浅谈整体道床施工裂纹的产生原因和防治措施

浅谈整体道床施工裂纹的产生原因和防治措施

闫国栋

中铁一局集团新运工程有限公司

摘要：城市轨道交通整体道床以混凝土结构占主导地位，整体道床施工防治不当易产生裂缝，裂缝会造成混凝土承载能力、耐久性及防水性降低，严重时会影响行车安全。作者通过施工现场观察和查阅有关参考文献和规范，总结施工经验,现对城市地铁混凝土道床裂纹产生的原因和预防进行浅谈。

关键词：混凝土;;裂纹 防治措施

1 工程概述

青岛地铁1号线为南北走向线路，线路起至青岛市黄岛区峨眉山路站终至城阳区东郭庄站，1号线工程共分为三个标段，中铁一局集团有限公司承建轨道安装二标，施工范围为：青岛站（K33+500）至青岛北站（K48+410），共11站12区间，线路长14.91km。其道床类型囊括普通整体、减振扣件整体、减振垫浮置板、钢弹簧浮置板等。

2 整体道床裂纹形成的原因

整体道床的裂纹出现，与混凝土内部温度密切相关，而浇筑温度、水泥水化热及结构散热等因素，是影响整体道床内部温度的主要原因。其中，浇筑温度容易受外部环境的气温影响而发生变化，外部环境气温越低，混凝土的浇筑温度也就越低；当然，外部环境的气温降低，也会在一定程度上增加混凝土的内外温度梯度。故外部环境气温降低过快，易形成较大的温度应力，进而导致整体道床出现裂纹。同时，外部环境的湿度也会导致整体道床出现裂纹。这主要是因为，外部环境的湿度下降，会加快混凝土的干缩，进而导致裂纹出现。经分析整体道床裂纹出现的起因，主要归纳于内部和外部两大方面。下面对城市轨道道床板裂纹产生的原因进行分析。

2.1“内部”因素

混凝土是由水泥、骨料、水、外加剂和各种掺合料组合而成的人造石材。

1. 水泥的品种和数量。水泥等级的高低与混凝土徐变的大小呈现负相关性。一般而言，水泥的等级越高，其细度越细，早期强度越高，混凝土徐变越小，不易出现裂纹。

2. 其细度越细，早期强度越高，混凝土徐变越小，就不易产生裂纹，反之则不然。

3. 骨料的影响。粗细骨料的级配不良，也会对混凝土产生较大的伸缩量，增加了裂纹产生的几率。

4. 外加剂和掺合料的种类。外加剂的应用改善了混凝土的性能，可延缓混凝土初期水化热，降低混凝土的温升速度，减少裂纹发生；而掺合料的应用，能显著改善混凝土的性能指标，如低温抗裂性、耐久性及高温稳定性等。如果外加剂和掺合料选用不当，也是直接造成混凝土开裂的重要原因。

5. 水胶比和塌落度的影响。为了提高流动性和可泵性，会要求塌落度比较大，流动性好，但会造成局部粗细骨料堆积，离析现象，混凝土易脱水干缩，容易产生裂纹。

2．2“外部”因素

（l）在在整体道床浇筑过程中施工工艺不当，保护层过厚易产生裂纹。

（2）轨枕下方混凝土振捣不到位，导致轨枕下方出现孔洞和裂纹。

（3）模板支撑的刚度不足，导致混凝土浇筑期间的振捣操作，造成模板移位或胀开；而拆模时间过早，也会导致混凝土在终凝前，过早承载或受到振动，诱发裂纹出现。

（4）混凝土浇筑结束后，未在规定时间内实施钢轨的应力放散，导致钢轨在伸缩过程中，造成轨枕的位移，导致裂纹发生。

（5）在双块式轨枕的侧面及角部，多因新旧混凝土的粘结度不足降低混凝土的整体强度，引起道床裂纹。

（6）洒水养护不及时，导致混凝土中的水分蒸发过快，过早的出现脱水现象，加快了混凝土的干缩。同时，浇筑完成后的养护时间不够，也会加剧混凝土的碳化，直接影响混凝土的使用寿命。而混凝土养护期间，若遭遇低温环境，也会因受冻出现裂纹。

（7）在混凝土的终凝初期，过早的开展下一步施工工序，或路面过于集中的放置施工器具、材料，也会造成较大的施工荷载和震动，增加裂纹出现风险。

（8）混凝土入模温度降得太多，则混凝土表面比内部硬化得快，等到内部升温而膨胀时，表面容易开裂。

（9）混凝土表面温度与内部温度、表面温度与环境温度出现过大的差异，升降温速度过大，容易出现裂纹。

3 现浇混凝土裂纹的防治措施

3.1“内因”防制措施

1. 一般来说，水泥强度发展越快，混凝土早期强度越高，混凝土徐变越小，为控制混凝土干缩与徐变，尽可能用高标号水泥。在满足强度的前提下，水泥用量越多，混凝土收缩与徐变越大，控制水泥用量，可有效控制裂纹产生。

