李建偉

(中鐵十七局集團(tuán)有限公司,山西 太原 030000)

隨著我國鐵路跨越式發(fā)展戰(zhàn)略的推進(jìn)和國家中長期鐵路網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的逐步實(shí)施，無砟軌道技術(shù)也得到不斷的發(fā)展和提高[1]。近幾年，無砟軌道施工裂紋控制技術(shù)已相對成熟[2]。但是，有關(guān)高原地區(qū)無砟軌道裂紋控制的經(jīng)驗(yàn)還比較少[3-4]。在一些地質(zhì)復(fù)雜的地區(qū)修建鐵路，由于其復(fù)雜的地質(zhì)和氣候特征，無砟軌道施工面臨許多新的問題，具有一定難度,尤其需要解決無砟軌道裂紋控制問題。為了保障這些復(fù)雜地區(qū)鐵路施工質(zhì)量，施工管理和控制尤為重要。

本文結(jié)合西藏拉林鐵路某段隧道無砟軌道裂紋控制施工工作實(shí)例,就高原地區(qū)無砟軌道施工過程中采取的裂紋控制技術(shù)和管理措施進(jìn)行分析介紹,為今后類似工程提供施工經(jīng)驗(yàn)。

1 概述

1.1 工程概況

拉林鐵路是西藏自治區(qū)境內(nèi)一條連接拉薩市與林芝市的國家Ⅰ級電氣化鐵路，是川藏鐵路的重要組成部分[5]。

新建川藏鐵路拉薩至林芝某標(biāo)段，全長32.919 km。隧道內(nèi)采用彈性支撐塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)。

該標(biāo)段位于藏東南地區(qū)，地處雅魯藏布江桑加峽谷地貌，地形起伏較大，線路平均海拔為3 070 m。施工現(xiàn)場屬于高原半干旱季風(fēng)氣候區(qū)。具有氣壓低、空氣稀薄、氧氣少；晝夜溫差大；日照充足，輻射強(qiáng)烈，氣候干燥；氣候類型復(fù)雜；垂直變化大等特點(diǎn)。雅魯藏布江流域氣溫從上游向下游逐漸升高，從谷底向兩側(cè)山地不斷降低，沿線氣溫隨緯度增大和海拔增高而遞減。風(fēng)向多與河谷走向一致，10月下旬至次年5月為干風(fēng)季節(jié)。

1.2 裂紋情況及產(chǎn)生原因

混凝土裂紋是在工程施工過程中普遍存在的質(zhì)量通病。作為混凝土結(jié)構(gòu)的無砟軌道在施工過程中同樣不可避免的會出現(xiàn)裂紋問題。在該標(biāo)段先期無砟軌道試驗(yàn)段施工中，無砟軌道道床板出現(xiàn)支撐塊四角八字裂紋、龜裂紋、橫豎向表面裂紋等，絕大部分裂紋寬度在0.2 mm以內(nèi)。

經(jīng)研究分析，道床板混凝土表面裂紋主要由高原惡劣環(huán)境、無砟軌道結(jié)構(gòu)特性、混凝土施工性能、養(yǎng)護(hù)條件等因素造成；隧道施工縫、變形縫與無砟軌道分塊位置不一致也能造成無砟軌道道床裂紋。

2 裂紋控制方案

混凝土出現(xiàn)裂縫以后，在開裂部位極易形成結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)，從而增加混凝土同周圍環(huán)境的接觸面，加劇混凝土的裂化程度。為了確保混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范[6]中明確規(guī)定：“混凝土表面受力裂縫寬度不大于0.2 mm。由非荷載因素引起的混凝土裂縫，可以通過混凝土優(yōu)選原材料、優(yōu)化配合比、養(yǎng)護(hù)施工以及合理構(gòu)造等措施來控制裂紋?！币勒者@個(gè)原則，制定了以下裂紋控制的方案。

1)原材料優(yōu)選、優(yōu)化混凝土配合比、澆筑工藝及養(yǎng)護(hù)工藝，加強(qiáng)混凝土原材料防裂性能指標(biāo)。

2)道床混凝土施工嚴(yán)格按照TB/T 3275—2018鐵路混凝土5.3.1中軌道不超過140 mm進(jìn)行混凝土坍落度的控制，混凝土入模工藝確定為料斗入倉。

3)道床板混凝土遵照“三低一高”(低膠材用量、低用水量、低坍落度和高含氣量)原則配置。

4)支撐塊軌枕四周增設(shè)環(huán)向抗裂鋼筋，軌枕之間增設(shè)斜向抗裂鋼筋。

3 裂紋控制主要措施

3.1 管理措施

為確保施工質(zhì)量，道床板施工由副經(jīng)理以上項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)任現(xiàn)場總指揮；每個(gè)作業(yè)面不得少于兩名質(zhì)檢員24 h旁站。

