CRTS I型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆施工探讨
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摘要：无砟轨道作为高速铁路、客运专线新的发展方向，具有稳定性好、刚度均匀性好、结构耐久性强的特点，而无砟轨道成败的关键在于水泥乳化沥青砂浆，水泥乳化沥青砂浆的关键在于其耐久性。本文结合哈大客运专线水泥乳化沥青砂浆的实践，对其砂浆性能等方面的问题进行了探讨。
关键词CRTS I型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆耐久性
1工程概况
哈大客运专线某项目部施工段全长12.6双线公里，全部为CRTS I型板式无砟轨道。轨道板类型包括P4962型、P3685型和P4856型，共计5120块。由于无砟轨道工程段落划分细、精度要求高、工作面狭窄、工期较紧，在水泥乳化沥青砂浆（又称CA砂浆）施工过程中，在保证施工进度的同时，还要满足质量要求。
2CA砂浆的组成和功能
2.1水泥乳化沥青砂浆是由水泥、乳化沥青（A乳液）、聚合物（P）乳液、细骨料（砂）、混合料（膨胀剂）、水、铝粉、各种外加剂（消泡剂、引气剂）等原材料经特定工艺搅拌制得的具有特定性能的砂浆。
2.2根据理论研究与实践证明，CA砂浆具有支撑调整、缓冲协调、阻断裂纹和提供弹性的功能，而支撑调整和缓冲协调是最重要的功能。
3CA砂浆灌注及质量控制要点
3.1CA砂浆灌注工艺性试验及施工配合比
灌注CA砂浆前，根据工程特点、施工环境条件与事先设计的初步灌注方案，在现场进行实尺寸灌注试验，通过工艺性试验及揭板检查结合前期其它灌板揭板试验，综合得到表1中的配合比及材料用量调整范围、CA砂浆拌和速度、“先液后干”的依次加料及搅拌工艺：低速搅拌30 s（30r/min），加入乳化沥青、聚合物乳液、水、消泡剂→中速搅拌（60r/min），先加入干粉料、再加入引气剂→加料结束后，高速搅拌3min（120r/min）→低速搅拌2min（30r/min）→检测合格→卸料1min内完成。
表1 工艺试验确定的基本配合比及调整范围
3.2.1混凝土底座表面状况检查
在检查轨道板下方的混凝土底座表面状况时，要仔细查看其表面是否有混凝土碎块、沙粒、泥土颗粒等杂物，是否有积水，如有应将其清理干净，以免刺穿灌注袋，造成流浆，影响砂浆垫层的耐久性。
3.2.2轨道板铺设
轨道板粗铺时采用机械和人工配合放置轨道板，铺设前清理底座混凝土面得杂物和积水，并预先在两凸形挡台间的底座表面放置50*100*200mm的支撑垫木，吊车吊装就位时，人工辅助严禁碰撞凸台等既有结构物。轨道板精调采用螺栓孔速调标架（每块轨道板两端的螺栓孔安放2个测量标架）法，全站仪在CPⅢ坐标控制网内自由设站后，测量标架上的棱镜，通过轨道板理论三维坐标值与实测三维坐标值的偏差，对轨道板的中线和高程进行反复调整，直至合格。
3.2.3灌注袋铺设，不能损伤灌注袋
灌注前，将灌注袋平整地铺开在混凝土底座上，并采用三角木楔子将灌注袋的四个角固定在底座上，固定后不允许出现褶皱，同时不能损伤灌注袋，如灌注袋被损坏，应及时更换。
3.2.4 确认轨道板状态
CA砂浆灌注前，应确认轨道板高低、前后、左右位置是否满足设计要求，检查支撑螺栓的受力状态及其紧固程度。
3.4CA砂浆灌注
3.4.1CA砂浆的灌注施工
3.4.1.1CA砂浆灌注前，应在轨道板铺设一层塑料薄膜或其他材料，防止在灌注过程中对轨道板及底座造成污染。
3.4.1.2CA砂浆现场拌和完成后，对砂浆进行现场检测，拌和好的砂浆满足表2中性能指标的要求，方可进行灌注。
表2 水泥乳化沥青砂浆主要性能指标
3.4.1.3准备工作完成后，由作业班长下令开始灌注，打开下料阀门，将拌制好的砂浆从搅拌机经下料软管流进灌注漏斗。
3.4.1.4适度对流入灌注漏斗的砂浆进行搅拌（以减少砂浆气泡，使浆液均匀），砂浆流入漏斗后，打开灌注软管与浇口袋相连阀门，使砂浆自然流入灌注袋内。每块板下每个袋由一侧的灌注孔进行灌注，不得将搅拌灌注设备下料口与灌注袋口直接相连。
3.4.1.5砂浆缓慢连续灌注，防止产生气泡。灌注过程中由专人观测轨道板状态，不得出现起拱、上浮现象，避免踩踏轨道板。当CA砂浆灌注到灌注袋另一侧接近出料口位置（距出料口约500mm）时，应放缓灌注速度，直至灌注袋砂浆充分填充。在有纵坡或曲线地段灌注时，应从低处向高处灌入砂浆 。
3.4.1.6确认灌注袋的端部及四角充分填充，其中如有支撑螺栓（4个）稍微松动，则即刻停止灌注，将浇注口用扎带扎紧，在浇口袋多留一些砂浆（补充用）。分离灌注软管与浇口袋，用沙袋垫起灌注浇口。
