CRTSⅡ型板式无作轨道水泥乳化沥青砂浆 灌注工艺试验研究
刘竞郑新国谢永江韩志强，任红卫（1.中国铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081;2.中国水利水电建设集团公司北京100048；3.中铁十六同集团有限公司北京100018)
轨道水泥乳化沥青砂浆的灌揭板效果对比试验研究其灌注工艺.结果表明：为确保灌注质量在水泥乳化沥青 [摘要】为提高充填层砂浆的充盈度减少表面气泡采用足尺有机透明玻璃盖板与轨道板进行CRTSII型板式无砂浆技术指标满足灌注施工要求的前提下宜采用新型排气漏斗进行灌注，灌注落差不宜超过1.5m，灌注速度以灌板时间约4min为宜采取先快后慢的灌注节奏待砂浆连续溢出时，立即封堵排气孔，停止灌注.该工艺已广泛 应用于京沪高铁京石武、沪杭客专等工程所灌砂浆充盈饱满填充密实应用效果较好.
[关键词]水泥乳化沥青砂浆：无轨道：施工工艺：灌注：气泡
[中图分类号]U213 [文献标识码]A
[文章编号]1002-8498（2011)09-0049-04
ExperimentalStudy on GroutingTechnology of CementEmulsified Asphalt Mortarfor CRTSⅡISlabBallastless Track
mu ue* buebz ue* bubuo eix*onux buuz* ur n( 1. Railxay Engineering Reseureh fastizute Chine Academy ef Reilway Scienees Beijing 100081 Chine;3. Chine Reilway 16th Grosp Co. Izd. Brijing 100018 Chisa) 2. Sinohydro Corporation Beijing 100048 Chine;
the grouting technology of cement emulsified asphalt mortar for CRTS II slab ballastless track is studied by Abstract: To improre the filling degree of the mortar layer and reduce the bubbles of the mortar surface the contrast test of the real-foot transparent organic glass cover and the real concrete slab. The resultsshow that if the technique parameters of cement emulsified asphalt mortar satisfy the requirements ofeceed 1. 5 melers and it should take abost 4 minutes for groting one plate of slab. The grouting speed grouting construction it should adopt the new R & D funnel for grouting the grouting height should notshould slow down when the mortar contacting the slab bottom near the observation port. When the mortaroverflow out continuously it must seal the vents and stop the grouting immediately. This groutingtechnology has been applied in Beijing-Shanghai High-speed Railway Beijing-Shijiazhuang-Wuhan Highby this technology is much fuller and denser with less bubble on the interfaces. speed Railway and Shanghai-Hangzhou High-speed Railway construction successfull. The mortar grouted
Key words: cement emulsified asphalt mortar; ballastless track; construetion technology’ grouting:bubbles
硬性支承层或现浇的混凝土底座上，并适应ZPW- 2000轨道电路要求的纵连板式无轨道结构形式，如图1所示，其中，水泥乳化沥青砂浆充填层为承上启下的关键部位主要功能有填充、支撑、承力、传力以及提供适当的弹韧性】，其性能对轨道结构的耐久性、列车运行的平稳性以及线路运营维护的 难易性有着直接的影响
