CRTSⅠ雙塊式無砟軌道道床板裂縫防治技術(shù)

楊超鋒 朱永霞

(1.中鐵大橋局第五工程有限公司，江西 九江 332001； 2.中鐵大橋局物資有限公司，湖北 武漢 430050)

CRTSⅠ雙塊式無砟軌道道床板裂縫防治技術(shù)

楊超鋒1朱永霞2

(1.中鐵大橋局第五工程有限公司，江西 九江 332001； 2.中鐵大橋局物資有限公司，湖北 武漢 430050)

結(jié)合滬昆客專長昆湖南段CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道施工實(shí)例，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、溫度變化、混凝土施工等方面出發(fā)，總結(jié)分析了雙塊式無砟軌道裂縫產(chǎn)生的原因，并對混凝土配合比設(shè)計(jì)及道床板施工關(guān)鍵點(diǎn)控制措施進(jìn)行了闡述，以保證無砟道床的施工質(zhì)量。

雙塊式無砟軌道，道床板，裂縫，預(yù)防措施

1 工程概況

由我單位承建的滬昆客專長昆湖南段CKTJ-1標(biāo)一單元雙塊式無砟軌道施工，起訖里程為DK19+395.95～DK30+000，單線共長26.82 km。雙塊式軌枕由株洲雙塊枕場預(yù)制。

無砟軌道的下層結(jié)構(gòu)為素混凝土支承層(路基段)和鋼筋混凝土底座板(橋梁段)，施工工藝參照普通混凝土施工，上層結(jié)構(gòu)為道床板。雙塊式無砟軌道斷面形式見圖1。

道床板寬度為2 800 mm，厚度為260 mm。道床板除縱、橫向接地鋼筋交叉點(diǎn)按規(guī)定進(jìn)行焊接外，其余縱向鋼筋與橫向鋼筋(含軌枕桁架橫向鋼筋)的交叉點(diǎn)處、上下層縱橫向鋼筋搭接處均設(shè)置絕緣卡做絕緣處理，以避免對行車信號產(chǎn)生干擾。

我部采用工具軌法進(jìn)行無砟軌道的施工，進(jìn)行路外、路內(nèi)試驗(yàn)段時(shí)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)澆混凝土道床板出現(xiàn)了兩類比較典型的裂縫(見圖2)，經(jīng)過分析、研究及不斷改進(jìn)，正線施工時(shí)，道床板裂縫得到了有效控制。現(xiàn)就無砟軌道施工過程中的裂縫產(chǎn)生原因及防治措施，談一些個人體會。

2 道床板裂縫產(chǎn)生的原因

1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原因。路基段道床板設(shè)計(jì)為連續(xù)式，中間未預(yù)留伸縮縫，而設(shè)計(jì)未考慮混凝土在季節(jié)性變化和日照溫差的影響，氣溫變化時(shí)，道床板整體結(jié)構(gòu)縱向較長，縱向位移受到約束，就從最薄弱的位置(新老混凝土交界處)進(jìn)行應(yīng)力釋放，從而引起溫度裂縫。

根據(jù)力學(xué)常識，混凝土結(jié)構(gòu)倒角的形式對混凝土收縮應(yīng)力也有一定的影響，氣溫變化時(shí)，對比采用直角、倒棱角等，采用圓倒角的方式，混凝土收縮應(yīng)力是最小的。

2)溫度變化。道床板混凝土澆筑前后，受外部溫度影響最大。

道床板澆筑前混凝土入模溫度與外部氣溫的偏差較大；澆筑完成后，養(yǎng)護(hù)期間混凝土產(chǎn)生大量水化熱，養(yǎng)護(hù)措施不到位，道床板混凝土表面溫度與外部環(huán)境氣溫的偏差較大；混凝土養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后，混凝土收縮徐變過程，出現(xiàn)氣溫變化劇烈，混凝土表面溫度突然降低，而混凝土內(nèi)部溫度變化較為緩慢，從而產(chǎn)生溫度梯度，產(chǎn)生裂縫。

