成贵铁路路基基床混凝土开裂原因分析及整治

周 森

（ 中铁十八局集团有限公司，天津 300222）

云贵高原及其周边地区为主的高海拔地区，地处于我国西南部，具有冬季气温低、日温差大、年温差小、日照长、辐射强、干湿季分明、多大风等气候特点[1]。 该区域的薄层混凝土常出现开裂等病害。

1 设计情况

D3K439 + 598—DK440 + 996 段 路 基， 长326.581 m（D3K439 +728.581 =DK440 +800，短链1 071.419 m），设计为路基面以下挖除松动体后采用不小于200 mm厚的C25 混凝土填筑，轨道采用CRTSⅠ型双块式无砟轨道， 道床板现场浇筑， 厚260 mm，道床板下全部设置C35 钢筋混凝土底座，厚300 mm。 D3K439 +567.75—D3K439 +598、DK440 +996—DK441 +000.25 为路桥过渡段。

本段路基按照设计要求进行岩溶整治，一期岩溶整治共设计先导探灌孔10 孔，孔深5 ～12 m，其中有3 个钻孔揭示溶洞。 为充填溶洞，溶洞规模为0.8 ～0.9 m，现场平均注浆系数为0.48 m/m3；根据一期钻孔情况，二期岩溶整治设计注浆孔12 个，孔深5 ～9 m， 钻 孔 未 见 溶 洞， 平 均 注 浆 系 数0.23 m/m3。 经检测单位检测，达到岩溶整治效果。

2 施工情况

D3K439 +598—DK440 +996 段路基混凝土基床表层于2015 年10 月23 日开始对基面以下松散体进行清理，清理干净后用水进行冲洗，2015 年11月11 日开始浇筑找平层混凝土，横向全幅一次浇筑成型，纵向每30 m设置横向伸缩缝一道，缝宽2 cm。

因基岩面高低起伏，在浇筑前先对坑洼地段采用同级混凝土进行找平后再模筑表层混凝土，混凝土浇筑厚度在0.3 ～1.0 m之间。 2015 年11 月28日该段路基找平层混凝土浇筑完成，2016 年3 月底找平层混凝土表面出现纵向裂纹。

3 路基基床混凝土开裂原因分析

3.1 地质情况分析

该段路基为弱风化的硬质岩路堑，下伏基岩为灰岩、灰岩夹泥质灰岩、泥质灰岩夹泥质白云岩，表层节理裂隙发育，岩层呈片状，较破碎。

3.2 沉降观测与评估

该段路基埋设有自动沉降记录仪，通过连续的沉降观测及针对该段路基加密观测对比[2]，发现沉降数据在-1.01 ～0.8 mm区间，与历史观测成果基本吻合（见表1）。

3.3 内外力作用

该段路基位于云贵高原，当地冬季气温低、日温差大、辐射强，施工期为湿季、多大风。 混凝土内里作用为开裂原因之一[3]。 混凝土找平层于2015年11 月28 日全部浇筑完成。 2015 年12 月10 日开始放行小型车辆，禁止大型载重车辆行驶。 2015年12 月12 日该段路基开始通行运架梁一体机及其他施工机械。 开放交通较早是导致混凝土开裂的主要因素之一。

表1 随机抽测加密点沉降结论与连续沉降观测数据比较

3.4 发展趋势及后果

整段路基横向裂缝有20 道，纵向不规则裂缝5道，基本位于线路中心线位置。 裂纹平均宽度2 mm，最大宽度5 mm。 2016 年9 月19 日，在混凝土基床表层开裂裂缝横纵交汇点及裂缝缝宽较大位置分别进行了钻芯取样，芯样显示裂缝已经贯穿整个混凝土基床表层，缝宽约2 ～5 mm，混凝土基底均为基岩，岩性为灰岩，基底未见虚碴，基底亦未见下伏基岩有明显开裂现象。 为验证发展趋势，进行贴片观测，结果显示裂纹未发展（见表2）。

表2 裂纹贴片观测数据比较

该段路基混凝土找平层开裂的主要原因在于混凝土温度应力导致，混凝土因温度应力在内部产生毛细裂纹后，在动荷载的反复作用下导致裂缝不断发展延伸。 根据近一年的观测数据显示，该段路基未发生异常沉降，表明该段路基处于稳定状态。混凝土找平层除产生纵向及个别横向裂纹外，未发现找平层混凝土有压碎现象，表明找平层混凝土强度满足承载力要求，不会对后续轨道结构造成危害。

4 混凝土裂缝的整治举措

4.1 整治方法及措施

对混凝土裂缝拟采用化学注浆，即环氧树脂封闭法进行处理[4]。

4.2 整治过程

（1）清表 人工清理表面灰尘，并采用高压风清除裂缝内杂物，为电锤打孔做好准备。

（2）钻孔 沿裂缝长度方向正对裂缝钻设注浆孔，钻孔孔径φ18 mm，孔距40 cm，孔深以钻至基岩面为准，钻孔完成后使用高压风将周边钻碴清理干净。 由于裂缝发展走向不规则，为保证浆液在裂缝内的流动，保证浆液充填效果，在裂缝弯折部位增设加密注浆孔（见图1）。

（3）注浆 采用高压灌注堵漏机进行压灌注浆液[5]，灌注顺序为从结构立面由下坡往上坡灌注，依次向前进行，灌浆从裂缝的一个端头开始向另一端逐步进行。 将浆液从注浆管中注入混凝土裂缝，直到压不进为止（ 注入率≤0.01 L/min） 随即关闭阀门，待材料完全固化即可去除注浆针头（见图2）。

图1 钻孔平面位置图

图2 骑缝钻孔及注浆剖面图

（4） 修复 确保浆液完全固化后，剔除注浆管头，用RF-6 粘合剂、防水砂浆封堵注浆孔，并做好修饰和复查[6]。

（5）打磨 打磨工作须在前期工作做好，符合质量要求的情况下进行，保持混凝土表面打磨光滑、平整[7]，然后用SK-02 及JS -981 等材料进行表面装饰工作的处理以便达到质量要求和验收标准。

4.3 施工验证

施工效果采取钻芯法进行结论验证。 沿裂缝每10 m长度随机选取一处，长度不足10 m裂缝每4 条选取一处进行取芯验证，保证取芯验证率不小于整治裂缝长度的25%。 用取芯机安装100 mm的钻头，骑缝钻至基岩，观察到芯样裂纹处浆液饱满，满足注浆要求[8]。

5 结 语

新建成贵铁路D3K439 +598—DK440 +996 段路基找平层开裂的原因是混凝土温度应力和外力综合作用导致，混凝土因温度应力在内部产生毛细裂纹后，在动荷载的反复作用下导致裂缝不断发展延伸。 但混凝土找平层除产生纵向及个别横向裂纹外，未发现找平层混凝土有压碎现象表明，找平层混凝土强度满足承载力要求，不会对后续轨道结构造成危害。 采取骑缝注浆措施后，满足结构使用要求。 受西南地区气候及地质影响，建议西南地区铁路设计减少路基找平层设计或采取加筋等防裂措施。