砂浆充填调整层将预制轨道板铺设在现场摊铺的水 CRTSⅡI型板式无轨道是通过水泥乳化沥青
Fig. 1 CRTS II slab in ballastless track 图1CRTSI型板式无轨道结构
工是将具有高流动性和匀质性的水泥乳化沥青砂浆 CRTSⅡI型板式无轨道水泥乳化沥青砂浆施通过轨道板中间的灌浆孔注入填充到经清洗、预湿、封边处理的轨道板与底座板间20-40mm厚的间隙中其工艺流程如图2所示其中在确保水泥 乳化沥青砂浆技术指标满足灌注施工要求的前提下秒浆灌注是水泥乳化沥青砂浆施工流程中最关键的工序之一灌注工艺是否正确、可靠直接影响板腔内砂浆的充盈饱满与密实程度，因此，通过大量的砂浆灌注、揭板检查试验对砂浆的灌注工艺进行 研究进而确定合适的砂浆灌注落差、灌注速度、灌注节奏、注浆模式以及排气孔的封堵方法等具体的灌注工艺参数或要点，以最大程度地提高充填层的砂浆各项功能的长久有效发挥提供必要条件] 充盈度和密实度减少砂浆表面气泡从而为充填层
图2水泥乳化沥青砂浆灌注工艺流程 Fig. 2 Construction process of cementemulsified asphalt mortar
1水泥乳化沥青砂浆的技术指标
透明玻璃板作为盖板，通过观察砂浆在玻璃盖板下的流动状态、砂浆表面气泡形成过程及数量，研究了果其灌注效果及揭板情况如图3所示. 灌注落差分别为0.51.52.5m时秒浆的灌揭板效
为确保水泥乳化沥青砂浆的灌注施工质量以及其作为充填层在无作轨道结构系统中各项功能的发度5-35℃;②扩展度D ≥280mm和1≤16s; 挥水泥乳化沥青砂浆的主要技术如下：①拌合物温D≥280mm和≤22s其中：D，表示秒浆出机扩展度：D表示砂浆出机30min时的扩展度；表示砂浆扩展度达280mm时所需的时间：③流动度8010.0%；6单位容积质量≥1800kg/m²：膨胀 -120s④分离度≤3.0%；含气量率0-2.0%；8抗折强度1d，1.0MPa；7d，≥2.0MPa;28d，≥3.0MPa;抗压强度1d，≥2. 0MPa; 7d ≥10. 0MPa; 28d ≥ 15. 0MPa; 028d 弹 性模量7000-10000MPa;①I28d抗冻性外观无异常剥落量≤2000g/m²相对动弹性模量≥60%；228d抗疲劳性10000次不断裂
试验发现：灌注落差越大砂浆从中转斗出浆口流出后至轨道板灌注口的流速就越大，砂浆流至板就越少，而且秒浆“前锋”在板腔内的流动速度越 底时对已灌注砂浆的冲击就越大，灌满所需的时间快板下冲击形成大气泡的数量越多，且形状越大.由图3可见灌注落差越高板腔砂浆不仅会冲击出况下，“后锋”砂浆越容易包裹气泡（砂浆流至板腔 最前沿的称为前锋，最先与轨道板底接触的称为后锋）板腔气体越不易排尽，砂浆与板间越容易形成形状较大、数目较多的气泡-因此灌注落差不宜过高，一般不应超过1.5m，以砂浆平稳流畅的注入板腔为宜，而不是冲流而下.
本文在进行以下试验研究中所用的水泥乳化沥青浆均满足以上技术指标要求.
3灌注速度
2灌注落差
在前期的灌揭板试验中发现，板端两个观察孔前后位置所对应的砂浆表面经常出现呈扇形规律分
灌注落差是指中转斗的出浆口与轨道板间的垂直距离试验采用与ⅡI型板相同尺寸的加钢肋有机
b灌注落差1.5m时
图3不同灌注落差下砂浆灌注效果与揭板情况Fig. 3 Grouting effect for different grouting height
布的、直径较大的气泡群（气泡直径一般>10mm）.这些呈规律性分布的气泡群形成的主要原因是“前锋“砂浆与板端横向封边接触后流速骤减，逐渐涌 起，且有回流趋势造成前锋砂浆微高于后续而来的砂浆而该高差将导致后续还未与轨道板接触上的砂浆与轨道板间的气体不易排尽随着灌浆的持续进行前端砂浆将端部排气孔彻底堵死后续砂浆与 板间残余气泡无法排空就成群定型于观察口附近，揭板后表现为呈扇形规律集中分布于观察口附近的气泡群.因此该类型气泡与砂浆在板腔的流动轨迹有着很大的关系通过采取合适的秒浆灌注速度来控制砂浆在板腔的流动轨迹，可减少该类型气泡 的产生，试验采用不同的灌注速度（即灌板时间分别为2A6810min所对应的灌注速度）进行砂浆灌注，待砂浆硬化后揭板查看该类型气泡的分布情况（数量、面积等）以此确定合理的灌注速度.
试验发现：灌注速度越快，灌板时间越短（2min），该气泡群更靠近板端：灌注速度越慢，灌板时间越长（810min）该气泡群更远离板端，且数目更多、直径更大.而灌板时间控制在4min时板端成偶然现象按上述试验方法又重复试验了2次，每灌注速度和灌注节奏的控制.砂浆从中转斗沿灌注 大气泡较少其形状也更小些为避免试验误差造次试验所反映的灌注速度对气泡群分布情况的影响规律基本相同，因此灌注速度不宜太慢以灌板时
4灌注节奏
5注浆模式
间约4min为宜-试验还发现，为更好地控制灌注速灌注速度. 度宜通过中转斗处蝶阀与灌注口处蝶阀共同控制
由于板端气泡群的产生机理与砂浆在板腔内的流动填充轨迹有关因此除了灌注速度的影响因素 外灌注节奏也会对气泡的形成数量和形状产生较大影响，为研究灌注节奏对板端大气泡产生数量及形状的影响，将灌板时间控制在约4min，分别进行匀速灌注、先快后慢两种灌注节奏的灌揭板试验.