3)粗精調(diào)、混凝土澆筑時(shí)間把握不當(dāng)。雙塊式軌枕采用工具軌法施工，就是把與運(yùn)營期規(guī)格相同的鋼軌(60 kg/m)作為基準(zhǔn)尺，長度采用12.5 m工具軌，將軌枕通過彈性扣件與工具軌連接成一個整體，利用鐵路專用設(shè)備(精調(diào)螺桿、無級變速起道機(jī)，精調(diào)小車等)進(jìn)行施工過程中的粗、精調(diào)定位，最后澆筑混凝土道床板至設(shè)計(jì)線路的位置。

通過在路外試驗(yàn)段的施工，在下午和晚上進(jìn)行粗精調(diào)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，鋼軌平面位置、高程變化均超過2 mm以上。由于鋼軌導(dǎo)熱性好，對氣溫的變化也最敏感，鋼軌由于熱脹冷縮的原因，其變形幅度較大，帶動軌枕產(chǎn)生次生應(yīng)力。鋼軌變化現(xiàn)場實(shí)測變化變形見表1及圖3。

表1 不同溫度下鋼軌的變形量

實(shí)驗(yàn)時(shí)還發(fā)現(xiàn)，夜間精調(diào)時(shí)，氣溫變化不大，全站儀受氣溫變化最小，是最穩(wěn)定的階段，設(shè)站的效率最高，精調(diào)效率也最高。

混凝土初凝后，隨著氣溫的升高，鋼軌伸長，縱向變形受到約束，帶動軌枕變形，從而影響軌枕周邊混凝土產(chǎn)生裂縫。

4)工具軌未設(shè)置伸縮縫。工具軌法施工采用的是12.5 m長鋼軌，鋼軌與鋼軌間利用魚尾板連接，鋼軌間未設(shè)置伸縮縫，或設(shè)置較少，氣溫變化，鋼軌伸縮，應(yīng)力無法釋放，傳遞至道床板混凝土產(chǎn)生裂縫。

5)混凝土施工。道床板混凝土設(shè)計(jì)水灰比過大，或?yàn)楸ＷC流動性，坍落度偏大，粗骨料下沉，表面形成浮漿，或因?yàn)榈来舶邃摻钏荩斐杀Ｗo(hù)層過大，表面浮漿收縮，產(chǎn)生裂紋。

6)軌枕精度不足。混凝土澆筑前，為滿足軌道精調(diào)精度要求，施加外部作用力，使軌枕內(nèi)部集聚了次生內(nèi)應(yīng)力；產(chǎn)生開裂。

軌枕起吊、存放、運(yùn)輸過程中，由于桁架鋼筋變形，雙塊式軌枕間距變化，粗、精調(diào)為了保證標(biāo)準(zhǔn)軌距(1 435 mm)，強(qiáng)行使用軌距撐桿，鋼軌產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力釋放時(shí)傳遞至軌枕，引起道床板開裂。

7)混凝土表面收縮裂紋。混凝土澆筑初凝后未及時(shí)進(jìn)行覆蓋。夏季施工時(shí)，混凝土表面裸露暴曬，未及時(shí)補(bǔ)水、覆蓋；或遇到大風(fēng)降溫等極端天氣，道床板混凝土未進(jìn)行包裹；或澆筑前準(zhǔn)備工作不充分，路基支撐層、橋梁底座板頂面土工布隔離層、隧道底基層表面未灑水濕潤等原因，造成混凝土失水較快，產(chǎn)生急劇收縮開裂。

3 道床板裂縫預(yù)防措施

3.1 做好混凝土配合比

進(jìn)入正線施工前，施作試驗(yàn)段，調(diào)整出最適宜的配合比。

路基支撐層要按設(shè)計(jì)要求預(yù)留切縫，保證支撐層混凝土的質(zhì)量，不得隨意提高或降低混凝土標(biāo)號，降低混凝土開裂的風(fēng)險(xiǎn)。更要確保C15水硬性混凝土的質(zhì)量，在保證強(qiáng)度的前提下，水灰比越小，混凝土收縮值越小。支撐層施工完成后，應(yīng)在12 h內(nèi)盡快進(jìn)行切縫(價(jià)縫)，縫深105 mm，寬度不大于5 mm，可有效引導(dǎo)裂縫的發(fā)展方向。

