地鐵高架段軌道施工道床裂縫的預防和治理

余金剛

摘 要：城市地鐵高架段軌道結構主要為現澆的混凝土道床板，由于軌道結構裸露在地表，季節溫差變化大，如果施工管理及技術措施控制不到位，極易出現開裂的情況。道床裂縫產生會影響道床板的承受能力及使用壽命，隨著時間的推移，情況嚴重的甚至會影響乘車安全。因此，地鐵高架段施工道床裂縫的預防和治理非常重要，基于此，對地鐵高架段軌道施工道床裂縫的預防和治理進行了探究。

關鍵詞：施工道床；裂縫；預防和治理

中圖分類號：U216.442? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2024）02-0025-03

1 工程概述

無錫地鐵S1號線為南北走向線路，線路起自江陰市江陰外灘站，終至惠山區堰橋站，S1號線工程共分為3個標段，中鐵十七局集團有限公司承建軌道施工三標。施工范圍為：北起江陰南站（不含）南至既有堰橋站（不含），里程范圍（DK14+943.084～DK30+940.745），共2站3區間，線路長15.99 km，均為高架線路[1]。其道床類型為普通整體、減振扣件整體。

2 道床裂縫產生原因分析

道床裂縫的產生與澆筑混凝土內部及外部溫度息息相關，內外溫度差會形成溫度應力，容易使道床周邊產生裂縫。外部不同的施工環境也會對道床混凝土施工產生不同程度的影響。本文主要從混凝土內部和外部對道床裂縫產生情況進行分析。

2.1 內在原因

在地鐵道床施工時，混凝土標號設計單位已經明確。在進行配合比設計時，如果選擇水泥的等級較低，造成混凝土早期強度低，在長期受壓影響下，道床會加大變形，容易出現裂紋。

石子是混凝土重要的骨料之一，石子大小會引起道床強度變化。因此，在混凝土配比中，石子的粒徑要根據具體情況選擇。沙子是混凝土的細骨料之一，對混凝土的強度也有很大的影響，沙子中如果含有砂丘、土塊等不良物質，致使顆粒不均勻，就會影響混凝土的流動性，加大混凝土的收縮，引起混凝土不密實、不堅固，使混凝土出現裂縫。

外加劑的選用也不容忽視，在施工生產中如果外加劑選用不合適，會影響到床板質量。如應用膨脹劑時，要及時采取濕養溫養措施，避免水分流失，道床混凝土產生裂縫[2]。

2.2 外在原因

可能存在以下10個原因：①在混凝土澆筑時施工工序控制不到位，導致鋼筋保護層厚薄不一。②軌枕四周與混凝土相接處未進行充分振搗，導致軌枕與道床混凝土相接面容易出現裂縫。③在架力模板時，模板未使用鋼筋支撐加固，在進行道床混凝土澆筑時，由于混凝土的沖擊力造成支力的模板偏位，使混凝土內部結構發生變化，道床產生裂縫。④道床施工完成，未及時拆卸鋼軌扣件，讓鋼軌在溫度應力作用下自由伸縮，導致軌枕出現波動，引發道床裂縫。⑤軌枕強度為C60，澆筑的道床混凝土設計強度一般為C35和C40，由于強度不同，釋放的應力不同，且一個干燥一個濕潤，粘結度較低，容易引起道床裂縫。⑥水凝混凝土養護不到位，水凝混凝土表面水分快速蒸發，體積收縮加快，但是道床內部溫度基本保持不變或者很小，對內產生拉應力，導致道床面裂縫。⑦由于搶趕工期，工序之間銜接過于緊密，在混凝土未完全凝固的情況下在道床上放置軌排、鋼筋及其他工器具，道床面過早的承受大荷載，引發道床裂縫。⑧道床混凝土澆筑時，混凝土內部及外部環境溫差變化大，引起道床裂縫。⑨強度未達到滿足設計要求，軌道車提前行駛在軌道結構上[3]。⑩橋梁沉降，帶動道床位移。

3 現澆混凝土裂紋的防制措施

3.1 內在原因防制措施

選用等級較高的水泥，提高混凝土早期強度，在恒定荷載的作用下減小道床變形。進行配合比設計時，在保證不影響混凝土標號的情況下，減少水泥的用量，減小混凝土的收縮、水泥反應產生的熱量，降低混凝土背部溫度。

