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1、高性能水泥沥青砂浆的制备及现场灌注施工技术,刘连学 陈太权 何彦甫,前言,对于设计时速350公里的高速铁路而言，行车的舒适性与安全性至为重要。板式无碴轨道技术，承载钢轨的是博格板。路基支承层和底座混凝土为混凝土结构体，两者都是具有强度而弹模较大的构造物。为保证行车的舒适性与安全性，需要一种既具有适当的竖向弹性又具有强度的垫层砂浆，这种砂浆既要支承结构，又具有一定弹性，可以消融高速列车运行时产生的高频振动，增加旅客乘坐的舒适性。水泥砂浆强度足够高，但弹性不足，沥青弹性好，但强度低，受温度影响大，因此采用了将二者结合的水泥沥青砂浆，一般采用水泥、乳化沥青、砂及各种掺和料混合而成，通称CA砂浆。,前
2、言,CA砂浆是板式无碴轨道的重要弹性垫层，起到稳固轨道板、提供部分纵向阻力的作用。本文从原材料的预检验、储存运输；砂浆的拌制、运输及灌注等方面系统地介绍了CA砂浆的制备及现场灌注的关键施工技术。,一、概述,京津城际轨道交通工程是我国第一条设计时速为350km的客运专线。其所采用的高铁技术是引用德国博格公司研发的博格板式无碴轨道系统。作为消融作用的柔性CA砂浆，是该技术中一个非常重要的关键工序。本文主要是通过京津城际轨道交通工程的施工，概括介绍了CA砂浆原材料的预检验、CA砂浆的制造、CA砂浆的灌注及施工中的注意事项。,二、总体施工方案,三、主要施工资源配置,1、主要材料：CA砂浆主要由一种以C
3、EM I为基础和最大颗粒1mm的添加材料干组份与一种以乳化沥青为基础的液体组份组成。此外加入水和混凝土添加料。,三、主要施工资源配置,1.1、原材料的预检验乳化沥青预检验流程图,三、主要施工资源配置,1.1、原材料的预检验干组份预实验流程图,三、主要施工资源配置,1.2、原材料的存储、运输 干料：1 干料保存时必须保持干燥状态。运输时最高温度为30C。干料应该做好防潮。2 干料临时存放时的温度应保持在5C30C，在任何情况下必须做好防冻。3 干料不允许处于太阳直射或者高温之下。4 干料的运输和存储时间最长不超过6周。,三、主要施工资源配置,1.2、原材料的存储、运输液料：1 液料运输时最高温度
4、为30C。2 液料临时存放的温度为5C30C，同时在任何情况下都必须做好防高温、防冻。3 乳化沥青不允许处于太阳的直射或者高温（30）之下。4 运输和存储时必须保持干净，不允许污物（如：油脂、油或者清洁剂等）污染。5 只允许采用合适的泵泵送乳化沥青，为了避免乳化沥青的沉淀，乳化沥青应每天搅动（回泵）。,三、主要施工资源配置,2、主要设备的选型、配套2.1、CA砂浆搅拌车用一台专用的CA砂浆车进行CA砂浆的拌制。CA砂浆车内的材料储备可制成约67m的垫层砂浆。用于约810块轨道板的垫层灌浆。CA砂浆搅拌车,三、主要施工资源配置,2、主要设备的选型、配套 CA砂浆车配有原料储存罐、定量和称重装置、
