25℃，需计算张拉量进行张拉，当张拉温度位于25～35℃，则用手拧紧即可，张拉温度超过35℃不得进行张拉。

3.2.5.3 以“新设临时端刺+常规区+新设临时端刺”为例，其他依此类推

(1)张拉温度在10～25℃

①总体施工方案

此种情况下，常规区两端及两临时端刺后浇带按单元段中心对称原则安排其连接施工。

区段划分，设置BL1后浇带，浇筑各混凝土浇筑段，其中常规区一个浇筑段中心的BL2一并浇筑。

②基准测量

基准测量时间尽可能安排在与底座连接时间靠近时(即连接温度尽可能与测量时的温度接近)进行。首先进行长度测量:测量LP1～LP5段的长度，准确记录各分段长度值;其次进行温度测量，使用预埋在混凝土底座中的测温电偶测量，一般在中午时分进行。各段长度与对应温度于底座连接前测量1次，测量结果应准确记录并保存(以备邻段底座连接时使用)。此项测量直接关系到后续底座连接筋张拉距离的确定，非常重要，各测量值列表。

常规区板温测量与临时端刺区板温测量同时进行，并据此计算连接筋张拉值。

③张拉作业

a.在作业指导书中列表按温度、影响长度、张拉行程分列，以便指导施工。

b.从临时端刺的自由端开始，依次用手拧紧钢板连接器后浇带(J4到J1)的所有锚固螺母，此时临时端刺具有了承载能力。

c.常规区按构件温度对称进行张拉作业，首先张拉最靠近临时端刺的第2个钢板连接器后浇带的螺母;再张拉靠近临时端刺的第1个钢板后浇带螺母;再张拉K0。

d.临时端刺区按构件温度依次张拉J1和J2，同时在常规区依次向远离临时端刺方向张拉其余BL1。

e.为了保证使临时端刺自由端到钢板连接器后浇带J3区段的摩擦力起作用，将J3张拉J2张拉行程的1/3。

f.每一次纵连后浇带必须在24 h内完成。

g.需要制定一份底板座施工流程控制表，每完成一项划勾，避免漏项。

④混凝土浇筑

a.浇筑常规区内所有 BL1和临时端刺区 K0和J1。

b.浇筑常规区BL2，为了让混凝土浇筑段内的应力均衡化，根据纵连时的底座板温度决定常规区的BL2等待时间。

c.纵连3～5 d后，浇筑临时端刺中部的两个齿槽后浇带。

d.左右线的齿槽后浇带的浇筑应错开两跨梁的长度进行。

⑤后续作业

a.放样轨道基准点，首先测出平面位置，高程待轨道板粗铺后进行。

b.底座板BL1、BL2强度达到20 MPa后，K0～J2段可进行粗铺板，J3～K1段将该段板留出下一阶段后浇带空隙全部放置达到配重，发挥端刺摩阻力作用。

c.常规区可以进行精调、灌浆作业。

d.除靠近临时端刺区240 m过渡段不能进行横接缝封填外，其他常规区可以进行所有轨道铺设工序。

e.常规区轨道板铺设完成后，将靠近临时端刺处的过渡区域末端，在轨道板与底座板之间进行植筋锚固，防止纵向位移。

(2)张拉温度在25～35℃

①整体方案

a.此情况下，常规区两端及两临时端刺后浇带按单元段中心对称原则安排其连接施工。

b.区段划分，设置BL1后浇带，浇筑各混凝土浇筑段，其中常规区一个浇筑段中心的BL2一并浇筑。

②连接作业

a.钢板连接器连接当天，从临时端刺的自由端开始，依次拧紧钢板连接器后浇带(J4到J1)的所有锚固螺母，此时临时端刺具有了承载能力。拧紧时扭力板手的扭矩大于450 N·m。

