CRTSⅠ雙塊式無砟軌道道床板裂縫防治技術

楊超鋒 朱永霞

(1.中鐵大橋局第五工程有限公司，江西 九江 332001； 2.中鐵大橋局物資有限公司，湖北 武漢 430050)

CRTSⅠ雙塊式無砟軌道道床板裂縫防治技術

楊超鋒1朱永霞2

(1.中鐵大橋局第五工程有限公司，江西 九江 332001； 2.中鐵大橋局物資有限公司，湖北 武漢 430050)

結合滬昆客專長昆湖南段CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道施工實例，從結構設計、溫度變化、混凝土施工等方面出發(fā)，總結分析了雙塊式無砟軌道裂縫產(chǎn)生的原因，并對混凝土配合比設計及道床板施工關鍵點控制措施進行了闡述，以保證無砟道床的施工質(zhì)量。

雙塊式無砟軌道，道床板，裂縫，預防措施

1 工程概況

由我單位承建的滬昆客專長昆湖南段CKTJ-1標一單元雙塊式無砟軌道施工，起訖里程為DK19+395.95～DK30+000，單線共長26.82 km。雙塊式軌枕由株洲雙塊枕場預制。

無砟軌道的下層結構為素混凝土支承層(路基段)和鋼筋混凝土底座板(橋梁段)，施工工藝參照普通混凝土施工，上層結構為道床板。雙塊式無砟軌道斷面形式見圖1。

道床板寬度為2 800 mm，厚度為260 mm。道床板除縱、橫向接地鋼筋交叉點按規(guī)定進行焊接外，其余縱向鋼筋與橫向鋼筋(含軌枕桁架橫向鋼筋)的交叉點處、上下層縱橫向鋼筋搭接處均設置絕緣卡做絕緣處理，以避免對行車信號產(chǎn)生干擾。

我部采用工具軌法進行無砟軌道的施工，進行路外、路內(nèi)試驗段時，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)澆混凝土道床板出現(xiàn)了兩類比較典型的裂縫(見圖2)，經(jīng)過分析、研究及不斷改進，正線施工時，道床板裂縫得到了有效控制?，F(xiàn)就無砟軌道施工過程中的裂縫產(chǎn)生原因及防治措施，談一些個人體會。

2 道床板裂縫產(chǎn)生的原因

1)結構設計原因。路基段道床板設計為連續(xù)式，中間未預留伸縮縫，而設計未考慮混凝土在季節(jié)性變化和日照溫差的影響，氣溫變化時，道床板整體結構縱向較長，縱向位移受到約束，就從最薄弱的位置(新老混凝土交界處)進行應力釋放，從而引起溫度裂縫。

根據(jù)力學常識，混凝土結構倒角的形式對混凝土收縮應力也有一定的影響，氣溫變化時，對比采用直角、倒棱角等，采用圓倒角的方式，混凝土收縮應力是最小的。

2)溫度變化。道床板混凝土澆筑前后，受外部溫度影響最大。

道床板澆筑前混凝土入模溫度與外部氣溫的偏差較大；澆筑完成后，養(yǎng)護期間混凝土產(chǎn)生大量水化熱，養(yǎng)護措施不到位，道床板混凝土表面溫度與外部環(huán)境氣溫的偏差較大；混凝土養(yǎng)護期結束后，混凝土收縮徐變過程，出現(xiàn)氣溫變化劇烈，混凝土表面溫度突然降低，而混凝土內(nèi)部溫度變化較為緩慢，從而產(chǎn)生溫度梯度，產(chǎn)生裂縫。

3)粗精調(diào)、混凝土澆筑時間把握不當。雙塊式軌枕采用工具軌法施工，就是把與運營期規(guī)格相同的鋼軌(60 kg/m)作為基準尺，長度采用12.5 m工具軌，將軌枕通過彈性扣件與工具軌連接成一個整體，利用鐵路專用設備(精調(diào)螺桿、無級變速起道機，精調(diào)小車等)進行施工過程中的粗、精調(diào)定位，最后澆筑混凝土道床板至設計線路的位置。

通過在路外試驗段的施工，在下午和晚上進行粗精調(diào)，實驗數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，鋼軌平面位置、高程變化均超過2 mm以上。由于鋼軌導熱性好，對氣溫的變化也最敏感，鋼軌由于熱脹冷縮的原因，其變形幅度較大，帶動軌枕產(chǎn)生次生應力。鋼軌變化現(xiàn)場實測變化變形見表1及圖3。

表1 不同溫度下鋼軌的變形量

實驗時還發(fā)現(xiàn)，夜間精調(diào)時，氣溫變化不大，全站儀受氣溫變化最小，是最穩(wěn)定的階段，設站的效率最高，精調(diào)效率也最高。

