不同類型無砟軌道道床板防開裂研究

張世軍

（中鐵十二局集團第一工程有限公司，廣西 大化 530800）

1 無砟軌道板開裂成因及對策分析

在施工中現澆無砟軌混凝土道床板出現結構裂縫，裂縫使道床混凝土板中的鋼筋發生銹蝕，銹蝕的鋼筋會擠脹混凝土，進而使得裂縫更具擴張趨勢，處于絕緣節點的卡子也會逐步失效，在絕緣性能方面大打折扣。同時，結構裂縫的滲水也會加速基礎下沉的速度，沉降值迅速攀升降低了無砟軌道道床的耐久性以及承載能力，嚴重的將影響到軌道的行車安全。因此，本文分析無砟軌道混凝土道板的裂縫開裂機理，旨在設計與施工兩個方面做好預防裂縫產生的預防工作，從而保證無砟軌道混凝土道床板的施工質量。

筆者認為，無砟軌道道床板常見的結構裂縫成因主要有：

（1）混凝土材料的不均勻導致裂縫的產生。混凝土的不均勻性主要包括水灰比的分布不均，不均勻分布的混凝土骨料產生結構內部應力不均的情況，從而有可能導致軌道板產生裂縫。

（2）結構設計因素。新老混凝土板的結合部位，軌枕角容易出現不同方向的收縮，在混凝土硬化后在角部的應力集中處引起混凝土收縮拉伸狀態，加劇了裂縫的發展，并隨著時間的推移裂縫出現延長和擴大。

（3）混凝土施工溫度。混凝土在硬化過程中，會產生水化熱，其大部分水化熱在3天之內會被釋放。尤其是在夏季施工中，如果不采取有效的降溫措施，混凝土構件的內部溫度會達到65-70℃，甚至會更高，大量的水化熱導致內部溫度迅速提升，而混凝土表面迅速冷卻，內外形成較大的溫差，從而造成內、外部熱脹冷縮的程度不同，混凝土表面產生一定的拉應力。當應力超過硬化過程中混凝土抗拉強度，混凝土表面就會產生裂縫，裂縫通常只在混凝土表面淺裂紋的范圍，或沿長邊部分出現。

（4）混凝土干縮。混凝土表面水分蒸發會使得混凝土構件產生干燥收縮，這是一個不可逆的過程。一般地，混凝土干縮裂縫的主要原因是混凝土表面水分蒸發過快，蒸發量的變化引起不同程度的不同結果，混凝土表面水分流失快，內部濕度變化小，大面積混凝土收縮變形的內部約束產生較大的拉應力裂紋。

（5）塑性收縮裂縫。水泥用量大，養護不及時會導致混凝土表面不均勻收縮引起的裂縫，雖然危害不大，但在長期動荷載的作用下會出現明顯的裂縫發展。

這些常見裂縫主要的對策與預防措施通常我們是這樣考慮的。混凝土支承層選擇合適的切削時間實施切縫，防止產生不規則裂縫引起的上板混凝土裂縫。同時，為了能夠有效防止支承層發生不規則的收縮裂縫，普遍支承層混凝土終凝后或抗壓強度達到2～3兆帕的執行切割時，混凝土板和混凝土支承層的伸縮接頭伸縮縫在同一位置，并應支承層混凝土在施工完成后，放置2至3個月，然后進行道床板混凝土施工，能有效防止道床板裂縫的出現。通過采取措施對新澆筑的混凝土加強養護，采取適當的覆蓋，及時灑水，使混凝土表面呈濕潤狀態；建議采用新型的養護劑進行保水養護，并避免夏日強光直射，防止裂縫的出現。

