高鐵橋梁與路基保護(hù)層密封及防護(hù)技術(shù)思考分析

董澤江

中鐵十九局集團(tuán)第一工程有限公司 遼寧 遼陽(yáng) 111000

引言

我國(guó)幅員遼闊，不同地域具備自身獨(dú)特的氣候與地貌，給高鐵運(yùn)行和檢修管理帶來(lái)了很多困難。高鐵橋梁與路基作為確保高鐵橋梁運(yùn)行安全、運(yùn)行質(zhì)量的關(guān)鍵，其質(zhì)量直接影響著整個(gè)高鐵運(yùn)行安全。但是在高鐵橋梁與路基使用的過(guò)程中，在外力作用之下，很容易出現(xiàn)混凝土粉化、混凝土掉塊、伸縮縫開(kāi)裂剝離、路基凍脹等現(xiàn)象。我國(guó)高鐵建設(shè)技術(shù)呈現(xiàn)出創(chuàng)新、發(fā)展態(tài)勢(shì)，所以想要確保高鐵橋梁與路基質(zhì)量、確保高鐵正常安全運(yùn)行，就應(yīng)該將高鐵橋梁與路基保護(hù)層密封及防護(hù)技術(shù)貫徹到位。本文將針對(duì)高鐵橋梁與路基保護(hù)層密封及防護(hù)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)分析思考。

1 某高鐵運(yùn)行現(xiàn)狀

某高鐵作為我國(guó)第一條高寒地區(qū)高速鐵路，在2012年12月1日正式開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，初期運(yùn)營(yíng)的速度為300km/h，冬季的運(yùn)營(yíng)速度為200km/h。該高鐵自從運(yùn)營(yíng)以來(lái)，運(yùn)行的狀況平穩(wěn)，但是因?yàn)樵摳哞F在運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中，沿線(xiàn)周?chē)臅円箿夭钕鄬?duì)較大，并且冬季存在路基反復(fù)凍融的問(wèn)題，促使路基防水保護(hù)層的混凝土陸續(xù)出現(xiàn)了粉化、掉塊、凍脹等諸多問(wèn)題[1]。自從我國(guó)2012年之后，高鐵正式在我國(guó)大規(guī)模運(yùn)行，各個(gè)路段的高鐵橋梁與路基，都出現(xiàn)了層次不同的粉化、掉塊等情況

2 病害出現(xiàn)原因

2.1 混凝土病害出現(xiàn)原因

針對(duì)調(diào)查分析得出，該高鐵的防水保護(hù)層出現(xiàn)了粉化問(wèn)題，粉化的深度在0.3～0.2cm，甚至部分路段已經(jīng)出現(xiàn)露鋼筋問(wèn)題。因?yàn)樵摳哞F運(yùn)行的沿線(xiàn)，晝夜溫差非常大，歷史最低溫度在-40℃左右，并且冬天降雪諸多，在反復(fù)凍融的作用之下，水分滲透到了橋梁路基當(dāng)中，促使防水層出現(xiàn)了粉化、掉塊問(wèn)題，并且隨之時(shí)間的累積，逐層粉化問(wèn)題家中，促使整個(gè)高鐵工程出現(xiàn)了運(yùn)行安全隱患。

2.2 接縫封堵失效原因

據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該高鐵路段的防水、排水措施存在一定系統(tǒng)型問(wèn)題，促使地表水下滲問(wèn)題嚴(yán)重，該問(wèn)題也是促使路基凍脹問(wèn)題的主要因素之一。因?yàn)槁坊韺赢?dāng)中的各種結(jié)構(gòu)縫在氣候環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)熱脹冷縮的現(xiàn)象，在防水、排水不利的基礎(chǔ)上，直接會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)縫的封堵失效。在地表水下滲的作用下，從而加快了凍脹問(wèn)題出現(xiàn)。針對(duì)接縫開(kāi)裂的原因來(lái)說(shuō)，可以從密封材料的位移量、形狀系數(shù)等兩個(gè)層面進(jìn)行分析。影響接縫位移量的因素涵蓋了熱位移、潮濕膨脹位移、荷載作用位移等內(nèi)容[2]。針對(duì)熱位移來(lái)說(shuō)，最為主要的影響因素便是熱膨脹對(duì)材料尺寸變化影響，結(jié)合公式“△L=L·△T·a”進(jìn)行分析，其中“L為材料尺寸；△T為預(yù)期溫差；a為混凝土的線(xiàn)性膨脹系數(shù)”。針對(duì)改高鐵路段來(lái)說(shuō)，夏天的混凝表面可以達(dá)到60℃，而冬天最低溫可以達(dá)到-40℃，在此基礎(chǔ)上△T為100℃左右，底座板的長(zhǎng)度為10m。在此基礎(chǔ)上，該高鐵混凝土線(xiàn)性熱膨脹系數(shù)a取12×10-6。板式軌道底座板伸縮縫最大位移量經(jīng)過(guò)計(jì)算為12mm，相當(dāng)于伸縮縫寬度的36%。混凝土封閉層橫向的間距為5m，縱向間距為3m。同理相應(yīng)的密封膠20℃施工的拉伸變形量分別為3.6、2.16mm，相當(dāng)于伸縮寬度為30%、18%。借助計(jì)算可以算出在理想條件之下，上述3種接縫拉伸變形量分別相當(dāng)伸縮縫寬度的36%、30%、18%。瀝青類(lèi)鑲嵌材料無(wú)法滿(mǎn)足接縫封堵的需求，建筑類(lèi)聚氨酯類(lèi)密封材料的變形能力也無(wú)法滿(mǎn)足接縫的封堵需求，所以上述接縫密封很容易出現(xiàn)開(kāi)裂、脫落問(wèn)題。

