高铁轨道（精选7篇）
高铁轨道 篇1
0 引言
随着京津城际、武广高铁、郑西高铁、沪宁城际高铁等相继开通运营，以四纵四横为主骨架的高速铁路网引领我国全面进入高铁时代，结合高铁车站建设的轨道交通枢纽也得以蓬勃发展。
在过去的建设中，高铁站交通枢纽的功能定位比较单一，许多高铁站交通枢纽的规划设计并没有较好的结合城市发展战略的需求，而是由于用地、投资、拆迁等方面的问题，大部分都选址在城市郊区，由于配套交通设施的匮乏，乘客到达和离开高铁站都十分不便，这造成了高铁站交通枢纽的使用效率低下。此外，我国在高铁站交通枢纽的建设过程中存在盲目求大、求全的倾向，结果造成旅客换乘的步行距离过长，枢纽衔接换乘效率和服务水平较低。
因此，在目前中国高速铁路迅猛发展、高铁站交通枢纽蓬勃建设的大环境下，很有必要研究不同功能定位下的高铁站交通枢纽分别应该如何组织交通，以实现枢纽换乘的有序、高效。本文以深圳市福田站枢纽和深圳北站枢纽为例，探讨“中心型”和“外围型”高铁站交通枢纽不同的规划理念及换乘设计方法，对不同类型高铁站交通枢纽规划设计具有参考价值。
1 高铁站交通枢纽的功能和分类
分析高铁站交通枢纽的功能和分类，是科学规划设计此类枢纽的前提。从基于城市发展战略的角度考虑，高铁站交通枢纽主要承担功能有两种:
1)国家铁路的重要节点，服务长途客流，有利于所在城市对全国的辐射作用，引导城市空间结构的形成，促进城市副中心的发展。
2)城际铁路的重要换乘中心，服务城际客流，强化所在区域对周边城市的联系、辐射，提升所在城市的中心地位。
高铁站交通枢纽按照枢纽所在区位可分为5类:
1)核心区综合客运枢纽;
2)中心区综合客运枢纽;
3)市区外围区综合客运枢纽;
4)边缘组团区综合客运枢纽;
5)外围衔接区综合客运枢纽。
第1),2)种本文统称为“中心型”高铁站交通枢纽，第3),4),5)种本文统称为“外围型”高铁站交通枢纽。
2 深圳高铁站交通枢纽换乘设计实例研究
本文将以广深港客运专线福田站枢纽和深圳北站枢纽为工程实例，研究“中心型”高铁站交通枢纽和“外围型”高铁站交通枢纽的换乘设计方案。
2.1 广深港客运专线功能分析
广深港客运专线是国家《中长期铁路网规划》中提出的京广深港客运专线的组成部分，也是珠三角区域最重要的一条区域高速城际铁路，既承担长途客运功能，又承担广深港间短途城际客运功能。
广深港客运专线深圳境内的长途客流主要出行目的为旅游、探亲访友等，一般以全市域为目的地，高铁站位于空间及人口的中心比较适宜;而城际客流出行的目的主要为商务、办公，从国外先进经验来看，高铁站适宜设置在城市中心区，以加强中心区的易达性及对商务客流的吸引力。根据广深港客运专线功能定位和深圳境内的客流需求及特征分析，在深圳境内设福田站和深圳北站，分别承担短途城际客流和长途客流。
2.2 福田站枢纽换乘研究
福田站枢纽位于深圳市核心区———福田中心区，紧邻市民中心，集高速铁路、城际铁路、城市轨道交通、公交、出租等多种交通设施于一体，是典型的“中心型”高铁站交通枢纽。
福田中心区现状发展已十分成熟，车站选址用地非常受限，经深入比选，福田站采用全地下的车站敷设方式，设置于福田中心区益田路地下3层，车站深度达32 m，是我国第一座位于城市中心区的地下高速火车站(见图1)。
福田站枢纽换乘设计理念是:以轨道交通接驳为主导，常规公交、出租车接驳为补充，并尽可能限制私人接驳交通。
2.2.1 轨道交通间换乘
为构筑发达的轨道交通网络接驳福田站枢纽，共布设了10个轨道车站，使铁路与城市轨道形成便捷换乘，预计承担广深港福田站80%的换乘客流。
福田站枢纽地下1层为综合换乘大厅，地下2层为2,11号线福田站、1号线会展中心站及购物公园站，地下3层为地铁2号线市民中心站、3号线福田站及购物公园站、4号线会展中心车站、国铁福田站。除地铁2,3,11号线间换乘量较大，采用共同站台换乘外，布置枢纽轨道间其他客流通过地下1层换乘大厅进行换乘。
2.2.2 换乘设施设计
综合考虑各种交通方式的覆盖区域及特点，根据预测客流量，得出各类交通接驳设施所需的规模，见表1。
1)常规公交接驳方案。
结合中心区的实际情况，经综合比较，公交首末站选址于益田路东侧的绿化带内。该首末站对不同方向的车流由不同的出入口及车道边进行组织，客流通过楼扶梯可以很方便地进入国铁福田站站厅。
除公交首末站外，对于枢纽范围内的公交停靠站接驳设施也进行了调整，设深南大道辅道公交停靠站，主要服务枢纽轨道2,3,11号线及周边地方客流;另在益田路东侧增设深港湾公交车停靠站，主要服务广深港客运专线福田站及周边地方客流。
2)出租车接驳方案。
对出租车采取适当限制的方法。由于主要的接驳客流集中点相对比较分散，出租场站分别在深南大道两侧及益田路东侧绿化带分散布局。其中，深南大道北侧绿化带设置地面出租车即停即走场站;深南大道南侧结合地形及南面绿化带，在地下-5 m层集中设置具有一定排队长度的开敞式出租车接驳场站，主要服务轨道11号线及国铁客流;益田路东侧市政公园-10 m层靠近国铁福田站设置集中的开敞式出租车场站，主要服务国铁客流。
3)社会车辆接驳方案。
鉴于中心区用地紧张，交通本身压力很大，福田枢纽不鼓励小汽车接驳，不新建停车场，而是利用周边现状的两座大型停车场——市民广场地下停车场(2 100个车位)和建设中的深交所地下停车场兼顾枢纽接驳停车需求，并规划了两个停车场与枢纽的联络通道。
在枢纽周边道路上，根据需求分布及步行系统条件，设置了一系列与出租车合用的即停即走接驳点，每个点可停靠2辆～8辆小汽车，方便需要的乘客。
2.3 深圳北站枢纽换乘研究
深圳北站枢纽位于深圳宝安龙华扩展区中部，距深圳市中心(市民中心)9.3 km，集国铁车站、地铁4,5,6号线、长途汽车场站、公交大巴场站、出租小汽车及社会车辆停车场站等各类公共交通设施于一体，是典型的“外围型”高铁站交通枢纽。
深圳北站枢纽换乘设计理念:一体化布局，立体化换乘，多种形式的场站实现便捷的接驳换乘。利用多个层面组织交通，实现人车分流。
深圳北站枢纽换乘设计，主要利用“十”字结构的四个象限，逆时针方向分别布置出租、公交、长途及社会车辆停车场，形成高铁站房东西两侧两个站前交通广场(见图2)。
2.3.1 枢纽总体换乘布局
东广场:共7层:地下2层为城市主干道新区大道;地下1层为地铁5号线站台层和平南铁路;地面层为地铁5号线站厅层，短距离接驳的公交和出租车场站;地上1层为交通层，长距离接驳的公交和出租车上客区;地上2层为国铁站房、东广场，长距离接驳的公交和出租车下客区;地上3层为地铁4,6号线站厅层，地上4层为地铁4,6号线站台层(见图3)。
西广场:共3层:地下2层为社会停车场，地下1层为出租车和社会停车场站，地面是西广场。
2.3.2 换乘设施设计
根据高峰小时接驳换乘客流预测数据，结合枢纽的接驳交通需求，按照相关规范，在考虑一定的预留量后，得出各类接驳方式的规模，见表2。
1)常规公交接驳方案。
公交车场站为始发站，布置在深圳北站的东北象限内地面层，由上塘路组织进出。
2)长途汽车场站方案。
长途车场站布局在西广场的西北侧象限内，主要服务于铁路客流转乘(见图4)。
3)出租车接驳方案。
出租车场站分东西广场两处设置，分别布置在深圳北站的东南侧和西南侧象限内(见图5)。
4)社会停车场接驳方案。
社会停车场布局在深圳北站的西南侧象限内的地下层(如图6所示)。
3 结语
“中心型”高铁站交通枢纽的土地资源稀缺，其规划应尽可能减少占用地上、地面空间，甚至可以参考福田站枢纽，考虑全地下的车站敷设形式，其规划重点是尽量提高轨道交通的客流分担率，严格控制公交、出租车接驳场站的设施规模，以解决在中心区引入高铁站的交通疏解问题。
“外围型”高铁站交通枢纽规划设计重点是要充分利用竖向空间，构建步行平台，实施人车分流，以及新建道路设施实现车流的管道化运行。
最后，随着城市综合客运体系的不断完善，我们对高铁站枢纽的规划理念以及认识也将不断地变化和深化，希望本文提出的不同功能定位下的不同换乘设计理念，能给其他城市和同行们有所借鉴。
摘要：针对目前我国高铁站交通枢纽功能单一,换乘效率不高的问题,结合实例,分析了“中心型”和“外围型”高铁站交通枢纽换乘设计的规划理念及设计思路等,总结得出了两种设计的功能和作用,对不同类型高铁站交通枢纽规划设计具有参考价值。
关键词：轨道交通,枢纽,功能,换乘设计
参考文献
[1]宗传苓,谭国威,张晓春.基于城市发展战略的深圳高铁枢纽规划研究[J].规划师论坛,2011(10):35-36.
