雷前明，于廣志

(中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司，陜西 西安 710043)

極旱荒漠地區(qū)無(wú)砟軌道道床板防裂措施

雷前明，于廣志

(中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司，陜西 西安 710043)

針對(duì)CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道道床板現(xiàn)澆混凝土容易開(kāi)裂的現(xiàn)狀，結(jié)合新建蘭新鐵路極旱荒漠地區(qū)無(wú)砟軌道道床板的施工，總結(jié)出4種常見(jiàn)的道床板混凝土裂縫形式。分析了產(chǎn)生裂縫的主要原因，通過(guò)線外試驗(yàn)段選取了適宜于新建蘭新鐵路極旱荒漠地區(qū)無(wú)砟軌道道床板施工的最優(yōu)混凝土配合比。在養(yǎng)護(hù)棚中制作道床板，澆筑混凝土?xí)r進(jìn)行二次振搗并多次抹面，采取內(nèi)摻養(yǎng)護(hù)材料、外噴養(yǎng)護(hù)劑的“內(nèi)部抗裂、外部防裂”以及覆蓋土工布等防裂措施，從而有效避免了道床板混凝土開(kāi)裂，提高了無(wú)砟軌道道床板施工質(zhì)量。

極旱荒漠 CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道 道床板 防裂措施

1 工程概述

CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道道床板為現(xiàn)澆鋼筋混凝土整體結(jié)構(gòu)?；炷羶?nèi)部受到鋼筋和軌枕單元的約束，外部受到支承層或底座板的約束，而且混凝土的暴露面積大，同時(shí)受到惡劣自然環(huán)境的影響，很容易導(dǎo)致道床板開(kāi)裂。道床板的開(kāi)裂尤其是形成嚴(yán)重的貫通裂紋后，雨雪滲入會(huì)使道床板中的鋼筋銹蝕，銹蝕鋼筋擠脹混凝土，又使裂縫擴(kuò)展，降低無(wú)砟軌道道床板的承載力、耐久性，進(jìn)而危及到運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的行車(chē)安全。由此可見(jiàn)，在無(wú)砟軌道道床板施工中混凝土的防裂措施，對(duì)滿足鐵路軌道工程的設(shè)計(jì)功能和使用性能極其重要［1］。

蘭新鐵路第二雙線LXS-17標(biāo)，地處甘肅省酒泉市瓜州縣柳園鎮(zhèn)極旱荒漠地區(qū)。線路途經(jīng)地區(qū)為戈壁、荒灘，氣候干燥，晝夜溫差大，冰凍期長(zhǎng)，降雨量少，蒸發(fā)量大，地下水資源匱乏。春秋多風(fēng)，夏季短促而炎熱，冬季嚴(yán)寒且漫長(zhǎng)。本標(biāo)段設(shè)計(jì)正線無(wú)砟軌道(含站場(chǎng)正線)施工里程范圍:DK1015+000—DK1119+679，全長(zhǎng)209.358 km。其中路基段198.458 km，橋梁段10.9 km，柳園南站站線無(wú)砟軌道施工里程范圍內(nèi)1.551 km，均采用CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道。

2 道床板裂縫形式及形成原因

2.1 道床板裂縫形式

通過(guò)對(duì)CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道道床板線外試驗(yàn)段裂縫的觀測(cè)，根據(jù)裂縫的開(kāi)裂部位和特征，可將道床板裂縫分為4種形式:①軌枕八字角裂縫;②兩軌枕間或順軌枕的橫向裂縫;③道床板面上的不規(guī)則裂縫(即龜裂);④道床板側(cè)面裂縫。以上這些裂縫的出現(xiàn)會(huì)在雨雪滲入、凍融等自然環(huán)境因素或者運(yùn)營(yíng)后列車(chē)動(dòng)載的作用下逐漸發(fā)展，使裂縫延伸和加寬。將會(huì)嚴(yán)重影響無(wú)砟道床的承載力，從而降低耐久性及使用性能，進(jìn)而危及到運(yùn)營(yíng)行車(chē)安全［2］。