無砟軌道施工時(shí)，項(xiàng)目工程部、安質(zhì)部、實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行現(xiàn)場盯控。施工過程中做好各項(xiàng)記錄，每段完工后及時(shí)做好現(xiàn)場總結(jié)。

3.2 施工技術(shù)措施

3.2.1 原材料優(yōu)選

1)鋼筋。

a.原材料。鋼筋原材料進(jìn)場必須經(jīng)過檢驗(yàn)，鋼筋材料應(yīng)滿足TB 10413—2018鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

b.新增防裂鋼筋。新增V型及環(huán)向防裂鋼筋，防裂鋼筋嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙施工(見圖1)。

c.鋼筋保護(hù)層。嚴(yán)格控制新增V型、環(huán)型防裂鋼筋的保護(hù)層厚度，保護(hù)層厚度偏差為0 mm～5 mm，以防止保護(hù)層過厚，出現(xiàn)裂紋。

d.鋼筋間距。道床板頂板鋼筋間距應(yīng)嚴(yán)格控制，尤其彈性支撐塊兩側(cè)鋼筋，應(yīng)盡量靠近彈性支撐塊，間距偏差不大于10 mm。

2)混凝土配合比。

混凝土原材料要求滿足TB 10424—2010鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。各類材料檢驗(yàn)驗(yàn)收符合國家標(biāo)準(zhǔn)和鐵路行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

混凝土采用低收縮性高抗裂性混凝土，滿足TB/T 3275—2018鐵路混凝土、《鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南》(鐵建設(shè)[2010]241號)要求，遵照“三低一高”(低膠材用量、低用水量、低坍落度和高含氣量)原則配置，入模坍落度不大于140 mm。

道床板混凝土原材料、配合坍落度要求符合TB/T 3054鐵路混凝土工程預(yù)防堿-骨料反應(yīng)技術(shù)條件、TB 10005鐵路耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范等鐵路混凝土施工及驗(yàn)收最新標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.2 混凝土施工過程控制

1)施工準(zhǔn)備。

在混凝土澆筑前，對底板及支撐塊進(jìn)行充分的濕潤且不能有積水，模板及支撐塊要清理干凈。

在進(jìn)行混凝土澆筑前，首先檢查和確認(rèn)精調(diào)結(jié)果。如果軌道放置時(shí)間超過6 h，或環(huán)境溫度變化超過15 ℃，或受到外部條件影響，必須重新進(jìn)行精調(diào)。

鋼軌要求使用防護(hù)罩保護(hù)，以確?？奂蛙壵聿槐换炷廖廴?。

在進(jìn)行混凝土澆筑前，還要求現(xiàn)場檢測混凝土拌和物的溫度、坍落度、泌水率和含氣量等。在混凝土性能指標(biāo)符合設(shè)計(jì)和配合比要求時(shí)，方可澆筑。

在彈性支撐塊軌排組裝前，要求檢查承軌臺兩外側(cè)塑料打包帶是否松動(dòng)、脫落、斷裂。一旦發(fā)現(xiàn)上述情況，及時(shí)進(jìn)行處理,并重新進(jìn)行綁扎，以確保施工時(shí)道床支撐塊與套靴綁扎牢固。在完成道床板養(yǎng)護(hù)前，嚴(yán)禁抽除、剪斷綁扎帶。

2)混凝土拌和與運(yùn)輸。

道床板混凝土在拌和站集中拌制。施工時(shí)采用料斗進(jìn)行澆筑。由于單線隧道斷面小，混凝土車無法在洞內(nèi)調(diào)頭和錯(cuò)開，要求現(xiàn)場指定專人指揮車輛。當(dāng)混凝土運(yùn)輸車將混凝土運(yùn)送至施工現(xiàn)場后，要求檢測每輛車混凝土的坍落度、含氣量及溫度指標(biāo)?；炷两?jīng)過檢測合格后，方可進(jìn)行卸料?；炷寥雮}加工時(shí)間不允許大于混凝土初凝時(shí)間。

