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高速铁路无砟轨道倒T型端刺施工技术

　　京沪高铁全线采用CRTSⅡ型板式无砟轨道,桥梁地段无砟轨道底座板采用全桥纵连方式。受温度力、制动力等因素的影响,需在桥梁两端设立常规端刺。目前倒T型端刺国内仅在京津城际使用过,其设计理论及施工技术尚未完全成熟,因此京沪高铁选择DK682 + 441. 98～DK682 + 497. 98段倒T型端刺作为国内初次使用参数测试的设计和施工科研项目,现结合实际施工总结如下。
1 　工程概况
1. 1　倒T型端刺适应范围
(1)顶面无覆土、全长大于40m的桥梁两端需设立摩擦板、端刺及过渡板结构。
(2)线间距大于5m、路基未填筑、设计填筑高度大于4m、非道岔区及路基长度大于200m。
1. 2　倒T型端刺结构简介
倒T型端刺包含主端刺、小端刺、摩擦板及过渡板,因主端刺为倒T型而称为倒T型端刺,其各部分结构具体为：
1. 2. 1　主端刺
上部结构(以下称为竖墙)线路纵向厚为1m、横向宽为9m,高度为2.75 m;下部结构(以下称为底板) 线路纵向长为8m、横向宽为9m, 高度为1m。
1. 2. 2　小端刺
厚1m (纵向) ,宽度9m (横向) ,高1m。沿线路纵向从桥台开始向主端刺方向对小端刺进行编号,分别为1号～11号,其纵向中心间距为: 1～2号5.25 m, 2～11号3.5m, 11号～主端刺12. 0 m。
1. 2. 3　摩擦板
宽度9 m,厚度为0. 4 m,长度50 m。
1. 2. 4　过渡板
宽度9 m,厚度为0. 4 m,长度5 m。

图1　摩擦板、倒T型主端刺及过渡板纵剖面示意

1. 3　结构设计及规定
(1)摩擦板、端刺及过渡板混凝土采用C30,结构所处环境为T2,混凝土设计使用寿命为60年。
(2)侧向挡块钢筋采用HRB335,其余钢筋采用HRB500,施工过程中对外露钢筋需采用包裹等措施防止氧化生锈。
(3)摩擦板上设立加高平台,内置钢筋焊网网片。
(4)摩擦板、端刺、底座及过渡板在交界处所有固结,施工过程需考虑路基沉降因素严格控制大端刺标高。　
(5)对路基填料的规定:填筑级配碎石掺加3%～5%水泥;填筑压实标准K30 ≥150 MPa /m、动态变形模量Evd ≥50 MPa、变形模量Ev2 ≥80MPa、孔隙率n≤28%。
2 　工程施工特点
(1)倒T型端刺从专业划分属于轨道工程,但施工中涉及到路基填筑、钢筋与混凝土工程、梁顶六面坡及路基支承层等多个专业施工工艺,是一个集多项施工技术的综合性工程项目。
(2)涉及的质量标准多、标准高。路基填料压实度标准采用级配碎石过渡段标准,填筑工艺按照横向结构物施工,摩擦板六面坡按照梁面3 mm /4 m 、2 mm /1 m精度标准施工,过渡板按照无砟轨道路基支承层标准组织施工和验收,剪力筋精度规定为±10 mm。
(3)结构设计中采用新型HRB500热轧带肋钢筋,钢筋保护层厚度5 cm及钢筋弯环半径(不小于6倍钢筋直径)都比普通结构中使用的HRB335钢筋规定高。
3 　施工方案
路基基床及基床下分层填筑掺加3%～5%水泥的级配碎石并碾压密实。端刺施工分两个阶段进行:第一阶段是在路基填筑至主端刺底部时,施工倒T型主端刺;第二阶段是在主端刺施工完毕、路基填筑至路肩设计标高后,进行小端刺、摩擦板及过渡板施工。
3. 1　倒T型端刺施工流程
倒T型端刺施工流程见图2。

