（中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230023）

0 前言

蘭新鐵路第二雙線是我國首次在戈壁灘惡劣氣候地區(qū)采用雙塊式無砟軌道整體道床結(jié)構(gòu)型式的客運(yùn)專線，沿線多處于嚴(yán)寒、溫差大、風(fēng)沙大、日照強(qiáng)、干旱缺水等惡劣自然氣候條件下，道床板混凝土施工受環(huán)境因素影響較大，極易在早期產(chǎn)生裂紋，其中典型常見的裂紋形式有橫向貫穿裂紋、軌枕拐角處八字裂紋、軌枕周邊離縫、道床板表面收縮裂紋。裂紋可以導(dǎo)致道床板混凝土劣化，降低道床板的使用壽命。

1 道床板混凝土裂紋成因分析

道床板混凝土出現(xiàn)裂紋的成因復(fù)雜而繁多，但每條裂紋的產(chǎn)生均有一種或幾種主要原因，道床板混凝土裂紋成因大致可劃分如下幾種。

1.1 混凝土收縮引起的裂紋

道床板混凝土因收縮而引起的裂紋是最常見的，也是造成道床板體積變形或開裂的主要原因，包括塑性收縮和干燥（失水）收縮。

1.1.1 塑性收縮引起的裂紋

塑性收縮是指混凝土未凝結(jié)硬化前，還處于塑性狀態(tài)時(shí)發(fā)生的收縮。塑性收縮產(chǎn)生的原因主要是失水，即由于水分從混凝土表面蒸發(fā)損失，導(dǎo)致的混凝土體積收縮。這類裂紋多在表面出現(xiàn)，形狀不規(guī)則，一般呈龜裂狀，深度一般不超過50mm。

道床板混凝土澆注完3h～4h后，在酷熱或大風(fēng)天氣下道床板若沒有覆蓋，混凝土表面水分就會(huì)蒸發(fā)過快，或者是被底座板（支承層）、模板吸水過快，加上道床板混凝土內(nèi)部水化熱過高，就會(huì)造成混凝土產(chǎn)生急劇收縮，但此時(shí)混凝土還沒凝結(jié)，強(qiáng)度趨近于零，不能抵抗收縮變形應(yīng)力而導(dǎo)致裂紋出現(xiàn)。

圖1 道床板混凝土養(yǎng)護(hù)圖

圖2 遮陽防風(fēng)棚

1.1.2 干燥收縮引起的裂紋

干燥收縮是混凝土養(yǎng)護(hù)不及時(shí)或在養(yǎng)護(hù)停止后，混凝土在不飽和空氣中失去內(nèi)部毛細(xì)孔水、凝膠水和吸附水而發(fā)生的體積縮小，是一種不可逆收縮，在采用泵送工藝施工的大坍落度道床板混凝土中尤其明顯。

1.2 溫度變化引起的裂紋

溫度變化也是造成道床板混凝土裂紋的主要原因。道床板混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境溫度或道床板內(nèi)部溫度變化過快時(shí)，混凝土就會(huì)產(chǎn)生變形，變形受到限制時(shí)就會(huì)在道床板內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)產(chǎn)生的應(yīng)力超過混凝土表面（溫度收縮裂縫）的抗拉強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生溫度裂紋。規(guī)范規(guī)定：混凝土入模溫度不能大于30℃，混凝土表面溫度與養(yǎng)生水溫度相差不得大于15℃，精調(diào)溫度與混凝土澆筑溫度相差不大于15℃，混凝土內(nèi)部與表面溫度相差不大于20℃，否則會(huì)造成混凝土表面產(chǎn)生裂紋。

在蘭新鐵路第二雙線沿線戈壁灘地區(qū)，炎熱的夏季在一個(gè)日照的循環(huán)下，道床板混凝土?xí)円箿夭羁梢赃_(dá)到25℃，一年氣溫溫差達(dá)82℃，因環(huán)境溫度差異引起的道床板裂紋在蘭新二線鐵路中尤其突出。

1.3 混凝土骨料塑性沉落引起的裂紋

道床板混凝土在澆注時(shí)，在振動(dòng)棒和重力的作用，骨料下沉，水泥漿上升，骨料沉落直到混凝土硬化時(shí)方停止。當(dāng)這種塑性沉落受到模板、鋼筋限制時(shí)道床板就會(huì)出現(xiàn)裂紋。這種裂紋大多出現(xiàn)在混凝土澆注后0.5h～3h之間，混凝土尚處在塑性狀態(tài)，尤其是當(dāng)混凝土坍落度過大時(shí)就會(huì)較明顯，因此要控制好混凝土坍落度。

