CRTS II型板式无砟轨道底座板施工技术

CRTS II型板式无砟轨道底座板施工技术
张挺军
（中铁十四局集团有限公司 山东 济南 250014 ）

摘要：CRTS II型板式无砟轨道施工技术在我国是一项新技术，可以借鉴的施工方法较少。本文重点介绍京沪高速铁路无砟轨道底座板施工技术中施工单元划分及张拉连接方法，为同类施工提供参考。
关键词：无砟轨道 底座板 单元划分 张拉连接
1、概述
京沪高速铁路淮河特大桥起讫里程为DK757+377.44～DK781+883，全长24.506Km。采用CRTSⅡ型板式无砟轨道结构。底座板是CRTS II 型轨道板的支承构件也是连续跨越大量简支梁和连续梁的结构构件，通过该构件可以形成轨道位置以及与坡度变化相应的、必要的轨道超高。
桥上无砟轨道结构形式如下图1-1、1-2：

底座宽度为2950mm，直线地段平均厚度为200mm，曲线地段根据超高设计情况计算确定，最大厚度约500mm，最小厚度约180mm。全桥纵向连续铺设。
 

图1-3 底座板纵向布置示意图
在此重点介绍京沪高速铁路CRTS II型板式无砟轨道底座板施工单元划分设计、张拉连接及后浇带浇筑施工技术，以供大家借鉴。
2、基本概念
（1）施工段
一个浇筑段是特大桥上的一段, 其长度约为4~5km。浇筑段由常规区和常规端刺区以及临时端刺区。

（2）端刺
端刺设于桥台和摩擦板后在路基中与摩擦板相连。它可以在贫变形状态下将未通过摩擦板导出的剩余荷载传入地基。

（3）常规区
常规区是指在两个常规端刺或临时端刺之间的区域。常规区再被划分为几个混凝土浇注段。
（4）临时端刺
桥上的临时端刺是底座板的一部分，它可以暂时起路基上端刺的作用。
临时端刺长约800 米，待浇筑后通过大概位于临时端刺中间位置的两个剪力齿槽与桥梁固定。在已浇筑的剪力齿槽(BL2)前后，剩余的剪力齿槽还不起作用。作为临时端刺的底座板在这些区域由于温度变化，能够在桥梁纵向发生收缩。
（5）剪力齿槽
剪力齿槽是底座板与桥梁之间的结构固定装置。

  （6）后浇带
后浇带分两种形式：钢板连接器后浇带（BL1）及剪力齿槽后浇带（BL2）。
（7）底座板砼浇注段
底座板砼浇注段是指长度约160m（ 5孔32m简支梁）的底座板浇注长度，底座板砼浇注段的始端和末端均设置钢板连接器后浇带（BL1）。位于砼浇注段中心位置的简支梁剪力齿槽后浇带（BL2）要先浇筑，其余简支梁的剪力齿槽后浇带（BL2）在底座板浇注时预留齿槽后浇带（BL2）。
（8）钢板连接器
钢板连接器的作用是连接各个相邻结构单元，即端刺、临时端刺、以及混凝土浇注段。
2、轨道板底座施工单元划分
施工前根据施工管段的具体情况进行轨道板底座施工单元划分设计。划分设计方案依据总工期计划、桥面验收移交进展情况、施工管段划分及资源配置等因素确定。主要内容包括轨道板底座施工单元段划分、临时端刺设置、常规区和后浇带位置确定，以及各灌注段先后施工顺序的确定。
(1)轨道板底座施工单元划分
轨道板底座施工单元划分应统一筹划设计，每个施工单元至少1920m(800+320+800)，一般4～5km为宜。