3.2 做好道床板施工關(guān)鍵點(diǎn)控制

道床板施工的精調(diào)作業(yè)和混凝土澆筑施工質(zhì)量控制對道床板裂縫的防治將有決定性的作用，它的施工質(zhì)量將直接決定后期正線鋪軌后精調(diào)的效率和無砟軌道的使用耐久性，是無砟軌道施工中最重要的幾道控制工序。現(xiàn)僅就道床板精調(diào)及混凝土澆筑前的準(zhǔn)備工作及施工質(zhì)量控制做出闡述。

1)做好施工準(zhǔn)備工作。a.認(rèn)真檢查雙塊式軌枕有無出廠合格證，不合格的產(chǎn)品嚴(yán)禁使用；b.雙塊式軌枕的吊裝要有專用吊具，存放不宜超過5層，避免倒運(yùn)、運(yùn)輸過程中的變形；c.兩工具軌的接頭應(yīng)該落在兩個軌枕的中間，不能落在承軌座上，鋼軌接縫之間必須預(yù)留8 mm～10 mm間隙，為因溫差引起的鋼軌變化預(yù)留空間；d.軌距(1 435 mm)按照負(fù)誤差控制，考慮起道機(jī)起頂時(shí)，軌枕會產(chǎn)生彎矩，中間向下?lián)希壘鄷仍O(shè)計(jì)略小，澆筑混凝土后會產(chǎn)生少許上浮，軌枕中間會起拱，軌距變大。故粗調(diào)、精調(diào)時(shí)軌距按負(fù)誤差控制。偏差較大時(shí)嚴(yán)禁使用軌距撐桿擴(kuò)大軌距。軌道精調(diào)采取先平面后高程的原則；e.混凝土澆筑前支撐層灑水，橋梁底座板采用噴霧器對軌枕四周及軌枕底部、土工布隔離層、路基支撐層進(jìn)行灑水，充分潤濕，以保證混凝土與軌枕粘貼密實(shí)。嚴(yán)禁采用大量澆水方式，產(chǎn)生積水，影響與軌枕粘結(jié)。

2)混凝土澆筑質(zhì)量控制。要控制好道床板混凝土澆筑質(zhì)量，要確保雙塊式軌枕底部混凝土的密實(shí)度，減少邊角裂縫的產(chǎn)生，就必須先弄清楚道床板澆筑時(shí)混凝土工作的原理。雙塊式無砟軌道道床板澆筑時(shí)混凝土工作示意圖見圖4。a.要嚴(yán)格控制水灰比及澆筑現(xiàn)場混凝土坍落度(以180 mm為宜)；b.盡量避免太陽輻射較強(qiáng)的時(shí)間澆筑，澆筑混凝土宜安排在夜間進(jìn)行；c.混凝土澆筑盡量采用汽車泵進(jìn)行布料。混凝土澆筑時(shí)，應(yīng)從一側(cè)向另一側(cè)整體分層推進(jìn)，混凝土落點(diǎn)應(yīng)待一側(cè)軌枕底部混凝土全部充滿，且軌枕側(cè)面出現(xiàn)明顯氣泡翻動，方可向前推進(jìn)；d.混凝土振搗時(shí)，振搗棒應(yīng)配備4臺(包括備用1臺)，左、中、右側(cè)各1臺進(jìn)行振搗。從A點(diǎn)處先開始下料，然后從A1，A2點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充，待A點(diǎn)兩側(cè)軌枕底部混凝土充滿后，振搗A1，A2，使A點(diǎn)兩側(cè)軌枕氣泡完全排除，澆筑時(shí)，用探照燈仔細(xì)觀察軌枕底部混凝土翻動、氣泡排除情況。只有待A點(diǎn)兩側(cè)軌枕下部混凝土完全充滿后，方可移動澆筑點(diǎn)至B點(diǎn)，按照以上程序，逐個進(jìn)行推進(jìn)施工。混凝土振搗施工可參見圖5。

