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无砟轨道滑动层起拱及施工控制
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内容提示：分析了CRTSⅡ型板式无砟轨道滑动层起拱的原因,提出了控制起拱措施,列举了施工中起拱的控制,并结合工程实际谈了自己的认识与体会,对其他高速铁路施工具有一定指导意义。
随着我国高速铁路的快速发展,无砟轨道越来越得到大规模的应用和发展,这其中以CRTSⅡ轨道板为主体核心的无砟轨道技术的实际应用更为突出,但在施工过程中,我们也发现了不少亟待探讨和研究的新课题和新问题,底座板下滑动层的“起拱”就是其中的一个。（参考《建筑中文网》）
1 作用原理及施工流程
在现有CRTSⅡ无砟轨道体系中,底座板宽2. 95 m,下部滑动层施工铺设时宽度3. 05 m,两侧各宽出底座板5 cm,底座板施工完成后,将多余部分裁除至与底座板等宽。
滑动层由三层布膜组成,从下往上依次为土工布(聚丙烯土工布),土工膜(高密度聚乙烯薄膜)和土工布(聚丙烯土工布),简称“两布一膜”。其作用是隔离底座板与梁体之间的相互作用,减小摩擦力,以免底座板和梁体在温度变化时的相互影响。施工中,要先将第一层土工布用粘合剂粘贴在梁面防水层上面,在铺设土工膜和第二次土工布后,按照“梅花形”摆放混凝土垫块,要求每延米内铺设垫块面积不少于0. 185 m2;然后现场绑扎铺设钢筋笼;最后支立模板并浇筑混凝土。施工过程中,一定要注意不能将滑动层破损,并且杜绝砂、石等杂质进入滑动层内。
2 滑动层起拱类型和原因分析
“两布一膜”的起拱现象从土工膜铺设后就比较明显地出现,根本原因是土工膜对温度变化比较敏感,受温度影响热胀冷缩变化比较明显。
根据底座板滑动层的起拱所存在的形态,将起拱分为以下三种类型:半封闭型、全封闭型和通缝型。
2.1 半封闭型
半封闭型起拱形成于底座板的边沿部,而且有一部分边缘与外界连通的拱包,见图1,图2。
这种起拱在平时最容易观察得到,但由于其与外界环境连通,水、空气和杂质等容易进入到底座板滑动层的内部,对底座板的影响相当大。
根据这种起拱的外观形状,又可以分为圆拱形和波浪形。相对来说,圆拱形的拱高较大,可达3. 5 cm,后期不易补救,危害也大。波浪形的拱高较小,一般在1. 5 cm左右,但相连数量较多。
2.2 全封闭型
全封闭型起拱形成于底座板的中部,四周闭合不与外界连通。全封闭型起拱由于鼓包周围的土工布被底座板压住,为全隔离,全封闭结构,外界的空气和水一般难以进入拱包内部,不受外界环境影响,所以其对底座板的影响也就较小。
这种起拱由于不能直接观察到,所以无法观察其具体起拱高度,其产生的原因主要有两种: 1)由土工膜材料本身不平整、不均匀等质量原因引起的,一般呈现“月牙形”,鼓包方向一般有横向和纵向两种; 2)由于“梅花形”摆放的垫块在其中心隔离出来的拱包,一般呈圆形或多边形。
2.3 通缝型
通缝型起拱指所起的“拱包”为长条形,并且横穿了整个底座板,空气、水和杂质能通过该“拱包”而横穿整个底座板。这种起拱方式并不多见,主要存在于底座板钢筋笼接头和后浇带处,其对底座板的危害是相当大的,在施工中要尽力避免。这里特别指出后浇带处的通缝型起拱是由于底座板在冷热收缩时产生相对运动而引起的,可起拱到钢板连接器钢板下缘,起拱高度最高可达4 cm,占用混凝土的空间,混凝土断面将受到削弱,施工中应尽力避免。
3 起拱的危害
3.1 影响结构的耐久性
对于半封闭型和通缝型起拱,外界的水和空气能够进出滑动层,这将加快土工布、土工膜和防水层这几类聚合物材料的老化速度。同时,砂石等硬颗粒杂质也会通过半封闭型和通缝型起拱进入到滑动层内部。轨道运营后,随着底座板本身的反复滑动,砂石等杂质将会损伤、破坏滑动层的结构,增大相应的摩阻系数,影响结构的耐久性。
3.2 对底座板的受力结构造成影响
在底座板起拱存在处,混凝土的断面将受到一定的削弱。这样,一方面可能会造成底座板偏心受力,最终形成较大的裂缝;另一方面,起拱处的混凝土和钢筋可能会由于底座板的反复作用而产生疲劳破坏,使整个底座板在此处断裂。
3.3 对施工过程造成影响