[2]深圳市城市交通规划设计研究中心.福田站综合交通枢纽工可研及初步设计阶段交通设计专题研究[Z].2009.
[3]深圳市城市交通规划设计研究中心.深圳北站综合交通枢纽工可研及初步设计阶段交通设计专题研究[Z].2009.
高铁轨道 篇2
【关键词】无砟轨道；混凝土裂缝；高速铁路；道床板
目前国内高速铁路采用的无砟轨道主要有两种， 即板式无砟轨道与双块式无砟轨道。道床板表面容易出现裂缝，设计配筋与施工质量等，最终导致上下贯穿裂缝；由于施工捣固不均等，配筋大小不一或错位，使得道床板内部不密实、空隙、空洞、钢筋异常，发展成为承载力过低、道床板破裂、道床板承载力不均等等，这不但使得绝缘性能逐步下降，裂缝渗水加速基础下沉加大基础沉降值，降低道床耐久性和道床承载力，影响行车安全；增加工务部门维修工作量。因此分析双块式无砟轨道道床板混凝土裂缝病害发生的机理，在设计和施工中预防裂缝的产生，提高双块式无砟轨道施工质量。
1.无砟轨道板开裂成因及对策分析
在施工中现浇无砟轨混凝土道床板出现结构裂缝，裂缝使道床混凝土板中的钢筋发生锈蚀，锈蚀的钢筋会挤胀混凝土，进而使得裂缝更具扩张趋势，处于绝缘节点的卡子也会逐步失效，在绝缘性能方面大打折扣。同时，结构裂缝的渗水也会加速基础下沉的速度，沉降值迅速攀升降低了无砟轨道道床的耐久性以及承载能力，严重的将影响到轨道的行车安全。因此，本文分析不同无砟轨道混凝土道板的裂缝开裂机理，旨在设计与施工两个方面做好预防裂缝产生的预防工作，从而保证无砟轨道混凝土道床的施工质量。
笔者认为，无砟轨道路基基床板常见的结构裂缝成因主要有：
（1）混凝土材料的不均匀导致裂缝的产生。混凝土的不均匀性主要包括水灰比的分布不均，不均匀分布的混凝土骨料产生结构内部应力不均的情况，从而有可能导致轨道板产生裂缝。
（2）结构设计因素。新老混凝土板的结合部位，轨枕角容易出现不同方向的收缩，在混凝土硬化后也在角部的应力集中引起的混凝土收缩拉伸状态，加剧了裂缝的发展，并随着时间的推移和延长和扩大。
（3）混凝土施工温度。后浇混凝土在硬化过程中，会产生大量的水化热，其大部分水化热在3天之内会被释放。尤其是在夏季施工中，如果不采取有效的降温措施，大体检混凝土构件的内部温度会达到65-70℃，甚至会更高，大量的水化热导致内部温度迅速提升，而混凝土表面迅速冷却，内外形成较打的温差，从而造成内、外部热胀冷缩的程度不同，混凝土表面产生一定的拉应力。当应力超过硬化过程中混凝土抗拉强度，混凝土表面就会产生裂缝，裂缝通常只在混凝土表面浅裂纹的范围，或沿长边部分出现。
（4）混凝土干缩。水泥浆蒸发会使得混凝土构件产生干燥收缩，这是一个不可逆过程。一般地，混凝土干缩裂缝的主要原因是水泥浆液和水的蒸发量的变化引起的不同程度的不同结果，混凝土表面水分流失快，内部湿度变化小，大面积混凝土收缩变形的内部约束产生较大的拉应力裂纹。
（5）塑性收缩裂缝。水泥用量大，养护不及时会导致混凝土表面不均匀收缩引起的裂缝，虽然危害不大，但在长期动荷载的作用下会出现明显的膨胀。
这些常见裂缝主要的对策与预防措施通常我们是这样考虑的。混凝土支承层选择合适的切削时间实施切缝，防止产生不规则裂缝引起的上板混凝土裂缝。同时，为了能够有效防止建设支持层发生不规则的收缩裂缝，普遍支持层混凝土终凝后或抗压强度达到2～3兆帕的执行切割时，混凝土板和混凝土支护层的伸缩接头伸缩缝在同一组，间隔为5～6是适当的，并应支持层混凝土在施工完成后，放置2至3个月，然后道床混凝土施工，效果明显。混凝土的养护措施，新混凝土加固维修，采取适当的覆盖并适时浇水，混凝土表面是湿的状态；新型固化剂为水资源保护，避免眩光。施工中应注意的问题，根据兰新铁路无碴轨道试验段双块式轨枕施工经验，除了上述防止裂缝的措施，还应注意以下问题：泥浆的选择应该是内容的效用越小越好，不建议使用标签带是水泥；满足泵送要求条件下，混凝土坍落度可以使用尽可能小；Ⅰ级粉煤灰，减少水泥用量和促进减水作用，不应掺膨胀剂；商品混凝土搅拌质量难以掌握和控制，所以不应采用；结构优化设计（枕轨形设计和轨道板加固设计），合理设置伸缩缝间距；夏季施工时应严格控制混凝土温度，温度和钢模板应引起人们的关注，并采取相应的措施降低其温度；混凝土养护时间，两者表面跟上，比如混凝土的坍落度应为三次较大的表面，表面覆盖材料应能长时间。现浇混凝土和水；双块式轨枕的表面使用混凝土界面剂，增强界面粘结强度，减少界面裂纹。
2.无砟轨道基底结构病害的对策与措施
针对隧道整体道床裂缝、下沉等病害，采用高强发泡树脂进行注浆加固处理，对注浆前后动变形进行对比测试、物探测试和原位探测并进行分析，检验实际效果。结合我国无砟轨道结构病害类型及产生机理，进一步研究无砟轨道结构病害检测与快速修复技术。
隧道内无砟轨道结构病害通常有三类：一是混凝土下沉破损，即轨道结构在列车载荷作用下产生下沉变形；二是无砟轨道结构上鼓破损，主要是地下水水位抬起造成破损，或基础处理不到位；三是无砟轨道结构受地下水侵蚀而破坏。通常的处理方法有：线路几何尺寸变化应在扣件和垫板调整量范围，进行调整不扰动道床，超出调整量范围时需进行整治。整治方案应根据超出管理值的大小分级治理，尽量少扰动轨道与路基结构，确保其功能不受影响。排水沟整治应与轨道结构整治同步进行，避免重复作业。
（1）加强或增设排水设施。整治关键是排导和疏干基底结构地下水，不能局限排除地 表水。发生翻浆冒泥等病害时，应增设地下排水设施，增加排水沟数量和深度。
（2）增加扣件的可调变形量。提高隧道内无砟轨道扣件的可调变形量，以改善无砟轨道对列车振动和沉降变形的适应性。
（3）灌注水泥浆。采用液压和气压装置，通过注浆管将水泥浆灌注到轨道与路基结构的裂缝和空隙中，水泥浆以充填、渗透和挤密等方式排挤裂缝中的水、空气和其他杂质，并充填其位置，形成高强度、防水性能 好的新结构体。此方法适用于轨道完整、基底空隙较多与翻浆冒泥地段，缺点是难以抬升轨道板结构。梨树沟隧道无砟轨道病害整治方法针对京通快速铁路梨树沟隧道整体道床裂缝、下沉，以及翻浆冒泥等病害，采用注浆提升轨道板和精确定位方法。常规注浆方法机具笨重，现场施工不便，天窗时间难以完成整治， 常规的注浆材料短时间达不到黏结强度要求。
（4）基底换填。隧道基底结构受地下水冲刷严重，但轨道板完整无破损，可将基底软弱层清除，重新灌注基础混凝土。此方法整治彻底，缺点是施工工艺有待完善。
（5）整体轨道板维修。主要用于轨道结构破损严重，为此采用双液组分、高强发泡树脂进行注浆加固处理，填充无砟轨道基底结构空洞和进行底面密封，精确提升轨道板。混合比例1∶1，并采用特殊输送泵进行加温灌注。其固化后对环境无任何污染。采用注浆加压装置浆液注入裂缝并充满。
3.结论
由于高速铁路无砟轨道病害在国内大规模投入使用时间尚短，对于其裂缝等病害的检测经验尚少， 本工作是尝试性和验证性的。对于客运专线无砟轨道病害的检测， 尚处于初始阶段， 需要投入更多的关注与时间。为维护客运专线的长期正常运营， 积极主动的检测工作亟待开展。
【参考文献】
[1]王其昌.高速铁路土木工程[M].成都：西南交通大学出版社，1999.