图2　倒T型端刺施工流程
3. 2　级配碎石填筑
填筑掺3% ～5%水泥级配碎石采用级配碎石拌和站集中拌和,汽车运送至现场,平地机整平,大面采用振动压路机碾压密实,主端刺及桥台附近采用平板振动夯配合压路机分层碾压、打夯密实。填筑分如下两步进行。
第一步:按照路基填筑工艺填筑至主端刺底部;
第二步:在主端刺施工完毕且竖墙混凝土强度
达成设计强度后,与路基同步从主端刺两侧采用平板振动夯配合振动压路机分层、对称碾压密实至路肩设计标高。靠近端刺的部位,压路机平行端刺进行横向碾压。为保证摩擦板两侧路肩压实质量,路肩填筑范围向线路中线超填宽1 m以上(摩擦板施工时人工切割凿除) 。
3. 3　倒T型主端刺施工
主端刺在过渡段级配碎石填筑至设计标高及垫层施工完毕后进行施工。倒T型主端刺分两步现场浇筑施工,第一步施工主端刺底板,第二步施工主端刺的竖墙(高度为2. 35 m) 。钢筋采用在钢筋加工场集中加工,现场绑扎成型,并做好预留搭接;模板采用大块钢模拼装,竖墙设立拉筋(外套PVC管)对拉加固;混凝土采用集中拌和,混凝土运送车运送,底板直接入模、竖墙汽车泵泵送入模,插入式振捣棒分层浇筑成型。
3. 3. 1　倒T型主端刺施工工艺流程
施工工艺流程:测量放样→基底整平→浇筑砼垫层(厚度10 cm) →底板绑扎钢筋→立模浇筑底板砼→养护→竖墙绑扎钢筋→立模浇筑砼→养护。
3. 3. 2　施工方案
3. 3. 2. 1　混凝土垫层
垫层基底按照设计标高采用人工挂线修理平整,高程误差范围为: ±50 mm,凹处不得填土夯平,采用与垫层同等级混凝土填筑。混凝土垫层在基底验收合格后测量班测设垫层4 个控制点,采用[ 10槽钢立模,外侧打设钢筋固定,全幅一次浇筑成型。混凝土浇筑前对基底面进行清扫,清除浮渣,并洒水湿润。插入式振捣器振捣,人工收面,混凝土初凝后覆盖洒水养护。
3. 3. 2. 2　主端刺底板施工
(1)钢筋施工
钢筋设计为L、[型,钢筋加工场集中加工成型,现场安装绑扎成□型。先安装上下层钢筋,后安装水平钢筋。上下层钢筋成型顺序为:先绑扎底层钢筋,然后安装连接上下层的联系钢筋,最后安装顶层钢筋,并将顶层与底层钢筋进行焊接闭合。水平钢筋成型顺序为:从一侧开始,按照顺时针或逆时针方向进行搭接闭合并焊接。由于竖墙钢筋伸入底板,因此在底板钢筋模板安装完毕后,测量放样竖墙平面位置控制测点,搭设钢管脚手架操作平台绑扎竖墙预埋钢筋。
(2)模板施工
模板采用100 cm ×150 cm钢模板组拼,人工安装模板,模板拼缝间粘贴双面胶并采用螺栓连接。模板外侧上下各设立[ 16槽钢一道做背肋,背肋外侧按照水平间距1 m设立2 [ 10竖向背肋,竖向背肋上下口设立<16钢筋做拉杆。模板上口纵横向各安装2道[ 16槽钢对上口尺寸进行定位。
(3)混凝土施工
由于底板高度低于混凝土运送车溜槽高度及运送车均可到达模板四周,因此混凝土采用运送车直接入模,插入式振动器振捣密实。人工收面抹光,土工布覆盖洒水养护。
3. 3. 2. 3　端刺竖墙施工
(1)钢筋施工
竖向钢筋在趾部已经预埋完毕,水平钢筋设计为L 型,因此水平钢筋成型顺序为从一侧开始,按照顺时针或逆时针方向进行搭接闭合并焊接。过渡板及摩擦板范围的部分钢筋伸入到竖墙内,在绑扎竖墙钢筋的同时需将伸入竖墙的钢筋提前就位一同绑扎。
(2)模板施工
模板采用100 cm ×150 cm钢模板组拼,人工安装模板,模板拼缝间粘贴双面胶并采用螺栓连接。模板外侧上下按照间距1 m设立[ 16槽钢一道做水平背肋,背肋外侧按照水平间距1 m设立2 [ 10竖向背肋。内外模板按照间距100 cm ×100 cm设立<16钢筋做拉杆,拉杆外套<20PVC塑料管。
(3)混凝土施工
混凝土泵车泵送入模,插入式振动棒振捣密实。侧模在混凝土达成2. 5 MPa以上,且其表面及
棱角不因拆模而受损时,方可拆除。拆模完毕后,土工布覆盖洒水养护。
3. 4　小端刺施工
小端刺在级配碎石填筑至路肩设计标高后(小端刺范围预留)人工采用风镐开挖基槽,钢筋笼提前预制绑扎成型,板车运至现场整体吊装就位,横向一次浇筑成型,并预留钢筋与摩擦板整体合成。
3. 4. 1　小端刺施工工艺流程
施工工艺流程:测量放样→基槽开挖→预制、安装钢筋→浇筑C30砼→养护。小端刺结构简朴,单个小端刺采用整体一次性浇筑砼;但对11个小端刺,分批浇筑完毕。
