龔雙喜

【摘 要】本文通過實(shí)例統(tǒng)計(jì)對(duì)路基、橋梁、隧道地段CRTSⅠ型雙線無砟軌道道床板裂縫進(jìn)行了比較分析，從理論和實(shí)踐分析了各種類型裂縫產(chǎn)生的原因，并針對(duì)性地提出了道床板裂縫主要預(yù)控技術(shù)措施，同時(shí)將路基地段道床板貫通裂縫作為預(yù)防的重點(diǎn)加以控制，對(duì)預(yù)防和減少CRTSⅠ型無砟軌道道床板裂縫的產(chǎn)生有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

【關(guān)鍵詞】客運(yùn)專線 CRTS Ⅰ型無砟軌道 道床板 裂縫 對(duì)比分析 預(yù)控措施

無砟軌道由于結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性、平順性、耐久性好，且具有施工方便靈活，少維修等特點(diǎn)，已成為高速鐵路的首選軌道形式。目前我國客運(yùn)專線建設(shè)普遍采用雙塊式無砟軌道，其中CRTSⅠ型無砟軌道較為常見。但由于設(shè)計(jì)、施工等各方面原因，道床板表面開裂現(xiàn)象較為普遍，且不同地段（如路基、橋梁、隧道）裂縫發(fā)生的頻次、程度有明顯差異，這種現(xiàn)象的出現(xiàn)已引起行業(yè)內(nèi)各方的關(guān)注。

滬昆客專云南段全長(zhǎng)192.276km，正線全部采用CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道。現(xiàn)選取滬昆客專云南段其中一段長(zhǎng)12.649km的雙線無砟軌道道床板出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行分析，試圖從設(shè)計(jì)、施工等方面查找原因，以便采取有效預(yù)控技術(shù)措施，防止和減少無砟軌道道床板裂縫的發(fā)生。

1 無砟軌道施工、設(shè)計(jì)基本情況

1.1 施工基本情況

DK1074+255～DK1086+904段全長(zhǎng)12.649km，為CRTSⅠ型雙線無砟軌道，其中路基16段長(zhǎng)3444m，橋梁11座長(zhǎng)4635m，隧道6座長(zhǎng)4570m。

此段無砟軌道：（1）在施工無砟軌道之前已完成CPⅢ、沉降評(píng)估，并通過建設(shè)單位無砟軌道開工條件驗(yàn)收；（2）為同一施工隊(duì)伍施工，工裝設(shè)備配置相同；（3）一般在路基支承層、橋梁底座板施工15-20天后開始施工道床板；（4）該段無砟軌道是連續(xù)的，且是連續(xù)施工的。

1.2 設(shè)計(jì)基本情況

1.2.1路基地段CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道設(shè)計(jì)

路基地段CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)由60kg/m鋼軌、WJ-8B扣件、SK-2型雙塊式軌枕、道床板、支承層及端梁等組成。

道床板采用C40鋼筋混凝土，現(xiàn)場(chǎng)澆筑。路基地段道床板連續(xù)澆筑，整段無伸縮變形縫。道床板的寬度為2800mm，高度260mm。道床板澆筑在支承層上，支承層表面鑿毛處理，支承層下為路基基床表層。支承層為C15低塑性混凝土，底面寬度為3400mm，厚度為300mm，支承層連續(xù)攤鋪并每隔不大于5m設(shè)一處深度約105mm的橫向伸縮假縫，伸縮假縫位置設(shè)在兩軌枕的正中間設(shè)置，誤差不大于30mm，道床澆筑前在假縫位置設(shè)置200mm寬的土工布。

1.2.2橋梁地段CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道設(shè)計(jì)

橋梁地段CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)由60kg/m鋼軌、WJ-8B扣件、SK-2型雙塊式軌枕、道床板、隔離層、底座及彈性墊層等組成。

道床采用C40鋼筋混凝土，現(xiàn)場(chǎng)澆筑。橋上道床板采用分塊式，長(zhǎng)度一般為5～7m，寬度為2800mm，厚度為260mm，相鄰道床板板縫100mm左右。每塊道床板設(shè)兩個(gè)凸向底座方向的限位凸臺(tái)，限位凸臺(tái)在高度方向成四棱臺(tái)型，傾角為1：10，上下表面的尺寸（含彈性緩沖墊層和土工布厚度）分別為1022mm×700mm、1000mm×678mm，高度為110mm。

