李清油

(中鐵二局股份有限公司,四川成都610031)

近年來(lái)，高速鐵路已成為我國(guó)鐵路建設(shè)的主流,成為交通運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈。路堤段無(wú)砟軌道為連續(xù)結(jié)構(gòu)，其產(chǎn)生裂縫是必然的。如何解決路堤段無(wú)砟軌道道床板裂縫是鐵路建設(shè)中的一個(gè)難題。裂縫既是混凝土的質(zhì)量通病，也是道床板最主要的病害，它破壞了道床板結(jié)構(gòu)的完整性，危害著鐵路使用的安全。只有弄清它產(chǎn)生的原因，并采取相應(yīng)的措施，對(duì)之進(jìn)行有效的預(yù)防和控制，減少并降低發(fā)生的機(jī)率，才能提高結(jié)構(gòu)實(shí)體質(zhì)量，有效的延長(zhǎng)其使用壽命。本文結(jié)合大西客專站前9標(biāo)施工管理實(shí)際，從設(shè)計(jì)因素、混凝土原材料和內(nèi)部成因、施工工藝、外部因素和施工管理六個(gè)主要方面對(duì)路堤段裂縫產(chǎn)生的成因進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，同時(shí)介紹了相應(yīng)的預(yù)防控制措施。

1 路堤段無(wú)砟軌道組成

無(wú)砟軌道自上而下依次由鋼軌、扣件、軌枕、道床板和支承層、基床表層、基床底層、基床以下填料組成。

2 道床板裂縫發(fā)生特點(diǎn)

裂縫特點(diǎn)：①裂縫沿著軌枕邊緣貫通；②兩枕角裂縫相互連通；③枕角裂縫；④邊緣裂縫(圖1)。

圖1 裂縫圖(注：為了把裂縫顯示得更加清楚，作者選擇了已修補(bǔ)的裂縫圖片)

3 影響裂縫的六個(gè)因素及控制措施

3.1 設(shè)計(jì)影響因素及控制措施

3.1.1 設(shè)計(jì)影響因素

(1)軌枕四角未設(shè)置鋼筋加強(qiáng)帶。道床板頂層鋼筋在軌枕的四個(gè)角處未設(shè)加強(qiáng)帶(圖2)。轉(zhuǎn)角處是應(yīng)力相對(duì)集中的地方，在應(yīng)力的作用下四角易發(fā)生裂縫。

圖2 軌枕的四個(gè)角處未設(shè)加強(qiáng)帶

(2)道床板與軌枕四周接合部位無(wú)連接措施。道床板與軌枕四周接合部位無(wú)連接措施，導(dǎo)致新舊混凝土不能有效的粘接在一起，從而在接合部位出現(xiàn)裂縫(圖2)。

(3)結(jié)構(gòu)材料變形異步。軌枕、道床板、支承層三者之間，軌枕設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)C60，道床板設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)C40，支承層設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)C30。三種混凝土的強(qiáng)度等級(jí)及澆筑時(shí)間差異，在相同環(huán)境中，不同的材料熱脹冷縮系數(shù)也不一樣,外界溫度的變化，使變形不同步，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

3.1.2 設(shè)計(jì)因素造成裂縫主要控制措施

(1)施工前安排具有較強(qiáng)專業(yè)知識(shí)和豐富施工經(jīng)驗(yàn)專業(yè)人員對(duì)圖分專業(yè)進(jìn)行詳細(xì)、全面會(huì)審。

(2)施工中采用先進(jìn)、科學(xué)的措施避免設(shè)計(jì)因素帶來(lái)的影響。如上述因素中對(duì)軌枕四角道床板頂層鋼筋未設(shè)計(jì)加強(qiáng)帶的問(wèn)題，我們可以借助橋梁底座板凹槽四角鋼筋配置經(jīng)驗(yàn)，在道床板頂層鋼筋上軌枕角處斜向配置與道床板主筋等同規(guī)格的鋼筋，一處兩根，長(zhǎng)度控制在50～60 cm。

