RTS-Ⅰ型雙塊式無砟軌道道床板裂紋成因及 預防措施探析

葉鵬勇

摘要：中國正處于高速鐵路和客運專線高速發展階段，伴隨著大量無砟軌道的施工。CRTS-Ⅰ型雙塊式無砟軌道道床板為現澆連續板式結構，裂紋問題尤為突出。本文結合成貴鐵路施工實例，通過實地統計調查，闡述了道床板混凝土的各種裂紋形式及其成因，從材料、施工等方面提出了降低和減小裂紋出現的相應措施。以期能夠降低混凝土開裂風險，增強道床板耐久性，提高列車運營安全。

Abstract： China is in the high-speed development stage of high-speed railways and passenger dedicated lines， accompanied by a large number of ballastless track construction. The CRTS-Ⅰ type double-block ballastless track bed slab is a cast-in-place continuous slab structure， and the crack problem is particularly prominent. This article combines Chengdu-Guiyang Railway construction example， through field statistical investigation， expounds various crack forms and causes of concrete of track bed slab， and proposes corresponding measures to reduce the occurrence of cracks in terms of materials and construction， in order to reduce the risk of concrete cracking， enhance the durability of the track bed， and improve the safety of train operation.

關鍵詞：客運專線;道床板裂縫;成因分析;預防措施

Key words： passenger dedicated line; track bed cracks; cause analysis; preventive measures

中圖分類號：U213.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）10-0194-03

0? 引言

隨著社會建設的發展，越來越多高速鐵路項目得以修建，雙塊式無砟道床板作為野外、反復承受列車荷載的條帶連續式鋼筋砼結構物，在列車荷載、溫度變化、基礎變形以及砼自身收縮變形的影響下容易產生裂紋，預防難度大。裂紋一旦形成并大面積擴展，會導致鋼筋銹蝕發生銹脹、砼保護層脫落，同時會降低無軌道的絕緣，削弱軌道的承載能力，影響軌道的正常使用壽命，因此加強無砟軌道裂紋控制意義重大。

1? 項目概況

新建成都至貴陽鐵路10標經云南省威信縣及鎮雄縣兩個縣區，全長26.65km。其中：路基1.407km，橋梁14座-4.344km，隧道8.5座-20.899km，車站1座（威信車站），全線均采用CRTS-Ⅰ型雙塊式無砟軌道。主要工程數量路基土石方74.5萬m3（挖方61.1萬m3，填方13.4萬m3），鋼筋3.7萬t，砼93.3萬m3，制枕24.93萬根。采用CRTS-Ⅰ型雙塊式無砟軌道，C40混凝土道床板。

2? 道床板裂紋成因

2.1 施工期間道床裂紋產生

道床板開裂主要有以下幾種典型情況。（圖1）

2.2 裂紋產生原因分析

2.2.1 CRTS-Ⅰ雙塊式無砟軌道結構影響產生裂紋

成貴鐵路雙塊式無砟軌枕，提前預制，再鋪設澆筑道床板，為方便雙塊式軌枕在預制過程中脫模，軌枕周圍通常設計為光滑面，但在施工中無法將軌枕周圍鑿毛確保黏結質量，給軌枕四周的開裂留下隱患，另在澆筑道床板砼時，軌枕強度已達到設計強度，在道床板砼強度隨時間逐漸增長過程中，道床板砼強度低于軌枕強度。

2.2.2 砼性能與外界氣候條件影響形成裂紋

CRTS-Ⅰ型雙塊式無砟道床板為連續條狀結構，砼前期受溫度變化、砼性能品質及外部氣候等產生的內應力不能得到很好地釋放，當內應力超過砼抗拉容許應力時，很容易產生裂紋。例如溫差產生裂紋、砼配合比不當影響裂紋、砼骨料塑性沉落引起的裂紋、砼材料的不均勻引起的裂紋。

2.2.3 外界環境影響形成裂紋

道床板均采用連續式帶狀砼結構與干燥、多風氣候條件的矛盾誘發砼表面出現干縮裂紋，主要包括干燥收縮和塑性收縮兩類。

2.2.4 基床的微小差異造成道床裂紋

隧道軟弱圍巖地段及不同圍巖交界面，路基設置的過路、過水、框架涵、路基端梁、路基支撐層與路基底座板等構造物存在沉降差異，同時路基受填料質量、含水量、壓實度差異性引起的不均勻沉降都會產生裂紋。

2.2.5 施工工藝不當造成的裂紋

比較常見的裂紋有砼布料工藝不當產生裂紋、砼抹面、壓光工藝不當產生裂紋、鋼軌應力釋放不及時產生裂紋等。

3? 道床板裂紋預防措施

3.1 路基施工質量及沉降評估控制（沉降觀測周期路基不少于6個月、隧道及橋梁不少于3個月）

3.1.1 路基質量控制

路基施工質量直接影響到無砟軌道裂紋控制，合格的路基是無砟軌道施工的基礎

3.1.2 沉降評估控制

路基施工過程中要嚴格按照設計及時布設沉降觀測標記，并按規定頻次及時開展觀測，觀測數據要真實、客觀。無砟軌道施工前由建設單位組織，設計、施工、監理、評估單位參加，對路基沉降觀測資料進行分析評估，確認符合設計及《客運專線無砟軌道鋪設條件評估指南》（鐵建設[2006]158號）后方可進行無砟軌道施工。