道床板與板下結(jié)構(gòu)連接：道床板分塊澆筑在混凝土底座上，底座板下為預(yù)制箱梁頂面，且接觸面鑿毛處理。橋上每分塊底座板上設(shè)置兩個(gè)凹槽，與道床板的限位凸臺(tái)相匹配?；炷恋鬃捎梅謮K式結(jié)構(gòu)，底座長(zhǎng)度與寬度跟道床板的長(zhǎng)度與寬度相同，高度為210mm。每塊底座板上設(shè)置兩個(gè)抗剪凹槽，凹槽內(nèi)側(cè)鋪設(shè)彈性緩沖墊層。道床板與底座之間設(shè)置4mm厚聚丙烯土工布中間層。

1.2.3隧道地段CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道設(shè)計(jì)

隧道地段CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)由60kg/m鋼軌、WJ-8B扣件、SK-2型雙塊式軌枕、道床板等組成。道床板采用C40鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，道床板除在隧道結(jié)構(gòu)縫處斷開外均采用連續(xù)澆筑，道床板寬度為2800mm，厚度為260mm。

道床板與板下結(jié)構(gòu)連接：道床板澆筑在隧道仰拱回填層或結(jié)構(gòu)底板上，道床板寬度范圍內(nèi)仰拱回填層或結(jié)構(gòu)底板表面進(jìn)行鑿毛處理。

1.2.4道床板結(jié)構(gòu)與道床板絕緣

路、橋、隧地段道床板內(nèi)結(jié)構(gòu)均為雙層鋼筋，鋼筋層間距相同；道床板內(nèi)除接地單元內(nèi)縱向接地鋼筋間及縱橫向接地鋼筋交叉點(diǎn)按規(guī)定進(jìn)行焊接外，其余縱橫向鋼筋（包括桁架鋼筋）相交處及縱向鋼筋搭接處設(shè)置絕緣卡進(jìn)行絕緣處理。

2 DK1074+255～DK1086+904段無砟軌道道床板裂縫基本情況

經(jīng)建設(shè)單位、提前介入（鐵路工務(wù)段）等單位現(xiàn)場(chǎng)檢查共發(fā)現(xiàn)該段無砟軌道道床板裂縫共79處，均屬淺表面裂縫（其中貫通裂縫寬度多為0.2mm左右，離縫寬度在0.3-0.5mm之間，其他裂縫寬度小于0.1mm，），具體情況見無砟軌道道床板裂縫統(tǒng)計(jì)表1。

表1 無砟軌道道床板裂縫統(tǒng)計(jì)表

裂縫形式

工程類別 貫通裂縫 離 縫 八字縫 其他不規(guī)則裂縫 合計(jì)

路基段 （3444m） 34 6 0 2 42

橋梁段（4635m） 0 5 5 8 18

隧道段（4570m） 9 4 5 1 19

合計(jì) 43 15 10 11 79

注：1、橋梁地段其他不規(guī)則裂縫中8處中有6處發(fā)生在4根軌枕之間；2、隧道中4處離縫發(fā)生在同一隧道內(nèi)；3、路基道床板貫通裂縫部分發(fā)生在支承層假縫附近上方或支承層假縫正上方。

3 無砟軌道道床板裂縫原因分析

3.1 混凝土裂縫產(chǎn)生原因主要可分三類：結(jié)構(gòu)型裂縫，收縮裂縫和溫度裂縫

（1）結(jié)構(gòu)型裂縫是由外荷載引起的，包括常規(guī)結(jié)構(gòu)計(jì)算中的主要應(yīng)力以及其它的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力造成的受力裂縫。在混凝土水化、硬化初期階段，混凝土的彈性模量和強(qiáng)度較低，外部約束力的增加或減小都有可能使混凝土表面出現(xiàn)裂縫。

（2）溫度裂縫是混凝土在硬化化過程中，由于產(chǎn)生大量的水化熱使混凝土內(nèi)部溫度升溫快，而表面散熱快，內(nèi)外形成較大溫差，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，當(dāng)混凝土抗拉強(qiáng)度不足以抵抗溫度應(yīng)力時(shí)，混凝土表面就會(huì)出現(xiàn)裂縫。

