板式无碴轨道CA砂浆施工工法.docx
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板式无碴轨道CA砂浆施工工法
板式无碴轨道CA砂浆施工工法
隧道网(2005-4-23) 来源:
隧道网
CA砂浆是板式无碴轨道结构弹性调整层的关键组成部分。
它是由水泥、乳化沥青、掺合料、细骨料、水、表面活性剂、减水剂、氯丁胶乳等原材料在常温下经特殊工艺搅拌而斟成的。
它利用水泥吸水水化加速乳化沥青破乳,由水泥水化物和沥青裹覆砂形成一种立体网络,具有流动度好、可工作时间长、早期有膨胀、后期收缩小等特点,其力学特点在于刚柔并济,以柔为主。
中铁十一局集团公司第三工程有限公司在秦(皇岛)沈(阳)客运专线狗河特大桥上进行板式无碴轨道的施工,在我国尚属首次,取得了良好的社会效益与显著的经济效益。
通过湖北省科技厅组织铁道部专家鉴定:
填补了国内该项技术空白,居国内领先水平。
在施工中,我们不断探索,不断总结形成了本工法。
一、工法特点
1.工序周期短,独立性强,施工设备能自由移动,可灵活选择作业。
2.模板无需采用钢模,木模即可,安装与拆除简单。
3.CA砂浆流动性能好,能自身充满板底,不需振捣。
4.机械化作业多,使用劳动力少,劳动强度低。
二、适用范围
本工法适用于高速铁路和城市轻轨等CA砂浆板式无碴轨道结构弹性调整层的施工。
三、工艺原理及关键技术
(一)结构形式及工艺原理
1.结构形式。
无碴轨道基本结构为:
在桥面上铺设24.8cm厚的混凝土基座,不设横坡,每隔5m设有一个Φ50cm×50cm凸形混凝土档台,在混凝土基座上架设轨道板,轨道板底距混凝土基座顶面5cm,在基座与轨道板间灌注CA砂浆,其结构型式见图1所示。
图1 板式无碴轨道结构简图
2.工艺原理。
轨道板吊装定位后,复核轨道板和混凝土基座的高度,计算每块轨道板的CA砂浆数量,实行“一板一拌”制的搅拌方法,每搅拌一次的CA砂浆为0.59m3。
CA砂浆拌制完毕,合理选择注入孔,通过漏斗从注入孔注入,利用其特有的流动性布满板底,并充分排除轨道板板底的空气,使轨道板板底的CA砂浆饱满,起到了板式无碴轨道结构弹性调整层的作用。
(二)关键技术
本工法关键技术为:
轨道板定位、CA砂浆配制及施工工艺。
1.CA砂浆的组成材料的技术指标。
CA砂浆的组成材料应符合现行的国家、铁路或公路有关标准规定。
(1)水泥。
必须采用早强型普通硅酸盐水泥,强度等级为42.5级,应符合GB175—1999标准。
(2)砂。
应采用天然河砂(严禁使用海砂),最大粒径为1.25mm,细度模数应在1.8~2.2范围内,其他技术指标应符合,1书10210—200l标准:
(3)沥青。
应采用A-100甲石油道路沥青,技术指标符合JTJ032—94标准。
(4)乳化沥青。
用A-100甲石油道路沥青配制,乳化沥青悬浊液状态,沥青有效成分为60%,配制乳化沥青时必须加入稳定剂—聚乙烯醇,应与水泥及其他材料掺合性能好,共技术指标应符合表1的规定。
表1 乳化沥青技术指标标准表
(5)掺合料。
掺合料为UEA型混凝土膨胀剂,简称“CAA”。
主要技术指标符合表2的要求。
表2 掺合料技术指标标准表
(6)氯丁胶乳。
氯丁胶乳以氯丁二烯为单体,阳性皂作乳化剂,经乳液均匀聚合制得的白色乳状液,各种技术指标见表3。
表3 氯丁胶乳技术指标表
(7)铝粉。
铝粉的细度为300μm,筛通过率大于98%。
(8)水。
拌合水应清洁透明,pH≥7.0,其他技术指标应符合JGJ63—89标准,最好使用饮用水。
(9)减水剂。
减水剂为FDN混凝土高效减水剂,主要成分为β一萘磺甲醛高缩合材其技术指标应符合GB8076—1997。