3. 4. 2　施工方案
3. 4. 2. 1　测量放样
路基填筑至路肩设计标高后,测量班对1～11号小端刺的平面控制点进行现场测设,并核对路基填筑高程。
3. 4. 2. 2　基槽开挖
按照“一切二挖三修面,分层开挖勤出碴”的基槽开挖方式进行。“一切”为测量放样完毕后,按照平面控制点采用墨线弹出基槽开挖轮廓线,电动切割机沿开挖线将级配碎石层切出深度不小于5 cm的缝。“二挖”为基坑开挖分芯部及坑壁两个区域,先芯部后坑壁、先重后轻,分步开挖,即: 先在切缝内侧预留5～10 cm坑壁保护层,在芯部人工采用风镐分层开挖至设计标高5 cm以上位置停止开挖,然后人工钎子凿除预留部分。“三修面”为坑壁修面从上至下分三步进行。路基面第一层坑壁修整为第一步修面,采用钎子沿切割面竖直打钎凿面; 第二步进行下部坑壁修整,钢钎与坑壁成20～30°夹角;第三步为坑底修整,以修整少量突出及松动部分,使坑底平整、坚硬。“分层开挖”是指基坑开挖结合填筑层厚进行施工,提高工效,保证坑底质量。“勤出碴”指的是及时出碴,以防止基底超挖和基坑四周堆载,并保证施工通道通畅,避免妨碍现场物流组织。
3. 4. 2. 3　钢筋施工
钢筋设计为□型,采用钢筋加工场集中加工,胎具绑扎成型,基槽验收合格后,板车整体运至施
工现场,汽车吊整体吊装放入基槽。
3. 4. 2. 4　混凝土浇筑
混凝土采用拌和站集中生产,混凝土运送车运送到工地。混凝土泵车泵送入基槽,插入式振动器振捣密实,土工布覆盖洒水养护。
3. 5　摩擦板、小端刺及主端刺合成施工
摩擦板采用钢筋现场整体绑扎,汽车泵一次全幅浇筑成型。
3. 5. 1　合成施工工艺流程
施工工艺流程:测量放样→凿除路肩超填部分→基床清理→安装钢筋及预埋件→安装侧模→浇筑C30砼→养护。
3. 5. 2　施工方案
3. 5. 2. 1　测量放样
小端刺浇筑完毕后,对摩擦板控制点、路基中心及加高平台位置等测点进行测设。
3. 5. 2. 2　钢筋施工及预埋件
钢筋设计为[型,采用钢筋加工场集中加工,现场绑扎闭合成型。先铺设底层钢筋后安装上下层联系钢筋,最后安装顶层钢筋闭合成型。纵向钢筋较长,采用加工厂预制、现场搭接焊连接,绑扎过程要保证钢筋平直不弯曲。模板安装完毕后,铺设加高平台范围内钢筋网片及安装侧向挡块预埋件。
3. 5. 2. 3　模板安装
外侧模采用组合钢模拼装,脚手架钢管做水平背肋,路基面打入钢筋后用短方木配合铁丝加固钢
模板。侧向挡块采用定型钢模安装。
3. 5. 2. 4　混凝土浇筑
混凝土采用拌和站集中生产,混凝土运送车运送到工地,混凝土泵车泵送入模,插入式振动器振捣密实,土工布覆盖洒水养护。
3. 5. 2. 5　六面坡施工及养护
浇筑前沿两侧加高平台纵向外边线设立定位标高控制钢筋,待浇筑加高平台时复核标高控制点,然后依据加高平台浇筑进展及时采用铝合金尺反复刮平,随后采用木抹子压平,混凝土接近初凝时,人工采用铁抹子进行二次收面,特别是摩擦板轴线处两汇水坡,要保证其排水坡度满足设计规定。养护在收面完毕后采用土工布覆盖洒水养护。
3. 6　过渡板施工
过渡板采用钢筋现场绑扎,安装侧模,泵车分幅浇筑成型。
3. 6. 1　施工工艺流程
施工工艺流程:测量放样→基床清理→铺设硬塑料板→绑扎钢筋→安装侧模→浇筑C30砼→养护。
3. 6. 2　施工工艺
3. 6. 2. 1　测量放样
路基填筑完毕后,对过渡板控制点进行测设,检测基床顶部尺寸。
3. 6. 2. 2　高强度挤塑板安装
过渡板范围内基床表面验收完毕后,铺设过渡板底部高强度挤塑板。
3. 6. 2. 3　钢筋施工
钢筋设计为“L”和“[ ]”型,采用钢筋加工场集中加工,现场绑扎闭合成型。先铺设底层钢筋然后安装上下层联系钢筋,最后安装顶层钢筋闭合成型。对于在竖墙内预留的钢筋,采用现场搭接焊连接。
3. 6. 2. 4　模板安装
外侧模采用组合钢模拼装,脚手架钢管做水平背肋,路基面打入钢筋后用短方木配合铁丝加固钢模板。
3. 6. 2. 5　混凝土浇筑
混凝土采用拌和站集中生产,混凝土运送车运送到工地。混凝土泵车分幅泵送入模,插入式振动器振捣密实,土工布覆盖洒水养护。
4 　质量控制标准
4. 1　级配碎石填筑
4. 1. 1　基床底层(见表1 )
表1　无砟轨道端刺范围路基基床底层压实度标准
填　料
压实标准
检查数量

