高铁不同类型无砟轨道路基床板开裂成因及对策

葛捷

【摘 要】通过对兰新线无砟轨道综合试验段双块式现浇混凝土道床板出现的裂缝现象的分析，从设计、施工和混凝土配方等方面分析了现浇混凝土道床板的裂缝成因，并提出了防治双块式无砟轨道道床板裂缝的具体措施，对今后客运专线现浇混凝土道床板的施工具有借鉴意义。

【关键词】无砟轨道；混凝土裂缝；高速铁路；道床板

目前国内高速铁路采用的无砟轨道主要有两种， 即板式无砟轨道与双块式无砟轨道。道床板表面容易出现裂缝，设计配筋与施工质量等，最终导致上下贯穿裂缝；由于施工捣固不均等，配筋大小不一或错位，使得道床板内部不密实、空隙、空洞、钢筋异常，发展成为承载力过低、道床板破裂、道床板承载力不均等等，这不但使得绝缘性能逐步下降，裂缝渗水加速基础下沉加大基础沉降值，降低道床耐久性和道床承载力，影响行车安全；增加工务部门维修工作量。因此分析双块式无砟轨道道床板混凝土裂缝病害发生的机理，在设计和施工中预防裂缝的产生，提高双块式无砟轨道施工质量。

1.无砟轨道板开裂成因及对策分析

在施工中现浇无砟轨混凝土道床板出现结构裂缝，裂缝使道床混凝土板中的钢筋发生锈蚀，锈蚀的钢筋会挤胀混凝土，进而使得裂缝更具扩张趋势，处于绝缘节点的卡子也会逐步失效，在绝缘性能方面大打折扣。同时，结构裂缝的渗水也会加速基础下沉的速度，沉降值迅速攀升降低了无砟轨道道床的耐久性以及承载能力，严重的将影响到轨道的行车安全。因此，本文分析不同无砟轨道混凝土道板的裂缝开裂机理，旨在设计与施工两个方面做好预防裂缝产生的预防工作，从而保证无砟轨道混凝土道床的施工质量。

笔者认为，无砟轨道路基基床板常见的结构裂缝成因主要有：

（1）混凝土材料的不均匀导致裂缝的产生。混凝土的不均匀性主要包括水灰比的分布不均，不均匀分布的混凝土骨料产生结构内部应力不均的情况，从而有可能导致轨道板产生裂缝。

（2）结构设计因素。新老混凝土板的结合部位，轨枕角容易出现不同方向的收缩，在混凝土硬化后也在角部的应力集中引起的混凝土收缩拉伸状态，加剧了裂缝的发展，并随着时间的推移和延长和扩大。

（3）混凝土施工温度。后浇混凝土在硬化过程中，会产生大量的水化热，其大部分水化热在3天之内会被释放。尤其是在夏季施工中，如果不采取有效的降温措施，大体检混凝土构件的内部温度会达到65-70℃，甚至会更高，大量的水化热导致内部温度迅速提升，而混凝土表面迅速冷却，内外形成较打的温差，从而造成内、外部热胀冷缩的程度不同，混凝土表面产生一定的拉应力。当应力超过硬化过程中混凝土抗拉强度，混凝土表面就会产生裂缝，裂缝通常只在混凝土表面浅裂纹的范围，或沿长边部分出现。

（4）混凝土干缩。水泥浆蒸发会使得混凝土构件产生干燥收缩，这是一个不可逆过程。一般地，混凝土干缩裂缝的主要原因是水泥浆液和水的蒸发量的变化引起的不同程度的不同结果，混凝土表面水分流失快，内部湿度变化小，大面积混凝土收缩变形的内部约束产生较大的拉应力裂纹。

