高速鐵路無砟軌道混凝土裂紋防治

文/郭毓

1 前言

由于建筑結構的特殊性，無砟軌道在長期運行過程中不可避免地會出現裂縫，而無砟軌道混凝土裂縫對道床板的影響是持續不斷的。如果裂縫過大，將直接影響道床板的結構強度。道床板根據實際施工情況有相應的荷載限制，如果道床板的裂縫深度大于道床板的荷載極限，就會影響到軌道上的荷載，導致軌道床板中的鋼筋發生變形問題。

2 高速鐵路無砟軌道施工技術相關內容概述

在許多情況下，無砟軌道改為整體混凝土地基，道床由礫石組成。在無渣鋼軌結構中，鋼軌是現場施工的水泥材料，無碎屑最基本的特點是精度高，毫米內誤差是保證車輛穩定性的必要條件。此外，采用無砟軌道具有很高的耐久性，滿足列車時速高達250km的運行要求。目前，我國高鐵建設的路基幾乎沒有石頭和雜物，而是使用定制的鋼筋混凝土軌道板。因此，為了達到高速鐵路建設的高效率目的，在保證列車運行穩定性的同時，成為高鐵結構的重要選擇，也很有必要繼續研究高鐵的具體建設和發展過程。

3 高速鐵路無砟軌道施工技術難點

3.1 軌道精度

在無砟軌道施工過程中，對施工精度也有一定的要求。如果采用傳統的測量方法，則無法滿足施工要求。因此，必須保證軌道線路的暢通，保證鐵路建設工程的質量。同時，高精度的測量設備和測量技術正在得到應用和發展。此外，為保證無砟軌道的平整度，在施工時必須一次性成型，以保證結構的穩定性和可靠性。

3.2 軌道位置問題

高鐵具有高運行速度、高穩定性等應用優勢，在建設道路時，對施工精度和技術應用效率的要求十分明確。從這個意義上說，要有良好的軌道鋪設位置公差控制，良好的軌道軸線控制，符合粗設置和細序完成軌道的鋪設，調整螺栓松緊度。但是，在實際應用中，當軌道的長度比較大時，在調整軌道本身的擴展系數時，很難保證調試結果在容差范圍內，高鐵的累積誤差概率會影響高鐵的施工質量和開通后的安全。

3.3 軌道剛度控制問題

除了上述控制難點外，在軌道施工過程中控制軌道剛度也是施工過程中的一個難題。結合以往的施工經驗，道路施工過程嚴格按照適用的施工規范和操作規程進行，必須保證道路剛度滿足施工過程中確定的設計要求，安裝、保持高標準。提高無砟軌道本身就是一種承載能力，由于工程施工過程中存在諸多不確定因素，一定程度上會影響施工的順利進行，影響道路結構施工的剛性[1]。

4 高速鐵路無砟軌道的施工

4.1 高速鐵路無砟軌道施工前的準備工作

為了高鐵無砟軌道的順利施工，需要在高鐵無砟軌道施工前做好相應的準備工作。首先，高鐵無砟軌道施工前，應保證高鐵無砟軌道底板質量。其次，完成高鐵無砟軌道工程變形沉降評價，確認各項指標滿足高鐵無砟軌道設計要求。最后，確認高鐵CP 線建設已完成，并且已完成兩次施工質量評估[2]。

4.2 高鐵無砟軌道混凝土基礎板施工

高鐵無砟軌道底板采用低塑性混凝土，配合比應通過試驗確定。高鐵無砟軌道底板澆筑后應處理好，確保混凝土澆筑質量。

4.3 高速鐵路無砟軌道板鋪設

澆筑高鐵無砟軌道的軌道板時，必須先將軌道板打毛。高鐵無砟軌道板和后澆混凝土的地基強度至少要達到15MPa，必須提前進行測試。將模板安裝在高鐵無軌板調整好的位置，然后安裝泡沫模板并進行相應的固定。最好使用硅膠，通過實驗選擇固定方式。完成上述步驟并進行相應的檢查后，即可開始對高鐵無砟軌道導軌進行粗調。為保證軌道板安裝質量，對精密測量網絡和建立的標準網絡進行實時復測。

4.4 混凝土和瀝青砂漿的澆筑

對于高鐵無砟軌道板，應采用縱向水泥混凝土密封條封邊，當啟用軌道板封邊時，向封邊的軌道區域噴水，將水排入設備調節器。噴涂前應用梯形乙醚泡沫板密封，避免撞擊。平整瀝青混凝土時，注意不要在軌道邊緣留下多個刻痕點。高鐵無砟軌道板固定裝置大多安裝在中間位置，是保證高鐵無砟軌道板固定效果的夾緊裝置[3]。

