高鐵路基新病害封閉層混凝土拱鼓原因分析和整治

劉 太 舉

(中鐵三局集團有限公司，山西 太原 030001)

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高鐵路基新病害封閉層混凝土拱鼓原因分析和整治

劉 太 舉

(中鐵三局集團有限公司，山西 太原 030001)

以京廣鐵路石武客專工程為例，從溫度與填料兩方面，分析了高鐵路基封閉層混凝土拱鼓開裂現象產生的原因，并探討了具體的整治措施與預防策略，旨在避免高鐵病害的發生。

高鐵，路基，封閉層，混凝土，填料

2012年12月25日，京廣鐵路石武客專正式開通運營，截至2014年6月16日，高鐵運營正常，沒有出現限速、停運等非正常事件，但是高鐵路基出現質量問題，即路基線間封閉層在夏季出現拱鼓、開裂等現象，個別拱鼓高達14 cm(見圖1)，不抓緊處理將影響列車運行安全。經調查，石武高鐵河南段一標段管段6.6 km路基總共出現此類問題11處，其中安陽站4處，鶴壁區間4處，鶴壁站3處，已經成為高鐵路基的頻發問題，成為新的路基病害之一。

1 原因分析

對封閉層拱鼓開裂現象進行原因分析，主要包括溫度和填料兩個方面。

1.1 溫度原因

進入夏季，溫度變化增大，晝夜溫差在15 ℃～19 ℃之間，每天的高低溫度變化，致使溫度應力加大是造成路基病害的一大原因。通過圖紙核對設計中已經考慮此問題，而現場出現此項問題多為混凝土質量問題造成，因此查找溫度應力變化引起的破壞主要從混凝土的施工質量方面著手，而影響混凝土質量的因素主要有混凝土的強度、混凝土的厚度、混凝土的伸縮縫設置，故從這三個方面調查研究。

1)強度復查。經調查發現，現場拱鼓的混凝土通過對碎裂的混凝土塊進行強度檢驗，滿足設計要求，強度沒有問題。

2)混凝土的厚度復查。在對發生問題的封閉層調查中發現，所有發生問題的路基封閉層均出現厚度不均，混凝土厚度小于設計的現象，特別是拱鼓較大地段，封閉層厚度嚴重不均，最小厚度只有10 cm，最大21 cm(設計為15 cm)。造成此問題的主要原因是施工原因，圖省事省料，不規范施工，混凝土澆筑前，沒有按照設計對位置、厚度進行認真復核，把封閉層施工當成是附屬工程，不重視，沒有對混凝土之下的級配碎石填層頂標高認真復核整平，填筑的級配碎石層不平整是造成混凝土封閉層厚度不均的主要原因。當混凝土應力發生變化時，厚度不均的混凝土對應力傳播影響很大，會造成應力集中，當應力達到一定程度后首先會從混凝土厚度較薄地段爆發、釋放，造成混凝土的開裂、拱鼓等破壞現象。

3)混凝土的伸縮縫復查。對發生問題的封閉層調查中發現，所有發生問題的路基封閉層均出現伸縮縫設置距離太長現象，設計是3.28 m，實際出現40多米一道真伸縮縫，其間的縫都是假縫。造成此問題的主要原因是施工問題，為圖省事省料，伸縮縫沒有按照設計長度設置。伸縮縫設置過長使單塊板混凝土的長度增加了，從而致使溫度應力增大，混凝土受力膨脹伸長，兩側是道床，阻力大，伸長方向只能沿線路傳遞，當溫度應力和混凝土膨脹伸長沿著線路方向傳遞時，過程中遇到混凝土的不均勻處時，應力會在混凝土的薄層處爆發、釋放，造成混凝土的開裂、拱鼓等破壞現象，見圖2。

1.2 填料原因

通過調查，設計路基線間封閉主要是由35 cm級配碎石填筑層和15 cm厚的混凝土封閉層組成，底部是基床表層，兩側是無砟軌道道床，級配碎石填筑是在無砟軌道完成后進行的，級配碎石的填筑過程不規范是造成此病害的又一原因。

1)填料不標準，所用級配碎石不是按照級配數據拌制的，大多施工單位在施工尾期施工，自己的級配拌合站都已拆除，因為數量不大，重視程度不夠，基本沒有選用地方級配碎石站供應材料的，大多采用路基表層剩料或是摻雜路基AB填料填筑，因此填料中含有大量的粘性土顆粒。粘土顆粒遇水膨脹，產生膨脹力，特別是遇溫度劇增雨水天氣，溫度應力和膨脹力相加，對封閉層造成的危害加大。

