CRTSⅠ型双块式无砟轨道裂缝的预防及控制措施

CRTSⅠ型双块式无砟轨道裂缝的预防及控制措施

侯军候旭

1中国水利水电第四工程局有限公司第二分局沧州沧海文化产业园项目部青海西宁810000；

2陕西有色天宏瑞科硅材料有限责任公司工程科技部陕西榆林719000

摘要：高速铁路的建设，它一方面反映了我家总体综合实力，同时也为这个人口众多的国家减轻了交通运输压力。高铁建设可谓是“功在当代，利在千秋”。但是在建设过程中，我们却经常遇到一些难以解决的问题，其中无砟轨道混凝土板四周容易产生裂缝就是问题之一。本文结合宝兰客专无砟轨道施工情况，主要从混凝土原材料质量、混凝土浇筑过程、混凝土成型及养护等方面阐述CRTSⅠ型无砟轨道裂缝产生的主要原因进行分析，并根据不同原因引起的裂缝提出具有针对性的预防及控制措施。通过积极采取预防及控制措施，裂缝出现的频率明显降低。

关键词：CRTSⅠ型无砟轨道；裂缝；预防及控制

1工程概况

新建宝鸡到兰州客运专线定西段BLTJ-10标起讫里程KD901+064.95~KD932+174.1，全长22.1km。其中隧道约占线路总长的33%，桥梁约占线路总长的61.6%，路基约占线路总长的5.4%，本标段无砟轨道主要由底座板和道床板组成。该区域属中温带半干旱大陆性气候区，其特点是旱季长、雨季短，雨量较少但集中，年蒸发量远大于年降雨量，昼夜及冬夏温差变化大，四季分明；年平均气温6.7℃，极端最高温度34.9℃，极端最低温度-29.7℃；年平均降雨量386.6mm，年平均蒸发量1606.4mm，最大积雪厚度17cm，最大季节冻土深度统计值97cm，环境条件恶劣。

2混凝土裂缝类型及成因分析

随着混凝土技术在工程中的普遍应用，混凝土在现代工程建设中占有重要地位，而混凝土施工中的裂缝较为普遍，尽管我们在施工中采取各种措施，小心谨慎，但裂缝仍时有发生。混凝土裂缝是混凝土施工中常见的缺陷之一，且裂缝产生的原因很多，结合宝兰客专无砟轨道施工特点，主要有以下几个方面原因及裂缝类型。

2.1干缩裂缝

此类裂缝表现为表面性的，纵横交错，没有规律，分布不均，但对无砟轨道混凝土而言，表现为多沿短边方向分布。混凝土因内外蒸发失水不同而产生干缩变形，一般强度越高、水灰比越小、砂石比越大、砂灰比越大，混凝土的最终干缩越小；水灰比越大则干缩裂缝越大。

对于宝兰客专无砟轨道混凝土，外界昼夜温差大，使得混凝土底表面及外表面的水分蒸发不同，加之若混凝土成型后养护不当，环境温度过高、风吹日晒、水分散失、体积收缩，出现拉应力，引起混凝土开裂。

2.2温度裂缝

此类裂缝较其它裂缝较少，表现为裂缝走向无一定规律，但一般混凝土裂缝多与道床板短边平行，深进和贯穿的温度裂缝一般与短边平行或接近平行，裂缝沿纵向方向分段出现，裂缝宽度不一，表面裂缝一般出现在施工期间。温度裂缝主要集中在深秋与冬季来临前一段时间，浇筑完成的混凝土内外温度不均匀，或振捣不密实引起裂缝。

2.3塑性收缩裂缝

此类裂缝常出现在混凝土表面，形状规则，长短不一，互不连贯，裂缝较浅。塑性收缩是由于混凝土在终凝前表面失水过快，造成混凝土体积中水分过快散失，使得混凝土的强度不能抵抗这种应力而裂缝。无砟轨道混凝土在浇筑过程中振捣质量差、浇筑过程中仓号过于干燥而不洒水湿润及对双块式轨枕不提前洒水湿润、干热或大风天气下无砟轨道混凝土板成型后养护不及时等，易产生塑性收缩裂缝。