2.2 道床板裂縫成因分析［3］

2.2.1 混凝土原材料的選擇以及配合比

混凝土中各種原材料選用的不當(dāng)，如砂子不干凈含泥量大，使用水含堿量超標(biāo)，水泥長(zhǎng)時(shí)間放置導(dǎo)致失效等都會(huì)導(dǎo)致混凝土裂縫的產(chǎn)生。在混凝土制作中配合比未根據(jù)粗細(xì)骨料含水率及時(shí)調(diào)整，以及混凝土的攪拌時(shí)間不足等會(huì)導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。

2.2.2 施工溫度的影響

極旱荒漠地區(qū)晝夜溫差大，混凝土在凝結(jié)硬化過(guò)程中釋放出大量的水化熱，使得混凝土內(nèi)部溫度快速上升?；炷帘砻嫔彷^快，而周?chē)h(huán)境溫度較低，形成較大的內(nèi)外溫差，內(nèi)外部熱脹冷縮程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力超過(guò)混凝土硬化過(guò)程中抗拉強(qiáng)度極限時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致混凝土表面產(chǎn)生裂縫，且多為與道床板軌枕方向平行的貫穿裂縫。

2.2.3 軌枕角處產(chǎn)生的收縮裂縫

軌枕周?chē)屡f混凝土粘結(jié)結(jié)合性能不好，尤其是在軌枕角處容易出現(xiàn)混凝土不同方向的收縮，使得混凝土在軌枕角處產(chǎn)生應(yīng)力集中，進(jìn)而導(dǎo)致軌枕角處八字裂縫的產(chǎn)生。

2.2.4 混凝土的干縮裂縫

氣候干燥、風(fēng)沙大，混凝土澆筑完成后，表面水分散失極快，在抹面未完成前表面就出現(xiàn)結(jié)殼的現(xiàn)象，在后期的養(yǎng)護(hù)中也會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則干縮裂縫。

3 道床板的防裂措施

3.1 混凝土配合比選取

在嚴(yán)重干旱、大風(fēng)沙區(qū)域，晝夜溫差大，實(shí)體結(jié)構(gòu)物容易開(kāi)裂。在進(jìn)行道床板混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)以“低膠材、低用水量、低坍落度、高含氣量”為原則，并控制單方混凝土中漿體體積不大于0.32。在此基礎(chǔ)上根據(jù)原材料特性，對(duì)混凝土按不同的配合比進(jìn)行了大量試拌，選取了4種在線外試驗(yàn)段施工，配合比見(jiàn)表1。

對(duì)不同配合比的試驗(yàn)段混凝土道床板裂縫進(jìn)行觀測(cè)和統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)4#配合比大大減少了混凝土裂縫的產(chǎn)生。并對(duì)28 d混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果都達(dá)到了50 MPa以上并且相差不大。所以在無(wú)砟軌道道床板施工中優(yōu)先選用4#配合比，可以減少混凝土裂縫的產(chǎn)生，提高道床板施工質(zhì)量。

kg/m3表1 試驗(yàn)段配合比選擇

同時(shí)，混凝土生產(chǎn)應(yīng)嚴(yán)格控制配合比中粗、細(xì)骨料及水的計(jì)量，控制好水灰比，混凝土的攪拌時(shí)間應(yīng)達(dá)到要求，防止混凝土發(fā)生離析現(xiàn)象?；炷撂涠取⒑瑲饬繖z測(cè)合格后方可出廠，從源頭控制混凝土質(zhì)量，預(yù)防混凝土裂縫的產(chǎn)生［4］。

3.2 混凝土澆筑過(guò)程中的控制

混凝土澆筑前，為確保軌枕與新澆混凝土的良好結(jié)合，對(duì)軌枕進(jìn)行噴水濕潤(rùn)，但不得有積水。特別是保證橋梁地段凹槽內(nèi)不得有積水，可減少軌枕八字裂縫和沿軌枕周邊裂縫的產(chǎn)生。