3.2 混凝土原材料因素影響及控制措施

3.2.1 材料影響因素

(1)水泥。水泥品種：選用水化熱低的普通水泥、火山灰水泥等品種，它們的混凝土收縮性??；礦渣硅酸鹽水泥、快硬水泥混凝土收縮值大。

水泥等級(jí)：水泥等級(jí)越高、細(xì)度越細(xì)，對(duì)混凝土開(kāi)裂影響越大。

水泥用量：在原材料一定的情況下, 高標(biāo)號(hào)混凝土與低標(biāo)號(hào)混凝土相比, 水泥用量較多,用水量少, 水膠比低。高標(biāo)號(hào)混凝土中毛細(xì)管壓力引起表面顆粒之間的壓力比低標(biāo)號(hào)混凝土的大,易出現(xiàn)塑性收縮縫。

(2)粗骨料。粗骨料粒徑越細(xì)、針片含量大，單方用灰量、用水量越多，收縮量增大。

(3)細(xì)骨料。細(xì)骨料含泥量過(guò)大，造成混凝土收縮增大；顆粒級(jí)配不良或采取不恰當(dāng)?shù)拈g斷級(jí)配，造成混凝土收縮的增大，導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

(4)摻合料。粉煤灰、磨細(xì)礦渣的使用使混凝土內(nèi)部固體顆粒堆聚更加密實(shí)，表面部分細(xì)小顆粒的存在使混凝土毛細(xì)管壓力增大，顆粒之間引力隨之增大,出現(xiàn)塑性收縮裂縫的可能性變大。另一方面，摻合料使混凝土凝結(jié)時(shí)間延長(zhǎng), 增加了混凝土表面的失水量, 同時(shí)使混凝土表面在塑性階段抗拉強(qiáng)度下降，增加了塑性收縮裂縫的出現(xiàn)。

(5)外加劑。在混凝土施工中, 外加劑已成為混凝土組成組分之一?；炷镣饧觿?、摻和料選擇不當(dāng)或摻量不當(dāng)，會(huì)增加混凝土收縮。不同種類外加劑對(duì)塑性收縮裂縫的影響不相同：緩凝劑在延緩水泥水化的同時(shí)降低了終凝前混凝土表面的抗拉強(qiáng)度, 延長(zhǎng)表面失水的時(shí)間, 所以增加出現(xiàn)塑性收縮裂縫的可能性；高效減水劑增加了混凝土終凝之前表面毛細(xì)管壓力和收縮應(yīng)力，同時(shí)使混凝土在保持流動(dòng)性時(shí)水膠比降低。

3.2.2 原材料影響控制措施

(1)水泥。選擇合適的水泥品種、等級(jí)，盡量?jī)?yōu)先選用水化熱低的硅酸鹽水泥，避免采用早強(qiáng)高的水泥。道床板為C40混凝土，應(yīng)選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。水泥的比表面積、游離CaO含量、堿含量、熟料中CaO含量等指標(biāo)應(yīng)符合《鐵路混凝土》(TB/T 3275-2011)規(guī)范要求。

(2)粗骨料。選用粒形良好、質(zhì)地堅(jiān)硬、線脹率小的潔凈碎石，粗骨料性能、累積篩余百分?jǐn)?shù)、壓碎指標(biāo)、堿活性等指標(biāo)符合《鐵路混凝土》(TB/T 3275-2011)規(guī)范要求。

(3)細(xì)骨料。選用級(jí)配合理、質(zhì)地堅(jiān)硬、吸水率低、孔隙率小的潔凈天然中粗砂、人工砂。不能選用海砂，因海砂含鹽。細(xì)骨料性能、累積篩余百分?jǐn)?shù)、堿活性等指標(biāo)符合《鐵路混凝土》(TB/T 3275-2011)規(guī)范要求。

(4)摻合料和混凝土外加劑。摻合料和外加劑選擇可提高混凝土耐久性能且品質(zhì)穩(wěn)的產(chǎn)品。外加劑與水泥及礦物摻合料之間應(yīng)具有良好的相容性，起到降低水泥用量、降低水化熱、改善混凝土的工作性能的作用。