1.4 凍脹引起的裂紋

當(dāng)大氣溫度低于0℃時(shí)，吸水飽和的道床板混凝土就會(huì)冰凍，產(chǎn)生膨脹應(yīng)力，若混凝土中骨料空隙多、混凝土水灰比偏大、振搗不密實(shí)、養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，道床板就可能會(huì)因凍脹出現(xiàn)裂紋。

1.5 工具軌熱脹伸長引起的裂紋

戈壁灘白天太陽直射，工具軌的溫度急劇升高，工具軌就會(huì)伸長，如果此時(shí)不及時(shí)解除工具軌約束，松開扣件，工具軌的變形就會(huì)在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生很大的應(yīng)力，當(dāng)?shù)来舶寤炷撂幱诔跄隣顟B(tài)，道床板不能抵抗這種變形就會(huì)開裂，因此道床混凝土澆筑通常選擇在溫度相對(duì)比較低的夜間來施工。

1.6 混凝土材料、強(qiáng)度不均勻引起的裂紋

當(dāng)混凝土拌合質(zhì)量控制不嚴(yán)格、泵送混凝土坍落度過大、混凝土過振、抹面灑水，就會(huì)造成道床板混凝土內(nèi)部骨料分布不均勻、強(qiáng)度分布不均勻，從而導(dǎo)致道床板變形差異，引發(fā)混凝土裂紋出現(xiàn)。

2 道床板裂紋防治技術(shù)措施與施工工藝

2.1 改善道床板混凝土性能

應(yīng)根據(jù)道床板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、現(xiàn)場施工條件以及環(huán)境條件所要求的性能和“三低一高”（即低膠材、低用水量、低坍落度、高含氣量）的原則配制道床板混凝土，配制要點(diǎn)包括膠凝材料用量不宜大于380 kg/m3，用水量不宜大于150 kg/m3，泵送時(shí)混凝土坍落度不應(yīng)大于140mm（斗送時(shí)不應(yīng)大于120mm），單位體積漿體的量不宜大于0.30m3。在戈壁百里風(fēng)區(qū)或非常干旱地區(qū)還應(yīng)摻入內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料，提高混凝土內(nèi)部濕度，促進(jìn)膠凝材料后期水化，以便提高道床板混凝土抗裂性能。

在施工過程中還應(yīng)對(duì)道床板混凝土施工配合比及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，在保證水灰比不變的條件下，采取盡可能低的坍落度，避免道床板混凝土凝固過程中出現(xiàn)較大的干縮；采用加大砂率、加大引氣量等方式來增加混凝土的和易性，并進(jìn)一步降低道床板混凝土彈性模量；適當(dāng)加大混凝土的粘聚性，控制混凝土表面的泛漿厚度，從而達(dá)到抑制道床板混凝土沉降收縮的發(fā)生。

2.2 注重底座板（支撐層）及軌枕潤濕

在道床板混凝土澆筑前，要用噴霧器對(duì)混凝土底座板（支承層）和軌枕進(jìn)行濕潤，使其處于吸水飽和狀態(tài)。在澆筑前10min左右，再次灑水充分濕潤，確保道床板混凝土澆筑時(shí)處于濕潤狀態(tài)。在水資源特別匱乏地段，可在噴霧水中摻加羥丙基甲基纖維素（抗失水劑），以保證道床板混凝土基面濕潤狀態(tài)的保持時(shí)間，可有效避免道床板混凝土早期失水收縮。

2.3 加強(qiáng)道床板混凝土澆筑及振搗質(zhì)量控制

混凝土振搗工藝應(yīng)通過試驗(yàn)驗(yàn)證效果，振搗要均勻、適量，不得過振，避免混凝土表面的泛漿厚度過大。要加強(qiáng)對(duì)軌枕底部及其周圍混凝土的振搗，確保此處混凝土振搗密實(shí)。為減少軌枕拐角八字裂紋及軌枕塊周邊離縫，宜采用二次振搗工藝，第一次采用2個(gè)φ50插入式振搗棒，在軌枕之間振搗，將混凝土搗固密實(shí)，第二次采用2個(gè)φ30振搗棒振搗軌枕四周和道床板兩側(cè)混凝土，確保軌枕下及周邊混凝土密實(shí)，同時(shí)排除氣泡、水泡。混凝土澆筑過程中嚴(yán)禁用振搗棒在混凝土表面進(jìn)行平行拖拉，導(dǎo)致表面出現(xiàn)大面積浮漿。