道床板混凝土采用拌合站集中拌制，混凝土運(yùn)輸車(chē)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，采用斗送法根據(jù)道床板厚度進(jìn)行適量放料。嚴(yán)格按“之”字形澆筑順序進(jìn)行均勻布料，嚴(yán)禁在澆筑過(guò)程中使用振搗棒拖、趕混凝土，配備專(zhuān)人進(jìn)行均勻振搗。振搗時(shí)避免振搗棒觸碰軌排及鋼軌，插點(diǎn)布置應(yīng)均勻，不漏振。振搗過(guò)程中要加強(qiáng)對(duì)軌枕底部及其周?chē)炷恋恼駬v，確?；炷撩軐?shí)。為減少八字角位置裂紋及軌枕塊周邊裂縫，宜采用二次振搗工藝，第一次采用 φ50振搗棒在軌枕之間振搗，第二次采用φ30振搗棒在軌枕四周進(jìn)行振搗。混凝土布料如圖1所示，振搗工藝如圖2所示。

混凝土入模后半小時(shí)內(nèi)用木抹完成粗平，1～2 h內(nèi)再用鋼抹抹平(至少2遍)。為防止混凝土表面失水產(chǎn)生細(xì)小裂紋，在混凝土接近初凝時(shí)(約入模3～4 h)再次進(jìn)行壓實(shí)抹面，在進(jìn)行收面時(shí)嚴(yán)禁灑水。抹面壓光過(guò)程中要注意加強(qiáng)對(duì)軌枕四周、排架橫梁下方、鋼軌下方等部位的操作。為了有效解決太陽(yáng)照射溫度高、風(fēng)沙大等環(huán)境因素造成的混凝土表面水分散失快，以及由此導(dǎo)致的裂縫，在養(yǎng)護(hù)棚中進(jìn)行抹面及養(yǎng)護(hù)，每個(gè)工作面至少配備150 m養(yǎng)護(hù)棚?；炷聊嫒鐖D3所示，施工使用養(yǎng)護(hù)棚如圖4所示。

圖1 混凝土布料示意

圖2 道床板混凝土振搗工藝

圖3 混凝土抹面

圖4 土工布覆蓋及養(yǎng)護(hù)棚

經(jīng)大量試驗(yàn)驗(yàn)證混凝土的入模含氣量宜控制在4%～6%，入模溫度宜控制在10℃～20℃。夏季夜間氣溫變化不大，蒸發(fā)量小，宜選擇在夜間澆筑混凝土，可減少因混凝土表面水分散失快而導(dǎo)致的干縮裂縫。

混凝土澆筑后2～4 h將調(diào)節(jié)器高程松動(dòng)1 mm(角度依據(jù)螺桿螺距而定)以使軌枕與混凝土密貼。在混凝土最后一次抹面前提松假縫及伸縮縫模板，混凝土終凝前，手指無(wú)壓痕，擰松扣件、魚(yú)尾夾板，釋放軌排應(yīng)力，避免鋼軌因溫差應(yīng)力使道床板產(chǎn)生裂縫。

圖5 三種不同養(yǎng)護(hù)方式示意

在混凝土澆筑過(guò)程中嚴(yán)格控制，按標(biāo)準(zhǔn)要求施工，就會(huì)在很大程度上增強(qiáng)無(wú)砟軌道道床板混凝土質(zhì)量，減少道床板混凝土裂縫的產(chǎn)生。

3.3 混凝土中摻內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料［2］

混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料是一種新型的混凝土添加組分。其原理是利用引入的輕骨料或高吸水樹(shù)脂等均勻地分散在混凝土中，起到內(nèi)部吸收、預(yù)蓄存水分。當(dāng)混凝土凝結(jié)硬化過(guò)程中出現(xiàn)水分不足時(shí)，以持續(xù)補(bǔ)償水分，支持混凝土水化反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，延緩混凝土內(nèi)部濕度降低速率，可顯著減少混凝土的收縮。內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑可有效地改善混凝土的自收縮和干燥收縮，使混凝土的抗開(kāi)裂性能得到提高，同時(shí)在一定程度上改善混凝土強(qiáng)度及抗凍性能。

