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无砟轨道施工裂缝产生原因分析及控制措施

发表时间：2020/9/24 来源：《基层建设》2020年第17期作者：胡家满

[导读] 摘要：无砟轨道在施工过程中出现裂缝会导致在开裂的部位出现结构薄弱的环节，会影响混凝土及周围环境的接触面积，使混凝土的裂化速度加快。

        中铁四局集团有限公司第八工程分公司安徽省 230000
        摘要：无砟轨道在施工过程中出现裂缝会导致在开裂的部位出现结构薄弱的环节，会影响混凝土及周围环境的接触面积，使混凝土的裂化速度加快。无砟轨道的裂缝一旦出现，尤其是形成贯穿裂缝后，会产生极大的危害，会降低无砟轨道的耐久性及安全性，削弱无砟轨道的绝缘性能及无砟轨道结构本身的承载力，严重影响列车行车安全。现阶段，在我国无砟轨道的施工过程中，无砟轨道裂缝主要包括轨道床板的裂缝及底座裂缝，对产生无砟轨道施工裂缝的原因进行分析后，可提出解决无砟轨道施工裂缝的相关措施，对提升无砟轨道的施工质量，保证无砟轨道的应用强度及应用安全有重要意义。
        关键词：无砟轨道施工；裂缝产生原因；控制措施
        1导言
        相较于其他的轨道施工技术，无砟轨道施工技术具备许多的应用优势，如环境污染小、施工速度快等。不过从实际施工情况来看，该技术在施工过程中，还存在施工裂缝问题，影响轨道的质量，因此我们需要通过采取措施对其进行优化处理，对于降低施工裂缝问题发生概率，提高轨道施工质量有着积极的作用。
        2无砟轨道施工技术要点概述
        无砟轨道，也就是用具有整体结构的水泥基来代替原有的碎石轨道。很多状况下，轨道的路基均是利用碎石来进行筑造的。而在无砟型的轨道结构中，其轨枕是现场建筑的水泥材料。无砟型轨道自身最基本的特性就是较高的精密度，其所具有的误差是毫米级的，这是确保车辆行驶稳定的必要条件。此外，运用无砟轨道，可以有效节约铁路的维护成本、缓解环境污染、具有较好的持久性，能够满足速度高达250km/h的列车行驶需要。目前，国内的高速铁路在施工过程中，路基上几乎不存在任何石子和碎片，而是使用定制的钢筋混凝土轨道板。进而实现轨道施工速度快、建设效率高的目的，同时保障投入使用后列车行驶时的稳定性，所以这种轨道便成了高速铁路结构的必选项。因为我国目前的施工技术还很有限，无砟轨道的施工技术并不成熟，因此在具体的高速铁路施工和发展过程中还需要进一步的探究。
        3无砟轨道施工裂缝产生原因分析
        3.1现场环境条件因素
        在无砟轨道的施工及养护过程中，受现场环境条件，特别是温、湿度的影响最为显著。由于大多数无砟轨道的道床都为现场浇筑，对浇筑现场温度有严格要求，以防止道床板内温度应力过大而造成裂缝等伤损。当施工环境温度发生急剧变化时，无砟轨道混凝土道床的薄弱处及对应支承层裂缝等位置还有可能形成反射性裂缝。因此应尽量避免在夏季高温和冬季低温阶段施工。施工时如果现场没有良好的湿淋和保湿措施，易造成连接界面的离缝等。
        3.2荷载导致的裂缝
        荷载裂缝主要表现为以下3方面：第一，气温突然出现变化而导致的荷载裂缝。混凝土浇筑完成后，如果没有及时拆除螺栓调节器以及轨道扣件夹具的约束，可能会导致比热容较小的混凝土在轨枕的周边出现裂缝问题。第二，结构变形而导致的裂缝。在施工过程中对路基、桥梁及隧道的沉降变形监测不精准，会导致轨道基础变形，可能会引起轨道板出现开裂问题。第三，外加荷载对混凝土产生的不利影响，可能会导致混凝土出现裂缝。如在施工过程中，如果多人同时在轨道上进行施工，会增加混凝土出现裂缝的可能性。
        3.3钢轨伸长裂缝
        在无砟轨道的施工过程中，需要先确定钢轨、双块式轨枕或者长轨枕的位置，同时要拧紧扣件，然后再开展混凝土浇筑作业。如果是在白天进行施工，太阳直射会导致外界的温度比较高，而钢轨的温度会急剧上升，钢轨伸长，在这种情况下混凝土正处于初凝阶段，会严重影响混凝土的强度，使混凝土强度接近0，不能对这种变形应力进行有效抵抗而出现开裂问题。