道床板混凝土與支承層施工盡量間隔較長的時(shí)間，在支承層充分開裂變形后再施工道床板混凝土，可減少反射裂縫的發(fā)生。道床板混凝土應(yīng)盡量選擇在氣溫相對(duì)較低的夜間澆筑,白天若澆筑混凝土，陽光直射后工具軌溫度上升很快，極易拉裂混凝土，如在白天施工，要對(duì)工具軌采取遮陽措施。

2.4 混凝土抹面、收光要細(xì)致

道床板混凝土澆筑完畢后，至少要進(jìn)行5遍抹面收光，可減少裂紋的出現(xiàn)?；炷寥肽?0min后，第一次用木抹子完成粗平抹面，用噴霧器均勻噴霧狀抑制劑，然后靜置約40min；第二次用木抹子用力擠壓軌枕檔肩四周及模板邊緣混凝土，并適當(dāng)補(bǔ)充抑制劑，然后靜置約30min；當(dāng)混凝土逐漸開始硬化時(shí)，進(jìn)行第三次抹面，用鐵抹子逐段壓光成型；在混凝土初凝前（澆筑完約2h后）用鐵抹子進(jìn)行第四次抹面收光；在混凝土初凝后進(jìn)行第五次抹面，用鐵抹子最后收光，抹平早期出現(xiàn)的微小裂紋。

抹面時(shí)要特別注意軌枕檔肩四周、支撐螺桿四周、伸縮縫等位置，做到面面俱到，不留死角，抹面過程中要反復(fù)揉搓、壓平、拍打、收光。

2.5 要準(zhǔn)確掌握松開工具軌約束扣件、支撐螺桿的時(shí)機(jī)

松開工具軌約束扣件的時(shí)間不宜太早也不宜太遲，扣件用扳手全部松開后，人工用手再擰緊?；炷粱臼チ鲃?dòng)性后要及時(shí)放松支撐螺桿1/4圈，初次松開約束具體時(shí)間以手指壓按混凝土面不粘手、無壓痕（噴抑制劑后手感可能會(huì)不準(zhǔn)）時(shí)為準(zhǔn)，或用3kg鉛球輕置混凝土表面1min，壓痕直徑≤3cm為準(zhǔn)。在混凝土初凝后、終凝前期間松開工具軌連接件，拆除支撐螺桿。工具軌扣件全部松開后可釋放軌道在施工過程中因溫度和徐變引起的變形，讓新澆混凝土處于自由狀態(tài)，減少軌枕拐角處混凝土八字裂紋,避免鋼軌伸縮造成道床板開裂。

2.6 精心養(yǎng)護(hù)道床板混凝土

應(yīng)將道床板混凝土養(yǎng)護(hù)作為關(guān)鍵工序進(jìn)行質(zhì)量控制，若不及時(shí)養(yǎng)護(hù)或養(yǎng)護(hù)不到位，就會(huì)造成道床板混凝土表面失水而干裂。針對(duì)戈壁灘地區(qū)大風(fēng)、干旱、晝夜溫差大、水資源匱乏的環(huán)境特點(diǎn)，可采用養(yǎng)護(hù)膜（劑）+棉被+塑料薄膜（土工布）+蓬布的養(yǎng)護(hù)方式，見圖1。

道床板混凝土第一次抹面完成后，應(yīng)立即用棉被遮蓋，待混凝土經(jīng)過1d～2d的灑水養(yǎng)護(hù)，混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%以上，表面無積水后，再噴灑養(yǎng)護(hù)液成膜進(jìn)行封閉養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)劑采用滾涂方式，要噴兩遍，每遍互相搭接，厚薄一致，不得出現(xiàn)漏噴、透底等現(xiàn)象，在成膜前嚴(yán)禁與水接觸，避免影響成膜質(zhì)量。噴涂養(yǎng)護(hù)劑時(shí)要逐段揭開棉被，養(yǎng)護(hù)劑結(jié)膜后應(yīng)及時(shí)覆蓋防曬篷布，要完整覆蓋整個(gè)道床板混凝土。要適當(dāng)灑水保濕養(yǎng)生，并隨時(shí)補(bǔ)水，使養(yǎng)護(hù)棉充分濕透，以保證在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)混凝土表面始終處于濕潤狀態(tài)。在夏季要不少于28d保濕養(yǎng)護(hù)，冬季當(dāng)氣溫低于5℃時(shí)不應(yīng)灑水養(yǎng)生。

