謝旺軍

(廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西　南寧　530023)

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CRTSⅡ 型板式無砟軌道裂縫成因與防治措施研究

謝旺軍

(廣西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧530023)

軌道板裂縫對線路運(yùn)營的安全、軌道結(jié)構(gòu)的耐久性影響很大，文章介紹了CRTSⅡ型板式無砟軌道板裂縫病害產(chǎn)生的原因及危害，并提出了軌道板裂縫的預(yù)防和處理措施，可為CRTSⅡ型板式無砟軌道裂縫的養(yǎng)護(hù)維修提供參考。

CRTSⅡ型板式無砟軌道；裂縫；成因；處理措施

0　引言

近年來，高速鐵路建設(shè)進(jìn)入了高潮時(shí)期，我國的高速鐵路建設(shè)取得了舉世矚目的成就，已經(jīng)邁出了國門，走向了世界。無砟軌道是我國高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)的主流軌道結(jié)構(gòu)，其中CRTSⅡ型板式無砟軌道在我國高速鐵路中得到了大量應(yīng)用，如2008年通車運(yùn)行的京津城際鐵路、2011年的京滬客運(yùn)專線、2010年的滬昆高鐵(杭杭段)、2012年的京廣高鐵(北京-武漢段)等都采用了CRTSⅡ板式無砟軌道結(jié)構(gòu)。實(shí)踐表明，我國的CRTSⅡ型板式無砟軌道技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，具備世界一流的技術(shù)水平。

在高速鐵路跨越式建設(shè)的過程中，鐵路的運(yùn)營和養(yǎng)護(hù)也是一個(gè)需要關(guān)注的焦點(diǎn)，尤其是高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)，主要是由于以前沒有這方面的養(yǎng)護(hù)維修經(jīng)驗(yàn)可借鑒。CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)在運(yùn)營的過程中，隨著運(yùn)行時(shí)間和載重量的不斷增長，會(huì)出現(xiàn)很多病害，其中軌道板裂縫是一種常見的病害。

1　軌道板裂縫病害產(chǎn)生的原因

軌道板直接承受列車的荷載，包括動(dòng)荷載和靜荷載，也是CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其裂縫產(chǎn)生原因可以分成兩類：(1)結(jié)構(gòu)型裂縫，主要是由于外部荷載的作用引起軌道板出現(xiàn)裂縫。(2)材料型裂縫，主要是由于軌道板自身或者結(jié)構(gòu)的變形引起軌道板出現(xiàn)裂縫[1]。

1.1結(jié)構(gòu)型裂縫

主要是指軌道板在設(shè)計(jì)計(jì)算的過程中設(shè)計(jì)配筋不合理、混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間不夠、吊裝不合理、列車荷載等造成的裂縫?；炷琉B(yǎng)護(hù)時(shí)間不夠即進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，易造成軌道板早期開裂；鐵路線路在發(fā)生運(yùn)營的過程中，通常會(huì)發(fā)生路基沉降這種現(xiàn)象，下沉量較小且在容許范圍之內(nèi)時(shí)，對線路和行車的安全影響不大，當(dāng)下沉量較大時(shí)，會(huì)造成無砟軌道支撐層出現(xiàn)裂縫，甚至斷裂，此時(shí)軌道板就像一個(gè)簡支梁支撐在混凝土墊層上，在列車荷載的作用下，極易出現(xiàn)裂縫，甚至斷裂現(xiàn)象。

1.2材料型裂縫

(1)溫度裂縫

軌道板在生產(chǎn)過程中，澆筑混凝土的室內(nèi)溫度與混凝土發(fā)生水化熱反應(yīng)放出熱量所形成的溫度是有很大的差別的，通常情況下會(huì)形成較大的溫度應(yīng)力，隨著時(shí)間延長溫度應(yīng)力在不斷增大，當(dāng)溫度應(yīng)力大于鋼筋對混凝土的約束力時(shí)，就會(huì)慢慢產(chǎn)生微小裂縫，加上列車通過時(shí)動(dòng)荷載的循環(huán)沖擊振動(dòng)，裂縫會(huì)逐漸變大，進(jìn)而影響軌道結(jié)構(gòu)的使用壽命和線路的正常運(yùn)行。另外，軌道結(jié)構(gòu)在使用階段，軌道板的內(nèi)外溫差較大時(shí)，也會(huì)容易形成裂縫，對行車不利。