3.3 混凝土內(nèi)部因素影響及控制措施

3.3.1 內(nèi)部影響因素

(1)配合比影響。在施工前未對(duì)現(xiàn)場(chǎng)砂、石的含水率測(cè)試，拌合計(jì)量系統(tǒng)未進(jìn)行校正，計(jì)量誤差超標(biāo)，改變了施工配合比參數(shù)而導(dǎo)致裂縫發(fā)生?；炷僚浜媳葏?shù)對(duì)其熱膨脹系數(shù)有不同的影響，主要為水泥用量的影響，在水泥用量一定時(shí)，熱膨脹系數(shù)隨水灰比增大而降低，當(dāng)用水量一定時(shí)，熱膨脹系數(shù)隨水灰比增大而增大。

(2)水灰比影響。水泥和粗、細(xì)骨料用量一定的的條件下，在0.35～0.65范圍內(nèi)，混凝土拌合物的水分蒸發(fā)速率隨水灰比的增加而增大，混凝土塑性收縮面積最大值對(duì)應(yīng)的水灰比約為0.5。當(dāng)水灰比小于0.5時(shí)；混凝土塑性收縮面積隨水灰比的提高而增大；當(dāng)水灰比大于0.5時(shí)，混凝土塑性收縮面積隨水灰比的提高而減小。

(3)水化熱影響?；炷聊Y(jié)時(shí)會(huì)放出熱量，這個(gè)熱量是多種物質(zhì)和水反應(yīng)產(chǎn)生的，故稱為混凝土水化熱。水泥水化熱使混凝土溫度升高?；炷翝仓跗趶椥阅Ａ亢蛷?qiáng)度都很低，對(duì)水化熱產(chǎn)生的應(yīng)變約束不大，溫度應(yīng)力也比較小; 隨著混凝土齡期的增長(zhǎng)，其彈性模量和強(qiáng)度相應(yīng)提高，對(duì)混凝土降溫收縮變形的約束越來(lái)越強(qiáng)，即產(chǎn)生極大的溫度、應(yīng)力，當(dāng)此時(shí)混凝土抗拉強(qiáng)度不足以抵抗該溫度應(yīng)力時(shí)，造成混凝土的裂縫。

(4)堿骨料約束?；炷林械墓橇霞s束水泥的膨脹和收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫；水泥中過(guò)燒的CaO和 MgO的水化速度很慢，在水泥硬化后再水化，引起混凝土膨脹，出現(xiàn)裂縫。

3.3.2 內(nèi)部因素影響控制措施

(1)加強(qiáng)材料控制管理，施工前對(duì)各種原材料進(jìn)行檢測(cè)。在各項(xiàng)指標(biāo)都滿足規(guī)范的前提下，計(jì)量最大允許偏差控制在水泥、礦物摻和料、外加劑、拌合用水±1 %;粗、細(xì)骨料±2 %的范圍內(nèi)。

(2)配合比設(shè)計(jì)人員應(yīng)做好理論配合比,深入施工現(xiàn)場(chǎng)，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的砂、石的含水率、施工工藝、澆筑情況, 對(duì)施工配合比進(jìn)行調(diào)整。盡量避免或減少使用摻合料及緩凝型外加劑, 以提高終凝前混凝土表面的抗拉強(qiáng)度。盡量降低水灰比，可有效降低水化熱，還可提高強(qiáng)度，減少收縮裂縫。

(3)配混凝土配合比時(shí),盡量做到 “一高三低” :高含氣量(混凝土含氣量不小于4%)低膠材料、低用水量、低坍落度。

針對(duì)婦科護(hù)理安全隱患實(shí)施對(duì)策后,護(hù)理人員的護(hù)理質(zhì)量及患者的滿意度有了明顯的提高,數(shù)據(jù)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。

