龐宇哲

中鐵十八局集團(tuán)一公司石武客運(yùn)專線項目部，河南駐馬店 463000

1 工程概況

新建石家莊至武漢客運(yùn)專線河南段，設(shè)計速度為350km/h，混凝土設(shè)計為高性能混凝土，耐久性設(shè)計100年，采用CRTⅡ型板式無碴軌道。

2 裂縫的分類及成因

混凝土裂縫產(chǎn)生原因大致有兩種情況，一種是荷載作用下產(chǎn)生的裂縫，另一種是非荷載作用下產(chǎn)生的裂縫。

在客運(yùn)專線鐵路的施工中出現(xiàn)的混凝土裂縫，并非是荷載作用下產(chǎn)生的，而主要是由于變形作用引起的，因為變形受到約束后引起的壓力超過了混凝土的抗強(qiáng)度而導(dǎo)致裂縫，這些裂縫被稱為變形作用下而引起的裂縫。變形作用包括：溫度變形，收縮變形以及地基均勻沉降變形等，這些變形都使混凝土產(chǎn)生裂縫。

3 溫度變形產(chǎn)生的裂縫

混凝土硬化過程中，因為溫度的變化必然引起溫度變形，溫度變形受到約束，勢必會產(chǎn)生溫度壓力。

根據(jù)溫度壓力的形成過程可以分為3個階段：第一階段，即早期階段，自澆筑混凝土開始至水泥放熱基本結(jié)束，大約有30天左右時間，期間，表現(xiàn)出兩個特征：一是水泥放出大量的水化熱；二是混凝土內(nèi)彈性模量的急劇變化。由于彈性模量的變化，在此期間，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成了殘余壓力；第二個階段，即中期階段，自水泥放熱作用基本結(jié)束時起至混凝土冷卻到穩(wěn)定溫度時止，這時的溫度壓力主要是由于混凝土冷卻及外界氣溫變化所引起的，這些壓力與早期階段形成的殘余壓力相疊加，在此期間，混凝土的彈性模量變化不大；第三階段，即晚期階段，混凝土完全冷卻以后的運(yùn)轉(zhuǎn)時期，溫度壓力主要是外界的溫變化所引起的，這個階段的壓力與前兩個階段的殘余壓力相迭加。

由于混凝土的抗壓強(qiáng)度比較高，當(dāng)產(chǎn)生溫度壓力時，一般混凝土結(jié)構(gòu)不會受到損傷，但是，混凝土的抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度低的多，當(dāng)產(chǎn)生溫度拉應(yīng)力時，混凝土結(jié)構(gòu)往往因抗拉強(qiáng)度不足而會產(chǎn)生裂縫。這時出現(xiàn)的裂縫有兩種：

1）一種是表面裂縫?；炷聊Y(jié)過程中，水泥放出大量水化熱，內(nèi)部溫度不斷上升，在表面引起拉應(yīng)力，后期在降溫過程中，由于受到基礎(chǔ)或老混凝土的約束，又會在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力。若果氣溫降低，也會在混凝土表面引起很大的拉應(yīng)力?？傊?，在混凝土凝結(jié)過程中，表面熱量散發(fā)快，內(nèi)部熱量不易散發(fā)，形成內(nèi)外溫差，內(nèi)外體積變化各異，互相產(chǎn)生約束，特別是在澆筑后，外部氣溫急劇下降，內(nèi)部溫度上升導(dǎo)致膨脹，內(nèi)外變形差異更大，相互約束更強(qiáng)，于是在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力，外層產(chǎn)生拉應(yīng)力，當(dāng)表面溫度拉應(yīng)力超過允許抗拉強(qiáng)度時，便產(chǎn)生表面裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土塊體側(cè)壁，方向不定，數(shù)量較多。由于初澆灌的混凝土塑性比較大，彈性小，限制了拉應(yīng)力的增長，所以這種裂縫短而淺，在這個時候，隨著混凝土內(nèi)部溫度下降，外部氣溫的回升，裂縫有重新閉合的可能。表面裂縫對建筑物的耐久性有一定影響，但不致以成為影響安全的決定因素。

在客專專線鐵路施工中，通常受外界環(huán)境影響會出現(xiàn)表面裂縫，采用注漿法進(jìn)行修補(bǔ)收到良好的效果。

2）貫穿裂縫和深層裂縫。由于基礎(chǔ)對新混凝在溫度變形施加的約束作用，所以在混凝土溫度上升膨脹時引起壓應(yīng)力，在溫度降低時引起拉應(yīng)力，當(dāng)這個拉應(yīng)力超過混凝土的極限抗拉強(qiáng)度時，就會產(chǎn)生裂縫。由于這種裂縫自基礎(chǔ)向上開展，嚴(yán)重時可能貫穿整個澆筑物，破壞結(jié)構(gòu)的整體性，所以把這種裂縫稱為貫穿性裂縫。由于它切割深度可以達(dá)到3m～5m以上，寬度可以達(dá)到1mm～3mm，所以被稱作深層裂縫。這種裂縫在施工中必須要采取措施避免。