笔者在施工过程中注意到,垫块摆放和钢筋笼绑扎时,起拱处的滑动层更加的容易被扎破损坏,造成极大的浪费。
4 应对措施
4.1 严把材料关
滑动层起拱的根本原因是土工膜由于“热胀冷缩”引起的,所以首先要从土工膜等材料入手,严把材料进场关,检验每批材料的伸缩率,杜绝不合格材料进场,一经发现有问题材料应立即清场;另外,我们要探索使用伸缩率更小的替代材料。
4.2 化开为闭,化大为小
铺设滑动层、摆放垫块和绑扎钢筋时,应注意将半封闭型和通缝型起拱的对外“开口”压住,使其成为危害较小的全封闭型起拱。同时,也应注意避免大体积和大拱高的起拱的存在,而应该利用增加垫块的方式将其划分成体积和拱高较小的起拱。
4.3 施工过程中的控制
1)铺设土工膜时,用水将其湿润,以利于将聚乙烯薄膜吸附在土工布上; 2)铺设土工膜过程中,要用水平尺刮压几遍,保证平整,并用夹具将其张拉固定住; 3)在温度较高时铺设“两布一膜”;4)缩短滑动层铺设后到钢筋笼绑扎前的等待时间; 5)在已铺好的滑动层上要立即“梅花形”摆放撑面垫块: a.防止安装钢筋笼时将滑动层刺穿; b.防止大风将滑动层刮起; 6)绑扎钢筋笼前和支立混凝土模板前都要将滑动层起拱处拉平; 7)对于后浇带处起拱,一般在张拉完成后比较明显,如处理不好对底座板的危害也相当大。我们可以采取在钢板连接器下和左右两侧增加3排垫块(每排8个)的方式,将起拱划分成为4个拱高较小的起拱,这样拱的高度和相应的空拱体积将大幅减少。
5 结语
随着CRTSⅡ轨道板在高铁中的广泛应用,如何减少滑动层起拱将成为影响轨道运营时间的一个重要因素,我们通过对滑动层起拱分析和采取相应的预防措施使起拱高度基本控制在1 cm以下,为其他高铁施工提供可借鉴的经验。
参考文献:
[1] 奕显国.铁路客运专线施工与组织[M].成都:西南交通大学出版社, 2006.
[2] 钱立新.世界高速铁路技术[M].北京:中国铁道出版社,2003.
[3] 卿三惠,陈 叔,胡 建.高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道施工关键设备及施工技术研究[ J].铁道工程学报, 2008(5): 45-47.
[4] 桑永亮.双块式无砟轨道水硬性支承层滑模法施工技术[J].山西建筑, 2010, 36(1): 294-295. 来源: 《建筑中文网》.
1 作用原理及施工流程
在现有CRTSⅡ无砟轨道体系中,底座板宽2. 95 m,下部滑动层施工铺设时宽度3. 05 m,两侧各宽出底座板5 cm,底座板施工完成后,将多余部分裁除至与底座板等宽。
滑动层由三层布膜组成,从下往上依次为土工布(聚丙烯土工布),土工膜(高密度聚乙烯薄膜)和土工布(聚丙烯土工布),简称“两布一膜”。其作用是隔离底座板与梁体之间的相互作用,减小摩擦力,以免底座板和梁体在温度变化时的相互影响。施工中,要先将第一层土工布用粘合剂粘贴在梁面防水层上面,在铺设土工膜和第二次土工布后,按照“梅花形”摆放混凝土垫块,要求每延米内铺设垫块面积不少于0. 185 m2;然后现场绑扎铺设钢筋笼;最后支立模板并浇筑混凝土。施工过程中,一定要注意不能将滑动层破损,并且杜绝砂、石等杂质进入滑动层内。
2 滑动层起拱类型和原因分析
“两布一膜”的起拱现象从土工膜铺设后就比较明显地出现,根本原因是土工膜对温度变化比较敏感,受温度影响热胀冷缩变化比较明显。
根据底座板滑动层的起拱所存在的形态,将起拱分为以下三种类型:半封闭型、全封闭型和通缝型。
2.1 半封闭型
半封闭型起拱形成于底座板的边沿部,而且有一部分边缘与外界连通的拱包,见图1,图2。
这种起拱在平时最容易观察得到,但由于其与外界环境连通,水、空气和杂质等容易进入到底座板滑动层的内部,对底座板的影响相当大。
根据这种起拱的外观形状,又可以分为圆拱形和波浪形。相对来说,圆拱形的拱高较大,可达3. 5 cm,后期不易补救,危害也大。波浪形的拱高较小,一般在1. 5 cm左右,但相连数量较多。
2.2 全封闭型
全封闭型起拱形成于底座板的中部,四周闭合不与外界连通。全封闭型起拱由于鼓包周围的土工布被底座板压住,为全隔离,全封闭结构,外界的空气和水一般难以进入拱包内部,不受外界环境影响,所以其对底座板的影响也就较小。