在夏季高溫施工期間，混凝土澆筑完畢至終凝期間，在道床板混凝土上方架設(shè)遮陽防風(fēng)棚，避免陽光直射道床板混凝土，保證混凝土灌注前后環(huán)境溫度變化不大。道床板混凝土抹面、涂刷養(yǎng)護(hù)劑、覆蓋均在遮陽防風(fēng)棚內(nèi)完成。遮陽防風(fēng)棚見圖2。

在非常干旱缺水或6級(jí)以上大風(fēng)的戈壁灘地區(qū)，可采用節(jié)水保溫養(yǎng)護(hù)膜方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。節(jié)水保溫養(yǎng)護(hù)膜能夠讓道床板混凝土在塑性階段保水，在硬化階段內(nèi)部持續(xù)自然補(bǔ)水，具有保溫隔熱效果，增加混凝土表層的密實(shí)度，從而提高道床板混凝土的耐久性。道床板混凝土攤鋪完成30～40min后，若表面沒有明水時(shí)順線路方向蓋上節(jié)水保溫養(yǎng)護(hù)膜，上面再用帆布全封閉覆蓋。

3 道床板裂紋修復(fù)及整治

針對(duì)道床板不同部位出現(xiàn)的不同類型的道床板裂紋，要認(rèn)真研究、區(qū)別對(duì)待，選擇合理、有效的方法進(jìn)行修補(bǔ)處理。道床板裂紋修補(bǔ)應(yīng)嚴(yán)格按照《高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則（試行）》規(guī)定的雙塊式無砟軌道道床傷損等級(jí)進(jìn)行修復(fù)，在修補(bǔ)處理前應(yīng)進(jìn)行工藝性試驗(yàn)，驗(yàn)證修補(bǔ)效果。

0.2 mm～0.3 mm寬的道床板裂紋采用表面封閉處理，宜選用聚合物水泥基涂層材料進(jìn)行封閉；0.3mm～0.5 mm寬的道床板裂紋采用彈性或柔性材料進(jìn)行注漿處理，處理材料應(yīng)具有較強(qiáng)的抗紫外線、抗老化性能；寬度大于0.5mm裂縫,可采用樹脂澆注法或柔性材料注漿法，要確保粘結(jié)效果好、耐久性好，修補(bǔ)后的表觀顏色應(yīng)與原混凝土基面基本一致。對(duì)于在軌枕界面處出現(xiàn)的大于0.2mm裂紋，應(yīng)采用“低壓注漿法”用樹脂材料進(jìn)行修復(fù)。寬度小于0.2mm道床板裂紋一般不做處理，但在降雨量較大的地區(qū)，小于0.2mm的裂紋也要表面封閉處理。

道床板出現(xiàn)裂縫后,應(yīng)對(duì)裂縫的發(fā)展情況進(jìn)行觀測，原則上在裂縫發(fā)展基本穩(wěn)定后再進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)作業(yè)環(huán)境溫度控制在5℃～25℃內(nèi)為宜，雨雪天不得施工，要根據(jù)不同氣溫情況，分區(qū)段選擇修補(bǔ)時(shí)機(jī)。

4 結(jié) 語

蘭新鐵路第二雙線施工實(shí)踐證明，在戈壁灘惡劣氣候地區(qū)修建雙塊式無砟軌道鐵路，通過優(yōu)化道床板混凝土澆筑、振搗、抹面、養(yǎng)生等方面施工工藝，采取有效的技術(shù)措施，并加強(qiáng)對(duì)無砟軌道施工全過程的質(zhì)量管理，可控制或減少道床板混凝土早期裂紋的出現(xiàn)，有效地防止了道床板的開裂風(fēng)險(xiǎn)，保證了無砟軌道施工質(zhì)量和使用壽命。

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