3.2 優化道床板與支撐層施工間隔

優化施組，支撐層設計為水硬性砼，通常應與道床板施工間隔30天以上，吸收可能發生的變形，然后再施做道床板，可有效防止道床板開裂。

3.3 道床板施工過程控制

道床板施工是無砟軌道實體構筑物最后一道工序，也是控制砼裂紋的重點。

3.3.1 合理選擇砼澆筑時間

為保證軌道精度和控制砼最高溫度，各作業面應對作業面長度、粗調和精調區長度、砼澆筑區段長度等參數進行匹配性研究，保證在一天中氣溫變化最小的時間段澆筑砼。以往施工經驗確定每作業面每天澆筑砼約160m，避免在干熱時間段施工;春秋季節施工，理論上安排在全天任何一個時間段澆筑砼，但必須保證溫度變化不超過15度，且入模溫度在5度～30度范圍內。同時應密切關注天氣情況，特殊天氣，需謹慎澆筑砼。

3.3.2 重視工作面清理

道床板模板安裝前，必須用高壓風、高壓水將灰塵、浮渣等雜物吹干凈。

砼澆筑前，應采用噴霧器對模板周圍、雙塊式軌枕周邊進行充分濕潤，確保新老砼面接觸良好。

3.3.3 加強砼品質控制

①嚴格砂石料進場質量控制。

加強石料進場檢查，要保證砂石料的均勻性，即水含率和級配要基本一致。

②控制原材料和未加劑的相容性。

加強原材料進場檢查，保證原材料質量。相容性不好的外加劑，要經過生產廠家重新調配，符合要求后方可使用。

③拌合站要嚴格按照施工配合比和攪拌工藝拌制砼。

④道床板砼要有很好的流動性、和易性和工作性，同時在施工均勻布料。配合比設計盡量采用低水灰比、低水泥用量、低用水量。膠凝材料的用量，除滿足必須的強度，過多的引入易造成水化熱的增大，而外界環境溫度的急劇變化會引起內外溫差加大導致道床板開裂。根據《鐵路混凝土施工質量驗收標準》（TB1042-2010）要求，C40砼膠材用量宜小于400kg/m3，成貴鐵路應根據施工現場條件進行試驗選定配合比，含氣量大于2.0%，坍落度滿足設計要求建議控制在140±20mm為宜。

3.3.4 加強施工工序質量控制

①控制鋼筋保護層厚度。

嚴格按照設計及標準施工，鋼筋保護層滿足設計要求，避免產生裂紋。

②砼布料。

道床板砼布料應采用吊斗一端向另一端連續“之”行進行，將每根軌枕下布滿砼，不可以從一側自流到另一側，確保砼澆筑斷面內均勻布料，防止砼離析產生干縮裂紋（縫）。

③砼振搗。

建議振搗棒配置數量滿足2臺50型和2臺30型。2臺50型振搗棒按順序均勻振搗，2臺30型振搗棒隨后對模板附近、軌枕周圍及下部等細部進行加強振搗，確保砼振搗效果，防止50棒再次振搗引起砼離析。砼振搗應安排專人盯崗作業，固定工人、分區段振搗。振搗棒的移動間距，不應超過振搗棒作用半徑（40～50cm）1.5倍，振搗時間要合適，一般為25～40s，避免漏振、過振。如果出現浮漿過厚時，應立即用原漿砼進行置換，否則道床裂紋在所難免。（圖3）

④砼抹面。

完成砼振搗后，首先坡度尺刮平;然后采用木抹子提漿、整平，并由技術負責人檢測平整度等各項指標合格;砼有一定強度（砼不隨木抹移動），再用鋼抹進行抹平壓實、技術負責人檢測各項指標合格。

為防止砼表面產生細小裂紋，在砼初凝前進行第四次抹面，抹面時禁止灑水潤面或撒干水泥。雙塊軌枕四周、45度角位置極易開裂，在砼初凝前要重點壓實抹光。（圖4）

⑤拆模時間掌控。

道床板砼強度達到5MPa方可拆模，拆模過早容易引起砼表面產生拉裂裂紋。

⑥松放扣件時機選擇要合適。

根據現場鋼球（D=75mm，2kg）壓痕試驗結構（≤ 30mm）確定道床板砼的初凝時間。在初凝后，盡快松開支撐螺桿，避免溫度變化時鋼軌伸縮對砼造成破壞，產生裂紋。

3.3.5 加強砼養護控制

砼養護防止裂紋產生起著極其關鍵的作用。

①壓光砼面后立即開始養護，這時的養護不能直接將水灑于砼表面，否則會導致砼表面起皮，應采用土工布覆蓋，噴霧器對土工布表面進行噴霧，使砼處于濕潤環境，防止砼表面水分過快蒸發，導致開裂。

②砼終凝后嚴格采用土工布+塑料布覆蓋灑水保濕的養護方式進行養護方式進行。

4? 結束語

CRTS-Ⅰ型雙塊式無砟軌道道床板裂紋問題成因多種多樣，為了確保無砟軌道能達到其使用壽命，避免裂紋產生，因此必須在無砟軌道設計、施工以及運營中給予充分重視，并采取各種有效措施來減少裂紋產生，在產生裂紋后，應結合實際情況認真研究，及時分析原因，制定措施，避免再次發生，確保CRTS-Ⅰ型雙塊式無砟軌道的安全性、穩定性和耐久性。

參考文獻：

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