中铁十四局集团第三工程有限公司 山东 272100
摘要：随着我国高速铁路的不断发展，无砟轨道施工技术得以迅猛突破。其中，具有造价低、工艺简单等优点的CRTS-I型双块式无砟轨道技术更是被多条高铁采用，但CRTS-I型双块式无砟轨道道床板裂纹产生机理及施工控制技术方面的研究尚不完善，防治措施尚不到位，道床板裂纹控制依然是无砟轨道控制难题。本文以宝兰客专某标段为例，通过对CRTS-I型双块式无砟轨道裂纹产生的机理分析研究，制定了具体的防治措施，完善了施工控制技术，加强了现场过程控制，保证了无砟轨道的施工质量。
关键词：CRTS-I型双块式无砟轨道；裂纹；机理；防治措施；控制技术
1.工程概况：
本标段地处我国西北，位于黄土高原西部，属于温带大陆性季风气候。常年干燥少雨，冬季寒冷漫长，夏季短促，气温高，秋季降温快，全天温差较大。因CRTS-I型无砟轨道道床板为现浇钢筋混凝土整体结构，在这种气候下，混凝土质量极易受外界环境因素影响，所以对如何控制道床板开裂问题又提出了更高的要求。
2.混凝土裂纹种类及危害：
通过对CRTS-1型双块式无砟轨道现场施工的观察，道床板常见裂纹有：
(1).轨枕横向裂纹。(2).轨枕轨脚位置八字裂纹。（3）.道床板表面裂纹（龟裂）。（4）.侧面裂纹等。
道床板裂纹常见危害有：(1).雨水渗透进裂隙，导致钢筋锈蚀，列车荷载的复合作用，会逐渐增加裂纹宽度，裂缝不断发展，继而形成恶性循环。(2).长期作用后可能会导致轨枕的脱落，严重者甚至会造成地基的沉降，降低无砟轨道的耐久性，削弱道床板的承载力，危及行车安全。
3.裂纹产生原因研究：
通过研究发现，道床板出现裂纹主要原因有如下几点：
3.1混凝土坍落度过大造成混凝土强度降低、沁水，导致道床板的开裂。
3.2框架轨排轨缝间距小。在高温情况下钢轨温度也随之升高，钢轨拉伸膨胀，较小轨缝使得钢轨起拱，在钢轨的作用下无砟轨道混凝土产生应变，造成道床板拉裂。
3.3混凝土浇筑过程中轨枕及底座板未湿润。因轨枕周围新旧混凝土的粘合性不好，造成混凝土的离缝现象的产生；同时在轨角处混凝土失水后容易朝不同方向收缩，造成枕角“八”字裂缝。
3.4.漏振、空洞、振捣不密实是直接影响混凝土结构强度的施工弊端。在铁路运营长期动荷载的作用下，混凝土结构逐渐破坏，继而导致裂缝产生。
3.5抹面过程中洒水。为方便抹面，作业人员采用混凝土面加水提浆的不规范操作，导致混凝土表面与内部强度提升无法同步，造成表面开裂。
3.6.养护。当环境温差较大，气候比较干旱时。混凝土浇筑完未及时养护，混凝土强度急剧提高，造成其自应力迅速超过混凝土自身的约束力而产生裂缝。
3.7松扣件不及时。当混凝土处于初凝状态时，其抗拉强度趋近于零，所以扣件不松的情况下当钢轨因温差变化拉伸时会将混凝土拉裂。
3.8抹面施工未在防风棚内进行。进行抹面施工时，受外界自然风的影响，表面混凝土风干初凝，从而产生干缩裂缝。
4.裂缝防治措施：
为控制道床板裂缝的出现和发展，便于道床板混凝土自应力的释放。通过研究裂纹产生在原因，采用针对性的施工措施，从而在施工过程中有效的预防和避免了裂缝的产生。
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4.1混凝土优化
4.1.1控制混凝土的坍落度
通过现场试验表明：混凝土坍落度应控制在120mm-140mm范围内。此时混凝土强度上升较快，并可在最短的时间内形成抵抗外部应力的约束力，可以最大限度的减少道床板表面裂缝。
4.1.2添加內养护剂
因本段线路地处我国西北，气候极端干燥、降雨量稀少、蒸发量大以及温差较大所以普通混凝土在这种气候条件下尚未进行最终抹面，表面就因严重失水而产生塑性裂缝。为解决以上问题，在无砟轨道混凝土掺入內养护剂以提高混凝土的抗裂性。通过3个月的对比试验，结果表明普通混凝土裂缝率高达25.3%，而掺入内养护剂的混凝土裂缝率只有0.3%。可见内养护剂可以提高混凝土抵抗塑性开裂和长期收缩开裂的能力。
4.2合理调整轨缝间距
根据钢轨吸热拉伸的特性，在轨排铺设的过程中要合理控制轨排轨缝间距。轨缝间距宜控制在8mm-10mm，留足钢轨的伸缩变形量，避免钢轨拉伸上拱现象发生。
