雙塊式無砟軌道混凝土裂縫成因及控制措施

張書國

雙塊式無砟軌道混凝土裂縫成因及控制措施

張書國

摘 要：通過對成渝鐵路客運專線黃帝山2號雙線特大橋及路基地段CRTS-1雙塊式無砟軌道道床板混凝土裂縫進行的觀察、分析、研究，總結了CRTS-1無砟軌道道床板混凝土裂縫原因及形式，并針對不同形式的裂縫采取了有針對性的控制措施，后續施工的實踐表明，道床板混凝土裂縫得到了有效控制。

關鍵詞：無砟軌道；道床板；裂縫；控制措施

張書國：中建鐵路建設有限公司科技設計部，高級工程師，北京 100053

1　雙塊式無砟軌道裂縫形式

混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質脆性材料。由于混凝土外界因素和混凝土內在特性等原因，造成成型的混凝土外觀存在著微孔隙、氣穴及微裂縫，影響混凝土的使用壽命。通過對CRTS-1雙塊式無砟軌道道床板混凝土產生裂縫原因進行分析，裂縫大致可為兩大類：①結構型裂縫，由外荷載引起，包括常規結構計算中的主要應力以及其他的結構次應力造成的受力裂縫；②干縮裂縫，由非受力變化引起，主要是由溫度應力和混凝土的收縮引起。本文主要就干縮裂縫進行分析控制。根據CRTS-1雙塊式無砟軌道道床板開裂部位及特征不同，將CRTS-1雙塊式無砟軌道道床板干縮裂縫分為以下4種形式：軌枕八字角裂縫、橫向裂縫、側向裂縫、表面不規則裂縫（圖1）。

（1）軌枕八字角裂縫。雙塊式無砟軌道在道床板上出現比較多的裂紋是軌枕凸塊的4個角周圍的八字角裂縫。

（2）橫向裂縫。路基上支承層假縫處均在道床板上有橫向裂縫，橫向裂縫主要特征：大多在軌枕塊處開裂，橫向裂縫一般多是貫穿裂縫，橫向裂縫的寬度是道床板裂縫中最寬的裂縫之一。

（3）側向裂縫。路基支承層澆注完成后，假縫的設置時間比較遲，在假縫處出現側向裂縫同橫向裂縫貫通。

（4）表面不規則裂縫。澆注道床板時由于養護不及時，收面后的壓光不到位，致使道床板表面缺水導致形成龜裂紋。

圖1　無砟軌道道床板開裂形式

2　雙塊式無砟軌道道床板裂縫成因分析

2.1新舊混凝土不良粘結八字角裂縫CRTS-1雙塊式無砟軌道道床板軌枕4個角處的圓弧半徑很小，軌枕4角的混凝土在收縮時就會產生應力集中，加之軌枕是提前預制且表面比較光滑，與現澆混凝土不能緊密粘結，軌枕四周的混凝土初凝收縮時，軌枕不能給與周圍混凝土拉力，在2軌枕之間的混凝土就會有一種沿線路縱向方向收縮到一起的趨勢。在軌枕與模板之間的混凝土也是相同的原理，模板是涂過脫模劑的，所以模板和軌枕之間的混凝土就會有一種沿線路橫向方向收縮的趨勢，加之軌枕4角處的應力集中，就會將混凝土沿45°的方向拉開。

2.2振搗不到位引起裂縫

混凝土是一種由砂石骨料、水泥、水及其他外加材料混合而形成的非均質脆性材料。過分的振搗就會使粗骨料下沉，擠出水分和空氣，使表面形成一層砂漿層，這樣表面的混凝土就會比下層混凝土有較大的干縮性，待水分蒸發后，易形成凝縮裂紋。

2.3混凝土養護不到位引起裂縫

混凝土養護是最后一道施工工序，是混凝土因溫度產生裂縫的最重要原因。特別是在惡劣的自然環境下，如果養護不當、混凝土澆水養護不及時，就會使混凝土表面開裂。

2.4混凝土收縮引起裂縫

混凝土收縮的類型有很多種，其中引起混凝土開裂的收縮主要包括塑性收縮和干燥收縮。

（1）混凝土塑性收縮。混凝土塑性收縮是造成道床板混凝土產生早期裂紋的主要原因。CRTS-1雙塊式無砟軌道道床板混凝土施工距離長、環境復雜，混凝土塑性階段較長時間暴露在空氣中，表層混凝土失水較快，水分蒸發速度超過其泌水速度導致表層混凝土稠硬收縮，其引起的拉應力致使混凝土開裂產生裂縫。

（2）混凝土干縮。混凝土養護停止后，在不飽和空氣中失去內部毛細孔水、凝膠水和吸附水而產生混凝土干縮，干燥收縮引起的裂縫在CRTS-1型無砟軌道道床板混凝土裂紋中占有較大比例，尤其是采用泵送混凝土。

2.5軌排伸長引起裂縫

成渝客專采用軌排框架法進行CRTS-1雙塊式無砟軌道施工，若不能及時松開扣件，鋼軌的伸縮將會帶動軌枕在新澆混凝土中移動從而產生裂縫；若松開扣件時間過早，軌枕容易下沉影響軌枕的標高。