5 高鐵無砟軌道混凝土開裂原因分析

當混凝土的溫度和濕度相對平衡時，混凝土中水分的蒸發會隨風速的改變而發生變化。由于路板床暴露面積大，受風面積大，新澆混凝土容易因失水過多而開裂。同時，在混凝土施工階段，由于晝夜溫差大，混凝土內外溫度不一致，主要是受力大，容易產生裂縫。另外，無砟軌道面的裂縫并不多，施工單位應加強現場施工組織，規范工藝，則無砟軌道面的裂縫基本上是可以避免的。產生裂縫的主要原因是施工單位在向軌道板澆筑混凝土前2h 未充分噴灑或潤濕軌枕，未注意軌枕周圍的打磨處理，認為軌道溫度不高且相對恒定，忽略了風速的影響，沒有注意或者沒有進行足夠的覆蓋灑水養護。

6 高速鐵路無砟軌道混凝土裂縫控制

控制鐵路混凝土裂縫對保證鐵路正常運行具有重要意義。此外，混凝土的抗裂必須符合相關標準，嚴格控制水泥與水的比例，同時控制進入模具的溫度。

第一，攪拌混凝土前，注意調整水灰比，以免開裂。如果水灰比較大，會導致混凝土路面底板出現裂縫。裂縫出現的頻率太高，會使兩個枕木之間形成裂縫，影響了枕木的穩定性。混凝土鋪設時必須控制溫度，特別是在模具鋪設時。在鐵路建設過程中，施工溫度可能過高，為盡快完成工程，建筑工人沒有嚴格控制鋪設溫度，導致混凝土出現裂縫的情況比其他地方多。因此，控制混凝土的入口溫度會影響裂縫的形成。

第二，混凝土澆筑后要保持濕潤，尤其是夏季高溫時期。冬季氣溫較低時，還要注意保溫工作。風大的時候，要搭建帳篷進行保護，避免受風吹，導致開裂。

第三，在特殊路段建設高鐵時，一般混凝土修復工程無法控制混凝土在一定范圍內的裂縫。例如，在嚴重干燥的沙漠、日溫差大的高原地區、蒸發量大的熱帶地區，混凝土除按標準設計外，還必須經過多次養護。同時，為補充混凝土干燥過程中消耗的水分，必須提前對養護材料進行水分儲存。混凝土出現收縮時，干燥與開裂同時發生，預先儲存水分有助于減少混凝土變干過程中的水分消耗，提高抗收縮性和抗裂性。在潮濕地區除濕，保持良好的除濕效果，確保混凝土的濕度在標準范圍內。

第四，首次澆筑混凝土時，必須及時松開螺栓和緊固件，防止新舊混凝土與路基板融合，造成混凝土出現明顯裂縫。將單元結構用于高鐵底部無砟軌道的設計，可以有效減少混凝土裂縫的出現。

第五，裂縫的預防措施。用于無砟軌道的CRTS型雙軌枕均采用預制，隨后澆筑混凝土和軌道板軌枕，形成無砟軌道板結構。由于軌枕混凝土的收縮已經完成，其尺寸和體積幾乎沒有變化，軌道層混凝土由于水化和收縮過程中產生的溫度應力，使軌枕與軌道層之間具有光滑的接觸面。由于它們在凝固過程中可以有效連接，理論上，其他收縮必然會在界面處產生裂縫，表現為軌枕和道床板之間的“縫隙”。加強無砟軌道板混凝土質量控制，可有效減少“脫層”的發生，其中軌枕塊表面在壓延時必須進行加固。

第六，高鐵地基采用無砟軌道底部鋼筋混凝土設計，加強對支護層的保護，有利于解決基礎施工困難和軟土地基沉降的問題。無砟道床支護層包括預應力混凝土結構、鋼筋混凝土結構、普通混凝土結構等，其抗裂要求不同。預應力混凝土結構一般不開裂，鋼筋混凝土結構容易開裂，但寬度受鋼筋限制，而一般混凝土結構容易開裂，裂縫寬度不受控制，并且裂縫位置不能繼續傳遞彎矩，表現為總剛度和彈性模量下降。連續軌道層的軸向開裂力主要取決于混凝土的抗拉強度和軌道板的面積。如果鋼筋數量太少，最終的軸力將小于裂紋的軸力。一旦混凝土出現裂縫，鋼筋會立即因軸力過大而錯位，導致裂縫無法控制。因此，在無砟道床結構優化過程中，必須控制無砟道床混凝土開裂，可以適當用黏性材料代替硬質材料。

7 結語

隨著我國高鐵的快速發展，對高鐵結構的耐久性和穩定性要求越來越高，保證高鐵的質量直接關系著人們的生命財產安全。在日常的鐵路維護中，防止無砟高鐵混凝土出現裂紋是保證軌道正常運行的關鍵。高速鐵路無砟軌道混凝土裂紋防控是一項復雜而長期的任務，應給予廣泛關注。