(2)轨道板底座划分原则
①施工单元要根据作业面布置情况事先统一规划，确定相邻作业面张拉顺序和分工责任；
②常规区两个相邻后浇带之间距离大约160m(5孔梁)；
③临时端刺不能设置在连续梁上，且距连续梁至少两孔梁；
④左右线临时端刺布置要错开两孔梁；
⑤钢板连接器与剪力齿槽间距≤80m；
⑥未与梁剪切连接的长度≤160m；
⑦钢板连接器距高强挤塑板间距≥5m；
⑧钢板连接器距轨道板板缝距离≥70cm；
施工单元划分完成后，一定要在桥梁上显著位置进行标识各后浇带位置、名称、类型，方便今后张拉时识别。
(3)常规区与临时端刺布设
常规区为长度不限，但不能小于10孔梁，常规区分段长度不大于160m(5孔梁)，每段之间在跨中采用钢板连接器连接，浇筑时预留50cm宽后浇带，称为钢板连接器后浇带。轨道板底座与梁端齿槽只进行钢筋连接，浇筑时预留66cm宽后浇带，称之为剪力齿槽后浇带；常规区一个浇筑段（160m）中部的剪力齿槽处轨道板底座一次浇筑，不预留后浇带。
临时端刺约800米，为一与桥面临时无剪切连接的轨道板底座结构，对称分布于常规区前后两侧，临时端刺分五段，从靠近常规区一侧起依次为～220m,～220m,～100m, ～130m,～130m,各段之间逢跨中采用钢板连接器连接，在临时端刺中依次命名为K0，J1，J2，J3，J4，K1。临时端刺在梁端齿槽设剪力齿槽后浇带。

3、混凝土浇筑段的纵向连接及后浇带浇筑
（1）底座板温度<锁定轨温的情况下进行纵连
螺母对连接器后浇带处精轧螺纹钢筋的拧紧程度取决于由构件温度波动引起的混凝土长度变化。温度升高时，混凝土浇筑段（约160m）伸长，温度降低时，相应缩短。由温度引起的混凝土长度变化（ΔLT）可用下式计算：
ΔLT=αT*ΔT*L
其中：
ΔLT为长度变化（mm）
αT为混凝土温度膨胀系数[1/K],1*10-51/K
ΔT为底座板混凝土的温度变化[K]
L为作用长度[m]，此处：L为两个位于浇筑段中部的已经浇
筑起作用的剪力齿槽之间的距离。

在临时端刺与常规区纵连前，测量下列混凝土浇筑段的温度与长度（初始测量），确定影响长度：
L1，LP1（如220m）和T1，LP1=10℃
L1，LP2（如220m）和T1，LP2=10℃
从这些测量值确定下列影响长度：
Lwirk，K0（如1/2LP1+从K0到常规区第一个浇筑完成的剪力齿槽的长度：110m+80m=190m）
Lwirk，J1（如1/2LP1+1/2LP2：110m+110m=220m）
此外还要测量下列混凝浇筑段的温度和长度（初始测量）。测量位置应标识清楚，并且保护其不受破坏。
L1，2（如:16m）和T1，2=10℃
L1，LP3（如:100m）和T1，LP3=10℃
L1，LP4（如:130m）和T1，LP4=10℃
L1，LP5（如:130m）和T1，LP5=10℃
每个钢板连接器后浇带的张拉行程Wi取决于锁定温度T0与实际底座板温度T1，i的温度差，以及钢板连接器后浇带的影响长度Lwirk。
钢板连接器后浇带i的张拉行程Wi按下面的公式算出：
Wi=（T0-T1，i）αT×Lwirk,i≥0
其中：i=K0,J1,J2
T0=锁定温度(如：21℃)
钢板连接器后浇带的影响长度（Lwirk）可由与它相邻的两个混凝土段的长度总和的一半算出，对钢板连接器后浇带K0和K1还要算上它到相邻常规区第一个已经浇筑的剪力齿槽的长度。
如：Lwirk，J3=（L1，LP3+L1，LP4）/2
如果两个相邻混凝土浇筑段的实际温度不同，用于计算钢板连接器后浇带张拉行程的实际温度T1,i可根据这两个混凝土浇筑段的长度和温度进行计算。
T1，J2=（L1，LP2*T1，LP2+L1，LP3*T1，LP3）/（L1，LP2+L1，LP3）
连接临时端刺选择在底座板温度尽可能接近锁定温度（例如：21℃）时进行。该温度值由设计单位提出。
临时端刺纵连当天，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。