b.接着把K0并从K0开始把常规区的所有钢板连接器后浇带的螺母拧紧。拧紧时扭力板手的扭矩大于450 N·m。

c.纵连在24 h内完成。③后浇带混凝土浇筑a.浇筑常规区内所有 BL1和临时端刺区 K0和J1。

b.同时可以浇筑常规区所有齿槽后浇带。

c.纵连3～5 d后，浇筑临时端刺中部的2个齿槽后浇带。

d.左右线的齿槽后浇带的浇筑应错开2跨梁的长度进行。

④后续作业

a.放样轨道基准点，首先测出平面位置，高程待轨道板粗铺后进行。

b.底座板BL1、BL2强度达到20 MPa后，K0～J2段可进行粗铺板，J3～K1段将该段板留出下一阶段后浇带空隙全部放置达到配重，发挥端刺作用。

c.常规区可以进行精调、灌浆作业。

d.除靠近临时端刺区240 m过渡段不能进行横接缝封填外，其他常规区可以进所有行轨道铺设工序。

e.常规区轨道板铺设完成后，将靠近临时端刺处的过渡区域末端，在轨道板与底座板之间进行植筋锚固，防止纵向位移。

4 质量、安全控制要点

4.1 质量控制要点

(1)固定齿槽钢筋的连接。固定齿槽在底座板中作用非常关键，它起着将底座板与梁体连接的纽带作用，将列车的冲击荷载通过固定齿槽传递到梁体、桥墩直到桩基，所以施工中要确保齿槽连接钢筋的高度、扭力、旋入长度。

(2)混凝土浇筑。首先要对原材料进场进行严格的控制，应符合《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》的规定，混凝土拉运至现场要对其进行含气量、坍落度、扩展度的检测，浇筑过程两后浇带之间要连续浇筑，施工中要确保混凝土振捣密实，并在合适的时间对混凝土表面进行拉毛处理。拉毛的时间要掌握合适，主要跟温度有关，不能太迟也不能太早。

(3)高程。底座板混凝土的高程控制是无砟轨道施工的关键工序，因为底座板与轨道板之间设计沥青砂浆层厚度为3 cm，底座板超高后，难以保证沥青砂浆厚度最小2 cm的要求，并且给精调带来很大的难度，因为千斤顶调节爪厚度为2.8 cm。底座板欠高时，沥青砂浆层厚度超标，既浪费砂浆，又对列车的运营带来危害。

(4)后浇带连接。后浇带的连接是底座板的关键技术，其连接时温度不能超过30℃，张拉过程必须全过程监控，在25～35℃之间张拉，按张拉力控制，即先将远离混凝土一面的螺母拧紧至后浇带钢板，然后对自由端螺母施加以450 N·m的力矩进行张拉;当温度小于25℃时，需测量临时端刺张拉段的长度及温度，通过计算按张拉距离控制进行张拉。

(5)后浇带检查。张拉前要对后浇带进行详细的检查，一是检查后浇带内是否打扫干净及凿毛处理情况;二是后浇带螺母的检查，有无丢失及是否松开，另外还要对螺母的尺寸进行检查，看是否与张拉扳手匹配;三是后浇带混凝土到钢板的距离，查看扭矩扳手套筒能否正常使用。

4.2 安全措施

(1)每个作业面安排专职安全员跟班作业，安全员佩带袖章，对施工作业人员操作进行监督，并做好安全检查记录。

(2)各施工队对上场施工人员开展安全教育，提高安全意识，加强责任心，了解该工程施工安全要点。

(3)每道工序开工前，现场技术人员应按施工安全措施要求，对操作人员进行详细的工序、工种安全技术交底，使全体施工人员懂得各自岗位职责和安全操作方法，安全技术交底要结合安全操作规程及安全施工的规范标准进行，避免口号式，无针对性的交底，并认真履行交底签字手续。

(4)在施工过程中技术员、安全员、现场管理人员要经常检查安全措施的贯彻落实情况，及时纠正违章行为，使安全措施得到认真贯彻执行，达到既定的施工安全目标。

5 结语

CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板施工，还有很多正在探索、改进、完善的地方，如在锁定温度范围内取消钢筋连接器、优化底座板张拉连接、简化底座板施工工艺，将作为今后研究的重点。

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