高铁无砟轨道施工质量控制探析 篇3
1 严格无砟轨道施工质量的意义
无砟轨道是最近几年来才开始推行的高铁路轨铺设新技术。无砟轨道具有极强的稳固性和安全性, 给列车的高速行驶创造了根本性保障条件。我们国家高速无砟铁路修建开始时间较短, 在全力学习和吸收国际上优越的建设经验的过程中, 我们本身的施工技术亦获取了全面的完善和进步, 不断积累了丰富的经验和成熟的建设工艺。我们在过去的无砟铁路建设和高铁运营中注意到, 我们的铁路建设系统还特别需要提高对无砟铁路建设过程中施工品质的监管水平, 依托完美的建设质量来防止铁路运营后路基出现下沉的后果, 消除因轨道铺板精度低及路轨基础排水设施对列车高速行进造成的不利作用。依托对无砟铁路建设环节的全面系统质量管控和易发问题的跟踪处理来提升无砟轨道建设质量控制水平, 推进我国高铁事业的健康发展。依托优质的高铁无砟轨道建设质量来有效降低运行后的维修工作量, 从而使先进的铁路建设工艺得到有效的利用。
2 高速铁路无砟轨道铺设质量管控手段
2.1 依托无砟轨道的特点拟定周密的质量管控程序。
在现时阶段, 我们国内的铁路工程承建单位在对高速铁路无砟轨道建设过程实施质量管控时, 大部分建设单位依然运用以往的铁路项目施工质量控制模式来实施工程质量管控, 此种老式管理机制直接导致了在现实的无砟铁路修筑过程中很难做到依照无砟轨道修建特点实施配套的科学质量管控, 很难有效杜绝施工质量问题的出现。所以, 当今无砟铁路建设公司一定要尽快设置和启动适合本企业特点的工程建设质量管控机制。建立完善的、紧密契合高铁无砟轨道施工特点的质量管控系统, 就无砟轨道建设过程重点环节、施工关键指标及质量管理的侧重点展开全面、深入的研究, 给建立完整的工程质量管控机制、提升施工质量管控效果、保证无砟轨道建设品质创造完备的基础条件。
2.2 高速铁路无砟轨道施工质量管控侧重点。
遵循无砟轨道建设工艺路线、施工材料类别和数量、技术规范指标等项内容, 当今高速无砟铁路建设过程中一开始必须对无砟轨道横梁、垫板和防水涂层实施质量监测和管控, 并且尚应关注对底座铺板、承压层还有轨道铺板固定质量的检测及调控。依托对原始建设材料质量的管控及严细求实的工艺技术管控来确保无砟路轨建设工程的施工质量。
2.3 无砟轨道建设原始材料质量管控。
在无砟轨道工程建设质量管控中, 板型无砟轨道梁、铁轨铺板和路基承重层、防水涂层等建设材料的质量管控是整体无砟铁路建设质量监督管理中的基础检验项目。仅在原始建设材料质量符合施工要求的情况下方可实现无砟铁路的建设质量要求。因为前面述及保障无砟铁路建设质量的基础条件, 当今时期的高速铁路承建公司需依照无砟铁路建设的技术特性和基础建设材料的品质指标拟定出施工材料质量管控机制, 并配置以严格的建设材料品质检验规定和检测方法, 且给出详细的实施方案。
2.4 无砟轨道建设质量的技术管控。
高速无砟铁路建设质量管控过程中, 工艺技术管控亦是决定施工质量的关键环节。在实施高速无砟铁路建设质量管控过程中, 高速铁路承建公司须依照无砟铁路的技术特征实施对应的工艺技术管控以及工艺重点技术管控, 依托对施工技术的管控来促进整体无砟铁道建设质量的达标。通过自身多年的铁路建设实践, 本人认为无砟铁路轨道路基承压层的构建技术管控, 混凝土乳化沥青砂浆灌入环节的技术管控在很大程度上左右着整体无砟轨道的建设质量。所以, 在无砟铁路施工过程中必须关注无砟轨道工艺重点的技术管控, 凭此来促进无砟铁路建设的质量达标。
3 注重无砟轨道预制件的运输与临时存放, 保障无砟轨道施工质量
在高铁无砟轨道施工中, 无砟轨道预制件的运输与临时存放对无砟轨道施工质量也有着重要的影响。针对无砟轨道预制件运输与存放的重要性, 现代高铁建设施工企业还应加强无砟轨道预制件 (如:轨道板) 的运输与临时存放管理。运输吊装中保障轨道与之间的完整、避免碰撞损伤以及掉角、裂缝的产生。同时对于外观问题还应进行及时修补。
结语
现代高铁无砟轨道建设施工中的质量控制与管理是关系到我国高铁行业发展、高铁行车安全的重要工作。现代高铁建设施工企业必须根据无砟轨道的施工特点以及技术要点进行相关管理体系的建设与完善。以管理体系的完善作为基础促进高铁无砟轨道建设施工质量控制工作的开展。同时根据高铁建设施工中无砟轨道技术特点还应对相关的质量控制重点进行控制与管理。通过多方面工作的共同实施, 促进高速铁路的建设与发展。
摘要：随着改革开放和经济市场化的不断推进, 铁路的客运功能越来越凸显出其在国民经济发展中占有的重要位置。在铁路建设技术日新月异的当今时代, 高速铁路网的构建已成为当今铁路工程建设的主导角色。而无砟轨道正是高速铁路建设最适宜、最需要的轨道构架模式。同时, 它本身施工质量的优劣是决定高速铁路运营安全与否的最关键因素。在此就高铁无砟轨道工程建设质量系统控制做一定的阐释, 以期达到增进交流、共同提高的目的。
关键词：高速铁路,无砟轨道,工程质量控制
参考文献
[1]王玉龙.我国高铁无砟轨道技术研究与发展[J].铁路工程信息资讯, 2010 (05) :54-57.
[2]卿三惠, 胡健.京津城际高速铁路无砟轨道施工技术及装备创新[J].高速铁路技术, 2010 (12) :101-103.