（3）收縮裂縫主要是混凝土在硬化過程中，水分逐漸蒸發(fā)散失，造成混凝土體積變小而發(fā)生縮水收縮，由于混凝土表面水分散失快，相對(duì)內(nèi)部收縮大，導(dǎo)致內(nèi)外不均勻收縮，致使混凝土表面受到內(nèi)部混凝土拉應(yīng)力的作用，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土自身的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土表面就產(chǎn)生收縮裂紋。

3.2 DK1074+255～DK1086+904段無砟軌道道床板裂縫原因分析

從上表1可知：

按工程類別分：路、橋、隧段裂縫比例分別為53.16%、22.78%、24.05%；如考慮路、橋、隧長(zhǎng)度，路、橋、隧段裂縫比例應(yīng)分別為60.26%、19.19%、20.55%，說明路基段裂縫出現(xiàn)的比例大，橋、隧相差不大；

按裂縫形式分：貫通裂縫、離縫、八字縫、其他不規(guī)則裂縫的比例分別為54.43%、18.99%、12.66%、13.92%，說明貫通裂縫在所有裂縫中占主要地位，其次是離縫。所以這兩種裂縫是無砟軌道道床板重點(diǎn)控制對(duì)象。

下面就各種類型裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行具體分析：

（1）貫通裂縫共計(jì)43處，其中路基34處，隧道段9處，橋梁0處。說明路基段道床板相比橋、隧道地段更容易產(chǎn)生貫通裂縫，橋梁地段幾乎不發(fā)生。

主要原因：1）路基地段支承層與道床板均為整體澆筑，最長(zhǎng)段路基為1010m，道床板混凝土硬化過程中在線路縱向因混凝土間應(yīng)力累計(jì)，當(dāng)應(yīng)力累計(jì)到一定程度，在混凝土薄弱地段釋放造成道床板橫向開裂；2）路基支承層施工完成后，其自身應(yīng)力釋放不充分，在支承層假縫處集中的應(yīng)力反射給道床板而使道床板橫向開裂。3）隧道段無砟道床板雖然是整體澆筑，但在隧道結(jié)構(gòu)縫處作了斷開處理，道床板混凝土應(yīng)力累計(jì)量相對(duì)要小，再道床板下為已是穩(wěn)定的填充層，發(fā)生橫向開裂的幾率要??；4）橋梁上道床板為分塊式，長(zhǎng)度5-7m，在正常施工條件下橫向貫通裂幾乎不會(huì)發(fā)生。

（2）離縫是指軌枕與道床板之間的裂縫。在統(tǒng)計(jì)表中路、橋、隧道地段出現(xiàn)的幾率相差不大，其中隧道4處離縫發(fā)生在一個(gè)隧道內(nèi)，說明離縫是施工過程控制不到位造成的。

主要原因：1）軌枕下方混凝土因振搗不充分而造成局部不密實(shí)或因振搗時(shí)間過長(zhǎng)骨料下沉混凝土下部，成型面水泥漿過多發(fā)生沉降裂縫；2）軌枕清洗不干凈或沾有灰塵，導(dǎo)致道床板混凝土與軌枕粘結(jié)力差而出現(xiàn)裂縫；3）軌排鋼軌因溫度變化伸長(zhǎng)或縮短，扣件未及時(shí)松開導(dǎo)致軌枕發(fā)生位移。4）道床板混凝土與軌枕接觸面現(xiàn)實(shí)存在新舊混凝土界面，新舊混凝土間粘結(jié)力相對(duì)新鮮混凝土差。

（3）軌枕端頭八字縫，橋隧地段各5處，路基段無。

主要原因：1）軌枕端頭與軌枕側(cè)面混凝土振搗不均勻，在軌枕端頭收縮應(yīng)力集中而形成八字縫，2）軌枕端頭混凝土壓抹收面、養(yǎng)護(hù)不到位。

（4）其他不規(guī)則裂縫，路基2處，橋梁8處，隧道1處。

主要原因：混凝土壓抹、收面，養(yǎng)護(hù)不到位。橋上8處相對(duì)頻次較高，橋梁多出現(xiàn)在風(fēng)口位置，水分蒸發(fā)快，易形成不規(guī)則裂縫。

4 預(yù)控技術(shù)措施

CRTSⅠ型無砟軌道道床板裂縫一旦產(chǎn)生和發(fā)展，其危害極大。一是裂縫受到雨水下滲，可能導(dǎo)致道床板結(jié)構(gòu)鋼筋生銹而降低道床板的耐久性、使用壽命，二是使道床板絕緣卡失效，三是由于動(dòng)載作用使道床板裂縫擴(kuò)大，而危及到無砟軌道的使用安全。