4.3混凝土浇筑
精调结束后12h以内必须进行混凝土的浇筑，超过12h，或环境温度变化超过15℃，或受到外部条件影响，必须重新检查或调整。
4.3.1混凝土浇筑时间优化：隧道距洞口200m范围往内24h均可进行施工；距洞口200m范围内以及洞外施工选择晚上进行混凝土浇筑，以避开高温、日照强烈以及大风天气，防止因自然因素影响混凝土质量而导致道床板开裂。同时在浇筑混凝土之前要注意轨枕周围及底板的润湿，保证新旧混凝土的粘合性，不致离缝现象产生。
4.3.2在浇筑的过程中，采用龙门吊吊装料斗，人工配合卸料的方式施工。严格按照“之”字形浇筑路线进行均匀布料，混凝土从一端顺序推进，布料过程严谨使用振动棒拖、赶混凝土。
4.3.3.混凝土均匀布料后，首先使用φ50振动棒均匀振捣，保证混凝土密实；其次轨枕周围使用?30振动棒进行二次振捣，使轨枕底部充实混凝土，不致空洞产生。
4.4抹面施工
在混凝土振捣结束后，由3个抹面作业小组依次推进，混凝土初凝前应经过3-5次抹面。针对干旱大风环境下，混凝土失水较快，表面易开裂以及强烈日照下混凝土、钢轨温度上升较快的问题，洞外抹面施工应在遮阳防风棚中进行。为防止轨枕轨脚的“八”字裂缝，在抹面过程中轨脚位置埋入10cmX10cm铁丝防裂网（深度2cm-3cm）然后再通过挫、压等手段提浆，严谨洒水提浆。
4.5养护
混凝土抹面结束后，及时喷洒养护液进行养护。成膜型养护液后可有效防止混凝土水分散失，从而达到养护的目的。待喷洒养护液4h-6h成膜后混凝土需及时覆盖“两布一膜”滴灌养护（将塑料管扎孔，扎孔原则是近端疏远端密，近端扎孔细远端扎孔粗）水桶支架要保证足够的高差，能满足水压要求，以保证水能顺畅的流至滴灌塑料管底端。
4.6及时松扣件及鱼尾夹板
为避免钢轨温度上升过快而引起的形变造成道床板混凝土的开裂，在混凝土达到初凝状态后应及时松开扣件，防止高温下钢轨的拉伸造成混凝土的开裂。混凝土初凝状态可通过4kg钢球覆压混凝土面来确定（混凝土面下陷30mm-40mm为标准），熟练后可通过手指轻轻按压混凝土面，无明显压痕来确定混凝土初凝状态。
5.实际应用取得的成效
采用常规混凝土及传统的施工工艺完成混凝土浇筑后道床板开裂严重，并且大部分裂缝宽度大于0.02mm，并且随时间的推移逐渐发展，为后期运营埋下安全隐患。为保护施工质量,本标段通过研究道床板裂纹产生机理，制定针对性的施工措施，道床板混凝土裂缝显著减少。经观察得知，较之常规C40混凝土和施工工艺，同一区段裂缝数量减少96.7%，轨枕离缝现象为0处，轨脚“八”字裂纹亦得以控制。
6.结语：
无砟轨道具有平顺性好，稳定性好，使用寿命长，耐久性好，维修工作少等优点，但在西北极端气候下施工无砟轨道，采用常规C40混凝土以及传统的施工工艺难以保证道床板的施工质量，更难以达到无砟轨道所具有的一系列优点。本文以宝兰客专某标段CRTS-I型无砟轨道为例，讲述了在西北地区，干旱少雨、蒸发量大、气候干燥及早晚温差较大等不利因素下施工无砟轨道常见的几种裂缝形式，并分析了几种产生裂缝的主要原因。通过混凝土优化、施工工艺优化等措施与传统的施工工艺、常规混凝土的对比，发现本文采取的混凝土防裂措施起到了显著的作用，大大提高了道床板混凝土的施工质量。为该类地区CRTS-I型无砟轨道的施工提供了宝贵的经验。
参考文献：
【1】吴维洲.CRTS-I型双块式无砟轨道道床混凝土开裂分析及控制措施.《中国铁路》2013
【2】王枢. 高速铁路路基上双块式无砟轨道道床板混凝土裂纹综合防治技术.《铁道建筑技术 》- 2014
【3】中华人民共和国铁道部.铁建设[2010]241号.高速铁路轨道工程施工技术指南.2010
【4】雷前明 于大志.极旱荒漠地区无砟轨道道床板防裂措施.《铁道建筑》.2014
论文作者:朱耀璋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/22
标签：混凝土论文; 床板论文; 裂纹论文; 轨道论文; 裂缝论文; 轨枕论文; 钢轨论文; 《防护工程》2018年第4期论文;