3.4 工藝因素影響及控制措施

(1)振搗控制。振搗混凝土?xí)r，振搗或插入不當(dāng)、漏振。過(guò)振或振搗棒抽拔過(guò)快，搗固造成骨料重新進(jìn)行分布，影響混凝土的密實(shí)性和均勻性，骨料沉積于下部，上部水泥漿集中，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。

(2)抹面影響。為使道床板表面光滑、平整，進(jìn)行提漿收面或是撒布干水泥進(jìn)行收面，造成上部水泥漿集中，產(chǎn)生表面收縮裂縫。

(3)過(guò)早拆模?；炷敛鹉r(shí)間越早，拆摸后內(nèi)外溫差越大，混凝土開(kāi)裂的可能性就越大。故晚拆模對(duì)減小內(nèi)外溫差、防止混凝土開(kāi)裂有一定的作用。

(4)養(yǎng)護(hù)滯后。在混凝土施工后，沒(méi)有按規(guī)定的時(shí)間及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，夏季沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行灑水，冬季沒(méi)有及時(shí)進(jìn)行保溫，或是在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中工作做得不細(xì)，導(dǎo)致混凝土失掉水份而開(kāi)裂。

3.5 外部影響因素及控制措施

3.5.1 外部影響因素

(1)外部環(huán)境條件的影響。作業(yè)環(huán)境的溫度、相對(duì)濕度和風(fēng)速均影響混凝土表面水蒸發(fā)。環(huán)境溫度越高、風(fēng)速越大, 水蒸發(fā)速度也越大，裂縫發(fā)生機(jī)率越高。冬季氣溫過(guò)低，夏季氣溫過(guò)高，保溫保濕不及時(shí)或是措施不當(dāng)，導(dǎo)致混凝土過(guò)早失去水分，形成裂縫。

(2)支承層對(duì)道床板約束?；炷两Y(jié)構(gòu)在溫度變化時(shí)受到下部支承層的約束，產(chǎn)生外部的約束應(yīng)力，當(dāng)溫度從最高值開(kāi)始下降，混凝土產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，若拉應(yīng)力超過(guò)抗拉強(qiáng)度，混凝土就產(chǎn)生裂縫。

(3)路基本體不均勻沉降。施工中填料層厚超標(biāo)、壓實(shí)度未做到層層檢測(cè)。沉降觀測(cè)期，預(yù)壓荷載沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)值，趕工期提前卸載，觀測(cè)頻率不足，未進(jìn)行的沉降位移分析，現(xiàn)場(chǎng)不能根據(jù)觀測(cè)資料指導(dǎo)施工等出現(xiàn)不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫。

施工期間路基排水系統(tǒng)不暢通，雨季雨水沉積在路基的兩側(cè)；邊坡未及時(shí)防護(hù)，雨水從邊坡滲入。這兩種情況都會(huì)因雨水而軟化路基本體，產(chǎn)生不均勻沉降使道床板開(kāi)裂。

3.5.2 外部因素影響控制措施

(1)選擇恰當(dāng)?shù)幕炷翝仓r(shí)間，避免澆筑后出現(xiàn)氣溫急劇變化的情況。夏季多安排在晚上作業(yè)，冬季多安排在白天作業(yè)。做好養(yǎng)護(hù)工作，降低少混凝土表面水份蒸發(fā)速度。夏季高溫、多風(fēng)季節(jié),減少或避免陽(yáng)光直射混凝土表面，及時(shí)灑水覆蓋。冬季及時(shí)采取保溫措施，如棉被覆蓋、搭棚升溫等，確?；炷猎谡－h(huán)境中硬化。

(2)加強(qiáng)路基施工過(guò)程監(jiān)控，做好沉降觀測(cè)及數(shù)理分析,以用指導(dǎo)施工。在路基沉降穩(wěn)定后，施工作支承層，道床板施工時(shí)間與支承層的施工時(shí)間在不影響工期的前提下，間隔時(shí)間可適當(dāng)延長(zhǎng)，待支承層充分開(kāi)裂后再施作，可以少反射裂縫數(shù)量及寬度。