針對(duì)以上道床板裂縫產(chǎn)生的原因分析以及可能造成的危害，提出以下主要預(yù)控技術(shù)措施。

（1）在路基地段延長(zhǎng)道床板混凝土澆筑與支承層施工間隔時(shí)間，使支承層混凝土在假縫處的應(yīng)力釋放基本完成后再澆筑道床板混凝土。一般是支承層施工28天后再澆筑道床較為合適，因混凝土的力學(xué)性能在28天增長(zhǎng)幅度較小，其對(duì)道床板的影響也將變得很能小，這樣道床板在支承層28天后施工產(chǎn)生貫通裂縫的可能性要小得多。

（2）對(duì)軌枕下方混凝土要適當(dāng)振搗，漏振和過振都可能造成離縫，當(dāng)振搗混凝土?xí)r，混凝土表面不再冒泡及不再陷落時(shí)應(yīng)立即停止振搗，并在混凝土終凝之前對(duì)軌枕周邊的混凝土分時(shí)段多次壓抹收面。

（3）掌握好軌排螺桿和鋼軌扣件的松開時(shí)間，當(dāng)混凝土初凝時(shí)應(yīng)開始松開鋼軌扣件和軌排螺桿，避免軌排鋼軌因溫度變化伸長(zhǎng)或縮短，造成軌枕位移而導(dǎo)致離縫的產(chǎn)生。

（4）做好混凝土表面的壓抹收面工作。在混凝土終凝前至少要進(jìn)行5-6次的壓抹收面工作，使混凝土即將出現(xiàn)裂縫的部位得以修復(fù)，這是防止混凝土表面產(chǎn)生裂縫的有效技術(shù)措施之一。

（5）加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)生養(yǎng)護(hù)。水份蒸發(fā)過快是混凝土發(fā)生收縮裂縫的主要原因，混凝土環(huán)境濕度越大，收縮量就越小，所以必須對(duì)混凝土凝結(jié)、硬化過程中采取“保水”措施?；炷脸跄蟛扇○B(yǎng)護(hù)劑噴霧養(yǎng)護(hù)，終凝后采取土工布覆蓋，外包塑料薄膜養(yǎng)生養(yǎng)護(hù)，并定期對(duì)土工布進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，同時(shí)要考慮混凝土外界環(huán)境溫度及養(yǎng)護(hù)水溫度，不得與道床板溫度差超過15℃，養(yǎng)護(hù)期不得少于7天。

通過對(duì)CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道道床板裂縫的分析，無砟軌道道床板貫通裂縫是所有裂縫類型中發(fā)生頻次最高的裂縫，也是路基地段的高發(fā)裂縫，是無砟軌道道床板裂縫預(yù)防和控制的重點(diǎn)、難點(diǎn)。對(duì)于無砟軌道道床板貫通裂縫，應(yīng)以路基作為重點(diǎn)，從設(shè)計(jì)、施工方面加以分析研究，設(shè)計(jì)上應(yīng)在考慮軌道整體性、平順性的前提下，是否可以對(duì)道床板進(jìn)行分塊式澆筑，分塊長(zhǎng)度可通過設(shè)計(jì)檢算結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐來確定，在一節(jié)段內(nèi)以不產(chǎn)生貫通裂縫的最大長(zhǎng)度為標(biāo)準(zhǔn)，這樣施工生產(chǎn)的道床板產(chǎn)生貫通裂縫幾率勢(shì)必將會(huì)大為減小。至于其他類型的裂縫，影響裂縫產(chǎn)生的因素雖然很多，如混凝土的材料性能，施工環(huán)境（溫度、空氣中的濕度等）、施工過程的控制等，但均屬于局部產(chǎn)生的裂縫，只要精心組織施工，加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)生養(yǎng)護(hù)，防止裂縫的產(chǎn)生是完全可能的。對(duì)于已產(chǎn)生的各種裂縫應(yīng)制定專項(xiàng)施工專項(xiàng)方案，利用現(xiàn)有先進(jìn)的混凝土裂縫處理技術(shù)及時(shí)處理 ，避免裂縫的延伸、擴(kuò)大。

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