CRTSⅡ 型板式無砟軌道裂縫成因與防治措施研究

謝旺軍

(廣西交通職業技術學院，廣西　南寧　530023)

?

CRTSⅡ 型板式無砟軌道裂縫成因與防治措施研究

謝旺軍

(廣西交通職業技術學院，廣西南寧530023)

軌道板裂縫對線路運營的安全、軌道結構的耐久性影響很大，文章介紹了CRTSⅡ型板式無砟軌道板裂縫病害產生的原因及危害，并提出了軌道板裂縫的預防和處理措施，可為CRTSⅡ型板式無砟軌道裂縫的養護維修提供參考。

CRTSⅡ型板式無砟軌道；裂縫；成因；處理措施

0　引言

近年來，高速鐵路建設進入了高潮時期，我國的高速鐵路建設取得了舉世矚目的成就，已經邁出了國門，走向了世界。無砟軌道是我國高速鐵路軌道結構的主流軌道結構，其中CRTSⅡ型板式無砟軌道在我國高速鐵路中得到了大量應用，如2008年通車運行的京津城際鐵路、2011年的京滬客運專線、2010年的滬昆高鐵(杭杭段)、2012年的京廣高鐵(北京-武漢段)等都采用了CRTSⅡ板式無砟軌道結構。實踐表明，我國的CRTSⅡ型板式無砟軌道技術已經相當成熟，具備世界一流的技術水平。

在高速鐵路跨越式建設的過程中，鐵路的運營和養護也是一個需要關注的焦點，尤其是高速鐵路無砟軌道結構的養護，主要是由于以前沒有這方面的養護維修經驗可借鑒。CRTSⅡ型板式無砟軌道結構在運營的過程中，隨著運行時間和載重量的不斷增長，會出現很多病害，其中軌道板裂縫是一種常見的病害。

1　軌道板裂縫病害產生的原因

軌道板直接承受列車的荷載，包括動荷載和靜荷載，也是CRTSⅡ型板式無砟軌道結構的重要組成部分，其裂縫產生原因可以分成兩類：(1)結構型裂縫，主要是由于外部荷載的作用引起軌道板出現裂縫。(2)材料型裂縫，主要是由于軌道板自身或者結構的變形引起軌道板出現裂縫[1]。

1.1結構型裂縫

主要是指軌道板在設計計算的過程中設計配筋不合理、混凝土養護時間不夠、吊裝不合理、列車荷載等造成的裂縫。混凝土養護時間不夠即進行預應力張拉，易造成軌道板早期開裂；鐵路線路在發生運營的過程中，通常會發生路基沉降這種現象，下沉量較小且在容許范圍之內時，對線路和行車的安全影響不大，當下沉量較大時，會造成無砟軌道支撐層出現裂縫，甚至斷裂，此時軌道板就像一個簡支梁支撐在混凝土墊層上，在列車荷載的作用下，極易出現裂縫，甚至斷裂現象。

1.2材料型裂縫

(1)溫度裂縫

軌道板在生產過程中，澆筑混凝土的室內溫度與混凝土發生水化熱反應放出熱量所形成的溫度是有很大的差別的，通常情況下會形成較大的溫度應力，隨著時間延長溫度應力在不斷增大，當溫度應力大于鋼筋對混凝土的約束力時，就會慢慢產生微小裂縫，加上列車通過時動荷載的循環沖擊振動，裂縫會逐漸變大，進而影響軌道結構的使用壽命和線路的正常運行。另外，軌道結構在使用階段，軌道板的內外溫差較大時，也會容易形成裂縫，對行車不利。

(2)化學反應裂縫

主要是由于水泥安定性不良產生的膨脹裂縫，這種裂縫比較少見。還有堿骨料反應時產生的裂縫，反應前后體積會膨脹3～4倍左右[1]，混凝土體積的不均勻膨脹導致軌道板界面產生裂縫。

(3)銹蝕裂縫

在軌道板中，混凝土對鋼筋具有保護作用，一旦混凝土出現破壞，或者鋼筋與氯離子接觸、與CO2發生接觸，鋼筋就會發生銹蝕。鋼筋在銹蝕的過程中會發生膨脹，形成膨脹應力，使混凝土出現開裂。

(4)收縮裂縫

軌道板在澆筑、凝結、養護的過程中，由于發生化學反應，吸收掉了結構中的水分，導致軌道板混凝土發生收縮形成裂縫。

(5)凍融漲縫

一般認為，混凝土中通常含有膠凝水、自由水、化學結合水[2]，在寒冷地區，混凝土中的水會發生結冰凍脹，體積增大，混凝土內部本身具有很多微裂縫，在凍脹的作用下，微裂縫逐漸變大，尤其在反復凍脹的情況下，裂縫會更加明顯。

2　軌道板裂縫病害的危害

不管是結構型裂縫還是材料型裂縫，均會對軌道結構的耐久性和安全性產生很大影響。裂縫的出現會導致軌道結構的抗滲性減弱，當CO2、氯離子、酸雨、污水等腐蝕性物質滲入到裂縫中，會使得鋼筋發生銹蝕且出現膨脹，導致混凝土體積增大，最后形成裂縫，長期以往形成惡性循環，最后危及行車安全，縮短軌道結構的使用壽命，增大養護投資，影響線路運行，影響經濟和社會效益。

3　軌道板裂縫的防治措施

3.1軌道板裂縫的預防

(1)設計方面。混凝土是一種受壓材料，而鋼筋是一種受拉材料，兩者之間通過表面粘結力傳遞拉壓力，由上述可知，溫度裂縫是由于溫度應力大于鋼筋對混凝土的約束力，即大于粘結力，增加鋼筋和混凝土的接觸面積可以抵抗更大的溫度應力，所以通常用增加配筋率來提高粘結力，起到控制溫度裂縫的目的。但不是配筋越多就越好，根據研究發現，配筋率為2.13%左右的是合理的[3]。