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        4无砟轨道施工裂缝的控制措施
        4.1严格控制原材料的质量
        对混凝土的施工材料进行严格控制是解决无砟轨道施工裂缝的最主要措施。选择符合设计和规范要求的混凝土强度等级，混凝土进场前要进行检测，质量合格后方可进场。在对原材料质量进行控制时，可以从以下方面出发，确保原材料质量控制的效果。
        选择水泥时最好选择早期水化热较低的低硅酸盐水泥，同时要对掺合料粉煤灰的质量进行严格检测。在材料进场前需要出具水泥以及粉煤灰的相关检测报告，确保水泥和粉煤灰的强度以及质量符合无砟轨道的施工要求；在选择细骨料时，要根据无砟轨道的施工要求选择级配合理，吸水性比较低，孔隙率相对较小的洁净天然粗中砂。而粗骨料要对其粒径进行控制，一般情况下需要选择质地比较坚硬的洁净碎石，粗骨料的粒径要控制在5~10mm，10~20mm的二级级配。这样能保证混凝土的最终强度；对外加剂进行选择时，必须对外加剂的性能及对混凝土强度产生的影响进行检测和充分考虑。最好选择相同制造厂家的外加剂，这样才能保证混凝土质量以及强度的稳定性。除此之外，还要对外加剂与水泥、矿物掺和料之间的相容性进行充分考虑，保证材料之间的相容性，才能确保混凝土最终的拌合强度。
        4.2合理确定无砟轨道裂缝修复方法
        目前对宽度在0.2mm以内的无砟轨道裂缝进行修复时，主要采用的是表面封闭工艺。当无砟轨道裂缝的宽度达到0.2mm以上时，则应先向裂缝内部注入柔性浆液，再结合表面封闭工艺修复。若在无砟轨道的轨枕周边出现了裂缝及离缝，则应首先将加固浆液灌注充填到裂缝内部，并综合运用表面封闭工艺以提高修复效果。
        4.3严格控制施工工艺
        为了对无砟轨道施工裂缝进行有效控制，须对施工工艺进行改进，提高无砟轨道混凝土施工质量。在对无砟轨道混凝土施工工艺进行控制的过程中，要从以下方面出发，确保施工工艺控制的效果。
        首先，在基层施工之前，须保证轨枕周围的钢筋保护层厚度符合建筑工程的施工要求。同时要选择合适的时间进行混凝土施工，一般要在气温比较低时进行施工，这样才能使混凝土的水化凝固过程与气温的上升过程保持一致，防止混凝土浇筑完成后出现内外部温差比较大的问题而出现裂缝。其次，采用表面封闭结合柔性浆液灌注工艺修复裂缝。当无砟轨道裂缝宽度超过0.2mm时，在采用表面封闭法修复的基础上结合注浆工艺，将柔性浆液灌注到裂缝内部，确保修复效果。在修复施工时可根据现场情况，采用钢丝刷或金刚片角磨机等设备打磨刷毛裂缝处的混凝土，并确保裂缝表面整洁干燥，为后续的粘结填充施工创造有利条件。在制备柔性浆液时应严格控制其配合比，通过专业搅拌设备5min以上的均匀搅拌后，主要通过重力法并结合专业设备将浆液循环灌注到裂缝内部，检测注浆饱满度以达到施工要求，再应用表面封闭法修复。最后，用表面封闭工艺修复裂缝。表面封闭工艺主要适用于裂缝宽度在0.2mm以下的无砟轨道修复。在应用表面封闭法进行修复施工时，应首先对无砟轨道表面进行清理，并按施工要求配置封闭材料，然后将表面封闭材料涂刷在裂缝位置并做修饰处理。在对裂缝表面进行清理时，施工人员需对裂缝位置的混凝土进行打磨、刷毛处理，浮浆、灰尘等杂物清理和裂缝内部的干燥，以保证粘结施工质量。材料配置应严格按设计配合比控制称量的精确性，通过专业搅拌设备搅拌均匀，确保封闭原材料及成品质量。
        5结束语
        总之，对无砟轨道中的施工裂缝进行解决时，必须对产生裂缝的原因进行分析和研究，一般情况下导致无砟轨道施工裂缝的主要原因是浇筑初期混凝土内外温差较大而导致的裂缝。为了解决无砟轨道的施工裂缝，要对混凝土浇筑施工工艺进行改进，提高混凝土浇筑的施工效率及施工质量。特别是要注意对混凝土进行科学合理的养护工作，才能保证混凝土的强度和性能，防止无砟轨道出现施工裂缝。
        参考文献：
        [1]张志宏.无砟轨道道床板混凝土裂缝成因及处理[J].江西建材，2012（01）：205+6.
        [2]李群.无砟轨道裂缝修复施工工艺研究[J].现代城市轨道交通，2019（10）：73-76.
        [3]陆达飞.双块式无砟轨道裂缝形式及控制标准研究[J].铁道勘察，2011，37（03）：89-92.