(3)對(duì)支承層材料控制，要求收縮性很小，低彈性模量。膠凝材料用量不大于200 kg，適當(dāng)加大碎石用量，摻加引氣劑，無(wú)坍落度，支承層混凝土不能超強(qiáng)，彈性模量約7 000～10 000 MPa。

3.6 管理方面影響及控制措施

3.6.1 四個(gè)主要影響因素

(1)培訓(xùn)交底不全面。在施工作業(yè)前，沒(méi)有組織對(duì)施工規(guī)范、質(zhì)量評(píng)定驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)以及施工圖的學(xué)習(xí);對(duì)于新技術(shù)、新工序，沒(méi)有進(jìn)行專項(xiàng)培訓(xùn)及逐級(jí)交底。導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)管理人員、作業(yè)人員對(duì)工序質(zhì)量控制要點(diǎn)不清、標(biāo)準(zhǔn)不明。

(2)作業(yè)過(guò)程控制不嚴(yán)。在作業(yè)過(guò)程中，為了使混凝土從混凝土灌車或輸送泵中放出，在搗固時(shí)為了搗固器容易插入，混凝土收面時(shí)為了收面方便容易，而隨意向混凝土加水，改變?cè)谢炷恋乃冶龋芽p發(fā)生機(jī)率增大。

(3)監(jiān)管員業(yè)務(wù)能力差?，F(xiàn)場(chǎng)管理人員不能勝任本職工作，不能對(duì)作業(yè)工序進(jìn)行正確的指導(dǎo)與監(jiān)督，不清楚工序質(zhì)量控制重點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)不了工作中的問(wèn)題或是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題不能及時(shí)正確處理。

(4)監(jiān)管資源配置不足?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管人員配置不能滿足 “一點(diǎn)三員” (即一個(gè)工點(diǎn)、一名技術(shù)員、一名領(lǐng)工員、一名安質(zhì)員)的要求，工地在晝夜作業(yè)的情況下，管理人員無(wú)法實(shí)行連續(xù)跟班指導(dǎo)與監(jiān)督，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管失控。

3.6.2 管理方面影響控制措施

強(qiáng)化作業(yè)前培訓(xùn)與交底，加強(qiáng)作業(yè)過(guò)程控制，做到的規(guī)章制度與工地需求相適應(yīng)；結(jié)合工地所需專業(yè)進(jìn)行人力資源調(diào)配，調(diào)配懂技術(shù)、有能力、責(zé)任心強(qiáng)的人員負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理。

4 常用的兩種裂縫修補(bǔ)方法

4.1 壓力注膠法

壓力注膠法(壁可法)適用于寬度≥0.2 mm裂縫，通過(guò)橡膠管自動(dòng)完成注膠。因注膠橡膠管具有較強(qiáng)的收縮性，借助收縮產(chǎn)生的壓力及向內(nèi)注膠時(shí)形成的內(nèi)外壓力差，把流動(dòng)性較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)膠(A、B組份)壓向裂縫末端而自動(dòng)完成注膠。

4.2 直接封閉法

直接封閉法適用于裂縫寬度在0.2 mm以下的裂縫，這是最簡(jiǎn)單和最普通的裂縫修補(bǔ)方法。就是用封縫材料直接涂于清理干凈的縫口表面，通過(guò)密封裂縫來(lái)防止水汽、化學(xué)物質(zhì)和二氧化碳侵入的方法。

5 結(jié)束語(yǔ)

道床板裂縫產(chǎn)生原因是多方面的，管理控制要從每一個(gè)細(xì)小環(huán)節(jié)抓起，做到粗活細(xì)作，細(xì)活精作。只有采用科學(xué)的技術(shù)方案對(duì)裂縫進(jìn)行有效預(yù)防和控制，減少及降低裂縫發(fā)生的機(jī)率，才能提高工程質(zhì)量，保證其結(jié)構(gòu)的完整性、使用的安全性。

[1] TB/T 3275-2011鐵路混凝土[S]

[2] 鐵道部經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院 CRTSI型雙塊式無(wú)砟軌道軌枕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[S]

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