先快后慢的灌注节奏，砂浆表面所产生的大气泡数 试验发现：总灌板时间控制在约4min时，采取量要少于采用匀速节奏进行灌注的其平均直径也小些.由此可见采取先快后慢的灌注节奏秒浆更容易将板腔内空气排尽灌注结束时砂浆与轨道板 间残留的气泡更少些，因此，宜采用先快后慢的节奏进行砂浆灌注
试验采用4种注浆模式进行砂浆灌注，进而确模式-该4种注浆模式分别为直接灌注法、PVC管 定更有利于板腔内砂浆灌注饱满、填充密实的注浆灌注法、溜槽灌注法及新型排气漏斗灌注法.其中，排气漏斗为专门用于CRTSII型板式无轨道水泥乳化沥青砂浆灌注施工的新型装置，它由漏斗盘、 导流板、漏斗管、减速装置、漏斗柄5部分组成，使用方法：将漏斗架于已设置PVC管的灌注口中央位置.通过调整拉杆螺丝位置（在标尺上标示该刻度，当指针置于该位置时拉杆下端减速指片底面与门，当秒浆完全充满漏斗导管后，开始缓慢向下旋转拉杆螺丝，使减速挡片逐渐接触底座板面，通过调节中转斗阅门控制向漏斗注入砂浆的速度，以保持漏5cm）-当轨道板观察口处的砂浆接触轨道板底后， 斗中一定的液面高度（该高度一般高于漏斗底面开始缓缓向上旋转拉杆螺丝使减速挡片逐渐提高，从而达到减速效果，待排气孔封堵后将拉杆螺丝快速向上旋转至初始位置灌注结束后立即小注过程不宜超过4min. 心地取出漏斗将漏斗中剩余砂浆收集好，整个灌
试验发现：采用溜槽灌注法以及排气漏斗灌注法，更有利于砂浆灌注速度和灌注节奏的控制，通过缓冲溜槽或排气漏斗的泄压缓流作用砂浆可更加平稳地流入板腔：而采用直接灌注法最不利于砂浆管道斜流而下不经任何缓冲或折流，直接流入灌浆口内容易带入气泡-采用PVC管灌注法时，砂浆
从灌注头流出经PVC管折流减速后沿管壁流入灌 浆口内.
浆体的充盈度不足或需二次补浆等.
排气孔封堵主要包括封堵时机和封堵方法两大控制要点.如果板腔空气还未排尽就封堵，即封堵过早会导致板腔内砂浆充盈度不足：而当板腔空气已排尽砂浆已连续溢出时仍未封堵即封堵过晚，不仅浪费材料还会污染底座板.
图4a-4d分别为采用以上4种注浆模式灌注从观察口处看到的秒浆状态，由此可见采用不同的注浆模式观察口处的砂浆状态有较大差异.相比而言采用直接灌注法观察口处砂浆冒出的气泡数的气泡数量最少.这就反映了不同注浆模式下浆 量最多：而采用排气漏斗灌注法观察口处砂浆冒出在板腔流动的平稳程度不同，砂浆在板腔内流动得越平稳观察口处砂浆冒出的气泡就越少.
保证板腔砂浆充盈饱满的前提下更容易抓住封堵时 大量排气孔封堵试验表明采用以下方法可以在机：通过溜槽将从排气孔溢出的砂浆引流至桶内，待溢出约200mL砂浆后采用事先准备好的塞子将排灌注- 气孔彻底封堵待排气孔完全封堵后立即停止
浆表面大气泡数量，发现采用排气漏斗灌注的砂浆 通过揭板试验清点采取不同注浆模式灌注的砂表面气泡很少，这是因为采用排气漏斗进行砂浆灌注时在宽平漏斗面的缓流作用与导流板的引流作用下砂浆可平稳、无泡式地注入板腔，确保砂浆在不翻滚、不冲流的情况下导入板腔减少灌注时卷入 砂浆中的大气泡或豆泡：在灌注导管的增压作用下，可进一步增大灌浆压力，缩短灌注砂浆的前后锋距离增加砂浆排除板腔气体的能力砂浆更加密实地浆速度，合理调节灌注节奏实现对灌注速度控制的 充盈板腔：在减速挡板的减流作用下，可适时减慢灌半定量可控化进而减少板端气泡群的形成.因此，从对砂浆灌注速度和节奏控制的难易程度以及砂浆表面气泡的情况分别来讲不应采用直接灌注法，宜采用排气漏斗进行灌注.
7结语
为提高充填层的充盈度和密实度，减少浆表面气泡通过大量灌揭板比对试验.对CRTSII型板式无轨道水泥乳化沥青砂浆灌注施工工艺进行研 究总结出以下工艺要点.
1）灌注落差不宜过高（一般不超过1.5m），以砂浆平稳流畅的注入板腔为宜.
快后慢的灌注节奏，即当观察孔中的砂浆没过轨道 2）灌注速度以灌板时间约4min为宜，采取先板板底时将灌注速度适当降低
3）宜采用专门用于砂浆灌注施工的新型排气漏斗进行灌注.
气排尽、砂浆连续溢出时立即彻底封堵. 4）预先做好排气孔封堵的准备工作，待板腔空
以上灌注工艺已广泛应用于京沪高铁、京石武、沪杭客专等工程效果良好.砂浆灌注饱满充填密实表面气泡较少与轨道板四周接触较好.
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图4不同注浆模式下现察口处砂浆状态Fig. 4 Mortar condition at see hole in different grouting method
6排气孔封堵
排气孔的成功封堵标志着该块轨道板灌浆过程的结束，但若排气孔封堵失败则很有可能造成板下
