極旱荒漠區無砟軌道結構施工質量控制技術

楊惠民

(中鐵十七局集團第二工程有限公司，陜西西安 710043)

1 工程概況

蘭新鐵路第二雙線是我國首條在高海拔、大溫差、大風沙和強日照地區修建的客運專線鐵路，設計時速超過200 km/h，項目建成后將形成蘭新通道內新的大能力鐵路干線，實現新疆等西部地區與內地的快速客運連接，使既有蘭新鐵路貨運得到釋放。蘭新鐵路甘青LXS-17標位于甘肅省安西極旱荒漠自然保護區，路線全長104.6 km，其中路基占線路全長的95%，采用無砟軌道結構。

2 極旱荒漠區無砟軌道工程的特點和難點

1)路基段無砟軌道比例大。LXS-17標段線路總長104.6 km，其中路基長99.8 km，所占比例高達95.3%。2)自然環境惡劣。溫差大:平均日較差16.1℃，年較差35.3℃，極端最高氣溫42.8℃，極端最低氣溫－29.1℃。日照強:全年日照總時數約為3 360 h，不小于10℃的積溫3 661.5℃。風沙大:年平均風速達到5.7 m/s，年累計刮風時間為6 300 h以上。干旱缺水:年均降水量45.7mm，年蒸發量3 140.6 mm，長年干燥少雨。3)道床板混凝土施工質量控制難度大。由于氣候干燥、蒸發量大、溫差大、大風天氣頻繁，惡劣的自然環境使混凝土很容易產生開裂，這成為施工過程質量控制的關鍵。

3 線外先導試驗段無砟軌道結構施工發現的問題

先導試驗段我們是在線外無砟軌道試驗基地按照內地混凝土泵送、道床板收面露天施作、濕法灑水養護等常規的工藝進行施工的，試驗結束后發現了如下幾個問題:

1)道床板裂紋較多，有的非常明顯，寬度個別超過0.2 mm以上。裂紋主要有三種情況:a.軌枕四角的八字形裂紋，每個軌枕四角均有，長度有的延伸至道床板側面(見圖1，圖2);b.在道床板兩側的“7”字形裂紋，側面部分垂直貫通，平面向里延伸長度不一，每個枕木頭對應均存在一道或兩道;c.混凝土表面出現小范圍的龜裂，深度較淺，寬度小于0.2mm。從裂紋發現時間看，軌枕八字角個別裂紋是在混凝土澆筑完成后兩天內出現的，其他裂紋大部分是在一個月后出現和發展的。2)假縫和伸縮縫存在垂直度偏差較大，縫兩側混凝土標高不一致，縫內漏漿將縫堵塞，縫兩側拆模掉塊等問題，外觀質量控制有待提高。3)有的支承層存在橫向貫通裂紋。

圖1 八字角和橫向裂紋

我們分析出現上述問題的原因有:1)蘭新線所處地理位置與內地的自然環境存在天壤之別，此種惡劣的環境施工對混凝土的影響較大，正式施工應該提高混凝土的勻質性，減少材料收縮變形，改進施工工藝方法;2)設計上要降低道床板的累計約束，同時減少支承層對道床板的約束(在前期科研中就針對支承層假縫切割距離進行了專項研究，分別針對3.25 m，3.9 m，4.55 m 進行了現場試鋪，最終結合19.5 m單元式道床板結構(3.9 m小單元)確定采用3.9 m設置一處假縫)，此方面的問題在前期課題研究中基本解決，此文不再贅述。

4 極旱荒漠區無砟軌道質量控制關鍵

從上述發現的問題和原因分析說明，針對蘭新二線大溫差、大風沙和極干旱環境，用內地常規的方法控制無砟軌道質量是行不通的。結合實際加強改進了以下幾個方面的質量控制:

4.1 混凝土配合比的控制

道床板混凝土配合比除應滿足TB/T 3275-2011鐵路混凝土的相關要求外，還要根據環境條件、施工條件、施工工藝以及原材料情況進行針對性設計，加強混凝土抗裂性和收縮變形性能的對比試驗。經過試驗總結，道床板混凝土采用減水劑和引氣劑雙摻的方式配制，單方最大漿體體積不應大于0.3 m3，膠凝材料用量不宜超過380 kg/m3，水膠比不宜大于0.4，用水量不宜大于150 kg/m3，混凝土入模含氣量不宜小于4%，入模坍落度不應大于140 mm，1 h坍落度損失不大于20 mm。針對氣候特點，混凝土內摻入了能夠降低混凝土塑性階段水分散失、提高混凝土硬化階段內部持續補水能力的內養護材料。