采用優(yōu)化配合比以及摻內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料的混凝土，在線外試驗(yàn)段分別進(jìn)行澆筑。觀察澆筑完成的混凝土可以發(fā)現(xiàn)，4#配合比道床板混凝土因摻加了內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料，其外觀顏色均勻，表面密實(shí)，拆模前后無(wú)缺棱掉角，沒(méi)有產(chǎn)生太多的裂縫。而未摻內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料的道床板混凝土則顏色發(fā)白，表面分布較多氣孔，感觀較為粗糙，產(chǎn)生了比較多的裂縫。這是由于內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料改善了混凝土工作性能，減少了混凝土表面泌水，提高了水化程度，優(yōu)化了混凝土微觀結(jié)構(gòu)，大大增強(qiáng)了混凝土的密實(shí)度，改善了混凝土質(zhì)量。

3.4 噴涂養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)

在線外試驗(yàn)段采用一布一膜滴灌養(yǎng)護(hù)、節(jié)水養(yǎng)護(hù)膜養(yǎng)護(hù)和噴涂養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)3種不同的養(yǎng)護(hù)方式進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證最佳的養(yǎng)護(hù)方式，如圖5所示。

1)一布一膜滴灌養(yǎng)護(hù)

首先準(zhǔn)備好土工布、塑料膜、帶雙閥門(mén)水桶、支架、塑料水管等養(yǎng)護(hù)材料和工具，然后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)布置。將塑料水管扎孔，扎孔原則離水桶近端疏、遠(yuǎn)端密，近端水管針孔小，遠(yuǎn)端粗些。將塑料水管兩頭套上閥門(mén)，放置于混凝土上，放置時(shí)盡量有傾斜度，近端高，遠(yuǎn)端低。支架放置盡量高些，滿足水壓需要，以保證水能夠順利流出。土工布及塑料布鋪設(shè)好后，邊部加固壓實(shí)，加蓋養(yǎng)護(hù)棚。

2)節(jié)水養(yǎng)護(hù)膜養(yǎng)護(hù)

混凝土終凝后鋪設(shè)節(jié)水保濕養(yǎng)護(hù)膜，鋪設(shè)時(shí)保證養(yǎng)護(hù)膜平整，無(wú)凸出褶皺。鋪設(shè)后上面不得放置尖銳或其他破壞養(yǎng)護(hù)膜的物品，人員不得在上面行走，以避免造成養(yǎng)護(hù)膜損傷。

3)噴涂養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)劑是一種高分子涂膜材料，噴灑在混凝土表面后固化，形成一層致密的薄膜，使混凝土表面與空氣隔絕，防止水分過(guò)快蒸發(fā)，保證混凝土早期具有較好的保濕養(yǎng)生條件。養(yǎng)護(hù)劑在道床板混凝土初凝，即待混凝土收漿后，表面無(wú)泌水，并用手指輕輕壓無(wú)印痕時(shí)，采用噴霧器進(jìn)行噴涂。之后再用滾刷涂刷死角部位，噴刷養(yǎng)護(hù)劑時(shí)應(yīng)涂刷到位，不留死角，確保養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。養(yǎng)護(hù)劑用量為0.4 kg/m2。噴刷養(yǎng)護(hù)劑后，覆蓋一層土工布并加固防風(fēng)。在規(guī)定養(yǎng)護(hù)期間嚴(yán)禁踩踏，有破壞處及時(shí)噴補(bǔ)，確保養(yǎng)護(hù)效果［2］。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)總結(jié)及裂縫觀測(cè)，結(jié)合本地區(qū)干燥、大風(fēng)、缺水等環(huán)境下對(duì)混凝土養(yǎng)護(hù)提出的要求，以及混凝土終凝前無(wú)法灑水養(yǎng)護(hù)，現(xiàn)有覆蓋措施無(wú)法保證養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。綜合考慮為避免混凝土早期失水過(guò)多，降低道床板混凝土早期開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，優(yōu)先采用噴涂養(yǎng)護(hù)劑的養(yǎng)護(hù)方式，能夠確保養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，且較為經(jīng)濟(jì)合理。三種不同養(yǎng)護(hù)方式的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表2所示。