高铁轨道 篇4
2014 年7 月1 日, 新建大同至西安铁路太原南至西安北区段正式开通运营, 正线全长678. 220 km。该铁路线自北向南经过系舟山余脉丘陵区、太岳山低山丘陵区、临汾盆地、运城盆地、渭北黄土台塬及关中平原。正线轨道结构全部采用CRTSⅠ型双块式无砟轨道及岔区轨枕埋入式无砟轨道, WJ-8 型扣件。2015 年8 月, 新建大同至西安铁路原平西至太原间高速综合试验段在静态验收过程中, 发现CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板存在施工缝起拱、道床板与支承层出现离缝病害。
2 病害情况
道床板起拱、道床板与支承层出现离缝病害发生在原平西站K165+808 ~ K165+ 817 ( 如图1 所示) , 其中 Ⅱ 道 ( K165 + 808. 5 ~K165+813) 拱起7 mm, 长4. 5 m; 3 道 ( K165 +812. 9 ~ K165 +817 ) 拱起8. 5 mm, 长4. 1 m; 4 道 ( K165+812. 6 ~ K165+817) 拱起7. 5mm, 长4. 4 m。
该病害位于路基上CRTSⅠ型双块式无砟轨道范围, 道床板出现起拱现象, 道床板与支承层出现离缝, 需要对无砟轨道缺陷进行处理。
3 原因分析
1) 道床板施工缝未按设计要求设置, 道床板施工缝处设置了泡沫板, 而未进行凿毛处理、未使用界面剂、未设置金属网, 造成纵连道床板中断, 实际上形成了纵连道床板终端结构。若不设置锚固结构, 在年温差反复作用下, 该处轨道状态将持续恶化, 发展严重时将危及运营安全。
2) 支承层顶面粗糙度不够, 支承层与道床板结合力降低。此处轨道结构为连续道床板的薄弱环节, 同时支承层为低塑性混凝土结构, 锚固植筋的效果有待进一步验证, 且连续道床板内部的温度力分布情况较为复杂, 无法判断, 仅对道床板凿除后进行恢复的处理方案存在一定的风险。
4 施工设计
4. 1 结构组成
路基上CRTSⅠ型双块式无砟轨道由钢轨、扣件、轨枕、道床板、支承层 ( 底座板) 组成。
4. 2 道床板结构设计
1) 结构设计。a. 混凝土道床板采用强度等级为C40 的混凝土, 宽度2 800 mm, 厚度260 mm。b. 道床板的纵向钢筋采用双层配筋, 上层920 mm+下层1120 mm, HRB335 级钢筋, 在每两根轨枕间隔处设置上层216 mm+下层116 mm, HRB335 级横向钢筋。c. 路基地段道床板连续浇筑, 在路基道床板端部与桥梁或隧道地段无砟轨道间设置20 mm的预留缝, 预留缝处采用20 mm的聚乙烯泡沫塑料板填充, 表面30 mm范围内采用聚氨酯封缝胶填充。
2) 施工缝结构设计。a. 双块式无砟轨道道床板为连续结构, 当道床板施工间断时间不超过1 d, 且道床板混凝土芯部温度变化不大于20 ℃ 时, 应采用设置施工缝的方式连续施工。b. 道床板施工过程中断时, 应按设计要求设置施工缝, 施工缝设置在两根轨枕中间, 中断施工时应多留一段道床板混凝土, 以满足凿毛后施工缝位于两根轨枕中间; 当再次施工道床板时, 必须对既有道床板进行凿毛处理, 凿到露出坚实的骨料, 清洁后提前进行预湿处理, 并使用界面剂, 确保新老混凝土的结合。c. 施工缝设置3. 0 m×0. 3 m金属网, 金属网必须与道床板垂直。d. 施工缝处设置U形筋和锚固钢筋。U形筋在每处施工缝设置8 根, 采用直径16 mm, HRB335 级钢筋, 长度为6. 24 m。锚固钢筋在施工缝两侧各设置5 排25 根, 纵向间距为650 mm, 每根长度为0. 605 m。
4. 3 支承层结构设计
1) 在路基基床表层铺设水硬性混合料支承层。支承层底面宽度为3 400 mm, 厚度为300 mm, 支承层两侧边设置3 ∶1 的斜坡。
2) 支承层应连续摊铺并在新浇筑状态时每隔不大于5 m距离设一深度不小于105 mm的横向切缝。如果支承层在新浇筑状态不切缝, 则必须在混凝土凝固后立即补切, 最迟不能超过浇筑后24 h。切缝位置应通过测量在两轨枕的正中间设置, 误差不超过30 mm, 避免伸缩假缝位置处于轨枕块的下方。切缝断面应垂直于轨道中心线, 施工缝应设置在切缝处, 或与其间距2. 5 m处。
3) 支承层浇筑完成后应将其道床板宽度范围内的表面进行拉毛, 拉毛深度宜为1. 5 mm ~ 2. 0 mm。
5 病害整修
该缺陷地段整治总工期安排为15 d连续施工, 顺序为: 先施作原平西站Ⅰ, Ⅱ, 3 道, 最后进行4 道施工; 具体工期为Ⅰ道5 d, Ⅱ, 3 道10 d; Ⅰ, Ⅱ, 3 道施工完毕开始4 道施工, 直至施工完毕。
5. 1 处理原则
1) 原平西站Ⅰ道: 对邻近轨道结构采用专用销钉锚固后, 拆除施工缝及其前后一定范围内的道床板, 对道床板纵向钢筋状态 ( 变形、锈蚀等) 进行全面检查后, 重新施工道床板。
2) 原平西站Ⅱ, 3, 4 道: 对邻近道床采用专用销钉锚固后, 拆除离缝范围及其前后一定范围内轨道结构, 道床板留出钢筋搭接区, 重新设置底座及纵连道床板, 确保结构安全。
5. 2 处理方案
1) 锚固长度的计算。
a. 原平西站Ⅰ道: 按道床板温度变化10 ℃ 计算, 则道床板温度力为: F=αEΔTA=0.000 01×34 000×10× 2.8×0.26=2.475 MN。
支承层地段每根销钉抗力取46 k N, 则需要销钉根数54 根。按照每两根轨枕 ( 650 mm) 间设置6 根, 则需设置9 排。
b. 原平西站Ⅱ, 3, 4 道: 假定道床板温度变化为15 ℃ , 则道床板温度力为: F=αEΔTA = 0. 000 01×34 000×15×2. 8×0. 26 = 3. 71MN。
支承层地段每根销钉的抗力按照46 k N计算, 则需要销钉根数81 根。按照每两根轨枕 ( 650 mm) 间设置6 根, 则需设置14 排。
2) 拆除前处理段落。
根据道床板起拱范围, 对以下段落进行处理: Ⅰ道施工缝两侧各2 根轨枕范围、Ⅱ道 ( K165 +803 ~ K165+818) 、3 道 ( K165 +808 ~ K165+823) 、4 道 ( K165+808 ~ K165+823) 。
现场应根据支承层假缝的位置对以上处理段落进行适当调整, 保证道床板、支承层拆除边缘位于支承层假缝位置, 且拆除长度不小于12 m。
3) 施工方案。
a. 施工温度要求。
选择与原道床板混凝土浇筑合龙温度温差变化相对较小的时段施工, 各工序 ( 轨道结构拆除、道床板、底座板的重新施工) 施工温度与原道床板混凝土浇筑合龙时温度相差不超过Ⅰ道10 ℃ ;Ⅱ, 3, 4 道15 ℃ 。
b. 植筋加固 ( 见图2) 。
植筋范围及数量。Ⅰ道: 对道床板凿除范围外两侧各10 根轨枕间采取销钉加固, 相邻轨枕间布置6 根。Ⅱ, 3, 4 道: 对道床板凿除范围外两侧各15 根轨枕间进行加固, 共设置14 排销钉, 相邻轨枕间布置6 根。钻孔植筋技术要求: 销钉采用喜利得HCCDCT M27×350 专用销钉, 钻孔直径30 mm, 钻孔深度470 mm。植筋胶采用喜利得RE500SD改性环氧类胶粘剂, 需满足GB50728—2011 工程结构加固材料安全性鉴定技术规范所要求Ⅰ类A级胶标准。