接着在常规区按构件温度张拉钢板连接器后浇带的螺母。它的操作顺序是：首先张拉常规区中靠近临时端刺的前2个钢板连接器后浇带。

根据张拉行程，再张拉临时端刺与常规区之间的钢板连接器后浇带K0。

根据张拉行程，再张拉钢板连接器后浇带J1和J2。其余常规区钢板连接器后浇带的纵连可与之同时进行。

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，钢板连接器后浇带J3须少量张拉（约为钢板连接器后浇带J2张拉行程的1/3）。

至此，常规区与临时端刺处的底座板就已施工完成。纵连后浇筑需在24小时内完成（温差小）。
当常规区另一端也与临时端刺相连时，另一端的钢板连接器后浇带的连接顺序一样。在这种情况下，常规区的钢板连接器后浇带从左右两端向中心对称连接。
（2）在底座板温度<锁定温度纵连后，底座板后浇带的浇筑
纵连后浇筑常规区内的所有钢板连接器后浇带（BL1）及临时端刺中的钢板连接器后浇带K0和J1。

在底座板纵连后，常规区齿槽后浇带BL2通常也应该尽可能快的进行浇筑。但是当纵连是在底座板温度小于锁定温度的情况下进行时，在齿槽后浇带BL2能够进行浇筑前，必须先等待一定的时间，让混凝土浇筑段内的应力均衡化。
纵连三天到五天后，浇筑位于临时端刺中部的两个齿槽后浇带。左右线的齿槽后浇带应错开两孔梁的长度进行。

（3）在锁定轨温≤底座板温度≤30℃的情况下进行纵连
当底座板温度处于锁定温度和+30℃之间，钢板连接器后浇带的锚固螺母就不需要进行张拉，只需要拧紧到钢板上，然后把钢板另一侧的锚固螺母也拧紧。在拧紧过程中扭力板手的扭矩应该450Nm。
钢板连接器后浇带连接当天，从临时端刺的自由端开始，依次拧紧钢板连接器后带中的所有锚固螺母。

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锚固螺母拧紧。

施工至此，常规区与临时端刺已经纵连完成。纵连在24小时内完成。
如果常规区另一端也与临时端刺相连时，另一端的纵连顺序一样。在这种情况下，常规区的钢板连接器后浇带从左右两端向中心对称连接。
（4）在锁定轨温≤底座板温度≤30℃的情况下纵连后，底座板后浇带的浇筑
纵连完成后，浇筑常规区内的所有钢板连接器后浇带BL1以及临时端刺中的钢板连接器后浇带K0和J1。此外常规区的齿槽后浇带BL2也可以浇筑。

纵连完成三天到五天后，浇筑位于临时端刺中部的两个齿槽后浇带。左右线的齿槽后浇带错开两孔梁的长度进行浇筑。

临时端刺内齿槽后浇带（BL2）和临时端刺的3个钢板连接器后浇带J2到J4不能够浇筑，直到临时端刺本身跟其他的浇筑段连接到一起为止。
(5)临时端刺与下一常规区的连接
到目前为止第一施工单元（两个临时端刺加一个常规区）后浇带只剩下临时端刺中的J2～J4和大部分BL2没有浇筑，其它后浇带都已浇筑完成。只有和第二基本段落（一个临时端刺加一个常规区）轨道板底座连接后，才能浇筑第一施工单元剩下的后浇带。与下一施工单元连接时需要注意以下内容：
①螺母拧紧的方法和原则同(1)、(4)中的描述。
②待第三个临端刺施工完成后，从第二常规区中部对称相背张拉。
③第二次张拉第二临时端刺的J2时，要注意LP2有效长度测量值的变化：为BL2至J2的距离。
④张拉结束后48小时内浇筑临时端刺中剩余的J2～J4、K1和第二施工单元后浇带（BL1）中的混凝土。
⑤和第二施工单元连接器连接后，20～30℃1天后/0～20℃10天后，浇筑第一施工单元第二临时端刺固定端后浇带（BL2）中的混凝土。
至此，第一施工单元轨道板底座及后浇带已施工完成，其它基本段落轨道板底座及后浇带的施工工序以此类推。
4、结束语
通过京沪高速铁路CRTS II型板式无砟轨道底座板施工，使大家熟悉了CRTS II型板式无砟轨道底座板施工单元划分及纵向连接及后浇带浇筑施工工艺及方法，推动了CRTS II型板式无砟轨道底座板施工技术在我国的发展