(2)化學(xué)反應(yīng)裂縫

主要是由于水泥安定性不良產(chǎn)生的膨脹裂縫，這種裂縫比較少見。還有堿骨料反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的裂縫，反應(yīng)前后體積會(huì)膨脹3～4倍左右[1]，混凝土體積的不均勻膨脹導(dǎo)致軌道板界面產(chǎn)生裂縫。

(3)銹蝕裂縫

在軌道板中，混凝土對鋼筋具有保護(hù)作用，一旦混凝土出現(xiàn)破壞，或者鋼筋與氯離子接觸、與CO2發(fā)生接觸，鋼筋就會(huì)發(fā)生銹蝕。鋼筋在銹蝕的過程中會(huì)發(fā)生膨脹，形成膨脹應(yīng)力，使混凝土出現(xiàn)開裂。

(4)收縮裂縫

軌道板在澆筑、凝結(jié)、養(yǎng)護(hù)的過程中，由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，吸收掉了結(jié)構(gòu)中的水分，導(dǎo)致軌道板混凝土發(fā)生收縮形成裂縫。

(5)凍融漲縫

一般認(rèn)為，混凝土中通常含有膠凝水、自由水、化學(xué)結(jié)合水[2]，在寒冷地區(qū)，混凝土中的水會(huì)發(fā)生結(jié)冰凍脹，體積增大，混凝土內(nèi)部本身具有很多微裂縫，在凍脹的作用下，微裂縫逐漸變大，尤其在反復(fù)凍脹的情況下，裂縫會(huì)更加明顯。

2　軌道板裂縫病害的危害

不管是結(jié)構(gòu)型裂縫還是材料型裂縫，均會(huì)對軌道結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性產(chǎn)生很大影響。裂縫的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致軌道結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性減弱，當(dāng)CO2、氯離子、酸雨、污水等腐蝕性物質(zhì)滲入到裂縫中，會(huì)使得鋼筋發(fā)生銹蝕且出現(xiàn)膨脹，導(dǎo)致混凝土體積增大，最后形成裂縫，長期以往形成惡性循環(huán)，最后危及行車安全，縮短軌道結(jié)構(gòu)的使用壽命，增大養(yǎng)護(hù)投資，影響線路運(yùn)行，影響經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

3　軌道板裂縫的防治措施

3.1軌道板裂縫的預(yù)防

(1)設(shè)計(jì)方面?；炷潦且环N受壓材料，而鋼筋是一種受拉材料，兩者之間通過表面粘結(jié)力傳遞拉壓力，由上述可知，溫度裂縫是由于溫度應(yīng)力大于鋼筋對混凝土的約束力，即大于粘結(jié)力，增加鋼筋和混凝土的接觸面積可以抵抗更大的溫度應(yīng)力，所以通常用增加配筋率來提高粘結(jié)力，起到控制溫度裂縫的目的。但不是配筋越多就越好，根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，配筋率為2.13%左右的是合理的[3]。

(2)材料方面。為了增大粘結(jié)力，通常采用帶肋鋼筋；嚴(yán)格執(zhí)行鋼筋的進(jìn)場檢查制度，不合格不進(jìn)場的檢驗(yàn)制度，嚴(yán)禁使用強(qiáng)度不足或者銹蝕的鋼筋；控制骨料的級(jí)配和含泥量等，選擇低水化熱的水泥，安定性要符合規(guī)范的要求；選擇合適的外加劑和摻合量，在拌合用水的選擇上，嚴(yán)格控制水中雜質(zhì)的含量，嚴(yán)格控制含有腐蝕性物質(zhì)的含量，如含有大量氯離子的海水等。

(3)施工方面。在混凝土的配制過程中，水灰比不宜過大、砂率不宜過高，選擇合理的坍落度；在支模時(shí)，接縫一定要嚴(yán)密，防止漏漿現(xiàn)象發(fā)生；控制好入模溫度，不要使得溫差過大，形成溫度應(yīng)力，混凝土在振搗時(shí)應(yīng)合理控制振搗的時(shí)間和位置，避免漏振或者過振，當(dāng)混凝土表面泛漿時(shí)，停止振搗，收面摸光；軌道板在養(yǎng)護(hù)的過程中，保持合適的溫度，注意灑水和覆蓋，避免陽光直射等。

3.2軌道板裂縫的處理

根據(jù)相關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，軌道板表面裂縫寬度不一，所以根據(jù)《混凝土規(guī)范》中對裂縫寬度0.20 mm的限制要求，軌道板裂縫的劃分也分為<0.20 mm和≥0.20 mm兩類裂縫[4]。國家對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)有了修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50367-2006)規(guī)定可知[5]，混凝土裂縫的修補(bǔ)方法通常有表面封閉法、注射法、壓力注漿法、填充密封法等幾種，這幾種方法根據(jù)裂縫的寬度和性質(zhì)進(jìn)行選擇。