(2)材料方面。為了增大粘結力，通常采用帶肋鋼筋；嚴格執行鋼筋的進場檢查制度，不合格不進場的檢驗制度，嚴禁使用強度不足或者銹蝕的鋼筋；控制骨料的級配和含泥量等，選擇低水化熱的水泥，安定性要符合規范的要求；選擇合適的外加劑和摻合量，在拌合用水的選擇上，嚴格控制水中雜質的含量，嚴格控制含有腐蝕性物質的含量，如含有大量氯離子的海水等。

(3)施工方面。在混凝土的配制過程中，水灰比不宜過大、砂率不宜過高，選擇合理的坍落度；在支模時，接縫一定要嚴密，防止漏漿現象發生；控制好入模溫度，不要使得溫差過大，形成溫度應力，混凝土在振搗時應合理控制振搗的時間和位置，避免漏振或者過振，當混凝土表面泛漿時，停止振搗，收面摸光；軌道板在養護的過程中，保持合適的溫度，注意灑水和覆蓋，避免陽光直射等。

3.2軌道板裂縫的處理

根據相關調查結果顯示，軌道板表面裂縫寬度不一，所以根據《混凝土規范》中對裂縫寬度0.20 mm的限制要求，軌道板裂縫的劃分也分為<0.20 mm和≥0.20 mm兩類裂縫[4]。國家對鋼筋混凝土結構已經有了修復標準，根據《混凝土結構加固設計規范》(GB50367-2006)規定可知[5]，混凝土裂縫的修補方法通常有表面封閉法、注射法、壓力注漿法、填充密封法等幾種，這幾種方法根據裂縫的寬度和性質進行選擇。

對于鋼筋混凝土結構的軌道板，我們通過實踐總結出了對軌道板裂縫的修復技術方法。

(1)當裂縫的寬度<0.2 mm時一般采用表面封閉法。先對軌道板表面進行打磨、吹洗、清洗干凈軌道板表面的浮物與粉化層，并且表面干燥。等表面處理完畢之后，才可以采用TK-C型低黏度樹脂材料涂刷面層，在涂刷的過程中掌握好涂刷的溫度、黏度及涂刷的速度才能保證好涂刷的質量，所以這一點是很重要的。對于重要的部位多刷幾遍，保證質量。

(2)當裂縫的寬度≥0.2 mm時，通常采用灌漿法對裂縫進行處理。首先認真細致地觀察和標記裂縫的寬度、長度、深度、走向及貫穿等情況。采用鋼絲刷、裁紙刀等工具對裂縫表面進行清理，清除掉裂縫表面的灰塵、浮石等雜物，采用吹風機或者高壓空氣機清除裂縫內的灰塵或者雜物，然后采用毛刷醺環氧稀釋劑，對裂縫寬度兩側20～50 mm范圍內清洗干凈并且將其干燥，采用寬膠帶沿裂縫走向預留出10 mm寬的漿液滲透通道，防止漿液向非裂縫區域擴散、污染軌道板。對于寬度>0.3 mm的裂縫可以將其鑿成“V”形，“V”形的寬度和深度根據裂縫的深度和養護處理的情況來定，鑿完后采用鋼絲刷和空氣壓縮機對裂縫表面的粉塵等雜物進行處理，清理干凈整平。接下來根據裂縫的寬度確認和標注注漿嘴的位置，采用TK-C型低黏度樹脂材料進行注漿。

上面兩種方法等灌注結束后，采用角磨機或者裁紙刀將表面的縫補材料去除，將表面平整，為使裂縫處的顏色與其他部位一致，通常采用TK-J型聚合物水泥基材料涂刷裂縫處及周圍，最后用打磨機打磨軌道板裂縫處及周圍，使軌道板達到平整、美觀、干凈等要求。

4　結語

軌道板的裂縫對線路運營的安全、軌道結構的耐久性影響很大，本文詳細說明了軌道板裂縫的形成原因和防止措施，為今后的CRTSⅡ型板式無砟軌道裂縫的養護維修提供依據。

[1]張立鵬.軌道板開裂對無砟軌道結構動力特性的影響分析[D].石家莊：石家莊鐵道大學，2014.

[2]董香軍.纖維高性能混凝土高溫、明火力學與爆裂性能研究[D].大連：大連理工大學，2006.

[3]車曉娟.無砟軌道軌道板配筋對控制溫度裂縫影響的研究[J].鐵道建筑，2007(10)：84-86.

[4]劉永.鄭西高鐵軌道板裂縫成因分析及維修技術研究[D].西安：西安建筑科技大學，2013.

[5]GB 50367-2006，混凝土結構加固設計規范[S].

Study on Causes and Prevention Measures of CRTSⅡ Slab-type Ballastless Track Cracking

XIE Wang-jun

(Guangxi Vocational and Technical College of Communications，Nanning，Guangxi，530023)

The track slab cracks have the great impact on the operating safety and track structure durability，thus this article described the causes and harm due to cracking diseases of CRTSⅡ slab-type ballastless track slab，and proposed the prevention and treatment measures for track slab cracks，which can provide the reference for the maintenance and repair of CRTSⅡ slab-type ballastless track cracks.

CRTSⅡ slab-type ballastless track；Cracks；Causes；Treatment measures

U445.7+1

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.03.020

1673-4874(2016)03-0073-03

2016-03-07

謝旺軍(1985—)，助教，研究方向：無砟軌道結構材料與軌道維護。

2015年度廣西高校科學技術研究項目(編號：KY2015YB414)