3 高鐵橋梁與路基保護(hù)層密封及防護(hù)技術(shù)方案

3.1 防護(hù)材料要求

結(jié)合該高鐵工程混凝土病害以及接縫封堵失效原因來(lái)看，想要進(jìn)行高鐵防護(hù)，必須要選擇特殊的材料。本文所選擇的防護(hù)材料為封閉漆、聚氨酯面漆，兩者的性能要求見(jiàn)表1、表2[3]。

表1 封閉漆性能要求

表2 聚氨酯面漆性能要求

3.2 保護(hù)層密封及防護(hù)技術(shù)

3.2.1 防護(hù)涂層基本構(gòu)成。在該高鐵橋梁與路基防護(hù)涂層施工之前，必須要將徹底清除原本保護(hù)層混凝土的浮漿，并且將粉化、剝離、酥松的部分進(jìn)行高效處理，做好基面裂縫缺陷修復(fù)工作，做好轉(zhuǎn)角部位的混凝土接縫密封施工。防護(hù)涂層的基本結(jié)構(gòu)為“封閉漆+底面漆+表面漆”，確保厚度≥200μm。針對(duì)封閉漆來(lái)說(shuō)，沒(méi)有固定的厚度要求，需要結(jié)合工程建設(shè)需求進(jìn)行合理設(shè)計(jì)；針對(duì)底面漆的干膜厚度要求為≥100μm；針對(duì)表面漆的干膜厚度來(lái)說(shuō)，應(yīng)該≥100μm。

3.2.2 基層處理。在基層處理工作當(dāng)中，組要遵循以下幾個(gè)流程。其一，保護(hù)層混凝土施工時(shí)，強(qiáng)度應(yīng)該＞C20，并且確保其平整性、密實(shí)性，保障無(wú)麻面時(shí)，可以直接進(jìn)行防護(hù)涂層施工。其二，保護(hù)涂層＞C20，在原本保護(hù)層混凝土清理完畢之后，若基面存在不平衡、潮濕等問(wèn)題，必須要先開(kāi)展施工找平，再開(kāi)展防護(hù)涂層施工。找平層由水行環(huán)氧以及P.O.42.5水泥配合而成，厚度必須要保障在2mm左右。其三，保護(hù)層的混凝土厚度應(yīng)該保持在C10——C20范圍內(nèi)。在進(jìn)行工程施工時(shí)，應(yīng)該先施工補(bǔ)強(qiáng)層，再進(jìn)行防護(hù)涂層施工。補(bǔ)強(qiáng)層需要由高滲透性樹(shù)脂滲入混凝土中，深入深度需要≥2mm，以便于強(qiáng)化補(bǔ)強(qiáng)功效，以便于切實(shí)保障混凝土基面施工效果，強(qiáng)化封閉漆的附著力，補(bǔ)強(qiáng)層也需要采用聚合物改性水泥砂漿。其四，針對(duì)保護(hù)層混凝裂縫來(lái)說(shuō)，應(yīng)該在修補(bǔ)之后在施加防護(hù)涂層施工。當(dāng)裂縫寬度＜0.2mm時(shí)，便可以采用柔性環(huán)氧注射膠進(jìn)行涂刷，涂刷次數(shù)應(yīng)該在3次左右，確保膠液自然深入到裂縫當(dāng)中，直到裂縫不再吸收漿液為止。針對(duì)裂縫寬度≥0.2mm時(shí)，應(yīng)該先沿著裂縫切出V形槽，并且借助聚合物砂漿進(jìn)行堵塞修補(bǔ)。其五，保護(hù)層混凝土局部出現(xiàn)開(kāi)裂、掉塊問(wèn)題時(shí)，其強(qiáng)度≤C10時(shí)，必須要進(jìn)行徹底的清理，并且再進(jìn)行重新施工，做好防護(hù)涂層施工[4]。