c. 道床板拆除。
Ⅰ道: 凿除施工缝两侧各2 根轨枕范围内道床板混凝土, 道床板宜采用从外向内分幅凿除方式, 不得一次性全部凿开 ( 见图3) 。
Ⅱ, 3, 4 道: 凿除前述范围内道床板、支承层, 相邻道床板留出钢筋搭接区, 现场应根据支承层假缝的位置对拆除段落进行适当调整, 保证道床板、支承层凿除边缘位于支承层假缝位置, 且拆除长度不小于12 m ( 见图4) 。
施工过程中应注意保护预留搭接区的纵向钢筋, 其余纵筋及横向钢筋全部拆除, 采用新钢筋; 凿除施工应尽量减少对相邻轨道结构的扰动; 对既有钢轨增加防护罩进行保护。
d. 轨道结构重新施工。
凿除范围内采用底座板+道床板结构, 道床板与底座间通过销钉锚固, 每两根轨枕间设置6 根。
底座板施工。底座板施工前应对基础进行清理, 基础应满足铺设无砟轨道的要求, 基础顶面应平整。底座板施工前应对路基表面进行清洁, 洒水湿润但无多余的水并保湿。按照《路基地段CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构设计 》 ( 图号: 大西原运施修轨01-11) 布置混凝土底座板钢筋。按照相关要求设置销钉。采用早强混凝土 ( 配合比等技术指标需经审核) 浇筑底座板混凝土, 严格控制新浇筑混凝土的出机及入模温度, 混凝土浇筑后应尽早全面覆盖及保湿, 按照相关规范要求对混凝土进行养护。
道床板施工。道床板钢筋绑扎及轨枕布置。道床板混凝土凿除后, 根据相关规范, 对已断开道床板纵向钢筋采用与纵向钢筋同型号的HRB400 级钢筋进行连接 ( 搭接长度、搭接率等应满足规范相关要求, 同一连接区段内纵向钢筋的焊接接头面积百分率不应大于25% , 钢筋绑扎搭接接头连接区段的长度为1. 3 倍搭接长度) 。
除纵、横向接地钢筋交叉点按规定焊接外, 其余纵向钢筋与横向钢筋 ( 含轨枕桁架横向钢筋) 交叉点处均设置绝缘卡做绝缘处理, 绝缘卡应满足相关技术要求 ( 见图5) 。
按照原有位置重新布置轨枕, 精确调整轨距、水平、高程后, 方可进行道床混凝土浇筑。
浇筑混凝土。当再次施工道床板时, 必须对既有道床板进行凿毛处理, 凿到露出坚实的骨料, 清洁后提前进行预湿处理, 并使用界面剂, 确保新老混凝土的结合。
浇筑混凝土前, 要确保底座板表面上无杂物, 应用高水压枪对底座板表面进行清洗, 并拉毛处理, 确保道床板与底座板的连接质量。
浇筑混凝土时应防止对模板及钢筋绝缘卡的撞击。道床浇筑后按设计要求进行抹面, 混凝土达到设计强度前禁止在道床上行车及碰撞轨枕。
道床混凝土浇筑开始至终凝前应选择温度变化相对较小的时候。
混凝土浇筑后及时松开扣件, 松开扣件的时机应根据试验确定。
采用早强混凝土 ( 配合比等技术指标需经审核) 进行浇筑, 严格控制新浇筑混凝土的时机, 确保道床板合龙温度与原道床板合龙温度一致。
轨道结构施工时应注意混凝土结构所处的环境类别和环境作用等级, 严格控制混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料的用量, 满足TB 10005—2010 铁路混凝土结构耐久性设计规范的相关规定。
按照相关规范要求对混凝土进行养护, 保证混凝土质量。
5. 3 施工注意事项
1) 本处理方案应在要求的温度范围内施工。2 ) 道床板混凝土应精细凿除, 不得损坏轨道结构。3) 钻孔深度应满足470 mm, 确保植筋加固, 监护人员应逐处测量, 做好记录。4) 整治过程中加强对相邻线路及既有设备的保护, 密切关注相邻轨道结构的情况, 发现异常, 及时补救。5) 采取必要措施保证新老混凝土的结合质量。6) 线间封闭层及防水层应按设计要求重新施工, 保证排水畅通。
6 结语
通过15 d的连续施工整治, 重新施作了底座及纵连道床板, 通过精测精调, 恢复了轨道平顺性, 整治前后高程对比见图6。
CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板施工缝起拱, 道床板与支承层出现离缝的病害得到了彻底解决; 但是该类病害的整治难度大, 施工周期长, 因此, 要加强对设备的前期检查及验收卡控, 确保高铁各类病害隐患能够提前发现并得到科学整修, 必须在整修过程中, 摸清病害发生的原因, 科学合理的制定施工整修方案, 确保高铁的高可靠性、高稳定性、高平顺性。
摘要：结合大同至西安高速铁路原平西至太原间高速综合试验段的病害情况, 分析了无砟轨道道床板施工缝起拱的原因, 介绍了CRTSⅠ型双块式无砟轨道的施工设计方法, 并提出了病害的处理措施, 确保了高铁的稳定性与平顺性。
关键词：无砟轨道,道床板,施工缝,病害整修
参考文献
[1]邹洵.双块式无砟轨道道床板施工裂缝形成与整治探讨[J].中国新技术新产品, 2012 (4) :69-72.
[2]周会学.高速铁路双块式无砟轨道道床板裂缝成因及处理措施[J].民营科技, 2011 (2) :98-101.
高铁轨道 篇5
依据我国目前相关的测量规范可以得知, 沉降观测有着十分广泛的应用范围, 不仅高层建筑物、重要古建筑物需要进行沉降观测, 一些连续生产设施基础以及动力设备基础等方面也需要进行沉降观测。简单来讲, 沉降观测就是测量被观测物体的高程变化。相较于一般的水准测量来讲, 高铁无砟轨道的沉降观测需要较高的精度。因为结构物只有很小的沉降量, 如果没有较高的测量精度, 就无法将建筑物沉降量的大小给反映出来, 自然就无法揭示建筑物沉降的规律。本文以某高铁无砟轨道为例, 分析了在施工操作过程中如何应用沉降观测技术, 希望可以提供一些有价值的参考意见。
2 工程概况
某铁路无砟轨道试验段距离全长有12.543千米, 路基总长为5.2千米, 综合试验段的地貌是低山丘陵, 第四系洪积粉质粘土覆盖了大部分的沟槽, 厚度在5米左右, 下部的泥岩呈节理发育, 土层可以膨胀收缩。据调查发现, 试验路段路基结构的形式有四种, 分别是桩网结构、桩板结构、CFG桩复合地基、换填地基和强夯地基。有三种路基填料, 第一种的组成是灰岩和粘土, 其中只有四分之一左右的量是粘土;第二种是混合料, 占据着百分之六十的是灰岩和粘土, 剩下的是砂眼和砂砾;第三种是改良红层泥岩。
3 观测方法
路基工程沉降变形观测以路基面沉降观测和地基沉降观测为主。根据不同的结构部位、填土高度、地基条件、堆载预压等具体情况来设置沉降变形观测断面、观测断面的观测点及观测元件。同时应根据施工过程中掌握的地形、地质变化情况调整或增设观测断面。观测点应设在同一横断面上, 这样有利于测点看护, 便于集中观测, 统一观测频率, 更重要时便于观测数据的综合分析。
观测元件的选取应满足工后沉降的评估需要以及精度要求。一般情况下路基面采用观测桩观测, 地基面采用沉降板、剖面沉降管和水平位移桩相结合进行观测。