表2 養(yǎng)護(hù)方式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道道床板現(xiàn)澆混凝土容易開(kāi)裂，已成為高速鐵路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中經(jīng)常遇到的問(wèn)題。針對(duì)這一現(xiàn)象，結(jié)合新建蘭新鐵路第二雙線LXS-17標(biāo)在極旱荒漠地區(qū)無(wú)砟軌道道床板的施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了4種常見(jiàn)的道床板混凝土裂縫形式，分析了產(chǎn)生裂縫的主要原因。通過(guò)線外試驗(yàn)段選取了適宜于本標(biāo)段無(wú)砟軌道道床板施工的最優(yōu)混凝土配合比。應(yīng)加強(qiáng)施工過(guò)程控制，如進(jìn)行二次振搗、混凝土多次抹面并且在養(yǎng)護(hù)棚中進(jìn)行。采取內(nèi)摻養(yǎng)護(hù)材料、外噴養(yǎng)護(hù)劑的“內(nèi)部抗裂、外部防裂”以及土工布覆蓋等防裂措施，從而有效避免了道床板混凝土的開(kāi)裂，提高了無(wú)砟軌道道床板施工質(zhì)量，綜合效果良好，可為類(lèi)似工程施工提供參考。

［1］朱長(zhǎng)華，王保江，裘智輝，等．CRTSⅠ型無(wú)砟軌道道床板裂縫成因分析及應(yīng)對(duì)措施［J］．施工技術(shù)，2012(5):77-79，81．

［2］樓梁偉，程巖，仲新華，等．無(wú)砟軌道混凝土道床板多重防裂措施應(yīng)用研究［J］．鐵道建筑，2013(5):137-140．

［3］劉振民，錢(qián)振地，張雷．雙塊式無(wú)砟軌道道床板混凝土裂縫的分析與防治［J］．鐵道建筑，2007(6):99-101．

［4］中華人民共和國(guó)鐵道部．TZ 211—2005 客運(yùn)專(zhuān)線鐵路軌道工程施工技術(shù)指南［S］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2005．

Measures of crack-prevention of ballastless track bed plate in extremely arid and desert region

LEI Qianming，YU Guangzhi

(The 2nd Engineering Co．，Ltd． of China Railway 17th Bureau Group Corporation，Xi'an Shaanxi 710043，China)

According to the current cast-in-place concrete track bed plate crack situation of CRTSⅠtype double block ballastless track，this paper concluded the four kinds of common concrete track bed plate cracks form combing with the ballastless track bed plate construction of new Lanzhou-Xinjiang railway in the extreme arid desert region．This paper also analyzed the main causes of cracks，determined the optimal concrete mixing ratio of ballast track bed plate construction in the extreme arid desert region through the section test beyond the line．Making the track bed plate in the maintenance shed，doing two time vibration and repeatedly plaster for pouring concrete，adopting crack control measures such as mixing maintenance material inside and spraying curing agent outside named“internal and external anti-crack”，and covering geotextile etc．，could avoid the concrete track bed plate crack and improve the construction quality of the ballastless track bed plate．

Extreme arid desert;CRTSⅠdouble block ballastless track;Track bed plate;Crack control measures

U213.2+44

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2014．10．26

1003-1995(2014)10-0103-04

2014-06-10;

2014-08-20

雷前明(1987— )，男，甘肅靜寧人，助理工程師。

(責(zé)任審編 趙其文)