5、一台标称容积为500L的搅拌机、一个可旋转伸出的用于接装垫层砂浆的成品储料斗（中间储存罐）并带有灌浆软管以及一台自用电发电机和一套控制单元。定量、称重装置 成品储料斗,三、主要施工资源配置,2、主要设备的选型、配套 控制单元 砂浆车主搅拌机,三、主要施工资源配置,2、主要设备的选型、配套 CA砂浆车可自动记录每批砂浆料生产的日期、时间、称重数据和原材料温度等。垫层灌浆的轨道板板号用手工输入。数据进入电子数据存储器。每天将数据转存到一台个人电脑中并打印出来。,三、主要施工资源配置,2、主要设备的选型、配套2.2、工地设备工地设备用于材料储备、材料运输以及搅拌机和中间储存罐的清洗。在工地设备中储存
6、所有生产垫层砂浆所必须的原材料。干料采用库房存放，最大储存量为400吨；乳化沥青采用罐装存储，最大储存量为50吨；外加剂采用桶装存储，最大储存量为2吨。原材料存储量足够用于生产约200 m的垫层砂浆。相当于6天的工作量（按照40块/日进度铺设）。,三、主要施工资源配置,2、主要设备的选型、配套2.3、其他配套设备50吨吊车：用于从桥下吊砂浆至桥上。CA砂浆中转仓：用于中转CA砂浆至桥上。CA砂浆台车：用于在桥上移动中转仓。,三、主要施工资源配置,3、主要施工人员的配置 按每个施工作业面配制（一个作业面）：材料检验员：3人 库房装卸料：15人 CA砂浆车装料：4人 底座板预浇湿：1人 CA砂浆搅
7、拌、实验：5人 CA砂浆灌注：10人 压紧装置安、取(包括调整支架)：3人 合计：41人,四、CA砂浆拌制,1、CA砂浆制造流程图,否,四、CA砂浆拌制,2、CA砂浆拌制工艺要点2.1 生产前的准备阶段 启动发电机。开启气动系统使气压达到工作压力。打开空调，设置室内空气温度为25。将干粉储料仓、乳化沥青箱、水箱、外加剂箱的原料补足充分。,四、CA砂浆拌制,2.2、生产阶段 辅助设备运转正常后，确定砂浆配合比（根据施工气温按现场流动性试验的结果调整外加剂的加入量），设定一个循环砂浆生产量。启动生产运行按纽，干粉计量一级螺旋机向中转秤斗喂料，外加剂计量装置也开始进行外加剂的计量。,四、CA砂浆拌制
8、,2.2、生产阶段 一级螺旋机向干粉中转秤斗喂料到一定重量停止后，干粉中转秤螺旋机启动以专门计量形式向搅拌主机喂料，进行干粉料的加注计量过程；同时沥青计量装置、水计量装置、外加剂计量装置按设定的工艺程序向搅拌主机进行计量和喂料过程。当喂料接近结束时，搅拌主机启动，按照设定的速度对干粉、乳化沥青、水、外加剂的混合料进行搅拌。,四、CA砂浆拌制,3、关键工序的控制 CA砂浆车加料工地加料以及清洗搅拌机和中间储存罐。CA砂浆的温度CA砂浆的理论温度33，当垫层砂浆的温度33时要通知板式无碴轨道施工领导，由他安排下一步的冷却措施。CA砂浆温度35时，才允许灌浆。否则要通知板式无碴轨道施工领导，由他安排
9、下一步的冷却措施。,四、CA砂浆拌制,3、关键工序的控制 选择液体材料的含量根据稠度和温度来决定。选择批量大小一般情况下要连续生产两批，批量大小根据轨道板的精调数据和中间储存罐内的CA砂浆剩余量决定。CA砂浆稠度根据试验要求检测CA砂浆的稠度，当稠度满足指标要求时方可使用，否则不能使用，要通知试验员或工长。,四、CA砂浆拌制,生产CA砂浆日期、时间和批量大小，全部秤重数据和砂浆原材料、搅拌主机温度存入电子储存器，轨道板编号用手工输入。数据存储器每个工作日读出并打印批量报告。CA砂浆的温度每批在搅拌过程结束时要测量温度，温度35时该批砂浆应倒入预先准备好的容器中。通知板式无碴轨道施工领导，由他安