通过实践研究表明, 在无砟轨道路基沉降观测中, 非常适合的方法就是沉降板配合水准仪。沉降板分层连续埋设, 通过仔细的观测, 就可以将路基不均匀沉降量给观测出来, 同时, 路基某一厚度的压缩量也可以顺利的得到。具体的观测方法是这样的:一是将沉降板埋设于观测部位;二是在观测工作基点以及沉降板时, 利用的是水准仪;三是观测沉降板的高程, 利用工作基点的高程来计算;四是对比本次计算出来的高程和上一周期的高程, 这样沉降量就可以得出来。
4 观测基本要求
在观测精度方面:在观测仪器方面, 本文选用的是徕卡DNA03, 精度控制在0.3毫米, 这是为了保证可以将真实的路基沉降量给采集出来。在观测之前, 需要检测和校正所用仪器的各项指标, 仪器在连续使用三个月之后, 也需要重新进行校正。本文采用的测量精度等级为二等水准, 这是由本试验段无砟轨道路基的特性以及相关要求决定的。
在观测频率方面:观测频率并不固定, 只需要适应于沉降速率即可;填筑过一层之后, 就需要进行观测, 在间歇期之内, 观测次数需要适当的增加;如果突然增大了沉降量, 观测需要跟踪进行, 并且对原因进行仔细的分析, 然后依据分析的结果采取一系列相应措施。
沉降观测的原则:通常情况下, 沉降观测的原则被简称为五定, 也就是说, 稳定沉降观测基点和被观测物上的沉降观测点;仪器设备的稳定;观测人员的稳定;观测时需要保证有基本一致的环境条件;最后是要固定观测的路线、镜位以及程序和方法。只有坚持了这五定原则, 观测误差的不定性才可以得到有效的减少, 并且也可以将以后的若干次复测对比于首次观测结果, 保证观测到的是真实可靠的沉降量。
5 基桩和仪标
在工作基桩和校核基桩方面:观测测点的基准桩是工作基桩, 通常在一些稳固处设置这些工作基点, 为了保证操作的便捷性及满足沉降变形观测精度要求, 需要满足两个条件, 一个是在两水准基点之间沿线路方向按间距不大于200m、距路基中心距离小于100m布设工作基点, 二是保证现场施工不会影响到它。在埋设工作基桩以及校核基桩的时候, 需要严格依据相关的测量规范来进行, 只有这样, 基桩的基准性才能够得到保证, 还可以实现长期观测的目的。要将刻有十字线的半圆形侧头预埋在基桩顶上。
在观测点方面:通常情况下, 主要有三个部分组成了沉降板, 分别是钢底板、金属测杆 (φ20 (厚壁镀锌铁管) 及保护套管 (直径φ49 (、壁厚不小于4 (的硬PVC管) 组成, 底板尺寸为30%×30%, 厚0.8%;沉降板埋入褥垫层顶部嵌入10%, 采用中粗砂回填密实, 再套上保护套管, 保护套管略低于沉降板测杆, 上口加盖封住管口, 并在其周围填筑相应填料稳定保护套管, 完成沉降板的埋设工作。采用水准仪按国家二等精密水准测量方法测量埋设就位的沉降板测杆杆顶标高作为初始读数, 随着路基填筑施工逐渐接高沉降板测杆和保护套管, 每次接长高度50cm为宜, 接长前后测量杆顶标高变化量确定接高量。
沉降观测桩:选择Φ20mm钢筋, 顶部磨圆并刻画十字线, 底部焊接弯钩, 待基床表层级配碎石施工完成后, 在观测断面通过测量埋置在设计位置, 埋置深度不小于0.3m, 桩周0.15m用C15混凝土浇筑固定, 完成埋设后测量桩顶标高作为初始读数。
剖面沉降管:采用专用塑料硬管, 其抗弯刚度应适应被测土体的竖向位移要求, 管端接口密合。剖面沉降测量是将剖面沉降仪探头预埋在剖面沉降管槽内, 按一定间距依次读数, 起始端管口标高采用水准测量方法进行测量, 再通过数据处理计算求出不同位置处地基的沉降量。剖面沉降管在褥垫层顶面开槽埋设, 槽底中粗砂找平, 表面回填5cm中粗砂并与褥垫层相平, 两端部应进行有效保护。
通常情况下, 在高路堤边坡处埋设水平位移桩, 要按照沉降观测的观测频率来设置路基水平位移的观测, 设在两侧路堤坡脚外2m及12 (或10) m处各一个。水平位移桩采用的材料是C15钢筋混凝土, 按照15cm×15cm的标准来控制桩截面, 控制其长度在1.5m左右, 并且将半圆形不锈钢耐磨测头预埋在桩顶, 控制边桩的埋深在1.4m以上, 一般情况下, 桩顶露出地面的距离在10cm以内。埋置方法采用洛阳铲或开挖埋设, 桩周以C15混凝土浇筑固定, 确保边桩埋置稳定。完成埋设后采用全站仪测量边桩标高及距基桩的距离作为初始读数。
6 施测程序及步骤
(1) 进行水准控制网的构建, 测量施测方案的制定, 需要充分的依据综合试验段路基工程的特点来进行, 同时将现场环境充分的纳入考虑范围, 进行水准控制网的构建, 和基准点联测, 对各个水准点的高程进行平差计算;通常情况下, 控制水准点之间的距离在200m以内。
(2) 进行观测路线的构建, 观测路线需要固定下来, 在对沉降观测点的位置进行确定时, 需要严格依据沉降观测点的埋设要求来进行。将固定的观测路线建立在控制点与沉降观测点之间, 并且将标记桩设置在架设仪器站点与转点处, 保证是在同一路线上布置的各次观测。
(3) 沉降观测, 依据观测方案以及观测周期, 将沉降观测点设置在基础的纵横轴线上, 在本路段中, 一共将250块沉降板埋设于试验路段路基之中。首次观测需要等到观测点稳固和地基加固之后方可进行。要知道, 以后的各次观测, 都需要比较于首次观测的沉降观测点高程值, 这样就需要保证首次观测的观测点高程值足够的准确, 一般需要测两次, 求出平均值。
(4) 计算沉降量, 整理各次观测记录, 进行检查和平差, 然后将每一个每一次观测点的高程值给求出来, 这样沉降量就可以得到确定。
五是数据统计分析, 将路基沉降观测的数值列成一个表格, 并且制作拟合曲线;那么我们通过表格和拟合曲线, 就可以很容易得到我们想要的结论。
7 结束语
高铁无砟轨道对于线路要求有很高的平顺性, 因此对于路基的沉降也有着很高的要求。那么, 就需要在高铁施工中, 应用沉降观测技术, 保证高铁施工的质量。本文以某高铁工程为例, 分析了沉降观测技术在高铁无砟轨道路基中的应用, 希望可以提供一些有价值的参考意见。
参考文献
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高铁轨道 篇6
沪杭高铁全线运营长度202 km,其中新建正线长度160 km,设计时速350 km/h。工程于2009年4月开工建设,2010年10月26日正式开通运营。沪杭高铁采用了CRTS-Ⅱ型板式无砟轨道结构形式,其混凝土桥梁防水采用了喷涂聚脲。
2 无砟轨道混凝土桥梁防水体系简介
既有桥梁由于桥面防水失效造成桥面板渗水、钢筋锈蚀的事例很多,直接影响到结构的使用寿命。因此,做好桥面防水层对于减少铁路维护费用、延长铁路使用年限具有重大作用。鉴于CRTS-Ⅱ型板式无砟轨道的特点,其混凝土桥面防水宜选用涂膜类防水材料。根据已有的过程经验,可以选用以喷涂聚脲为主防水材料的桥面防水体系[1]。
喷涂聚脲防水层由底涂、喷涂聚脲防水涂料、脂肪族聚氨酯面层等部分组成。其中,喷涂聚脲防水涂料包括喷涂聚脲防水涂料和喷涂聚氨酯(脲)防水涂料。
底涂具有良好的渗透力,能够封闭混凝土基层的水分、气孔以及修补基层表面微小缺陷,能够同时与混凝土基层和聚脲涂层很好地粘结。当基层平整度、密实度不能满足要求时,应在底涂施工前进行修补。
喷涂聚脲防水涂料是一种A、B双组分、无溶剂、快速固化的弹性防水材料。A、B组分在专用喷涂设备的喷枪内混合喷出,快速反应固化生成弹性体防水膜。
面层涂装在聚脲防水涂料表面,起到耐磨、装饰、防变色、防紫外线老化、防粉化的作用,是保护聚脲防水层并且便于重涂的一种涂层材料。