（5）塑性收缩裂缝。水泥用量大，养护不及时会导致混凝土表面不均匀收缩引起的裂缝，虽然危害不大，但在长期动荷载的作用下会出现明显的膨胀。

这些常见裂缝主要的对策与预防措施通常我们是这样考虑的。混凝土支承层选择合适的切削时间实施切缝，防止产生不规则裂缝引起的上板混凝土裂缝。同时，为了能够有效防止建设支持层发生不规则的收缩裂缝，普遍支持层混凝土终凝后或抗压强度达到2～3兆帕的执行切割时，混凝土板和混凝土支护层的伸缩接头伸缩缝在同一组，间隔为5～6是适当的，并应支持层混凝土在施工完成后，放置2至3个月，然后道床混凝土施工，效果明显。混凝土的养护措施，新混凝土加固维修，采取适当的覆盖并适时浇水，混凝土表面是湿的状态；新型固化剂为水资源保护，避免眩光。施工中应注意的问题，根据兰新铁路无碴轨道试验段双块式轨枕施工经验，除了上述防止裂缝的措施，还应注意以下问题：泥浆的选择应该是内容的效用越小越好，不建议使用标签带是水泥；满足泵送要求条件下，混凝土坍落度可以使用尽可能小；Ⅰ级粉煤灰，减少水泥用量和促进减水作用，不应掺膨胀剂；商品混凝土搅拌质量难以掌握和控制，所以不应采用；结构优化设计（枕轨形设计和轨道板加固设计），合理设置伸缩缝间距；夏季施工时应严格控制混凝土温度，温度和钢模板应引起人们的关注，并采取相应的措施降低其温度；混凝土养护时间，两者表面跟上，比如混凝土的坍落度应为三次较大的表面，表面覆盖材料应能长时间。现浇混凝土和水；双块式轨枕的表面使用混凝土界面剂，增强界面粘结强度，减少界面裂纹。

2.无砟轨道基底结构病害的对策与措施

针对隧道整体道床裂缝、下沉等病害，采用高强发泡树脂进行注浆加固处理，对注浆前后动变形进行对比测试、物探测试和原位探测并进行分析，检验实际效果。结合我国无砟轨道结构病害类型及产生机理，进一步研究无砟轨道结构病害检测与快速修复技术。

隧道内无砟轨道结构病害通常有三类：一是混凝土下沉破损，即轨道结构在列车载荷作用下产生下沉变形；二是无砟轨道结构上鼓破损，主要是地下水水位抬起造成破损，或基础处理不到位；三是无砟轨道结构受地下水侵蚀而破坏。通常的处理方法有：线路几何尺寸变化应在扣件和垫板调整量范围，进行调整不扰动道床，超出调整量范围时需进行整治。整治方案应根据超出管理值的大小分级治理，尽量少扰动轨道与路基结构，确保其功能不受影响。排水沟整治应与轨道结构整治同步进行，避免重复作业。

（1）加强或增设排水设施。整治关键是排导和疏干基底结构地下水，不能局限排除地 表水。发生翻浆冒泥等病害时，应增设地下排水设施，增加排水沟数量和深度。

（2）增加扣件的可调变形量。提高隧道内无砟轨道扣件的可调变形量，以改善无砟轨道对列车振动和沉降变形的适应性。

（3）灌注水泥浆。采用液压和气压装置，通过注浆管将水泥浆灌注到轨道与路基结构的裂缝和空隙中，水泥浆以充填、渗透和挤密等方式排挤裂缝中的水、空气和其他杂质，并充填其位置，形成高强度、防水性能 好的新结构体。此方法适用于轨道完整、基底空隙较多与翻浆冒泥地段，缺点是难以抬升轨道板结构。梨树沟隧道无砟轨道病害整治方法针对京通快速铁路梨树沟隧道整体道床裂缝、下沉，以及翻浆冒泥等病害，采用注浆提升轨道板和精确定位方法。常规注浆方法机具笨重，现场施工不便，天窗时间难以完成整治， 常规的注浆材料短时间达不到黏结强度要求。

（4）基底换填。隧道基底结构受地下水冲刷严重，但轨道板完整无破损，可将基底软弱层清除，重新灌注基础混凝土。此方法整治彻底，缺点是施工工艺有待完善。

（5）整体轨道板维修。主要用于轨道结构破损严重，为此采用双液组分、高强发泡树脂进行注浆加固处理，填充无砟轨道基底结构空洞和进行底面密封，精确提升轨道板。混合比例1∶1，并采用特殊输送泵进行加温灌注。其固化后对环境无任何污染。采用注浆加压装置浆液注入裂缝并充满。

3.结论

由于高速铁路无砟轨道病害在国内大规模投入使用时间尚短，对于其裂缝等病害的检测经验尚少， 本工作是尝试性和验证性的。对于客运专线无砟轨道病害的检测， 尚处于初始阶段， 需要投入更多的关注与时间。为维护客运专线的长期正常运营， 积极主动的检测工作亟待开展。

【参考文献】

[1]王其昌.高速铁路土木工程[M].成都：西南交通大学出版社，1999.

[2]刘振民，钱振地，张雷.双块式无砟轨道道床板混凝土裂缝的分析与防治[J].铁道建筑，2007（6）：99-101.