3.4.1.7砂浆凝固前，将浇口袋内的砂浆挤入灌注袋，挤入砂浆量根据支撑螺栓浮起状态确定。浇口袋的砂浆不够时，从灌注漏斗再输送一些砂浆进行补充灌注。如发现支撑螺栓浮起，应放出部分CA砂浆并采取加压的方式降下高度使其满足要求。如端角部张力不足，可适当轻轻敲打，以充足端角部。
3.4.1.8砂浆挤入结束后，用U型夹具封住浇口，如果发生灌注袋破损有砂浆溢出的情况，量少可用夹具止漏，量多时，用废棉纱头、细骨材及水泥等进行堵漏，也可用沥青毡布进行补修。
3.4.1.9CA砂浆拌制与施工的温度范围为5℃～35℃。超过温度范围时，应采取相应的保温与降温措施，否则不得进行灌注作业。当天最低气温低于-5℃时，全天不得进行砂浆灌注。 雨天不宜进行露天灌注作业。灌注作业过程中如出现降雨，应及时加盖防水布等，避免灌注袋淋湿。
3.4.2为防止轨道板在CA砂浆灌注过程中发生上浮，在施工中采用压杠法施工。
压杠法就是在底座混凝土施工时在底座侧面预埋PVC管或钻孔，当CA砂浆灌注时设置压杠与预埋孔中螺栓连接，防止轨道板在CA砂浆灌注过程时上浮。
3.5CA砂浆废弃物的处理。
CA砂浆灌注过程及灌注完成后，均会产生废弃的CA砂浆，由于CA砂浆内主要污染源为沥青及乳化剂，直接排放会造成环境污染，需进行处理合格后排放。将施工中产生的废弃CA砂浆、沥青、P乳剂及清洗搅拌、运输设备的污水存放在固定的污水桶里,运至提前设置好的污水处理坑内经沉淀后排放。
3.6CA砂浆的养生
CA砂浆采用自然条件下养生，养护时间一般不少于7d。在砂浆未完全凝结硬化前，不得有水洒上或流入灌注袋中，以免造成充填层砂浆分层离析，影响砂浆的耐久性。
CA砂浆灌注完成24h, 且砂浆抗压强度超过0.1MPa时，要及时拆除轨道板的支撑螺栓，以保证轨道板与CA砂浆间紧密接触，避免产生缝隙。
4CA砂浆耐久性的关键影响因素
4.1新拌砂浆的匀质性、稳定性和流动性
新拌制砂浆的匀质性不好，灌注的砂浆充填层是不均匀的，因此，新拌制砂浆的匀质性是保证砂浆充填层匀质性的必要条件。新拌制砂浆的稳定性不良，也不能保证砂浆充填层的匀质性，说明砂浆的稳定性是保证砂浆充填层匀质性的充分条件。而砂浆的流动度，直接影响砂浆的匀质性与稳定性。
4.2CA砂浆的施工质量：充填厚度、饱满度和密实度。
4.2.1在施工过程中，要严格控制CA砂浆垫层厚度，砂浆垫层如果太薄，会影响砂浆的耐久性；太厚，又会影响砂浆的饱满度，增加施工成本。一般来说，CA砂浆垫层的厚度为40～100mm，最佳厚度为40～60mm。
4.2.2砂浆的充填饱满度主要影响因素有充填层厚度、灌注袋的铺设质量、新拌制砂浆的流动度、可工作时间、砂浆的膨胀率、一次性灌注的砂浆量及灌注施工操作，而影响充填层饱满度的关键是流动度，在灌注时，应根据现场实际距离和所需时间，将砂浆的流动度控制在18～26s之间。
4.2.3砂浆充填层的密实性受到新拌制砂浆的含气量、气泡孔径、拌制用水量和灌注施工操作的影响，所以在砂浆拌制完毕后，加强每班组检测工作，确保砂浆和各项性能满足规范要求。
4.3硬化砂浆的抗裂性，尤其是低温抗裂性
砂浆的抗裂性主要受基质沥青的特性和添加剂的影响。在低温或寒冷的环境条件下，砂浆不剥落、不开裂，可以有效的提高砂浆的耐久性。
4.4硬化砂浆的抗冻性
砂浆的抗冻性主要的影响因素有砂浆的含气量和气泡孔径。新拌制砂浆的含气量过大或气泡孔径较大，会造成砂浆的密实性较低，从而降低了砂浆在低温条件下的抗冻性。
5提高CA砂浆耐久性的保障措施
5.1采用灌注袋施工，降低充填层开裂与离缝的风险
5.2采取措施，防止轨道板上的雨水进入到砂浆充填层的上表面，避免形成积水层。根据设计要求，在施工底座时，底座边缘（桥梁段为20cm，路基段为30cm）设置3%的排水坡，防止水浸入砂浆充填层内，以影响砂浆的耐久性。
5.3提高砂浆的弹韧性、抗裂性和抗水性，尤其是低温下的弹韧性和抗裂性。在施工过程中，要注重选材，采用改性沥青配制砂浆，严格控制用水量及添加剂的使用。
5.4严格控制砂浆充填层的施工质量
5.4.1在满足流动性要求时，新拌砂浆更应有良好的匀质性和稳定性，不离析分层。
5.4.2CA砂浆的厚度应严格控制在40-60mm，排水通畅，灌注后的砂浆应均匀、饱满、密实。
6结束语
实践证明，提高CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆的耐久性，对其整体质量有着决定性的作用。在水泥乳化沥青砂浆灌注施工过程中，通过工艺性试验确定砂浆的施工配合比及搅拌工艺，利用全自动砂浆拌合车进行拌制砂浆，既提高了施工效率，又保证了砂浆的性能；严格对每盘拌制的砂浆进行检测，确保了灌注砂浆的质量；灌注时，严格按照施工工艺进行，加强过程控制，做到每道工序的有效衔接，提高砂浆灌注质量的同时，也提高了砂浆充填层的耐久性。
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