这种起拱由于不能直接观察到,所以无法观察其具体起拱高度,其产生的原因主要有两种: 1)由土工膜材料本身不平整、不均匀等质量原因引起的,一般呈现“月牙形”,鼓包方向一般有横向和纵向两种; 2)由于“梅花形”摆放的垫块在其中心隔离出来的拱包,一般呈圆形或多边形。
2.3 通缝型
通缝型起拱指所起的“拱包”为长条形,并且横穿了整个底座板,空气、水和杂质能通过该“拱包”而横穿整个底座板。这种起拱方式并不多见,主要存在于底座板钢筋笼接头和后浇带处,其对底座板的危害是相当大的,在施工中要尽力避免。这里特别指出后浇带处的通缝型起拱是由于底座板在冷热收缩时产生相对运动而引起的,可起拱到钢板连接器钢板下缘,起拱高度最高可达4 cm,占用混凝土的空间,混凝土断面将受到削弱,施工中应尽力避免。
3 起拱的危害
3.1 影响结构的耐久性
对于半封闭型和通缝型起拱,外界的水和空气能够进出滑动层,这将加快土工布、土工膜和防水层这几类聚合物材料的老化速度。同时,砂石等硬颗粒杂质也会通过半封闭型和通缝型起拱进入到滑动层内部。轨道运营后,随着底座板本身的反复滑动,砂石等杂质将会损伤、破坏滑动层的结构,增大相应的摩阻系数,影响结构的耐久性。
3.2 对底座板的受力结构造成影响
在底座板起拱存在处,混凝土的断面将受到一定的削弱。这样,一方面可能会造成底座板偏心受力,最终形成较大的裂缝;另一方面,起拱处的混凝土和钢筋可能会由于底座板的反复作用而产生疲劳破坏,使整个底座板在此处断裂。
3.3 对施工过程造成影响
笔者在施工过程中注意到,垫块摆放和钢筋笼绑扎时,起拱处的滑动层更加的容易被扎破损坏,造成极大的浪费。
4 应对措施
4.1 严把材料关
滑动层起拱的根本原因是土工膜由于“热胀冷缩”引起的,所以首先要从土工膜等材料入手,严把材料进场关,检验每批材料的伸缩率,杜绝不合格材料进场,一经发现有问题材料应立即清场;另外,我们要探索使用伸缩率更小的替代材料。
4.2 化开为闭,化大为小
铺设滑动层、摆放垫块和绑扎钢筋时,应注意将半封闭型和通缝型起拱的对外“开口”压住,使其成为危害较小的全封闭型起拱。同时,也应注意避免大体积和大拱高的起拱的存在,而应该利用增加垫块的方式将其划分成体积和拱高较小的起拱。
4.3 施工过程中的控制
1)铺设土工膜时,用水将其湿润,以利于将聚乙烯薄膜吸附在土工布上; 2)铺设土工膜过程中,要用水平尺刮压几遍,保证平整,并用夹具将其张拉固定住; 3)在温度较高时铺设“两布一膜”;4)缩短滑动层铺设后到钢筋笼绑扎前的等待时间; 5)在已铺好的滑动层上要立即“梅花形”摆放撑面垫块: a.防止安装钢筋笼时将滑动层刺穿; b.防止大风将滑动层刮起; 6)绑扎钢筋笼前和支立混凝土模板前都要将滑动层起拱处拉平; 7)对于后浇带处起拱,一般在张拉完成后比较明显,如处理不好对底座板的危害也相当大。我们可以采取在钢板连接器下和左右两侧增加3排垫块(每排8个)的方式,将起拱划分成为4个拱高较小的起拱,这样拱的高度和相应的空拱体积将大幅减少。
5 结语
随着CRTSⅡ轨道板在高铁中的广泛应用,如何减少滑动层起拱将成为影响轨道运营时间的一个重要因素,我们通过对滑动层起拱分析和采取相应的预防措施使起拱高度基本控制在1 cm以下,为其他高铁施工提供可借鉴的经验。
参考文献:
[1] 奕显国.铁路客运专线施工与组织[M].成都:西南交通大学出版社, 2006.
[2] 钱立新.世界高速铁路技术[M].北京:中国铁道出版社,2003.
[3] 卿三惠,陈 叔,胡 建.高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道施工关键设备及施工技术研究[ J].铁道工程学报, 2008(5): 45-47.
[4] 桑永亮.双块式无砟轨道水硬性支承层滑模法施工技术[J].山西建筑, 2010, 36(1): 294-295. 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201108/14995.htm
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