3)混凝土布料。

a.混凝土布料采用三點(diǎn)“之”字形路徑均勻布料(見圖2)。采用由一端向另一端進(jìn)行連續(xù)布料的方式，將每一根軌枕下布滿混凝土；不允許混凝土從一側(cè)自然流到另一側(cè)；在下料的過程中，必須對混凝土及時(shí)進(jìn)行振搗，下料要求均勻緩慢；不允許沖擊軌排；確?；炷凉橇暇鶆颍环乐够炷岭x析、骨料不均；嚴(yán)禁用振搗棒將混凝土趕到彈性支撐塊位置，尤其是支撐塊外側(cè)，避免彈性支撐塊附近骨料少，造成混凝土開裂。

b.混凝土入模灌注從一端開始分段、分層澆筑，第一層澆筑高度控制在支撐塊套靴底面高2 cm，待第一層混凝土充分搗固，特別是支撐塊底部振搗密實(shí)后再澆筑上層混凝土。道床板澆筑前按要求對基礎(chǔ)表面采用刨銑或鑿毛，將基礎(chǔ)表面清理干凈，并灑水充分濕潤基礎(chǔ)，但不得有積水。

4)混凝土振搗。

對混凝土進(jìn)行澆筑時(shí)，同時(shí)進(jìn)行振搗作業(yè)。如果遇混凝土多余或不足時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行處理。

a.混凝土沿線路縱向從支撐塊一側(cè)邊澆筑邊振搗，直至混凝土從支撐塊底部前方流出。對彈性支撐塊下方及四周加強(qiáng)振搗，以確保彈性支撐塊下方無氣泡和空洞現(xiàn)象。

為了減少八字角裂紋及支撐塊周邊裂紋，采用二次振搗工藝。第一次采用φ50 mm振搗棒在軌枕之間進(jìn)行振搗，第二次采用φ30 mm振搗棒在軌枕四周進(jìn)行振搗(見圖3)。

b.混凝土振搗使用插入式振搗棒。在進(jìn)行振搗時(shí)，要求搗固棒避免觸碰軌排及支撐塊。插點(diǎn)布置要求均勻,不允許漏振、過振。澆筑混凝土?xí)r，要求在軌排框架上搭設(shè)跳板,禁止作業(yè)人員踩踏鋼筋、軌排框架及支撐塊。同時(shí)，檢查絕緣卡有無脫落，保證軌排、模板、支撐架的穩(wěn)定牢固以及鋼筋的絕緣效果。如果發(fā)現(xiàn)有變位情況，立即停止?jié)仓?，在混凝土初凝之前完成相?yīng)調(diào)整工作。

c.在混凝土澆筑之前，逐塊檢查支撐塊套靴口密封效果，防止由于封口破損導(dǎo)致混凝土漿液灌入套靴。

道床板混凝土澆筑高度(主要控制指標(biāo)為距離橡膠套靴距離)要求混凝土距離橡膠套靴帽檐底部最小處為2 mm。

5)混凝土抹面和成型。

a.在表層混凝土振搗完成后，要求及時(shí)修整、抹平混凝土裸露面。在混凝土入模之后，用木抹完成粗平工作，1 h之后再用鋼抹抹平。為了防止混凝土由于表面失水產(chǎn)生細(xì)小裂紋，在混凝土初凝之前(入模后3 h左右)，進(jìn)行第二次抹面。在抹面時(shí)，嚴(yán)禁灑水潤面，并防止過度操作影響混凝土表層質(zhì)量。在抹面的過程中，加強(qiáng)對軌道下方、支撐塊四周等部位的施工，加強(qiáng)對表面排水坡的控制，確保坡度符合設(shè)計(jì)要求。表面排水要求順暢，不允許有積水。

b.在抹面完成之后，要求及時(shí)對扣件、軌排和軌枕進(jìn)行清刷，防止污染。

c.在混凝土初凝之后，用10 cm鋼球輕放于混凝土表面，有直徑1 cm的凹陷時(shí)松開支承螺栓1/4～1/2圈，同時(shí)，松開扣件和魚尾板螺栓，以避免由于溫度的變化導(dǎo)致鋼軌伸縮對混凝土造成破壞。在混凝土終凝時(shí)，用手指壓混凝土表面，在無痕跡時(shí)，及時(shí)松開鋼軌扣件，釋放鋼軌應(yīng)力，防止溫度變化鋼軌伸縮拉裂新澆筑混凝土。松開扣件時(shí)間應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)的情況來確定。混凝土初凝時(shí)間采用鋼球法進(jìn)行測定，并現(xiàn)場記錄相關(guān)時(shí)間。在施工過程中，嚴(yán)禁人員、材料碰撞、踩踏道床板。