對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的軌道板，我們通過實(shí)踐總結(jié)出了對軌道板裂縫的修復(fù)技術(shù)方法。

(1)當(dāng)裂縫的寬度<0.2 mm時(shí)一般采用表面封閉法。先對軌道板表面進(jìn)行打磨、吹洗、清洗干凈軌道板表面的浮物與粉化層，并且表面干燥。等表面處理完畢之后，才可以采用TK-C型低黏度樹脂材料涂刷面層，在涂刷的過程中掌握好涂刷的溫度、黏度及涂刷的速度才能保證好涂刷的質(zhì)量，所以這一點(diǎn)是很重要的。對于重要的部位多刷幾遍，保證質(zhì)量。

(2)當(dāng)裂縫的寬度≥0.2 mm時(shí)，通常采用灌漿法對裂縫進(jìn)行處理。首先認(rèn)真細(xì)致地觀察和標(biāo)記裂縫的寬度、長度、深度、走向及貫穿等情況。采用鋼絲刷、裁紙刀等工具對裂縫表面進(jìn)行清理，清除掉裂縫表面的灰塵、浮石等雜物，采用吹風(fēng)機(jī)或者高壓空氣機(jī)清除裂縫內(nèi)的灰塵或者雜物，然后采用毛刷醺環(huán)氧稀釋劑，對裂縫寬度兩側(cè)20～50 mm范圍內(nèi)清洗干凈并且將其干燥，采用寬膠帶沿裂縫走向預(yù)留出10 mm寬的漿液滲透通道，防止?jié){液向非裂縫區(qū)域擴(kuò)散、污染軌道板。對于寬度>0.3 mm的裂縫可以將其鑿成“V”形，“V”形的寬度和深度根據(jù)裂縫的深度和養(yǎng)護(hù)處理的情況來定，鑿?fù)旰蟛捎娩摻z刷和空氣壓縮機(jī)對裂縫表面的粉塵等雜物進(jìn)行處理，清理干凈整平。接下來根據(jù)裂縫的寬度確認(rèn)和標(biāo)注注漿嘴的位置，采用TK-C型低黏度樹脂材料進(jìn)行注漿。

上面兩種方法等灌注結(jié)束后，采用角磨機(jī)或者裁紙刀將表面的縫補(bǔ)材料去除，將表面平整，為使裂縫處的顏色與其他部位一致，通常采用TK-J型聚合物水泥基材料涂刷裂縫處及周圍，最后用打磨機(jī)打磨軌道板裂縫處及周圍，使軌道板達(dá)到平整、美觀、干凈等要求。

4　結(jié)語

軌道板的裂縫對線路運(yùn)營的安全、軌道結(jié)構(gòu)的耐久性影響很大，本文詳細(xì)說明了軌道板裂縫的形成原因和防止措施，為今后的CRTSⅡ型板式無砟軌道裂縫的養(yǎng)護(hù)維修提供依據(jù)。

[1]張立鵬.軌道板開裂對無砟軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的影響分析[D].石家莊：石家莊鐵道大學(xué)，2014.

[2]董香軍.纖維高性能混凝土高溫、明火力學(xué)與爆裂性能研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2006.

[3]車曉娟.無砟軌道軌道板配筋對控制溫度裂縫影響的研究[J].鐵道建筑，2007(10)：84-86.

[4]劉永.鄭西高鐵軌道板裂縫成因分析及維修技術(shù)研究[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2013.

[5]GB 50367-2006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Study on Causes and Prevention Measures of CRTSⅡ Slab-type Ballastless Track Cracking

XIE Wang-jun

(Guangxi Vocational and Technical College of Communications，Nanning，Guangxi，530023)

The track slab cracks have the great impact on the operating safety and track structure durability，thus this article described the causes and harm due to cracking diseases of CRTSⅡ slab-type ballastless track slab，and proposed the prevention and treatment measures for track slab cracks，which can provide the reference for the maintenance and repair of CRTSⅡ slab-type ballastless track cracks.

CRTSⅡ slab-type ballastless track；Cracks；Causes；Treatment measures

U445.7+1

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.03.020

1673-4874(2016)03-0073-03

2016-03-07

謝旺軍(1985—)，助教，研究方向：無砟軌道結(jié)構(gòu)材料與軌道維護(hù)。

2015年度廣西高?？茖W(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(編號(hào)：KY2015YB414)