2.CA砂浆技术标准及施工配合比。
(1)CA砂浆技术标准。
CA砂浆技术标准见表4。
表4 CA砂浆技术标准表
(2)CA砂浆施工配合比。
CA砂浆施工配合比见表5。
表5 CA砂浆施工配合比
四、施工工艺
(一)工艺流程
工艺流程见图2。
图2 CA砂浆施工工艺流程图
(二)工艺流程操作要点
1.施工准备。
(1)CA砂浆的组成材料。
CA砂浆的组成材料应按本工法
(二)中第2.1条的技术指标进行鉴定,合格后才能投入使用。
并进行室内CA砂浆配合比的设计,在试验温度20±2°C的条件下检测CA砂浆的物理力学和耐久性等指标,其技术标准见表4。
(2)场地整理。
彻底清除混凝土基座及凸形档台四周的砂、土、水、浮碴及杂物。
(3)轨道定位测量及轨道板的位置确定。
轨道板安装前,在凸形挡台上设立中心线基准点,在挡碴墙上设立轨面基准点。
用高精度经纬仪,反复测量,放出线路中线,在基座顶面和凸形挡台顶面用墨线弹出线路中线位置,还要准确弹出轨道板中线,再根据轨道板的型号,在基座上划出轨道板安装的准确位置。
(4)施工机具。
主要施工机具的准备见表6。
表6 主要施工机具表
(5)轨道板验收。
轨道板运抵工地前,要进行外观尺寸、平整度、预埋件和各种孔洞位置等检查,不符合设计要求的,绝对不能运往工地。
2.轨道板安装。
轨道板的安装是板式无碴轨道施工的关键技术之一,安装质量直接影响板式无碴轨道的质量好坏,一定要严把安装关。
(1)吊装。
在混凝土基座上板的四角下垫以厚约4.5cm、长宽均为5cm的垫块,在凸形挡台外缘线路中线位置上放一个厚约3.5cm、长度10cm、宽度为2.0cm的木挡块,用汽车吊将轨道板吊装于已确定的位置。
吊装时要慢放轻放,边放边用人工使板的纵横向位置基本正确,以后只作少量调整即可满足要求。
(2)轨道板位置精确调整。
轨道板吊装安装完毕,根据基座上放出的平而位置,用人工对板的平面位置作精确调整后,再安放工具轨,此时测量轨面标高,通过轨道板四角四微调支持螺纹进行调整,用轨道板铺设水准尺进行检测,使其定位。
取出木垫块。
对平面位置和轨面标高再一次检查调憋,直至全部符合要求。
3.模板安装及板面薄膜铺设。
模板采用3.0~3.5cm厚木板。
模板顶面应较轨道板底面高出5cm以上,距离轨道板侧面四周2.0~2.5cm,模板底和接缝处垫—层氨甲酸乙酯泡沫(也可用海绵代替),以防止漏浆。
在轨道板侧面四周下部粘贴7cm高的不干胶带,防止溢出的CA砂浆污染板侧面。
侧模利用轨道板已预埋的起吊螺母孔打入木楔加以固定,端模利用已铺设的轨道板端,用木楔加以固定。
模板在安放前应涂刷脱模剂。
模板安装完毕后,再一次将各处泥土、木屑等杂物清理干净,为防止CA砂浆灌注时污染板面,在板面覆盖一层农用塑料薄膜。
4.配料计量。
配料时根据预先计算好的灌注一块板需要的CA砂浆数量,按表7对各种材料进行精确计量。
配料精度为:
表7 CA砂浆施工配合比
(1)水泥以每袋50kg计,不为整袋时用台秤计量,准确至0.5kg。
(2)乳化沥青、砂(用袋装)、水、掺合料、活性剂、纤维和铝粉,用台秤计量,准确至0.5kg。
(3)氯丁胶和消泡剂用台秤计量,准确至0.1kg。
5.CA砂浆搅拌。
CA砂浆拌合工艺流程见图3。
图3 CA砂浆拌合工艺流程图
6.CA砂浆性能试验。
CA砂浆搅拌完毕后,应立即进行流动度及空气含量检测,流动度采用特制J型漏斗进行检测,即用手指将特别J型漏斗输出口按住,把拌制好的CA砂浆注满漏斗中,然后放开手指,CA砂浆流出的时间为CA砂浆的流动度。
含气量采用1000mL三角烧瓶进行检测,即将拌制好的CA砂浆注入特别J型漏斗中,并盖上玻璃板,擦净三角烧瓶的外表,称其质量,并计算出单位容积质量,然后用理论单位容积质量减去实测单位容积质量之差,与理论单位容积质量的比值为含气量。