3.3 轉(zhuǎn)角部位及接縫處理

保護(hù)層混凝土與底座板、防撞墻轉(zhuǎn)角、混凝接縫處理工作開(kāi)展時(shí)，必須要先清除原本的封堵材料，并且再開(kāi)展密封膠和防護(hù)涂層施工處理。在進(jìn)行工程施工時(shí)，必須要遵照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、要求科學(xué)合理的開(kāi)展保護(hù)處理。

4 保護(hù)層密封及防護(hù)效果

4.1 總體情況

針對(duì)該高鐵實(shí)施保護(hù)層密封及防護(hù)之后，大部分防護(hù)涂層的外觀非常平整，并且無(wú)剝離、無(wú)開(kāi)裂、無(wú)變黃等現(xiàn)象。針對(duì)附著力檢驗(yàn)工作來(lái)看，可以有效地避免雨水下滲問(wèn)題出現(xiàn)。路基段凍害程度不斷降低，并且路基與橋梁段混凝土粉化、掉塊問(wèn)題有效得到緩解和控制[5]。

4.2 檢測(cè)情況

在進(jìn)行保護(hù)層密封及防護(hù)施工之后，對(duì)該高鐵開(kāi)展的為時(shí)兩年的檢測(cè)工作，分別為2019年、2020年兩次檢測(cè)。經(jīng)過(guò)了2個(gè)凍融循環(huán)之后，對(duì)高鐵保護(hù)層密封及防護(hù)施工位置進(jìn)行了檢測(cè)。從復(fù)測(cè)結(jié)果來(lái)看，2019年、2020年兩年的檢測(cè)結(jié)果相差并不大。改高鐵在2019年實(shí)施保護(hù)層密封及防護(hù)施工完畢，2020年對(duì)施工試驗(yàn)段的聚氨酯防護(hù)涂層進(jìn)行了抽樣檢測(cè)，每個(gè)區(qū)段選取的監(jiān)測(cè)點(diǎn)為9個(gè)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)均滿(mǎn)足涂層附著力檢測(cè)要求。

4.3 凍脹治理效果

針對(duì)該高鐵路段開(kāi)展了2年的跟蹤檢查，該高鐵路基采取聚氨酯防護(hù)涂層開(kāi)展的防護(hù)，每次檢測(cè)工作都符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。密封膠對(duì)纖維混凝土保護(hù)層以及各種縫隙開(kāi)展了封堵工作，地表水下滲問(wèn)題得到了解決，路基凍脹問(wèn)題得到了可靠抑制，高鐵軌道的幾何狀態(tài)得到了極大程度優(yōu)化。運(yùn)營(yíng)期間高鐵封閉措施有效減少了地表水下滲問(wèn)題，防護(hù)路基凍脹處理獲取了一定效果[6]。

4.4 混凝土粉化治理效果

通過(guò)對(duì)高鐵現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)查分析，經(jīng)過(guò)了2年的凍融循環(huán)，高鐵試驗(yàn)階段保護(hù)層密封及防護(hù)涂層大部分是具備連續(xù)性、完整性的，沒(méi)有涂層脫落問(wèn)題出現(xiàn)。但是高鐵個(gè)別路段因?yàn)槲辞宄龔?qiáng)度過(guò)低的基層混凝土，所以很容易出現(xiàn)防護(hù)涂層破損、剝離、空鼓等諸多缺陷[7]。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，針對(duì)該高鐵橋梁路基開(kāi)展保護(hù)層密封及防護(hù)工作中，需要結(jié)合該高鐵運(yùn)行的實(shí)際情況，對(duì)高鐵混凝土病害、接縫封堵失效出現(xiàn)的原因進(jìn)行詳細(xì)分析。在進(jìn)行保護(hù)層密封及防護(hù)時(shí)，應(yīng)該有針對(duì)性地選擇適合該高鐵路段防護(hù)的材料，確保材料各項(xiàng)參數(shù)滿(mǎn)足高鐵修護(hù)需求。明確各項(xiàng)保護(hù)層密封及防護(hù)技術(shù)要求，嚴(yán)格按照行業(yè)規(guī)范與要求，做好高鐵橋梁路基保護(hù)層密封及防護(hù)施工，確保我國(guó)高鐵高質(zhì)量、安全穩(wěn)定運(yùn)行。