2)由于封閉位置在兩線間，填筑厚度35 cm，大型碾壓設備進不去，由于不承載荷載，不管是施工單位還是監理單位不是很重視，壓實度達不到要求，路基壓實不均勻，在夏季溫度和雨水雙重作用下產生的膨脹力也不均勻。

3)設計上由于此封閉層并不能封閉雨水進入，因此填料的質量會影響進入路基封閉層的雨水多少。夏季雨水多，在溫度應力和水氣的蒸發力作用下，就會加大混凝土起拱現象的出現幾率。

2 問題整治

目前對已經發生的開裂拱鼓，主要是采取鑿除重做混凝土封閉層的方法施工(見圖3)，利用晚間天窗點，安排勞力鑿除混凝土斷裂塊或是拱鼓塊，將混凝土碎塊運出路基柵欄之外，在一個要點時間內，不能完全完成混凝土的鑿除、清理并重新施工新混凝土封閉層，但為防止級配碎石填充層被高速列車通過時卷起小碎石，必須在鑿完清理完混凝土塊的同一要點時間內，采用砂漿薄層臨時封閉級配碎石，在第二個要點時間內，在砂漿層上直接完成新混凝土的施工，并涂刷混凝土養護液養生達標；在施工新混凝土封閉層時，一定要控制好伸縮縫的分離和寬度，現場調查附近200 m范圍，看看封閉層是否有起拱開裂現象，若有，適當加大伸縮縫的寬度，若沒有，采取設計值。

對于防止拱鼓開裂問題，通過與工務部門研究協商，我們采取全部檢查混凝土的沉降縫，對沒有按照設計長度留縫，或者是留縫寬度不夠的，利用天窗點要點進行切割加寬處理。并做好伸縮縫的填充，使其真正起到作用，以確保在以后的溫度應力和填料膨脹力以及水的蒸發力的作用下不再發生裂紋拱鼓等路基問題。

3 問題預防

路基封閉層拱鼓問題如何在高鐵施工中有效避免，我認為主要采取以下措施：1)要高度重視，在原因分析中已經明確，由于不重視，從選料、填筑過程、混凝土施工過程及伸縮縫設置等方面都把關不嚴格，是造成病害的一大原因，因此不管是施工單位還是監理單位都要重視級配碎石的施工和混凝土的施工，不能忽視此項工程的施工質量。2)保證級配碎石的本身質量和填筑質量，施工單位要認真選用填料，最好在級配碎石施工時就充分考慮此處的數量，等無砟軌道完成后，用來填筑封閉層，在填料上一定不能選用粘土大顆粒填筑；要重視壓實質量，驗標中沒有給出壓實指標，但設計上一般會給壓實指標，施工和監理單位一定要按照設計要求碾壓檢測，為保證壓實質量要選用小型公路壓路機碾壓。3)級配碎石壓實檢測合格后要及時進行封閉層混凝土施工，避免雨水浸泡級配碎石的情況下進行封閉混凝土施工，這樣能夠減少封閉層混凝土下的級配碎石中的水分，減少水的蒸發力和膨脹力。4)要做好伸縮縫，從伸縮縫位置、寬度以及填充材料、填充質量都要嚴格按照設計要求施工，混凝土分節長度只能小于設計不能大于設計長度，即伸縮縫數量要大于設計數量而不能小于設計數量。通過這些措施能夠有效避免封閉層開裂拱鼓問題。

4 結語

高鐵事業正在蓬勃發展中，高鐵路基不可避免的在各條高鐵中被廣泛應用，新的病害的出現告訴我們在施工中還存在一些不規范現象。通過本文的敘述，希望在以后的路基施工中能夠加以注意，避免此類問題的發生，并對已經發生的病害要及時檢查整治，避免大的危害出現。

[1] 高速鐵路施工新技術應用與質量控制及施工安全管理實用手冊[Z].

[2] TB 10751—2010，高速鐵路路基工程施工質量驗收標準[S].

Concrete arch drum causes analysis and treatment of new disease confining bed of express railway subgrade

Liu Taiju

(ChinaRailway3rdBureauGroupCo.,Ltd,Taiyuan030001,China)

Taking Shi-Wu passenger special railway line of Jing-Guang railway as an example, starting from two aspects of temperature and padding, the paper analyzes concrete arch drum causes of express railway confining bed, and explores specific processing measures and preventive strategies, with a view to avoid express railway diseases.

express railway, subgrade, confining bed, concrete, padding

2016-11-26

劉太舉(1975- )，男，工程師

1009-6825(2017)04-0166-03

U416.1

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