宮海鵬 上海鐵路局滬杭鐵路客運(yùn)專線股份有限公司

1 引言

新建上海至杭州鐵路客運(yùn)專線位于長(zhǎng)江三角洲西南緣及杭嘉湖平原地區(qū)，東連我國(guó)經(jīng)濟(jì)中心城市上海，西接國(guó)際知名旅游城市杭州，途經(jīng)松江、金山、嘉興、桐鄉(xiāng)、海寧、余杭等市(區(qū))，全線運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)度約158.82 km，設(shè)計(jì)時(shí)速為350 km。項(xiàng)目于2009年4月1日開(kāi)工建設(shè)，2010年10月26日建成通車。開(kāi)通運(yùn)營(yíng)以來(lái)，滬杭高鐵對(duì)進(jìn)一步拉近滬杭兩地時(shí)空距離，促進(jìn)沿線社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮了十分重要的作用。

雖然無(wú)砟軌道有"免維修"的說(shuō)法和優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際上，在長(zhǎng)期通車運(yùn)行和各種復(fù)雜外界自然環(huán)境的作用下，一些軌道結(jié)構(gòu)會(huì)不可避免地發(fā)生損壞或老化，結(jié)構(gòu)病害也隨之出現(xiàn)，水泥乳化瀝青砂漿離縫就是其中病害之一（見(jiàn)圖1），若任其發(fā)展，將會(huì)影響高速鐵路運(yùn)行的舒適度甚至行車安全。因此，我們有必要對(duì)砂漿離縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并在今后的施工及運(yùn)營(yíng)維護(hù)中采取相應(yīng)的措施，以最大限度地避免砂漿離縫的產(chǎn)生。

圖1 水泥乳化瀝青砂漿產(chǎn)生離縫

2 產(chǎn)生水泥乳化瀝青砂漿離縫的主要原因

水泥乳化瀝青砂漿是連接軌道板和底座板的充填層，是無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它由乳化瀝青、水泥（硅酸鹽水泥）、水、細(xì)骨料（河砂、機(jī)制砂）以及添加劑（膨脹劑、發(fā)泡劑、消泡劑、引氣劑、減水劑等）按照一定的配比組成。水泥乳化瀝青砂漿充填層是軌道結(jié)構(gòu)承上啟下的關(guān)鍵部位，主要起到填充、支撐、承力和傳力的作用，并可為軌道提供一定的剛度和彈韌性。其性能和質(zhì)量直接影響到列車運(yùn)行品質(zhì)、軌道結(jié)構(gòu)耐久性和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本,是鐵路客運(yùn)專線建設(shè)的關(guān)鍵材料之一。造成水泥乳化瀝青砂漿離縫產(chǎn)生的原因主要有：

2.1 水泥乳化瀝青砂漿的體積膨脹與收縮

由于水泥乳化瀝青砂漿是由上述材料經(jīng)機(jī)械攪拌混合而成的一種新型有機(jī)--無(wú)機(jī)復(fù)合材料，與水泥、混凝土相比，由于無(wú)機(jī)膠凝材料的存在，具有高流態(tài)特性的水泥乳化瀝青砂漿容易產(chǎn)生較大的體積收縮。此外，由于要求水泥乳化瀝青砂漿要有0-2%的膨脹率，因此一些膨脹劑的摻入，會(huì)使水泥乳化瀝青砂漿先膨脹后收縮，從而產(chǎn)生較大離縫。

2.2 軌道板的翹曲作用

CRTSⅡ型軌道板是在軌道板場(chǎng)預(yù)制，在板場(chǎng)內(nèi)和吊裝現(xiàn)場(chǎng)采用三點(diǎn)支撐存放。在存放過(guò)程中，由于支撐點(diǎn)的不均勻沉降或板的上下表面溫差，易造成板的變形，這種變形不斷累加，就會(huì)產(chǎn)生板的翹曲。另外，在長(zhǎng)期列車荷載和自然溫差的作用下，也容易形成板的翹曲，從而產(chǎn)生離縫。