配合比設計時，嚴格控制骨料的選擇，保證骨料粒徑應趨于均勻分布?；炷潦怯伤?、骨料、水和摻合料按一定比例配制而成的建筑材料[4]。骨料是混凝土中的重要組成部分，選擇正確才能保障道床質量。施工過程中，加強對混凝土廠家的監督檢查，確保使用材料的質量達標。

施工中針對外加劑的使用，試驗人員及現場技術人員要做好監督研判，根據季節變化及混凝土性狀合理使用外加劑，并做好相對應的防護措施，保障混凝土質量。

3.2 外在原因防制措施

保障足夠的鋼筋保護層厚度。利用標高控制桿，在混凝土澆筑前，確定并標記好道床要澆筑混凝土的標高。施工過程中做好鋼筋保護層厚度的檢查。

混凝土振搗施工時要連續，由有經驗的作業人員進行，嚴格控制插入時間，每次約15～25 s，熟知振搗到位的標準。不碰模板、鋼筋、預埋件，在軌枕四周，要加密振搗。在軌枕端頭與道床邊沿寬度僅20 cm，使用插片反復多次插入搗實。

使用模板加固時，宜選用鋼模，并在底部插打鋼筋進行加固，在曲線超高及反超高地段要做好模板標高的控制，確?；炷翝仓r模板穩定性。

鋼軌應力要放散到位。已澆筑道床終凝后，安排專人對當天澆筑的道床扣件進行拆卸，充分釋放鋼軌應力。做好拆卸段軌道的防護，在應力充分釋放后軌道車行走前恢復。

混凝土澆筑前，在軌枕與混凝土接觸面的四周刷一層膠粘劑材料，原材料主要為醋酸乙烯-乙烯，該材料有較高的粘性、耐水、抗老化，能使軌枕與混凝土有效的結合，減少道床開裂的可能性。

混凝土在澆筑后的早期階段，需要保持濕潤狀態，以防止水分的蒸發和混凝土的干燥，可采用覆蓋濕布、噴水、噴霧等方法濕潤養護。注意養護溫度控制，一般在5～35℃，溫度過低時覆蓋保溫材料。養護期嚴格按照要求控制到7～14 d。

在當天澆筑的混凝土小里程端放置防護標牌，做好作業人員及現場管理人員的警示教育，避免因搶趕工期，在混凝土未完全凝固的情況下在道床上放置軌排、鋼筋及其他工器具。

合理控制混凝土內外部溫差。如采用礦渣水泥減少水化熱的產生，減小混凝土初始澆筑時的溫度等。可在道床板內部設置測溫儀，實時監控道床板內部和外部溫度。

合理控制下道工序所需材料利用軌道車周轉的時間，要充分考慮各種影響，在混凝土強度未達到設計強度75%時不得利用軌道車周轉材料。新澆筑混凝土隔天通行。高架段整體道床機鋪工效為110 m/d，施工時新增走行軌110 m/d，保證軌道車運輸的軌排在新澆筑的混凝土以外吊運，新澆筑混凝土道床當天不得通過軌道車。通過這種方式可以使新澆筑混凝土道床在未達到設計強度80%之前不進行受載，在道床混凝土達到一定強度，能夠有效防止道床因提前受載而開裂，檢查發現道床開裂明顯減少。

按照設計要求橋梁施工完畢后達到設計沉降要求，土建單位預應力張拉時間達到2個月，保證道床混凝土荷載施加后，橋梁不進行沉降。提前將組裝完成的軌排放置到施工現場，對梁體進行預壓，軌排放置完成后測量班組進行軌道高程測量，判斷梁體是否沉降，沉降過大嚴禁進行道床混凝土施工。對梁體提前預壓，防止梁體突然受載，減少沉降過大，較少因梁體沉降引起的道床開裂。軌排對梁體預壓如圖1所示。

4 裂紋預防效果評價及治理措施

4.1 裂紋預防效果評價工程實例

無錫地鐵S1線線路全長30.74 km（地下線10.84 km，過渡段0.2 km.高架線19.7 km），江陰城區段采用地下敷設方式，徐霞客大道區段采用高架敷設方式，共設車站9座。無錫至江陰城際軌道交通工程PPP項目軌道工程專業分包三標段，全部為高架線，共設2站3區間（峭青區間5.5 km、青馬區間7.1 km、馬堰區間3.39 km）。主要工程量為：正線和配線鋪軌32.651 km，單開道岔10組，交叉渡線2組，疏散平臺15.99 km。