合格后方可灌注,并按CA砂浆技术标准表4中的检测项目进行其他各种物理力学性能试验的试件制作,达到需要龄期以后,进行物理力学性能试验。
7.CA砂浆的注入。
(1)轨道板注入孔的选择:
注入孔需分布均匀,以A板为例,见图4。
图4 A型轨道板平面示意图
从图4可看出整个板面注入孔分布,在施工时,因为整个桥面为直线,我们选择1、3、5、7、9五个孔作为注入孔。
这样,充分利用了CA砂浆注入时的流动性来排除板底空气,使CA砂浆充满板底,也避免了从单一注入孔注入而产生的离析。
(2)CA砂浆的注入需连续进行,每块板应一次灌注成型,尽量避免二次灌注。
灌注时落差不宜超过20cm,以避免CA砂浆离析。
(3)注入时从孔1、3、5注入孔注入,待注入到一半时,将注入孔转移到5、7、9。
待注入到近板底时,降低注入速度,从孔1注入,待CA砂浆超过孔3所在板底时,将注入孔移至孔3,待CA砂浆超过孔5所在板底时,将注入孔移至孔5,依此转移注入孔,直至整个板底充满CA砂浆。
(4)为防止注入时带入空气,注入漏斗内料必须维持一定量。
如需移动注入漏斗,需先用木塞塞堵,然后转移。
(5)注入时随时检查模板,防止跑模、漏浆。
(6)当CA砂浆在轨道板侧面或注入孔中高度达到5cm以上时,第一次作业结束。
8.CA砂浆养生及支撑螺栓、模板的拆除。
(1)CA砂浆的养生原则上是自然养生,但在寒冷条件下时,需采取保温措施。
(2)CA砂浆经24h后,必须迅速撤除支撑螺栓,并拆除模板,尽快铲除轨道板侧面的侧立砂浆,并留一定的排水坡度。
(3)及时在支撑螺栓孔和注浆孔上安置橡胶防水盖,以防雨、雪水等渗入。
(4)CA砂浆注入7d后或在温度20±3°C,相对湿度65%±5%的养生条件下强度达到0.5~0.9MPa时,轨道板才能受荷。
9.凸形挡台CA砂浆的灌注。
待CA砂浆凝固后,清除其上部浮渣,并凿毛,进行第二次灌注。
灌注面与板面平齐为宜。
由于凸形挡台是和混凝土基底一次性浇筑的,可以用凸形挡台来控制轨道板间的间隙。
采用二次灌注,不会产生CA砂浆堵塞轨道板预设的吊装孔的现象。
五、机具设备
为满足施工的需要,我们开发研制了CA砂浆搅拌机。
搅拌机电机动率为22kW,容积0.9m3,胶带传动;两种转速,快搅150r/min,慢搅60r/min;底部设有出料口。
为满足低温时施工的需要,搅拌机上设有加温装置。
为使水泥投入时分散均匀,投料口上设有料斗,料斗底部设有钢筋网。
施工时,将搅拌机固定在走行平台—亡,通过临时铺设的行走轨完成移动。
出料口接有蛇形钢丝管,通过钢丝管将CA砂浆输送到注入漏斗,通过控制出料口阀门开度来控制CA砂浆的灌注速度。
主要施工机具见表6。
六、劳动力组织
劳动力组织表见表8。
表8 劳动力组织表
七、安全和质量措施
在施工中,应严格控制原材料的质量和计量,严格遵守有关施工规则和技术要求,并重点做好安全防范工作。
1.成立精干高效的现场指挥机构和技术保证机构,做到统一指挥。
2.设立专职安全员现场值班,并指挥左线列车通行。
3.作业时,严禁向桥下扔杂物和排污水。
4.搅拌机手严格按操作规程进行操作。
八、技术经济分析
1.提前了工期,提高工效20%。
2.减少机具设备、劳动力等投入费用共计62万元。
3.此次施工填补了该项技术的国内空白。
九、工程实例
秦(皇岛)沈(阳)客运专线狗河特大桥右线板式无碴轨道CA砂浆施工采用本工法进行施工,工程质量优良,分项优良率100%。
受到了业主、监理单位的一致好评,对工程进度、工程质量给予了很高评价。
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