水泥稳定
级配碎石

地基系数K30 / (MPa·m - 1 )
≥150

参照《客运专线路基工程
施工质量验收暂行标准》
变形模量Ev2 /MPa
≥80
动态变形模量Evd /MPa
≥50
孔隙率n
≤28%

4. 1. 2　基床表层(见表2 )
表2　无砟轨道端刺范围路基基床表层压实度标准
填　料
压实标准
检查数量

级配碎石

地基系数K30 / (MPa·m - 1 )
≥190
参照《客运专线路基工程
施工质量验收暂行标准》
变形模量Ev2 /MPa
≥120
动态变形模量Evd /MPa
≥55
4. 2　基底及基槽(见表3 )
表3 　无砟轨道端刺基底又基槽验收标准
序号
项　目
允许偏差
检查方法
1
基底平面位置
满足设计
测量检查
2
基底尺寸
不小于设计值
尺量
3
基底高程
±50 mm
测量检查
4. 3　模板工程
4. 3. 1　端刺及摩擦板(见表4 )
表4　模板安装允许偏差和检查数量及检查方法表
序号
检查项目
允许偏差/mm
检查数量及检查方法
1
中线位置
15
尺量每边不少于2处
2
表面平整度
5
2 m靠尺和塞尺不少于3处
3
顶面高程
±3
测量2处
4
内侧宽度
+ 10, 0
尺量不少于3处
4. 3. 2　过渡板(见表5 ) 表5　模板安装允许偏差和检查数量及检查方法
序号
检查项目
允许偏差/mm
检查方法
1
中线位置
10
全站仪
2
顶面高程
±3
水准仪
3
内侧宽度
+ 10, 0
尺量
4. 4　钢筋工程
4. 4. 1　钢筋加工(见表6 )
表6　钢筋加工允许偏差和检查方法
序号
名　称
允许偏差/mm
检查方法
1
受力钢筋全长
±10

尺量

2
弯起钢筋的弯折位置
20
3
箍筋内净尺寸
±3
4. 4. 2　绑扎安装(见表7 )
表7　钢筋绑扎安装允许偏差
序号
项目
允许偏差/mm
1
钢筋安装
±20
2
钢筋保护层厚度
+ 10, - 5
4. 5　混凝土工程
4. 5. 1　端刺及摩擦板(见表8 )
表8　端刺及摩擦板允许偏差
序号
项　目
允许偏差/mm
1
中线位置
20
2
截面尺寸
+ 20, - 5
3
顶面高程
±20
4
平整度
4 m /3 mm 、1 m /2 mm
4. 5. 2　过渡板(见表9 )
表9　过渡板外形尺寸允许偏差及检查方法
序号
检查项目
允许偏差/mm
检查方法
1
厚度
±20
尺测
2
中线位置
10
全站仪
3
宽度
+ 15, 0
尺测
4
顶面高程
±5
水准仪
5
平整度
10
3 m直尺
5 　施工组织管理
5. 1　施工工序组织
端刺在已填筑完毕的路堤上施工,施工场地狭窄,施工工序集中,施工干扰大,物流组织难度大。施工中按照由里向外、平行、流水作业组织施工,即:基槽开挖从桥台方向分批向路基方向移动;多个基槽同时开挖、基槽开挖和混凝土浇筑多工序同时进行。
5. 2　作业人员及设备配置
按照工序专业化配备基槽开挖班、钢筋加工班及混凝土浇筑班工三个工班。具体人员设备配置见表10。
表10 　端刺施工作业人员及设备配置
序　号
工　序
人员数量/人
重要设备配置/台
空压机
电焊机
切割机
混凝土
运送车
插入式
振捣器
混凝土
泵车
1
垫　层
6

1
1

2
主端刺底板施工
12

2

3
2

3
主端刺竖墙施工
12

2

3
4
1
4
小端刺基槽开挖
22
3

1

5
小端刺施工
8

1

3
2
1
6
摩擦板施工
20

4

6
1
7
过渡板施工
8

1

3
2
1
6 　结束语
无砟轨道倒T型端刺目前国内在设计和施工方面的资料和经验几乎没有,本文结合京沪高铁施工系统的介绍了从设计、施工、验收到组织管理等内容,希望能为此后同类型工程的施工起到借鉴作用。