2.3 不同介質(zhì)的變形差異

軌道板與水泥乳化瀝青砂漿是兩種不同材料構(gòu)成的軌道結(jié)構(gòu)，其線膨脹系數(shù)必然存在差異。在相同溫度變化過(guò)程中，發(fā)生的收縮或伸長(zhǎng)值不同。當(dāng)軌道板的伸長(zhǎng)量過(guò)大時(shí)，限于兩端固定端刺的約束，會(huì)發(fā)生向上的微微隆起，從而與砂漿層脫離，形成離縫。

2.4 不恰當(dāng)?shù)氖┕すに囉绊?/h3>

水泥乳化瀝青砂漿是一種極敏感的有機(jī)--無(wú)機(jī)復(fù)合材料，其配比、拌制方法、灌注過(guò)程以及外界環(huán)境都對(duì)其性能有重要的影響。因此，水泥乳化瀝青砂漿施工的各個(gè)環(huán)節(jié)都必須非常規(guī)范。

一般情況下，灌注水泥乳化瀝青砂漿封邊采用水泥砂漿（傳統(tǒng)的水泥、沙子和水的混合物），按照軌道板精調(diào)后盡快灌漿的原則，所用的封邊砂漿具備早強(qiáng)快硬的特性，由于所采用的封邊砂漿較干，水泥乳化瀝青砂漿與其接觸后，失水較多，造成砂漿硬化收縮。

2.5 路橋過(guò)渡段支撐層變化引起

路橋過(guò)渡段作為剛性橋臺(tái)與柔性路堤的結(jié)合部位，在結(jié)構(gòu)上是塑性變形和剛度的突變體。雖然在路基和橋梁之間設(shè)置一定長(zhǎng)度的過(guò)渡段，使軌道的剛度逐漸變化，并最大限度地減少路橋間的沉降差。但由于兩種結(jié)構(gòu)物剛度不同，在長(zhǎng)期垂直荷載的作用下，還是會(huì)或多或少地產(chǎn)生不均勻沉降，反映在砂漿層上即是離縫的產(chǎn)生。

3 避免砂漿離縫產(chǎn)生所采取的措施

3.1 優(yōu)化調(diào)整水泥乳化瀝青砂漿的配合比

相關(guān)試驗(yàn)表明，W/B(總用水量與無(wú)機(jī)膠凝材料用量之比)、A/B(乳化瀝青用量與無(wú)機(jī)膠凝材料用量之比)和單方無(wú)機(jī)膠材用量對(duì)水泥乳化瀝青砂漿收縮性能有較大影響。隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增長(zhǎng)，CRTS-Ⅱ型水泥乳化瀝青砂漿的收縮率隨著W/B和單方無(wú)機(jī)膠材用量的增高而增大，隨著A/B的增高而減小，并且與W/B和A/B相比，無(wú)機(jī)膠凝材料用量對(duì)水泥乳化瀝青砂漿硬化體收縮率的影響更大。因此，為控制CRTS-Ⅱ型水泥乳化瀝青砂漿硬化收縮率，W/B不宜超過(guò)0.51，A/B不宜低于0.29，無(wú)機(jī)膠凝材料用量不宜超過(guò)540 kg/m3。

3.2 加強(qiáng)軌道板的存放管理

無(wú)論是在軌道板預(yù)制場(chǎng)還是在現(xiàn)場(chǎng)軌道板吊裝存放區(qū)，都要對(duì)存板臺(tái)座地基進(jìn)行加固處理。另外，要控制好存板臺(tái)座的標(biāo)高，對(duì)存板臺(tái)座高差過(guò)大的臺(tái)座要進(jìn)行打磨處理，使其處于同一平面。滬杭高鐵松江板場(chǎng)對(duì)傳統(tǒng)的軌道板三點(diǎn)支撐進(jìn)行了改進(jìn)，采用整體板梁式存板臺(tái)座的設(shè)計(jì)，較好地解決了存板臺(tái)座的變形問(wèn)題，有效地控制了軌道板的變形。