6)道床板混凝土養(yǎng)護(hù)。

加強(qiáng)道床混凝土的養(yǎng)護(hù)，初凝后及時(shí)對道床板進(jìn)行全面覆蓋及保濕養(yǎng)護(hù)。

a.在混凝土澆筑完畢后1 h內(nèi)對混凝土進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)采用一布一膜覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，保持混凝土處于潤濕狀態(tài)。安排專人負(fù)責(zé)養(yǎng)護(hù)，必要時(shí)采用簡易滴灌措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)灑水作業(yè)?；炷敛鹉：?，及時(shí)對新暴露的混凝土表面進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。

b.根據(jù)鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)6.4.8條要求，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28 d。各工作面按照施工計(jì)劃及養(yǎng)護(hù)時(shí)間配足養(yǎng)護(hù)材料。

c.在環(huán)境溫度低于5 ℃時(shí)，禁止用灑水方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，可以在混凝土表面噴涂養(yǎng)護(hù)液，并采取適當(dāng)?shù)谋?、保濕措施進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，采用冬季施工養(yǎng)護(hù)方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

d.在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%前，不允許在道床板上行車以及碰撞軌道部件。

除了以上施工措施，還采取了及時(shí)修復(fù)裂紋和防風(fēng)措施。在道床板混凝土澆筑完成12 h內(nèi)，施工技術(shù)人員及時(shí)巡查，特別檢查支撐塊八字角及四周處。如果發(fā)現(xiàn)個(gè)別細(xì)小裂紋，及時(shí)用修補(bǔ)砂漿補(bǔ)修并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。為避免隧道風(fēng)加劇混凝土表面失水，同時(shí)提高洞內(nèi)溫度，減少作業(yè)面溫差，施工前，在洞口(或施工段落)設(shè)置門簾，改善無砟軌道作業(yè)微環(huán)境。

通過以上措施，較好的解決了青藏拉林地區(qū)隧道無砟軌道裂紋控制問題。

4 體會與建議

結(jié)合青藏高原拉林鐵路隧道內(nèi)無砟軌道施工作業(yè)管理，就高原地區(qū)無砟軌道裂紋控制提出以下幾點(diǎn)建議:

1)重視無砟軌道施工前置條件管理。

無砟軌道施工，必須在隧道單位工程驗(yàn)收合格，各種預(yù)埋、預(yù)留驗(yàn)收達(dá)標(biāo)，沉降觀測通過評估后方可實(shí)施。

無砟軌道施工前，CPIII應(yīng)測設(shè)完成并通過評估。

無砟軌道施工的方案、技術(shù)交底、人員培訓(xùn)、工裝設(shè)備整修驗(yàn)收合格。

無砟軌道試驗(yàn)段完成并形成工藝總結(jié)。

2)重視道床板伸縮縫設(shè)置。

無砟軌道施工前，應(yīng)根據(jù)隧道二襯施工縫及變形縫(包括設(shè)計(jì)及實(shí)際產(chǎn)生的)，全隧統(tǒng)籌合理劃分道床板塊，防止無砟道床與襯砌結(jié)構(gòu)的不同變形產(chǎn)生裂紋。

3)增設(shè)混凝土防裂鋼筋。

為了加強(qiáng)無砟軌道防裂性能指標(biāo)，有必要進(jìn)行防裂鋼筋結(jié)構(gòu)加固。例如，在彈性支撐塊式無砟軌道道床板支撐塊軌枕四周增設(shè)環(huán)向抗裂鋼筋，軌枕四周增設(shè)斜向抗裂鋼筋及相應(yīng)的架立鋼筋。

4)重視高原微觀環(huán)境的影響。

拉林鐵路與其他鐵路不同的地方，一是日溫差較大，使得混凝土表面溫度應(yīng)力大，易開裂；二是峽谷風(fēng)大，特別是隧道內(nèi)形成“穿堂風(fēng)”效應(yīng)，使得混凝土表面失水快，易龜裂；三是氣壓低，混凝土內(nèi)微氣泡易破裂。因此，在混凝土配合比設(shè)計(jì)和施工中必須堅(jiān)持“三低一高”原則。

5 結(jié)語

西藏拉林鐵路本項(xiàng)目于2021年4月順利通過靜態(tài)驗(yàn)收，對施工的道床板進(jìn)行全面抽樣檢查，沒有發(fā)現(xiàn)各種形式的裂紋。拉林鐵路于2021年6月25日開通運(yùn)營。從工程驗(yàn)收抽查效果和拉林鐵路的正常運(yùn)營看，通過對現(xiàn)場管理進(jìn)行嚴(yán)格要求，并采取一系列行之有效的裂紋控制措施，較好的解決了青藏高原地區(qū)無砟軌道裂紋控制問題，有效地保障了高原地區(qū)無砟軌道施工質(zhì)量。