CRTSⅡ 型板式无砟轨道裂缝成因与防治措施研究

谢旺军

(广西交通职业技术学院，广西　南宁　530023)



CRTSⅡ 型板式无砟轨道裂缝成因与防治措施研究

谢旺军

(广西交通职业技术学院，广西南宁530023)

轨道板裂缝对线路运营的安全、轨道结构的耐久性影响很大，文章介绍了CRTSⅡ型板式无砟轨道板裂缝病害产生的原因及危害，并提出了轨道板裂缝的预防和处理措施，可为CRTSⅡ型板式无砟轨道裂缝的养护维修提供参考。

CRTSⅡ型板式无砟轨道；裂缝；成因；处理措施

0　引言

近年来，高速铁路建设进入了高潮时期，我国的高速铁路建设取得了举世瞩目的成就，已经迈出了国门，走向了世界。无砟轨道是我国高速铁路轨道结构的主流轨道结构，其中CRTSⅡ型板式无砟轨道在我国高速铁路中得到了大量应用，如2008年通车运行的京津城际铁路、2011年的京沪客运专线、2010年的沪昆高铁(杭杭段)、2012年的京广高铁(北京-武汉段)等都采用了CRTSⅡ板式无砟轨道结构。实践表明，我国的CRTSⅡ型板式无砟轨道技术已经相当成熟，具备世界一流的技术水平。

在高速铁路跨越式建设的过程中，铁路的运营和养护也是一个需要关注的焦点，尤其是高速铁路无砟轨道结构的养护，主要是由于以前没有这方面的养护维修经验可借鉴。CRTSⅡ型板式无砟轨道结构在运营的过程中，随着运行时间和载重量的不断增长，会出现很多病害，其中轨道板裂缝是一种常见的病害。

1　轨道板裂缝病害产生的原因

轨道板直接承受列车的荷载，包括动荷载和静荷载，也是CRTSⅡ型板式无砟轨道结构的重要组成部分，其裂缝产生原因可以分成两类：(1)结构型裂缝，主要是由于外部荷载的作用引起轨道板出现裂缝。(2)材料型裂缝，主要是由于轨道板自身或者结构的变形引起轨道板出现裂缝[1]。

1.1结构型裂缝

主要是指轨道板在设计计算的过程中设计配筋不合理、混凝土养护时间不够、吊装不合理、列车荷载等造成的裂缝。混凝土养护时间不够即进行预应力张拉，易造成轨道板早期开裂；铁路线路在发生运营的过程中，通常会发生路基沉降这种现象，下沉量较小且在容许范围之内时，对线路和行车的安全影响不大，当下沉量较大时，会造成无砟轨道支撑层出现裂缝，甚至断裂，此时轨道板就像一个简支梁支撑在混凝土垫层上，在列车荷载的作用下，极易出现裂缝，甚至断裂现象。

1.2材料型裂缝

(1)温度裂缝

轨道板在生产过程中，浇筑混凝土的室内温度与混凝土发生水化热反应放出热量所形成的温度是有很大的差别的，通常情况下会形成较大的温度应力，随着时间延长温度应力在不断增大，当温度应力大于钢筋对混凝土的约束力时，就会慢慢产生微小裂缝，加上列车通过时动荷载的循环冲击振动，裂缝会逐渐变大，进而影响轨道结构的使用寿命和线路的正常运行。另外，轨道结构在使用阶段，轨道板的内外温差较大时，也会容易形成裂缝，对行车不利。

(2)化学反应裂缝

主要是由于水泥安定性不良产生的膨胀裂缝，这种裂缝比较少见。还有碱骨料反应时产生的裂缝，反应前后体积会膨胀3～4倍左右[1]，混凝土体积的不均匀膨胀导致轨道板界面产生裂缝。

(3)锈蚀裂缝

在轨道板中，混凝土对钢筋具有保护作用，一旦混凝土出现破坏，或者钢筋与氯离子接触、与CO2发生接触，钢筋就会发生锈蚀。钢筋在锈蚀的过程中会发生膨胀，形成膨胀应力，使混凝土出现开裂。

(4)收缩裂缝

轨道板在浇筑、凝结、养护的过程中，由于发生化学反应，吸收掉了结构中的水分，导致轨道板混凝土发生收缩形成裂缝。

(5)冻融涨缝

一般认为，混凝土中通常含有胶凝水、自由水、化学结合水[2]，在寒冷地区，混凝土中的水会发生结冰冻胀，体积增大，混凝土内部本身具有很多微裂缝，在冻胀的作用下，微裂缝逐渐变大，尤其在反复冻胀的情况下，裂缝会更加明显。

2　轨道板裂缝病害的危害

不管是结构型裂缝还是材料型裂缝，均会对轨道结构的耐久性和安全性产生很大影响。裂缝的出现会导致轨道结构的抗渗性减弱，当CO2、氯离子、酸雨、污水等腐蚀性物质渗入到裂缝中，会使得钢筋发生锈蚀且出现膨胀，导致混凝土体积增大，最后形成裂缝，长期以往形成恶性循环，最后危及行车安全，缩短轨道结构的使用寿命，增大养护投资，影响线路运行，影响经济和社会效益。

3　轨道板裂缝的防治措施

3.1轨道板裂缝的预防

(1)设计方面。混凝土是一种受压材料，而钢筋是一种受拉材料，两者之间通过表面粘结力传递拉压力，由上述可知，温度裂缝是由于温度应力大于钢筋对混凝土的约束力，即大于粘结力，增加钢筋和混凝土的接触面积可以抵抗更大的温度应力，所以通常用增加配筋率来提高粘结力，起到控制温度裂缝的目的。但不是配筋越多就越好，根据研究发现，配筋率为2.13%左右的是合理的[3]。