混凝土初凝后，隨著氣溫的升高，鋼軌伸長，縱向變形受到約束，帶動軌枕變形，從而影響軌枕周邊混凝土產(chǎn)生裂縫。

4)工具軌未設置伸縮縫。工具軌法施工采用的是12.5 m長鋼軌，鋼軌與鋼軌間利用魚尾板連接，鋼軌間未設置伸縮縫，或設置較少，氣溫變化，鋼軌伸縮，應力無法釋放，傳遞至道床板混凝土產(chǎn)生裂縫。

5)混凝土施工。道床板混凝土設計水灰比過大，或為保證流動性，坍落度偏大，粗骨料下沉，表面形成浮漿，或因為道床板鋼筋塌陷，造成保護層過大，表面浮漿收縮，產(chǎn)生裂紋。

6)軌枕精度不足。混凝土澆筑前，為滿足軌道精調(diào)精度要求，施加外部作用力，使軌枕內(nèi)部集聚了次生內(nèi)應力；產(chǎn)生開裂。

軌枕起吊、存放、運輸過程中，由于桁架鋼筋變形，雙塊式軌枕間距變化，粗、精調(diào)為了保證標準軌距(1 435 mm)，強行使用軌距撐桿，鋼軌產(chǎn)生內(nèi)應力釋放時傳遞至軌枕，引起道床板開裂。

7)混凝土表面收縮裂紋?；炷翝仓跄笪醇皶r進行覆蓋。夏季施工時，混凝土表面裸露暴曬，未及時補水、覆蓋；或遇到大風降溫等極端天氣，道床板混凝土未進行包裹；或澆筑前準備工作不充分，路基支撐層、橋梁底座板頂面土工布隔離層、隧道底基層表面未灑水濕潤等原因，造成混凝土失水較快，產(chǎn)生急劇收縮開裂。

3 道床板裂縫預防措施

3.1 做好混凝土配合比

進入正線施工前，施作試驗段，調(diào)整出最適宜的配合比。

路基支撐層要按設計要求預留切縫，保證支撐層混凝土的質(zhì)量，不得隨意提高或降低混凝土標號，降低混凝土開裂的風險。更要確保C15水硬性混凝土的質(zhì)量，在保證強度的前提下，水灰比越小，混凝土收縮值越小。支撐層施工完成后，應在12 h內(nèi)盡快進行切縫(價縫)，縫深105 mm，寬度不大于5 mm，可有效引導裂縫的發(fā)展方向。

3.2 做好道床板施工關鍵點控制

道床板施工的精調(diào)作業(yè)和混凝土澆筑施工質(zhì)量控制對道床板裂縫的防治將有決定性的作用，它的施工質(zhì)量將直接決定后期正線鋪軌后精調(diào)的效率和無砟軌道的使用耐久性，是無砟軌道施工中最重要的幾道控制工序?，F(xiàn)僅就道床板精調(diào)及混凝土澆筑前的準備工作及施工質(zhì)量控制做出闡述。

1)做好施工準備工作。a.認真檢查雙塊式軌枕有無出廠合格證，不合格的產(chǎn)品嚴禁使用；b.雙塊式軌枕的吊裝要有專用吊具，存放不宜超過5層，避免倒運、運輸過程中的變形；c.兩工具軌的接頭應該落在兩個軌枕的中間，不能落在承軌座上，鋼軌接縫之間必須預留8 mm～10 mm間隙，為因溫差引起的鋼軌變化預留空間；d.軌距(1 435 mm)按照負誤差控制，考慮起道機起頂時，軌枕會產(chǎn)生彎矩，中間向下?lián)?，軌距會比設計略小，澆筑混凝土后會產(chǎn)生少許上浮，軌枕中間會起拱，軌距變大。故粗調(diào)、精調(diào)時軌距按負誤差控制。偏差較大時嚴禁使用軌距撐桿擴大軌距。軌道精調(diào)采取先平面后高程的原則；e.混凝土澆筑前支撐層灑水，橋梁底座板采用噴霧器對軌枕四周及軌枕底部、土工布隔離層、路基支撐層進行灑水，充分潤濕，以保證混凝土與軌枕粘貼密實。嚴禁采用大量澆水方式，產(chǎn)生積水，影響與軌枕粘結。