2. 合理选用粗细骨料，减少砂中含泥量，有利于提高混凝土工作性及减少混凝土拌和时的需水量，从而减少混凝土干缩性。

3. 外加剂可以有效延缓混凝土初期水化热和降低混凝土温升速度，减少裂纹发生。如膨胀剂可补偿混凝土收缩，防止收缩裂纹。减水剂或引气剂，有助于混凝土浇筑均匀和振捣密实，大大提高混凝土潜在质量和抗裂性。矿物掺合料的添加应用，能在改善混凝土性能指标如低温抗裂性、耐久性等方面产生积极作用，进而有效提升混凝土的整体性能。一般而言，水胶比越大，混凝土的强度就越低；水泥用量越大，混凝土收缩和徐变也就越大，应最大限度地减少混凝土水泥用量，最大限度地使用辅助胶凝材料。

3.2“外因”防制措施

（1）加强混凝土在浇筑过程保护层厚度的控制，采用混凝土控制标尺，按照图纸要求反算出钢轨顶面至道床混凝土面的距离，使混凝土保护层达到设计要求。

（2）振捣使用插入式振捣棒斜插或者侧位插入到轨枕正下方，应快插慢拔充分振捣，使混凝土充分填满在轨枕下方，振捣适度、密实。

（3）模板应满足强度。刚度、稳定性的要求。相邻道床板之间，横向模板间增加楔子顶紧，模板受力均匀，模板的支撑杆应处在同一断面上；混凝土达到设计强度要求后，才可进行拆模处理。

（4）钢轨应力放散。在混凝土终凝8-10小时后，松掉轨枕T型螺栓，及时对钢轨进行应力放散，保证钢轨在自然状态下的自由伸缩，从而减少道床板通过轨枕传递下来的内力，而避免裂纹产生。

（5）浇筑混凝土之前，充分湿润轨枕四周，使轨枕和新浇筑混凝土面能良好的结合；浇筑完成抹面压光前，混凝土还处在塑性状态，沿轨枕周边进行最后一道预压收面，消除塑性裂纹和泌水毛孔等缺陷（此过程需在松掉T型螺栓之后进行）。

（6）养护智能系统。混凝土养护智能控制系统可以通过温度、湿度检测装置获取温度和湿度信息，并传递给控制装置，控制装置按照预定时间点控制调节混凝土的温度和湿度。同时，操作人员可以通过人机交互装置输入运行指令，由控制装置执行。混凝土养护自动化，可减少人为因素影响，提高养护质量。

（7）控制下道工序施工时间。要充分考虑各种施工荷载的影响，严格控制下道工序所需材料的周转时间。

（8）混凝土入模温度宜控制在5～30℃，混凝土入模温度与轨枕或临接的已硬化混凝土表面温度温差不应大于15℃，轨枕和临接的已硬化混凝土表面温度不应低于2℃，施工中做好检验数量和测温记录。

（9）模板拆除或养护过程中，应注意混凝土表面与内部、表面与环境之间的温差＜15℃。养护用水和混凝土表面温差不应大于15℃。在混凝土的自然养护期间，需及时在浇筑结束后的1h内，开展保湿及保温干预。

4 裂纹防治的效果评价

在青岛地铁1号线整体道床长时间的跟踪和研究下，对道床板表层出现裂纹的情况进行了内外部因素的分析、控制，在很大程度上预防了道床板表层出现裂纹的情况，受到了监理和业主的高度赞扬。

结束语

城轨交通整体道床混凝土施工产生裂纹几乎是质量通病。坚持“预防为主，防治结合”的原则，首先在思想上提高认识，然后在施工的过程中严格按照本文的防治措施执行，精益求精，严格执行三检制，控制好施工中的每一道工序，才可能最大限度的预防和减少裂纹的产生，生产出质量合格的混凝土产品。

参考文献

[1]GB50157-2013 地铁设计规范

[2]GB50010-2002 混凝土结构设计规范

[3]TB10424-2018铁路混凝土工程施工质量验收标准

[4]混凝土工程裂纹预防与控制 富文权 韩素芳

[5]混泥土裂缝的预防与处理 李斌

（注：本文中出现的数字根据当地外界气候条件和具体施工过程中规律所得出的）