10、排附加的冷却措施。,四、CA砂浆拌制,CA砂浆倒入中间储存罐中间储存罐中装入的材料要满足一组轨道板的垫层灌浆使用。所以通常需要生产两批。材料储备每一批生产开始前，应确认储存罐内有足够用于灌注轨道板的材料。如果不是这样，需加料后再进行。,五、CA砂浆现场灌注施工,1、CA砂灌注流程图,五、CA砂浆现场灌注施工,2、CA砂浆现场灌注施工工艺要点2.1、灌注前的准备工作2.1.1、垫层灌浆期间轨道板的位置固定为了保证在垫层灌浆时轨道板不上浮，要安装压紧装置。扣压板安装位置：在轨道板的两侧中间设固定装置,五、CA砂浆现场灌注施工,2.1、灌注前的准备工作当曲线位置超高达到45mm及以上时。在两块板的接
11、缝处中间部位设置固定装置。利用预埋在砼底座板中的锚杆（轨道板粗放时固定圆锥体的锚杆）进行扣压。以上两种情况都要用翼形螺母拧紧，以防止轨道板移动。,五、CA砂浆现场灌注施工,2.1、灌注前的准备工作 轨道板侧向固定 轨道板端部固定,五、CA砂浆现场灌注施工,、混凝土承载层和轨道板底面预先浇湿 灌浆时混凝土承载层和轨道板底面必须是潮湿的。为此在灌注垫层砂浆之前先将两者预先浇湿。足够湿润的标志是稍微潮湿的表面。根据不同的气候条件来变更预先浇湿的时间，具体如下：a.天气越热越干燥则预浇湿时间越晚（必要时可多次预浇湿）。b.天气越潮湿越冷则预浇湿时间越早，或完全放弃预浇湿。,五、CA砂浆现场灌注施工,、
12、混凝土承载层和轨道板底面预先浇湿 准确的时间取决于表面的吸水性，并由垫层灌浆人员决定。空气温度20C时从预浇湿到垫层砂浆灌注之间时间内所有的灌浆孔都要盖上（轨道板灌浆孔用塑料盖或类似物件盖上）。这样可以将喷雾造成的潮湿空气封闭在轨道板下面。一般用专用的旋转喷嘴来预浇湿，旋转喷嘴用一条柔性软管装在移动式搅拌设备的高压清洗设备上工作，用手枪式手柄控制输送时间或输送量。,五、CA砂浆现场灌注施工,、混凝土承载层和轨道板底面预先浇湿 旋转喷嘴 手枪式喷枪,五、CA砂浆现场灌注施工,3、轨道板的垫层灌浆3.1、CA砂浆在搅拌机中搅拌到达设定的搅拌时间，搅拌主机打开卸料门将砂浆泄放到成品储料斗（中间储存罐
13、）。砂浆进入成品储料斗同时，成品储料斗内的搅拌电机自动开启对砂浆继续搅拌以防止成品储料斗内的砂浆发生沉淀。3.2、操作遥控器，将成品储料斗举升到最高位置。,五、CA砂浆现场灌注施工,3、轨道板的垫层灌浆 成品储料斗内的砂浆搅拌 成品储料斗举升到最高位置,五、CA砂浆现场灌注施工,3.3、打开成品储料斗的放料气动蝶阀，将成品储料斗内的砂浆转入CA砂浆中转仓中，砂浆转入中转仓同时，开启中转仓内的搅拌电机对砂浆继续搅拌以防止中转仓内的砂浆发生沉淀。向中转仓中转入砂浆 中转仓内砂浆搅拌,五、CA砂浆现场灌注施工,3.4、采用50吨汽车吊将中转仓吊装上桥，放在台车上，由机械带动至灌浆部位。吊装中转仓 吊