3混凝土板裂缝预防及控制措施

为了防止混凝土裂缝，在分析了混凝土裂缝成因后，对出现裂缝的不同原因，再采取有针对性的措施后可有效的预防和控制混凝土板面产生裂缝，从而提高混凝土施工质量、使用寿命及功能。

3.1原材料进场质量控制

无砟轨道混凝土所用的水泥、粉煤灰、外加剂等材料，进场时必须有生产厂家出厂质量证明书，同时按照相关规定做好进场质量检测工作，尤其是做好水泥的凝结时间和安定性检测，同时对于不同批次进场的水泥不得混合存放及使用。无砟轨道道床板施工所用的水泥优先考虑P.O42.5低碱水泥。同时为了降低单位混凝土水泥用量，减少混凝土中水泥水化热、改善混凝土的流动性、黏聚性和保水性，推迟水泥的水化热峰值的出现，在混凝土配合比设计阶段就应考虑加入一定量的粉煤灰，以代替部分水泥掺量。

用于混凝土的砂料，必须用级配良好的中砂，不许使用细砂。砂料进场前应按照规定进行检测，其颗粒风化岩含量、坚固性、有害物质含量等项目的指标应满足施工规范、规定要求。

用于混凝土的石子，进场前应做好石子针片状颗粒含量、含泥量、风化岩含量、强度等项目的检测，其指标应满足规范、规定要求。

3.2混凝土拌制过程控制

无砟轨道道床板混凝土的拌制时应严格按照混凝土配合比料单进行计量投料，并定期对拌和设备、称量设备进行校正工作。按照不同季节、天气情况提前做好砂石料含水率的检测控制，以便及时调整配合比中掺入用水量。

按照所配置拌和楼生产能力，确定各掺入料的计量数量，同时严格控制水灰比、坍落度的检测，尤其是要随时对坍落度进行不定时抽查。

按照设计的无砟轨道C40混凝土，结合施工经验，混凝土的拌制时间应控制在1.5min~2min、混凝土坍落度为12cm~14cm。为了控制混凝土的出机口及到达现场时的坍落度，应根据季节、天气及运输距离的不同有所调整。具体为春、秋季节将混凝土出机口的坍落度控制在13.5cm~14.5cm左右，可保证混凝土输送到现场的坍落度在12cm~14cm，混凝土浇筑时间一般控制在7：00~16：00；夏季高温施工过程中，混凝土出机口坍落度控制在15cm~16cm左右，可保证混凝土输送到现场的坍落度在12cm~14cm，混凝土浇筑时间一般控制在16：00~8：00。

对于夏季高温天气施工，还应做好防止砂石料温度过高，在料仓应搭设遮阳篷，防止太阳直射，同时使用井水对骨料在拌制前进行预降温施工（开盘前进行骨料含水率检测）。

3.3混凝土施工过程优化控制

无砟轨道道床板混凝土浇筑前，先对基面及双块式轨枕四周进行喷洒适量水（达到表面湿润但没有积水的程度），防止基面表面干燥吸水，避免混凝土在振捣后出现塑性干缩裂缝。

在不同温度条件下混凝土的运输时间需要严格控制，避免出现混凝土还未卸料就凝固的现象。按照施工经验，在5~18℃时混凝土运输时间不得超过2h；在19~28℃时混凝土运输时间不得超过1.75h；在29~33℃时混凝土运输时间不得超过1.5h。

道床板中的混凝土坍落度、浇筑时段选择、浇筑速度及振捣时间都是影响混凝土成型后质量的重点因素。对于混凝土坍落度、浇筑时段的选择可按照“3.2节”进行，对于混凝土浇筑速度、控制好振捣时间，根据现场实际情况得出每个振捣点振捣时间选择在15~20s左右，浇筑速度取决于振捣速度和后续混凝土的收面速度。考虑到夏季高温天气施工，若施工作业面出现中断或不连续等情况，都将可能导致混凝土无法及时收面、覆盖养护等，为避免此类现象，仓号连续浇筑不得超过100m（保证每个单元板浇筑完成）；混凝土振捣不足，容易使得混凝土出现蜂窝；振捣过量，则粗骨料下沉，混凝土离析，同时出现坡面混凝土向坡脚堆积的情况（曲线段），造成坡比发生变化，这两种情况都影响混凝土的强度。混凝土抹面可消除收缩裂缝，但需要控制过分抹面压光，避免出现表面龟裂。