3)把握合適時(shí)機(jī)拆除豎向精調(diào)螺桿及工具軌。道床板混凝土澆筑完成后，可根據(jù)混凝土的初凝時(shí)間和混凝土現(xiàn)場坍落度、澆筑時(shí)的氣溫等條件綜合確定豎向精調(diào)螺桿拆除時(shí)間。常規(guī)都是用2 kg直徑75 mm鐵球測量混凝土表面的壓痕(直徑接近30 mm～33 mm時(shí))來確定。根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)，施工熟練后，用手指按壓混凝土表面，混凝土有明顯痕跡，但混凝土已有塑性時(shí)(三次收光之前)拆除豎向精調(diào)螺桿。將螺桿調(diào)節(jié)器旋轉(zhuǎn)半圈，注意左右側(cè)對稱調(diào)整，待螺桿調(diào)節(jié)器全部拆除完成后，精調(diào)小車及時(shí)采集數(shù)據(jù)。此時(shí)混凝土已初凝，已達(dá)到人員可在其上行走的條件，盡快松掉鋼軌扣件(在松解螺桿調(diào)節(jié)器后約1 h就可以適當(dāng)松開扣件)，必須徹底松完(用手可以轉(zhuǎn)動螺栓)，使鋼軌處于不受約束狀態(tài)，并松開魚尾板的螺栓。

4)進(jìn)行三次收光。混凝土澆筑完成后，用木抹收光1次，混凝土澆筑完成后約2 h再收光一次，初凝前(用手指按壓有痕跡)進(jìn)行第三次收光；最后一次收光需根據(jù)施工配合比和現(xiàn)場實(shí)際施工環(huán)境確定初凝時(shí)間。

5)加強(qiáng)道床板混凝土的養(yǎng)護(hù)。混凝土在三次收光完成后，馬上進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。夏季施工時(shí)，可先在混凝土表面灑水，保持混凝土表面噴霧灑水保濕，然后鋪設(shè)塑料薄膜，在塑料薄膜頂面鋪設(shè)一層土工布，土工布保持濕潤，再在頂面根據(jù)工作面的長度覆蓋一層帆布，帆布兩端要進(jìn)行封閉，防止通風(fēng)，并可起到保濕、節(jié)水的作用；在大風(fēng)、降溫天氣又可起到保溫的作用。道床板的養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)不少于7 d。

表2 施工組織安排表

由于線上施工時(shí)，養(yǎng)護(hù)用水量較大，可購置較大型的塑料桶，在底部及側(cè)面鉆孔，采用滴漏方式節(jié)水，又可進(jìn)行倒用。

雙塊式無砟軌道施工，要高度重視混凝土的養(yǎng)護(hù)工作，養(yǎng)護(hù)工作到位，可最大限度的降低道床板產(chǎn)生開裂的幾率。

6)合理的施工組織安排。根據(jù)路外、路內(nèi)試驗(yàn)段的不斷總結(jié)，道床板夏季施工時(shí)，按照100 m/d功效組織施工，可參考表2時(shí)間安排進(jìn)行組織。

4 結(jié)語

雙塊式軌枕具有質(zhì)量輕、整體性好，與道床板新老混凝土結(jié)合面小的優(yōu)點(diǎn)；雙塊式軌枕與道床板結(jié)合處易產(chǎn)生裂縫，破壞無砟道床整體性，產(chǎn)生病害，增加了運(yùn)營期間養(yǎng)護(hù)維修工作量，需從設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)各個方面進(jìn)行優(yōu)化，本文通過施工實(shí)踐過程中的總結(jié)，希望對以后同類施工提供借鑒、參考。

Preventive technologies of CRTS Ⅰ double-block ballastless track bed board cracks

Yang Chaofeng1Zhu Yongxia2

(1.ChinaRailwayBridgeBureau5thEngineeringCo.,Ltd,Jiujiang332001,China;2.MaterialsCo.,Ltd,ChinaZhongtieMajorBridgeEngineeringGroup,Wuhan430050,China)

Starting from aspects of structural design, temperature alteration and concrete construction and so on, combining with CRTS Ⅰ double-block ballastless track construction of south Hunan section of Hu-Kun passenger special railway line example, the paper analyzes double-block ballastless track cracking causes, and describes concrete mixing proportion design and critical track bed board construction points and control measures, with a view to guarantee ballastless track bed construction quality.

double-block ballastless track, track bed board, cracks, preventive measures

2014-12-11

楊超鋒(1979- )，男，工程師； 朱永霞(1974- )，女，工程師

1009-6825(2015)06-0136-03

U213.244

A