3.3 優(yōu)化水泥乳化瀝青砂漿施工工藝

水泥乳化瀝青砂漿對(duì)外界環(huán)境敏感性極強(qiáng)、施工難度較大，砂漿的最終性能不僅取決于原材料的質(zhì)量，而且受施工環(huán)境、攪拌設(shè)備及工藝、灌注工藝以及施工人員的專業(yè)素質(zhì)等因素的影響很大。為確保工程質(zhì)量，必須提前進(jìn)行水泥乳化瀝青砂漿的施工工藝試驗(yàn)，以確定具體的投料順序、攪拌速度、灌注時(shí)間等工藝參數(shù)，且在正式拌制時(shí)必須嚴(yán)格按照工藝試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行控制。

3.4 加強(qiáng)封邊水泥砂漿潤(rùn)濕

在采用傳統(tǒng)的水泥砂漿封邊的情況下，為減少封邊砂漿對(duì)水泥乳化瀝青砂漿的吸水作用，在灌漿完成后，要對(duì)封邊水泥砂漿進(jìn)行潤(rùn)濕，對(duì)其補(bǔ)充水分。待水泥乳化瀝青砂漿達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，及時(shí)鑿除水泥封邊砂漿。

或者在封邊砂漿與板腔間內(nèi)襯一剛度較大的薄鋼片或不吸水的薄竹片，將封邊砂漿與新灌注水泥乳化瀝青砂漿進(jìn)行隔離，也可有效解決這一問(wèn)題。在滬杭高鐵的一些施工標(biāo)段，我們采用了專用的密封帶進(jìn)行封邊，也取得了良好的灌注效果。

3.5 適時(shí)去除精調(diào)爪

水泥乳化瀝青砂漿灌注后，會(huì)在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到體積最大值，進(jìn)而開(kāi)始收縮直至體積穩(wěn)定。施工單位要在工藝試驗(yàn)過(guò)程中，不斷觀測(cè)總結(jié)不同配比的水泥乳化瀝青砂漿其膨脹率與時(shí)間的關(guān)系，在其體積達(dá)到最大值時(shí)，及時(shí)去除精調(diào)爪，避免砂漿收縮而軌道板被精調(diào)爪支撐在二者之間產(chǎn)生的離縫。

3.6 及時(shí)覆蓋軌道板，減小溫差效應(yīng)

軌道板在存放過(guò)程中，要進(jìn)行覆蓋，避免軌道板上下表面溫差過(guò)大而產(chǎn)生的翹曲。同理，在施工過(guò)程中，也要加強(qiáng)軌道板的覆蓋。這是因?yàn)?，在白天，軌道板上表面溫度高于下表面溫度，軌道板?huì)產(chǎn)生向上的拱起，于是在軌道板中部產(chǎn)生離縫。而在夜間，軌道板上表面溫度低于下表面溫度，軌道板會(huì)產(chǎn)生向下的撓曲，于是在軌道板四角產(chǎn)生離縫。

3.7 及時(shí)縱連、錨固軌道板

CRTS-Ⅱ型板式無(wú)砟軌道是由大量的軌道板通過(guò)軌道板中央預(yù)埋的6根張拉筋縱連而形成的很長(zhǎng)的帶狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)砂漿強(qiáng)度達(dá)到要求時(shí)，就需要對(duì)軌道板實(shí)施張拉連接，使其形成整體，避免其與水泥乳化瀝青砂漿之間的縱向位移而產(chǎn)生的離縫。同理，軌道板的錨固，也即剪切連接是將軌道板與底座板連接成為一個(gè)整體，避免其與水泥乳化瀝青砂漿之間的上下位移而產(chǎn)生的離縫。

4 結(jié)束語(yǔ)

CRTS-Ⅱ型板式無(wú)砟軌道作為新型軌道結(jié)構(gòu)，要接受運(yùn)營(yíng)的長(zhǎng)期考驗(yàn)，在各種復(fù)雜外界自然環(huán)境的作用下，水泥乳化瀝青砂漿層會(huì)不可避免地產(chǎn)生離縫。在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，設(shè)備管理單位要加強(qiáng)觀測(cè)，研究砂漿變化規(guī)律，對(duì)產(chǎn)生的離縫要及時(shí)注漿維護(hù)，以延長(zhǎng)軌道壽命，保證軌道平順性和行車安全。