2)混凝土澆筑質(zhì)量控制。要控制好道床板混凝土澆筑質(zhì)量，要確保雙塊式軌枕底部混凝土的密實度，減少邊角裂縫的產(chǎn)生，就必須先弄清楚道床板澆筑時混凝土工作的原理。雙塊式無砟軌道道床板澆筑時混凝土工作示意圖見圖4。a.要嚴格控制水灰比及澆筑現(xiàn)場混凝土坍落度(以180 mm為宜)；b.盡量避免太陽輻射較強的時間澆筑，澆筑混凝土宜安排在夜間進行；c.混凝土澆筑盡量采用汽車泵進行布料?；炷翝仓r，應從一側向另一側整體分層推進，混凝土落點應待一側軌枕底部混凝土全部充滿，且軌枕側面出現(xiàn)明顯氣泡翻動，方可向前推進；d.混凝土振搗時，振搗棒應配備4臺(包括備用1臺)，左、中、右側各1臺進行振搗。從A點處先開始下料，然后從A1，A2點進行補充，待A點兩側軌枕底部混凝土充滿后，振搗A1，A2，使A點兩側軌枕氣泡完全排除，澆筑時，用探照燈仔細觀察軌枕底部混凝土翻動、氣泡排除情況。只有待A點兩側軌枕下部混凝土完全充滿后，方可移動澆筑點至B點，按照以上程序，逐個進行推進施工?；炷琳駬v施工可參見圖5。

3)把握合適時機拆除豎向精調(diào)螺桿及工具軌。道床板混凝土澆筑完成后，可根據(jù)混凝土的初凝時間和混凝土現(xiàn)場坍落度、澆筑時的氣溫等條件綜合確定豎向精調(diào)螺桿拆除時間。常規(guī)都是用2 kg直徑75 mm鐵球測量混凝土表面的壓痕(直徑接近30 mm～33 mm時)來確定。根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗，施工熟練后，用手指按壓混凝土表面，混凝土有明顯痕跡，但混凝土已有塑性時(三次收光之前)拆除豎向精調(diào)螺桿。將螺桿調(diào)節(jié)器旋轉半圈，注意左右側對稱調(diào)整，待螺桿調(diào)節(jié)器全部拆除完成后，精調(diào)小車及時采集數(shù)據(jù)。此時混凝土已初凝，已達到人員可在其上行走的條件，盡快松掉鋼軌扣件(在松解螺桿調(diào)節(jié)器后約1 h就可以適當松開扣件)，必須徹底松完(用手可以轉動螺栓)，使鋼軌處于不受約束狀態(tài)，并松開魚尾板的螺栓。

4)進行三次收光。混凝土澆筑完成后，用木抹收光1次，混凝土澆筑完成后約2 h再收光一次，初凝前(用手指按壓有痕跡)進行第三次收光；最后一次收光需根據(jù)施工配合比和現(xiàn)場實際施工環(huán)境確定初凝時間。

5)加強道床板混凝土的養(yǎng)護?；炷猎谌问展馔瓿珊?，馬上進行養(yǎng)護。夏季施工時，可先在混凝土表面灑水，保持混凝土表面噴霧灑水保濕，然后鋪設塑料薄膜，在塑料薄膜頂面鋪設一層土工布，土工布保持濕潤，再在頂面根據(jù)工作面的長度覆蓋一層帆布，帆布兩端要進行封閉，防止通風，并可起到保濕、節(jié)水的作用；在大風、降溫天氣又可起到保溫的作用。道床板的養(yǎng)護時間應不少于7 d。

表2 施工組織安排表

由于線上施工時，養(yǎng)護用水量較大，可購置較大型的塑料桶，在底部及側面鉆孔，采用滴漏方式節(jié)水，又可進行倒用。

雙塊式無砟軌道施工，要高度重視混凝土的養(yǎng)護工作，養(yǎng)護工作到位，可最大限度的降低道床板產(chǎn)生開裂的幾率。

6)合理的施工組織安排。根據(jù)路外、路內(nèi)試驗段的不斷總結，道床板夏季施工時，按照100 m/d功效組織施工，可參考表2時間安排進行組織。

4 結語

雙塊式軌枕具有質(zhì)量輕、整體性好，與道床板新老混凝土結合面小的優(yōu)點；雙塊式軌枕與道床板結合處易產(chǎn)生裂縫，破壞無砟道床整體性，產(chǎn)生病害，增加了運營期間養(yǎng)護維修工作量，需從設計、施工、維護各個方面進行優(yōu)化，本文通過施工實踐過程中的總結，希望對以后同類施工提供借鑒、參考。

Preventive technologies of CRTS Ⅰ double-block ballastless track bed board cracks

Yang Chaofeng1Zhu Yongxia2

(1.ChinaRailwayBridgeBureau5thEngineeringCo.,Ltd,Jiujiang332001,China;2.MaterialsCo.,Ltd,ChinaZhongtieMajorBridgeEngineeringGroup,Wuhan430050,China)

Starting from aspects of structural design, temperature alteration and concrete construction and so on, combining with CRTS Ⅰ double-block ballastless track construction of south Hunan section of Hu-Kun passenger special railway line example, the paper analyzes double-block ballastless track cracking causes, and describes concrete mixing proportion design and critical track bed board construction points and control measures, with a view to guarantee ballastless track bed construction quality.

double-block ballastless track, track bed board, cracks, preventive measures

2014-12-11

楊超鋒(1979- )，男，工程師； 朱永霞(1974- )，女，工程師

1009-6825(2015)06-0136-03

U213.244

A