沪杭高铁桥面防水体系由三部分组成,见图1。
3 喷涂聚脲防水层施工工艺
3.1 桥面处理(抛丸施工)
待桥面平整度达到设计要求后,需进行抛丸处理。正式抛丸前要进行试抛,以确定最佳丸料规格、丸料流量(最佳电机负载)、抛丸设备行走速度等工艺参数。以上工艺参数设定后,再开始大面积正式施工。经过抛丸处理的混凝土表面具有如下特点:(1)表面粗糙均匀,不会破坏原基面结构和平整度;(2)完全去除浮浆和起砂,形成100%“创面”;(3)露出骨料而不会造成骨料的松动和微裂纹;(4)提前暴露混凝土缺陷;(5)达到宏观纹理和微观纹理要求,适合各种防水涂装、铺装工艺;(6)增强防水材料在表面的附着力。
3.2 基层局部缺陷修补
抛丸施工完成后,基层表面的缺陷全部暴露出来,局部会出现较大的孔洞、气泡,应先用专门的环氧腻子进行修补,将基层较大的孔洞及气泡封闭。
修补腻子主要材料为PW系列环氧胶主剂。施工采用刮板进行刮涂。抛丸后若基层表面不存在裂缝、气孔,则不需要刮抹腻子进行封堵(底涂与基层之间多一层介质后,将导致防水层拉拔力不足)。
3.3 底涂施工
3.3.1 主要施工材料
沪杭高铁底涂材料采用日本DYFLEX株式会社生产的PW系列环氧材料,A组分为环氧主剂,B组分为硬化剂,施工质量配合比为1∶1。
材料应在原装密封容器内储存,存放环境温度为10~40℃,应储存于避光、避高温、通风良好、远离火源的环境中。开封后,如果距离下次使用间隔超过12 h,或空气湿度>75%时,应向容器内加充氮气,防止吸湿变质。
3.3.2 桥面含水率检测
底涂施工前,桥面基层的含水率应≤7%,因此要在底涂施工前检测桥面含水率。用1 m2的塑料薄膜铺在待测基面上,四周用胶带密封,3~4 h后掀开薄膜,观察薄膜及待测基层表面。如有水珠或基层颜色加深,则含水率较高;反之,含水率较低。
3.3.3 底涂施工
1)底涂施工方法
底涂配料要现配现用,一次配料不宜过多,防止使用不及时,造成浪费。配料时要严格按照比例准确称量,使用前要充分搅拌均匀。
底涂施工采用手工滚涂的方式,滚涂须均匀,以达到完全封闭基层表面缺陷和气孔的目的;对于气孔较多的部位要多涂刷几遍以达到完全封闭的目的。理论用量一遍为0.4 kg/m2,实际现场用量达到0.6 kg m2。
底涂涂刷完毕后,应采取保洁措施,不得在底涂干燥前行走或进行其他施工,防止底涂表面受到污染。一般表面干燥约0.5 h后可开始下道工序。
2)注意事项
基层表面有明水时不得施工;环境温度低于5℃时,不得施工;雨天不得进行露天施工。
3.4 喷涂聚脲防水涂料施工
喷涂聚脲防水涂料仅适合于干燥、温暖环境中的施工,施工时温度在5~35℃,相对湿度宜在75%以下,温度大于露点温度3℃以上。当环境条件不符合上述要求时,需现场试验并实验室测试后确定。
3.4.1 施工前准备
施工前对无需喷涂的部位(如剪力齿槽、侧向挡块、泄水孔等位置)采用铁盖板进行遮挡,保证不污染预留槽;防护墙顶面不需要喷涂的位置采用薄铁皮覆盖遮挡,见图2。施工过程中作业人员需穿工作服,佩戴眼镜、手套、防毒面具等劳保用品,并保证施工环境通风良好。
施工前需将B料均匀搅拌30 min以上。正式喷涂前,需进行试喷,观察试喷情况,调整温度及压力值(如果压力偏差过大会导致涂层理化性能下降、起泡、不固化等后果),达到最佳效果后再进行喷涂作业。如果更换喷涂设备,则需根据不同的喷枪流量及施工现场环境进行调节并试喷,选择最佳作业温度和压力。
3.4.2 喷涂施工
喷涂聚脲防水涂料施工以机械喷涂为主、人工喷涂为辅,对机械喷涂不能达到的特殊部位进行人工喷涂,即梁面底座板以下(梁端1.45 m范围除外)采用机械喷涂,梁端1.45 m范围、六面坡范围内采用人工喷涂。采用人工喷涂应事先在梁面上划出各喷涂区域的边线,分两层进行,两层间隔不宜超过2 h。一孔32 m箱梁喷涂约耗时6 h。
采用机械喷涂时,也需喷涂两遍。第一遍喷涂厚度0.7 mm,喷涂机速度2.2 m/min,第二遍喷涂速度1.3 m/min。第一遍与第二遍喷涂的间隔时间为2 h,喷涂完成一孔箱梁需要耗时4 h。
在桥面混凝土喷涂聚脲防水材料时应连续施工,在梁端处应施作收边处理,采用角磨机将聚脲喷涂层边缘修平,见图3。
3.5 脂肪族聚氨酯面层施工
第一道脂肪族聚氨酯面层宜在聚脲防水层施工完毕后6 h内完成,保证面层和聚脲防水层之间良好的粘结。
脂肪族聚氨酯面层施工前,应对相应区域聚脲防水层表面进行清洁处理,保证聚脲防水层表面干燥,无灰尘、油污和其他污染物。与聚脲防水层施工间隔时间超出规定时,应采用专用搭接粘结剂做预处理或现场做粘结拉拔试验。脂肪族聚氨酯面层施工可采用滚涂或喷涂工艺,边角沟槽辅以刷涂施工。
3.6 搭接施工
搭接施工适用于桥面喷涂聚脲防水层两次施工间隔在6 h以上,需要搭接连接成一体的部位。第一次施工应预留出15~20 cm的操作面同后续防水层进行可靠的搭接。
施工后续防水层前,应对已施工的防水层边缘20 cm宽度内的涂层表面进行清洁处理,保证原有防水层表面清洁、干燥,无油污及其他污染物。
采用专用搭接处理剂对原有防水层表面15 cm范围内做打磨处理,在4~24 h之内喷涂后续防水层,后续防水层与原有防水层搭接宽度至少10 cm。
4 喷涂聚脲质量检验标准
喷涂聚脲的质量检查分为原材料检验、试验室检验、现场检验等几个方面。当新选厂家、转厂生产、生产材料和工艺有变化、用户对产品质量有疑问或有要求时,应按喷涂聚脲弹性防水涂料、基层处理底涂检验项目和检验频次表进行型式检验。
材料检验包括成膜后的物理性能检验和原材料检验。拟采用的原材料应按照现场采用的施工方法和环境条件进行制膜,明确所采用的底涂、聚脲防水层涂料、面层的主要成分。
现场检验主要包括基层处理检测、底涂检测、防水层外观检测、厚度检测、粘结强度检测、不透水性检测、聚氨酯面层检测等,具体的检测方法及判定规则应符合《客运专线铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件》(科技基[2009]117号)[2]的要求。
5 目前喷涂聚脲防水层施工存在的问题
按照目前的喷涂聚脲施工工艺,在列车高密度高速度行驶过程中,防水层往往容易破裂脱落,主要部位有:梁端头防水层部位、侧向挡块结合部位、梁中积水部位。这是由于在无砟轨道施工完成后,再进行的线间防水作业,其与轨道板下防水层无法形成一个整体,与梁端、无砟轨道底座板及侧向挡块部位形成多边的正常施工接缝,且梁端及线间部分排水不畅易形成积水。
在降雨过程中,部分雨水会从施工接缝部位渗进防水层,在晴天太阳暴晒后水会蒸发,这种反复作用会使防水层与梁面脱落。喷涂聚脲防水层属于有机物化合反应形成的有机胶凝材料,一旦与梁面形成部分分离,就会丧失粘结约束力,并存在较大收缩变形。在自身收缩变形、列车行驶风力影响及持续的雨水侵蚀过程三方面的作用下,防水层会形成大面积脱落。
因此,如何预防此类事故的发生,改进施工方法,或者板底防水与线间防水采用一次性连续施工,减少施工接缝,使其形成一个整体,是我们今后需要深入研究的课题。
参考文献
[1]逢机遇,迎挑战——防水行业吹响聚脲进军高铁“集结号”[J].中国建筑防水,2009(4):02-03.