(2)材料方面。为了增大粘结力，通常采用带肋钢筋；严格执行钢筋的进场检查制度，不合格不进场的检验制度，严禁使用强度不足或者锈蚀的钢筋；控制骨料的级配和含泥量等，选择低水化热的水泥，安定性要符合规范的要求；选择合适的外加剂和掺合量，在拌合用水的选择上，严格控制水中杂质的含量，严格控制含有腐蚀性物质的含量，如含有大量氯离子的海水等。

(3)施工方面。在混凝土的配制过程中，水灰比不宜过大、砂率不宜过高，选择合理的坍落度；在支模时，接缝一定要严密，防止漏浆现象发生；控制好入模温度，不要使得温差过大，形成温度应力，混凝土在振捣时应合理控制振捣的时间和位置，避免漏振或者过振，当混凝土表面泛浆时，停止振捣，收面摸光；轨道板在养护的过程中，保持合适的温度，注意洒水和覆盖，避免阳光直射等。

3.2轨道板裂缝的处理

根据相关调查结果显示，轨道板表面裂缝宽度不一，所以根据《混凝土规范》中对裂缝宽度0.20 mm的限制要求，轨道板裂缝的划分也分为<0.20 mm和≥0.20 mm两类裂缝[4]。国家对钢筋混凝土结构已经有了修复标准，根据《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2006)规定可知[5]，混凝土裂缝的修补方法通常有表面封闭法、注射法、压力注浆法、填充密封法等几种，这几种方法根据裂缝的宽度和性质进行选择。

对于钢筋混凝土结构的轨道板，我们通过实践总结出了对轨道板裂缝的修复技术方法。

(1)当裂缝的宽度<0.2 mm时一般采用表面封闭法。先对轨道板表面进行打磨、吹洗、清洗干净轨道板表面的浮物与粉化层，并且表面干燥。等表面处理完毕之后，才可以采用TK-C型低黏度树脂材料涂刷面层，在涂刷的过程中掌握好涂刷的温度、黏度及涂刷的速度才能保证好涂刷的质量，所以这一点是很重要的。对于重要的部位多刷几遍，保证质量。

(2)当裂缝的宽度≥0.2 mm时，通常采用灌浆法对裂缝进行处理。首先认真细致地观察和标记裂缝的宽度、长度、深度、走向及贯穿等情况。采用钢丝刷、裁纸刀等工具对裂缝表面进行清理，清除掉裂缝表面的灰尘、浮石等杂物，采用吹风机或者高压空气机清除裂缝内的灰尘或者杂物，然后采用毛刷醺环氧稀释剂，对裂缝宽度两侧20～50 mm范围内清洗干净并且将其干燥，采用宽胶带沿裂缝走向预留出10 mm宽的浆液渗透通道，防止浆液向非裂缝区域扩散、污染轨道板。对于宽度>0.3 mm的裂缝可以将其凿成“V”形，“V”形的宽度和深度根据裂缝的深度和养护处理的情况来定，凿完后采用钢丝刷和空气压缩机对裂缝表面的粉尘等杂物进行处理，清理干净整平。接下来根据裂缝的宽度确认和标注注浆嘴的位置，采用TK-C型低黏度树脂材料进行注浆。

上面两种方法等灌注结束后，采用角磨机或者裁纸刀将表面的缝补材料去除，将表面平整，为使裂缝处的颜色与其他部位一致，通常采用TK-J型聚合物水泥基材料涂刷裂缝处及周围，最后用打磨机打磨轨道板裂缝处及周围，使轨道板达到平整、美观、干净等要求。

4　结语

轨道板的裂缝对线路运营的安全、轨道结构的耐久性影响很大，本文详细说明了轨道板裂缝的形成原因和防止措施，为今后的CRTSⅡ型板式无砟轨道裂缝的养护维修提供依据。

[1]张立鹏.轨道板开裂对无砟轨道结构动力特性的影响分析[D].石家庄：石家庄铁道大学，2014.

[2]董香军.纤维高性能混凝土高温、明火力学与爆裂性能研究[D].大连：大连理工大学，2006.

[3]车晓娟.无砟轨道轨道板配筋对控制温度裂缝影响的研究[J].铁道建筑，2007(10)：84-86.

[4]刘永.郑西高铁轨道板裂缝成因分析及维修技术研究[D].西安：西安建筑科技大学，2013.

[5]GB 50367-2006，混凝土结构加固设计规范[S].

Study on Causes and Prevention Measures of CRTSⅡ Slab-type Ballastless Track Cracking

XIE Wang-jun

(Guangxi Vocational and Technical College of Communications，Nanning，Guangxi，530023)

The track slab cracks have the great impact on the operating safety and track structure durability，thus this article described the causes and harm due to cracking diseases of CRTSⅡ slab-type ballastless track slab，and proposed the prevention and treatment measures for track slab cracks，which can provide the reference for the maintenance and repair of CRTSⅡ slab-type ballastless track cracks.

CRTSⅡ slab-type ballastless track；Cracks；Causes；Treatment measures

U445.7+1

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.03.020

1673-4874(2016)03-0073-03

2016-03-07

谢旺军(1985—)，助教，研究方向：无砟轨道结构材料与轨道维护。

2015年度广西高校科学技术研究项目(编号：KY2015YB414)