4 裂縫的修補(bǔ)工藝流程

對已經(jīng)出現(xiàn)的混凝土裂縫，應(yīng)及時進(jìn)行處理。

在對混凝土的裂縫處理之前，應(yīng)該對裂縫現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，包括裂縫的類型，裂縫的寬度，有無病害，是否漏水，鋼筋是否銹蝕等現(xiàn)象，產(chǎn)生裂縫的經(jīng)過（發(fā)生的時間，發(fā)生的過程），施工紀(jì)錄的檢查，構(gòu)件的、厚度的檢測，地基調(diào)查等等。通過調(diào)查，掌握了混凝土裂縫產(chǎn)生的各種資料，就會針對不同的裂縫，采取相應(yīng)的處理方法。

4.1 修補(bǔ)材料

根據(jù)裂縫的寬度選擇不同的注漿修補(bǔ)材料，在施工中根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選擇了環(huán)氧樹脂對裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。修補(bǔ)材料是由環(huán)氧樹脂、固化劑、固化促進(jìn)劑、各類助劑和高補(bǔ)強(qiáng)性填料組成的。

表3 水泥漿液凝結(jié)時間

4.2 工藝流程

圖1 裂縫修補(bǔ)工藝流程

圖2 裂縫修補(bǔ)圖片

4.2.1 表層處理

采用鋼刷清除掉裂縫周圍易脫落的浮皮、空鼓的抹灰等，并用毛刷清掃混凝土裂縫表面塵土，然后用棉絲醮乙醇沿裂縫方向擦凈混凝土表層。

4.2.2 裂縫封閉封閉

采用聚合物砂漿修補(bǔ)平整（也可用YJ快干型封縫膠），使其裂縫被封閉，防止注漿時從裂縫中流失。假如裂縫沒有被封嚴(yán)，導(dǎo)致漏漿現(xiàn)象，要及時封堵漏漿部位，在環(huán)氧樹脂尚未初凝前繼續(xù)完成注漿工作。

4.2.3 鉆孔

采用手提式電鉆對要修補(bǔ)的部位鉆孔，孔位與裂縫的距離應(yīng)參照裂縫的位置，確保鉆孔的深度應(yīng)穿過裂縫。相鄰孔位的距離一般為20cm～50cm，通常裂縫越寬，所注的漿體就越遠(yuǎn)，孔位的距離可以適當(dāng)增加。在修補(bǔ)橋梁梁面以及路基支承層表面時，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，相鄰孔位的距離采用15cm，深度為穿過裂縫。

4.2.4 安裝止漏棒

在鉆好的鉆孔中安裝高壓止漏棒AS～185，將其上螺帽鎖緊。

4.2.5 注漿

采用420kg/cm2的高壓止漏機(jī)AS～2000，經(jīng)由止漏棒AS～185注入攪拌好的漿液，利用高壓止漏機(jī)AS～2000以高壓力注漿（壓力至少280kg/cm2），以確保漿液能確實填滿裂縫，注漿時應(yīng)注意根據(jù)裂縫走向由下而上進(jìn)行，直至相鄰孔位出料或注漿位置背面裂縫的預(yù)留出漿口開始流出漿液，表明該段裂縫己基本注滿，然后將出料口堵上，繼續(xù)注漿至漿液不再進(jìn)入為止。

4.2.6 清理工作

待6個小時凝固完成后，拆除止漏棒AS～185，清除溢出縫外的止漏劑，修補(bǔ)注漿孔，恢復(fù)混凝土表面的原狀，必要時可以采用防水補(bǔ)強(qiáng)材料將裂縫表面做防水處理。

4.3 修補(bǔ)施工的歸檔

修補(bǔ)施工位置、施工情況及施工批復(fù)等應(yīng)包含在竣工資料內(nèi)。修補(bǔ)區(qū)域須在日常檢查中予以檢查以驗證修補(bǔ)部分及結(jié)構(gòu)物的長期耐久性。

5 結(jié)論

混凝土裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)的常見病害，影響混凝土結(jié)構(gòu)物承載能力、耐久性及降低防水性，嚴(yán)重的裂縫會改變混凝土的受力條件，從而有使局部甚至整體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的可能。雖然混凝土的裂縫是不可避免的，但它的有害程度是可以避免，只要人們在混凝土結(jié)構(gòu)工程中采取綜合技術(shù)措施，便可以變有害為無害，并達(dá)到設(shè)計、施工和使用的要求。

注漿法修補(bǔ)溫度變形裂縫通過在新建石家莊至武漢客運(yùn)專線的應(yīng)用，證明此種施工方法能保證混凝土的施工質(zhì)量，今后可以在鐵路客運(yùn)專線及類似工程施工中推廣。

[1]姜紹飛主編.混凝土裂縫分析.北京：建筑工業(yè)出版社，1999，2.

[2]客運(yùn)專線鐵路工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)使用手冊.北京：中國鐵道出版社，2007，7.

[3]薛吉崗主編.客運(yùn)專線鐵路工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用指南.北京：中國鐵道出版社，2005，11.