高铁轨道 篇7
新建铁路上海至杭州客运专线HHZQ7标段,全长19.865 km,全部为桥梁工程,均采用CRTSⅡ型板无砟轨道施工技术,桥面防水采用全桥面防水方式。桥面防水体系设计为:防护墙内侧轨道板底座下喷涂2.0 mm厚聚脲防水涂料,底座板以外喷涂1.8 mm厚聚脲防水涂料加0.2 mm厚脂肪族聚氨酯面层,桥面防水层总厚度不得小于2.0 mm。桥面防水构造如图1所示。
2 施工准备
2.1 施工基面准备
施工前对梁体表面强度、平整度、清洁度、粗糙度、表面缺陷等项目进行检查、核验,要求其质量满足《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》和设计要求。
2.2 原材料及机械设备准备
喷涂主要材料、辅助材料的种类和技术性能应符合设计要求。
喷涂主材聚脲防水材料属于甲供物资,施工单位必须按照验收标准和技术条件要求,与监理人员一起对进场的每批聚脲防水材料进行检查验收,合格后方可接受。按规定频次进行取样抽检,自己不能做的检测试验项目,必须委托有资质的单位进行,不得漏检少检。发现不合格的材料必须清退出场,并做好不合格记录台帐。机械设备须进场报验,确保设备运转正常。
2.3 大面施工前进行聚脲防水层喷涂试验段施工
桥面聚脲防水层施工推行“试验先行,首件验收”制度。选择2—5孔梁进行聚脲防水层喷涂试验,确定与喷涂材料、梁面基材、环境温度、湿度、喷涂温度、喷涂压力、喷涂速度、检测有关的工艺参数,验收合格后方可全面施工。
3 施工程序与工艺流程
为最大程度上避免后续施工对聚脲防水层造成的破坏,防水层施工采用两次施工。第1次进行轨道板底座下(包含施工搭接15～20 cm)共约3.4 m宽部分的聚脲层施工;第2次待铺板完成后,对底座板中间部位以及底座板与防护墙之间梁面进行第2次喷涂施工,并在其表面涂装脂肪族面层。
每个施工单元为一个完整的作业区,包含5个作业区段:基层处理施工(必要的修补)区段、底涂施工区段、喷涂聚脲防水涂料施工区段、脂肪族聚氨酯面层施工区段、检测验收区段。
施工程序为:施工准备→抛丸处理→第1次底涂施工→基层修补→第2次底涂施工→喷涂聚脲防水涂料→面漆施工→检验验收。
防水层施工工艺流程如图2。
4 施工方法
4.1 抛丸处理
1)混凝土属于松散体,对其抛丸可以去除浮浆和起砂,形成100%创面,暴露混凝土孔洞和缺陷,增强防水材料在表面的附着力并提供一定的渗透效果。
2)采用抛丸机进行桥面混凝土基层抛丸处理。抛丸机共分10个档位,不同档位代表不同行走速度,档位越高,抛丸深度越浅。开机时先从最高档调试,即7档起步。
抛丸机掉头时注意保持作业面宽度与前次重叠,重叠宽度为3～5 cm,应避免漏抛。
按照7档行走,每处理一孔32 m箱梁需要用时约2 h。
3)抛丸清理不到的区域,使用角磨机清理,注意不得产生打磨沟痕。
4)抛丸后,有效创面大于95%,粗糙度达到SP3～SP4。
4.2 第1次底涂施工
1)第1次底涂施工的目的是封闭抛丸后的混凝土表面缺陷、气孔。抛丸后30 min进行底涂施工。
2)底涂施工采用经检测合格的材料,配方按厂家材料说明书要求进行施工。
3)底涂施工前对混凝土表面进行清洁处理,去除抛丸留下的杂物,最后用吸尘器进行除尘。在底座板两侧边线弹出墨线,再在边线外侧距离20 cm处弹出两条平行线,作为第1次防水层施工的控制范围。底座板外20 cm作为下次防水层施工的搭接范围。
4)底涂施工采用喷涂或辊涂工艺;边角沟槽辅以刷涂施工。
5)喷涂必须均匀,对于气孔较多的部位采用环氧腻子基层修补。第1次底涂施工现场实际用量0.1～0.3 kg/m2。常温下应该在底涂施工完成后4～6 h进行基层修补施工。
4.3 基层修补
1)第1次底涂施工后,仔细检查梁面局部是否有缺陷,如果存在缺陷则要进行基层修补。
2)基层修补采用喷涂聚脲专用环氧修补腻子。环氧修补腻子按厂家说明书配制使用,现场使用时用台称计量,每次配制不超过10 kg,随用随配。当配制好的环氧腻子开始发热或者黏度增大时不能再使用,需要重新配制。
3)孔眼集中部位采用环氧修补腻子满刮处理,孔眼分散部位采用点补处理,直至混凝土孔眼完全封闭。
施工时采用人工用塑料刮板刮涂的方法,满刮时要反复刮涂,厚度要均匀,保证孔眼完全封闭。
腻子的表干时间约为3 h,满刮一孔32 m标准箱梁需要用时约为2 h。
4)基层修补后,表面坚固、密实、平整,不应有疏松、起砂、起壳、蜂窝、麻面等现象。
4.4 第2次底涂施工
在用人工腻子对梁面进行修补后,仔细检查梁面局部是否仍有缺陷未修补完全,如果存在则要进行相应处理。检查合格后进行第2次底涂辊涂。第2次底涂施工工艺方法同第1次底涂施工。
第2次底涂施工现场实际用量约0.1～0.3 kg/m2,两次底涂总量不小于0.4 kg/m2。在底涂施工完成后4～6 h进行喷涂聚脲防水施工。
4.5 喷涂聚脲防水涂料施工
1)喷涂准备
a.喷涂设备的接电及检查。
b.施工前对无需喷涂部位进行遮挡,防护墙要用塑料布、铁皮等材料进行防护。作业人员在施工过程中需穿工作服,佩戴目镜、手套、防毒面具等劳保用品,并保证施工环境通风良好。
c.施工前需将B料搅拌15 min以上,使之均匀。施工过程中应保持连续搅拌。
d.正式喷涂前,喷涂设备主加热器需要加热到60～70℃,压力设定在2 500 psi(17.2 MPa)左右,可根据现场情况和试膜取样的情况及时调整工艺参数,保证压力平衡、出料雾化良好。进行试喷作业,观察试喷情况,调整温度及压力值,达到最佳效果后再进行喷涂作业。
2)喷涂施工
a.聚脲施工适合在干燥、温暖环境中,施工时温度在10～35℃、相对湿度在75%以下为宜,并保证基层温度高于露点温度3℃。
b.喷涂聚脲防水涂料的施工,以机械喷涂为主、人工喷涂为辅,对机械喷涂不能达到的特殊部位采用人工喷涂。
c.喷涂两遍:每遍喷涂厚度约1 mm,底座板以下范围两遍总厚度≥2 mm;底座板以外范围两遍总厚度≥1.8 mm。喷涂机行走速度1.9 m/min,完成一孔梁的喷涂需要约5 h。每遍喷涂完成后需要人工修补表面针孔。
3)聚脲防水层搭接施工
a.适用于桥面喷涂聚脲防水层两次施工间隔在6h以上,需要搭接连接成一体的部位;第1次施工应预留出15～20 cm的操作面同后续防水层进行可靠的搭接。
b.后续防水层施工前,应对已施工的防水层边缘20 cm宽度内的涂层表面进行清洁处理,保证原有防水层表面清洁、干燥、无油污及其他污染物。
c.对原有防水层表面15 cm范围内做打磨处理,采用搭接专用粘结剂涂刷后,在4～24 h之内喷涂后续防水层,后续防水层与原有防水层搭接宽度至少为10 cm。
4)特殊部位处理
对桥面的防护墙、侧向挡块、泄水孔及裂缝等处应做特殊处理。
a.防护墙、侧向挡块的封边处理
防护墙及侧向挡块的侧面应先使用角磨砂轮机打磨混凝土表面、进行平整度处理,清除浮浆和毛边,喷涂防水层后应保证根部封边质量,必要时辅以手工涂刷。封边高度不小于8 cm。
b.泄水孔的处理
泄水管内刷涂底涂约10 cm深,然后手工向孔内壁涂刷聚脲防水材料,见图3。
c.混凝土面裂缝等残缺的处理
如桥面有明显裂缝或其他残缺,则应先对残缺进行修补,然后施工底涂、加强层和聚脲防水材料。
d.防水层收边处理
在桥面混凝土上喷涂聚脲防水材料时应连续施工,在梁端处应施作收边处理,使用角磨机将聚脲喷涂层边缘修平。
6)聚脲喷涂施工工艺条件,见表1。
4.6 脂肪族聚氨酯面层施工
1)第1道脂肪族聚氨酯面层宜在聚脲防水层施工完毕后6 h内完成,保证面层和聚脲防水层之间良好的粘结;与聚脲防水层施工间隔时间超出6 h时,应采用搭接专用粘结剂做预处理或现场做粘结拉拔试验后确定。
2)脂肪族聚氨酯面层施工前,对相应区域聚脲防水层表面进行清洁处理,保证聚脲防水层表面干燥、无灰尘、油污和其他污染物。脂肪族聚氨酯面层分层施工,每道干膜厚度不小于50μm,且涂刷两遍以上,总厚度大于200μm。
3)脂肪族聚氨酯面层施工采用辊涂或喷涂工艺,边角、沟槽采用刷涂施工。
4.7 检验验收
检查聚脲防水层,表面须平整均匀,确认无流淌、无针孔、无起泡、无空鼓、无开裂、无异物混入现象,收头部位须粘结牢固,并测定聚脲防水层的厚度、粘结强度和不透水性,确认性能达标。
对不合格项目及时进行修补处理。
4.8 成品保护
1)聚脲防水层喷涂施工完成24 h后,可承受轮胎接地比压小于0.6 MPa的施工车辆等施工荷载,同时需注意保护防水层,避免剧烈转向、碾压等动作损坏防水层。
2)防水层施工完毕后,应注意梁面的清洁及运输车辆轮胎的清洗,避免损坏、污染防水层。
3)对后续工序施工采取保护措施,避免模板、钢筋施工及电焊等作业对防水层造成损坏。
5 结束语
随着客运专线及高速铁路的发展,无砟轨道施工技术不断得到升华和优化,CRTSII型板式无砟轨道施工,对梁面的结构尺寸及防水处理要求非常高。上述喷涂聚脲防水施工的经验,可为今后的无砟轨道梁面防水层施工提供参考。
参考文献
[1]客运专线铁路桥涵工程施工技术指南(TZ213-2005).北京:中国铁道出版社,2005.
[2]铁路混凝土工程施工技术指南(TZ210-2005).北京:中国铁道出版社,2005.