對無錫地鐵S1號線整體道床長時間進行跟蹤和研究，對道床板表層出現裂紋的情況進行內外部因素的分析、控制，有助于預防道床板表層出現裂紋的情況，受到了監理和業主的高度贊揚。

針對成型道床混凝土質量存在的問題，安排了相關負責人進行落實，每澆筑7 d進行一次檢查，并與前面的作比較，統計的結果如表1所示。通過分析可知問題得到了解決，合格率由84%提高到96%，施工質量顯著提高，解決了成型管片施工質量合格率低的問題。且作業班組人員操作技能得到了提高，施工進度也大大加快，達到本次活動的目標。在后續道床作業過程中，按要求執行相應的措施，保障區間順利軌通[5]。

此次活動大大降低了隧道管片錯臺發生率，使其達到了預期的目標，得到了各個上級單位的一致認可，對高架段道床機鋪推廣起到積極作用。本次活動降低了高架段整體道床開裂率，合格率由81%提高到96%，施工質量顯著提高，經核算取得的經濟收益超過了30萬元。

4.2 道床裂紋治理措施

對出現的極少數細微裂紋，項目也采用了相應的措施進行了處理。為更好地完成質量克缺整改，成立以項目主要負責人為組長的克缺小組。

4.2.1 修補材料選擇

具有以下4個優點：①該材料粘度非常低，流動性強，能進入很小的道床裂縫中。TK-C型修補材料性能指標圖如表2所示。②凝固迅速，大大提高作業效率。③適應能力強，在-10℃的低溫環境中以及濕度較高的地方依然能夠快速凝固。④保障道床裂縫間隙混凝土有效的粘結，并且抗拉、抗壓。適用于無砟軌道砂漿離縫，雙塊式無砟軌道離縫、自密實混凝土與道岔板離縫、寬度>0.5 mm 裂縫低壓注漿或重力灌漿，尤其適合運營期天窗時間內施工使用。

4.2.2 修補工藝

裂縫注漿前的準備包括以下內容：①對高架道床裂縫所處的位置、形態、特點進行全面排查，做好記錄，并制定相應的處理方案。②為提高裂縫修補的作用，注漿前使用毛刷和除塵器，對裂縫所處位置及周邊灰塵雜物進行全面清理、清潔，保證裂縫處理面干燥、清潔。

裂縫注漿包括以下內容：①設置注射嘴。根據每道裂縫的不同狀態，研判選定注漿嘴位置，每個注漿口的間隔位置不大于25 cm，裂縫修復前注漿嘴注意保護，不得堵塞。②涂抹封縫。使用封縫膠涂刷，對裂縫表面進行封堵。③將注漿管與注漿嘴進行連接，使注漿嘴都保持氣流暢通的狀態。④裂縫注漿。

將注漿設備與注漿口連接，連接牢固后，開始注入調配好的修復材料，當注射的漿液溢出裂縫表面，無法繼續壓入時，說明內部漿液飽滿，此時停止注漿。注漿結束25 min左右，撤除注漿設備，并對已處理裂縫表面進行清理。

此種地鐵高架道床裂縫修補材料和修補方法在全國多條城市軌道線路進行了應用。裂縫修補時先開展試驗段，并邀請建設、監理、總包單位見證后，進入全標段排查及修補，在無錫地鐵S1線也取得了良好的應用。

5 結束語

城市軌交通整體道床混凝土施工產生裂紋是質量通病，堅持“預防為主，防治結合”的原則，在思想上提高認識，在施工的過程中嚴格按照本文的防治措施執行，精益求精，嚴格執行三檢制，控制好施工中的每一道工序，才可能最大限度地預防和減少裂紋的產生，施工出質量合格的混凝土道床。

參考文獻

[1] GB50157-2013，地鐵設計規范[S].

[2] TB10082-2017，鐵路軌道設計規范[S].

[3] GB50308-2017，城市軌道交通工程測量規范[S].

[4] GB/T50299-2018，地下鐵道工程施工質量驗收標準[S].

[5] TB10413-2018，鐵路軌道工程施工質量驗收標準[S].