14、装中转仓至灌浆台车,五、CA砂浆现场灌注施工,3.5、移动台车至灌浆部位，连接灌浆软管。灌浆软管的两端装有快速接头，垫层砂浆经过灌浆软管注入轨道板灌浆孔。3.6、一般情况下灌浆过程通过三个装有聚氯乙烯管的灌浆孔的中间孔进行。通过其他两个灌浆孔和装在混凝土承载层和轨道板之间密封缝隙中的排气孔观察灌浆过程。当所有的排气孔处冒出垫层砂浆时堵塞排气孔，灌浆过程即告结束。,五、CA砂浆现场灌注施工,CA砂浆灌注 通过灌浆孔观察砂浆灌注,五、CA砂浆现场灌注施工,通过排气孔观察砂浆灌注 堵塞排气孔,五、CA砂浆现场灌注施工,3.7、CA砂浆在灌注之前要对其扩散量、流动性、密度和含气量等进行检测，如果有其中
15、一项超出技术要求范围，中转仓内的砂浆必须倒入配备的废物容器中。接着用新材料继续制浆。检测砂浆扩散量 检测砂浆流动性,五、CA砂浆现场灌注施工,检测砂浆密度 检测砂浆含气量,五、CA砂浆现场灌注施工,3.8、关键工序的控制 取下灌浆孔的盖子 只有空气温度超过20时，灌浆孔盖上盖子才有必要。预浇湿 在灌浆时混凝土承载层和轨道板底面应该是潮湿的。为此，在垫层砂浆灌注前要将两者浇湿。足够的湿润标志是无光泽微湿的水硬性胶结承载层表面和轨道板底面。开始灌浆 一般情况在轨道板中间的灌浆孔灌浆。,五、CA砂浆现场灌注施工,3.8、关键工序的控制 漏浆处密封 在灌浆时材料会从轨道板和混凝土承载层之间的缝隙处溢出
16、。必须封住漏浆处（比如用快干水泥或者海绵等），然后继续观察漏浆处。排气孔 灌浆时应不断观察排气孔，有垫层砂浆溢出时封住排气孔。灌浆结束前在所有排气孔内部应有垫层砂浆。灌浆孔灌浆孔内垫层砂浆表面高度至少应达到轨道板的底边，而不能回落到底边以下。,五、CA砂浆现场灌注施工,3.9、储存罐加料CA砂浆搅拌车停留在施工现场，采用一台专用运输车在存料点和施工现场间往返运输砂浆原材料，以确保砂浆的连续灌注施工。3.10、搅拌机清洗一台搅拌车（CA砂浆搅拌车）的储备量可浇灌约8-10块轨道板，也就是说够用约4个小时。储备用完以后搅拌机卡车驶向工地指定地点清洗垫层砂浆成品储料斗、搅拌机和砂浆中转仓。,五、CA
17、砂浆现场灌注施工,3.11、插入“Z”型铁筋为保证垫层砂浆的胶结，在垫层砂浆轻度凝固时将一根“Z”型钢筋从灌浆孔插入新灌注的垫层砂浆中。在灌浆孔中插入“Z”型钢筋,五、CA砂浆现场灌注施工,3.12其他的施工过程应遵照的边界条件 调节装置的拆除砂浆的最小抗压强度证实达到1N/mm以后才能拆除轨道板下面的调节装置。轨道板的可行车性砂浆的最小抗压强度证实达到3N/mm后才允许在轨道板上行车。,五、CA砂浆现场灌注施工,3.13砂浆灌注的检验 适用性试验灌浆开始前应由独立的检验机构进行适用性检验。自家监督按照垫层灌浆检验项目进行砂浆灌注自家监督。外聘监督按照垫层灌浆检验项目进行砂浆灌注的外聘监督。,六、结束语,由于CA砂浆目前在我国尚属新颖项目，使用较少，尤其在高速铁路系统中为第一次使用。该技术的运用，填补了国内的空白。但目前该技术的研究依然有一定的不足之处，有待进一步完善。随着我们高铁建设高潮的来临，该项技术的研究在将来定会更加完善。CA砂浆的成功开发，将为我国高铁技术的发展奠定基础。,谢 谢！,http:/,