无砟轨道道床板混凝土厚度均较薄，施工过程中应避免在高温、大风天气进行浇筑，以防止混凝土板在达到覆盖条件前出现因表面失水过快而出现的裂缝。露天作业可考虑增加一定数量的遮阳篷，可有效防止在大风、高温等天气混凝土病害的出现。

3.4隧道内设置施工缝

隧道内连续板施工时，每隔200m做一道通长施工缝，缝宽2cm，施工缝内填塞2cm硬质闭孔板。隧道内施工缝严格按照200m进行设置，施工缝的设置可有效减少混凝土成型后产生的预应力，减少裂缝的产生。

3.5轨枕四周增加水平分布筋

根据无砟轨道结构设计图纸，道床板处轨枕所配置钢筋距离道床板顶面约13cm，造成混凝土“素性”区域较大，容易造成混凝土在轨枕四周出现裂纹。为加强混凝土整体性，可在轨枕四周所配置钢筋顶面垂直于轨枕的八字角方向各布置3根30cm长的水平短钢筋（距离顶面4cm~5cm），或布置钢筋网片。结合本标段施工情况，可有效避免裂纹、裂缝的出现。

3.6无砟轨道道床板成型后的养护

无砟轨道道床板混凝土施工完成后，逐渐开始固结硬化，当外界相对湿度较小时，无砟轨道道床板将会从外向内逐渐失水，如果养护不到位，就会造成无砟轨道道床板表面失水快、收缩快，而无砟轨道内部失水慢、收缩慢，从而使得道床板上下收缩不一致，产生应力，形成裂缝，尤其在轨枕四周。

根据施工相关规定要求，无砟轨道道床板养护时间不得少于14d。混凝土养护优先使用外养护剂，同时覆盖土工布及塑料薄膜。根据不同施工作业环境，在露天作业的道床板如桥梁段、路基段，优先使用外养护剂及覆盖土工布、塑料薄膜；在隧道内道床板可使用土工布加塑料薄膜洒水养护。使用外养护剂时，先将施工段仓号内的道床板顶面进行喷涂养护剂并及时覆盖，待拆除侧模后及时对侧模进行涂刷养护剂；使用洒水养护时，应根据隧道通风情况及天气情况调整洒水次数，在一般天气条件下，白天洒水养护应每隔2~3h进行一次，夜间可适当减少；当遇到干燥、高温、持续大风天气时，应适当增加洒水养护次数，反之亦然。

无砟轨道道床板应在强度增加期间内持续养护，避免道床板受风吹、暴晒，以保护混凝土处于湿润状态，避免道床板失水开裂。在有条件的情况下，道床板混凝土在拌制时可考虑增加内养护剂来提高施工质量。

4结束语

混凝土裂缝是在施工中普遍存在的现象，宝兰客专无砟轨道道床板施工以来，多处不同程度出现了裂纹、裂缝现象。裂纹、裂缝的预防及控制是宝兰客专一个重点公关课题，特别是在施工工艺、材料、基础处理等方面均需加强控制，才能减少裂纹、裂缝的产生。我们在宝兰客专工程无砟轨道施工过程中不断总结施工经验，并借鉴类似气候条件下铁路的施工经验，同时结合宝兰客专无砟轨道施工特点，有针对性的制定了以上预防及控制措施。从施工过程来看，以上预防及控制措施对减少混凝土裂纹、裂缝的产生是非常有帮助的，但鉴于施工环境的变化、施工材料性能的变化，应根据施工地实际情况灵活调整，根据不同情况调整控制措施，避免混凝土产生裂纹、裂缝。

作者简介：

侯军（1982—），男，陕西咸阳人，工程师，主要从事水利水电工程、铁路工程施工，中国水利水电第四工程局有限公司第二分局沧州沧海文化产业园项目部总工程师

候旭（1987-），男，陕西咸阳人，工程师，主要从事石油化工、新材料工程，陕西有色天宏瑞科硅材料有限责任公司工程科技部副部长