當混凝土溫度和鋼軌溫度隨大氣溫度變化而變化時（鋼軌溫度較混凝土溫度變化較快），會導致混凝土和軌排鋼軌的溫差過大而發生形變從而將混凝土拉裂。

2.6混凝土骨料塑性沉落引起裂縫

當混凝土澆注過程中粗骨料的沉落受到鋼筋的阻擋時，將出現沿鋼筋走向的裂縫，施工過程中如果鋼筋綁扎不好、模板沉陷、移動時也會出現此類裂縫。

2.7其他因素

結構基礎不均勻沉陷、凍脹以及鋼筋銹蝕等均會引起CRTS-1雙塊式無砟軌道道床板產生裂縫，下部支承層中存在裂縫或結構縫時，同樣也會使道床板產生橫向裂縫、側向裂縫。

3　雙塊式無砟軌道道床板裂縫控制措施

3.1八字角裂縫控制措施

在澆注混凝土前使用噴霧器將軌枕打濕，減小新舊混凝土間吸水而導致的應力集中現象，防止CRTS-1雙塊式無砟軌道道床板混凝土與軌枕接觸位置的混凝土出現裂縫。

3.2混凝土振搗控制措施

混凝土搗鼓使用4臺振搗棒，其中2臺ZD50棒在前，兩側對稱地平行向前，不可一前一后。另外2臺ZD30棒在后，找漏找邊提漿，補充混凝土或鏟去多余混凝土后補振混凝土、提漿。插入時快插慢拔，并邊提邊振，以免在混凝土中留有空洞。插入式振動器振動時的移動間距不應超過振動器作用半徑（40～50 cm）的1.5倍，與側模應保持5～10 cm的距離。混凝土澆注后，應隨即進行振搗，振搗時間要合適，一般控制在25～30 s為宜，以混凝土表面不再下沉、無氣泡、表面泛漿為宜，避免漏振、過振。

3.3混凝土養護控制措施

（1）夏季養護。道床板混凝土壓光結束后，軌排框架及模板尚未拆除時，首先將經噴霧器噴灑過水的濕潤土工布蓋在軌排框架上（此時仍要保證土工布不能貼在混凝土面上，防止水分缺失），道床板邊緣處要壓蓋嚴實，尤其是大風天氣防止有風灌入；軌排框架及模板拆除時，養護覆蓋用土工布及篷布均要揭開，此時要灑水保證混凝土表面時刻濕潤；軌排及模板拆除結束后，立即覆蓋土工布，灑水在土工布上面，然后覆蓋塑料薄膜，防止水分蒸發，最后加蓋篷布，篷布上加壓沙袋，防止大風吹起，最后要將土工布、塑料薄膜、篷布覆蓋至道床板底部，沙袋也要壓在道床板底部。

（2）冬季養護。塑料薄膜和土工布鋪蓋時，塑料薄膜在下，土工布在上，最后加蓋篷

布，篷布上加壓沙袋，防止大風吹起。最后要將塑料薄膜、土工布、篷布覆蓋至道床板底部，沙袋也要壓在道床板底部。

3.4混凝土收縮控制措施

調整混凝土澆注時間，盡量避開環境溫度過高時澆注混凝土。選擇合適的收面壓光時間，一般在混凝土澆注完成后2～3 h進行二次壓光，并根據天氣情況適當延長混凝土養護時間。

3.5軌排伸長引起裂縫控制措施

準確掌握松扣件時間，用2 kg直徑75 mm的鋼球靜置時，如果所留下圓痕跡的直徑小于30 mm時就可以判定初凝，混凝土邊壓光邊及時松開全部扣件和魚尾板。

3.6混凝土骨料塑性沉落裂縫控制措施

加強CRTS-1雙塊式無砟軌道道床板模板的穩固性，嚴格把控道床板鋼筋的綁扎間距和穩定性。嚴格按照配合比攪拌混凝土，如混凝土的含水率等。

3.7基礎沉陷控制措施

將路基基床表層清除干凈，并將松散級配碎石清除至硬底，用高壓水槍將表面沖洗干凈，在澆注支承層前將其充分濕潤，防止級配碎石吸水和不均勻沉降。

參考文獻

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責任編輯 朱開明

Causes and Control Measures of Concrete Cracks of Double Block Ballastless Track

Zhang Shuguo

Abstract:Through observation, analysis, study on the cracks on Huangdishan super long bridge No. 2 on the Chengdu-Chongqing railway passenger dedicated line of double track and on the concrete cracks of CRTS-1 double block ballastless track bed slab in embankment sections, the paper summarizes CRTS-1 ballastless track bed slab concrete crack causes and patterns. Aiming at the different cracks, and the control measures are taken. The practice shows that in the subsequent construction, cracks in concrete slab have been effectively controlled.

Keywords:ballastless track, bed slab, crack, control measures

收稿日期2014-11-04

中圖分類號：U755