圖2 軌枕四周和側面裂紋

支承層采用干硬性混合料滑模攤鋪機攤鋪，放棄傳統的模筑法施工，干硬性混合料膠凝材料用量不宜超過220 kg/m3，用水量不宜超過140 kg/m3。

4.2 施工過程的控制

1)道床板混凝土必須采用吊車斗送法施工，且混凝土的初始坍落度不得大于160 mm，混凝土澆筑按“之”字形三點澆筑，澆筑后立即用干毛刷將散落在軌枕上的混凝土清除，不得用水清理。振搗時為減少八字角位置裂紋及軌枕周邊裂縫，要采用二次振搗工藝: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行振搗。

2)混凝土抹面至少進行四次:第一次為提漿粗平，第二次1 h后再用鋼抹抹平，第三次壓平收光，第四次為軌枕周邊、橫梁下部、軌底局部處理。抹面時一定要原漿收平，不能追求“鏡面”效果，人為造成表層浮漿過厚，而引起道床板后期的表面龜裂現象。后3次的抹面必須在防風棚內完成，防止混凝土表面水分的蒸發(見圖3)。

圖3 防風棚和混凝土抹面

3)為減少道床板混凝土旱期失水，混凝土抹面和養護實施必須在防風棚內完成，養護時采用養護劑噴涂養護。養護時機盡可能提前，即最后一次抹面后立即噴涂養護劑，并覆蓋土工膜保濕。TKC-Ⅰ養護劑噴涂量控制在0.3 kg/m2～0.4 kg/m2，成膜厚度不得小于0.2 mm，養護劑成膜前嚴禁灑水。拆模后，立即對側面涂抹養護劑，涂抹養護劑時先涂抹迎風面，然后涂另一面，迎風面的成膜厚度適當加厚，并換用土工布密貼覆蓋防風，養護時間延長(見圖4)。

圖4 噴涂養護劑

4)魚尾板和扣件松開時間的掌握，一般混凝土澆筑后1 h內將調節器高程松動1/4圈以使軌枕與混凝土密貼，混凝土終凝后4 h將扣件及軌道夾板全部松開，降低溫度裂紋的產生。

5)支承層鋸縫要在支承層硬化前進行，時機根據溫度情況確定，最晚不得超過澆筑后12 h，保證支承層沿假縫位置收縮開裂，因為支承層作為連續攤鋪的無鋼筋水硬性混合料(低膠凝材料)，在溫度力及收縮作用下必定產生裂縫，進而能對道床板產生反射裂紋(見圖5)。

圖5 支承層和道床板

6)加強道床板結構傷損情況觀測，一經發現，即建立臺賬，當損傷情況穩定后方可進行修補。一般情況下觀測時間不宜少于3個月，根據傷損情況確定修復方法、工藝、材料，時間選在初夏和秋末，施工溫度控制在5℃ ～20℃。

5 結語

極旱荒漠區無砟軌道結構施工質量的控制關鍵點是道床板混凝土防開裂的控制，本文從混凝土品質控制到施工過程控制等一系列技術措施的改進，其最終目的均是為了控制道床板裂紋，保證工程的后期質量。

［1］ 蘭新鐵路二線17標設計圖紙及相關文件.

［2］ 鐵建設［2010］241號，高速鐵路路基工程施工技術指南［S］.

［3］ TB 10754-2010，高速鐵路軌道工程施工質量驗收標準［S］.

［4］ TB 10424-2010，鐵路混凝土工程施工質量驗收標準［S］.

［5］ 雷前明.TKC-Ⅰ型混凝土養護劑在高速鐵路中的應用［Z］.

［6］ 鐵科院.自養護混凝土的性能特點［Z］.

［7］ 鐵科院.干旱風沙地區混凝土及無砟軌道施工質量控制措施研究［Z］.