根據蘭新線無砟軌道試驗段雙塊式軌道的施工經驗，除了上述的防止裂縫的措施外，還應該注意以下幾個問題：

水泥的選擇應使C3A含量越小越好，建議不采用標號帶R的水泥；在滿足泵送要求的情況下，混凝土坍落度越小越好；可摻用Ⅰ級粉煤灰，減少水泥用量和促進減水作用，不宜摻加膨脹劑；商品混凝土攪拌質量難以掌握和控制，因此不宜采用；優化結構設計(軌枕外形設計和道床板鋼筋配置設計)，合理設置伸縮縫間距；夏季施工應嚴格控制混凝土入模溫度，鋼筋和模板的溫度也應引起關注，并采取相應措施降低其溫度；混凝土澆筑后及時養護，二次抹面要跟上，如混凝土坍落度較大應進行三次抹面，表面的覆蓋材料應能長時間保水；現澆混凝土與雙塊式軌枕結合部表面應灑水充分濕潤，以加強新老混凝土界面粘結，減少界面裂縫。

2 無砟軌道基底結構病害的對策與措施

針對整體無砟軌道道床板裂縫、下沉等病害，采用高強發泡樹脂進行注漿加固處理，對注漿前后的變形進行對比測試、物探測試和原位探測并進行分析，檢驗實際效果。結合我國無砟軌道結構病害類型及產生機理，進一步研究無砟軌道結構病害檢測與快速修復技術。

無砟軌道結構病害通常有三類：一是混凝土下沉破損，即軌道結構在列車載荷作用下產生下沉變形；二是無砟軌道結構上鼓破損，主要是地下水水位抬起造成破損，或基礎處理不到位；三是無砟軌道結構受地下水侵蝕而破壞。通常的處理方法有：線路幾何尺寸變化應在扣件和墊板調整量范圍，進行調整不擾動道床，超出調整量范圍時需進行整治。整治方案應根據超出管理值的大小分級治理，盡量少擾動軌道與路基結構，確保其功能不受影響。排水溝整治應與軌道結構整治同步進行，避免重復作業。

（1）加強或增設排水設施。整治關鍵是排導和疏干基底結構地下水，不能局限排除地表水。發生翻漿冒泥等病害時，應增設地下排水設施，增加排水溝數量和深度。

（2）增加扣件的可調變形量。提高無砟軌道扣件的可調變形量，以改善無砟軌道對列車振動和沉降變形的適應性。

（3）灌注水泥漿。采用液壓和氣壓裝置，通過注漿管將水泥漿灌注到軌道與路基結構的裂縫和空隙中，水泥漿以充填、滲透和擠密等方式排擠裂縫中的水、空氣和其他雜質，并充填其位置，形成高強度、防水性能 好的新結構體。此方法適用于軌道完整、基底空隙較多與翻漿冒泥地段，缺點是難以抬升軌道板結構。常規注漿方法機具笨重，現場施工不便，天窗時間難以完成整治，常規的注漿材料短時間達不到黏結強度要求。

（4）基底換填。基底結構受地下水沖刷嚴重，但軌道板完整無破損，可將基底軟弱層清除，重新灌注基礎混凝土。此方法整治徹底，缺點是施工工藝有待完善。

（5）整體軌道板維修。主要用于軌道結構破損嚴重，為此采用雙液組分、高強發泡樹脂進行注漿加固處理，填充無砟軌道基底結構空洞和進行底面密封，精確提升軌道板。混合比例1∶1，并采用特殊輸送泵進行加溫灌注。其固化后對環境無任何污染。采用注漿加壓裝置漿液注入裂縫并充滿。

結語

由于高速鐵路無砟軌道病害在國內大規模投入使用時間尚短，對于其裂縫等病害的檢測經驗尚少，本工作是嘗試性和驗證性的。對于客運專線無砟軌道病害的檢測，尚處于初始階段，需要投入更多的關注與時間。為維護客運專線的長期正常運營，積極主動的檢測工作亟待開展。

[1]王其昌.高速鐵路土木工程[M].成都:西南交通大學出版社，1999.

[2]黃士元.混凝土早期裂縫的成因與防治[J].混凝土，2000，(7):3-6.

[3]劉振民，錢振地，張 雷.雙塊式無砟軌道道床板混凝土裂縫的分析與防治[J].鐵道建筑；2007(6)：99-101.