刍议高速铁路无砟轨道混凝土裂纹防治

王杨兴

中铁隧道股份有限公司 河南 郑州 450000

目前,我国高速铁路建设取得了飞跃式的发展,每年都会新增1000km 的高速铁路至我国高铁网络,至今已经成为全球高速铁路系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。然而,在享受举世瞩目的高铁建筑时,却发现高速铁路无砟轨道的基础混凝土出现多处裂缝,需要采取有效的措施进行维修治理,才能保证高铁运输的安全。

一、无砟轨道混凝土裂纹的伤损情况

1、无砟轨道的概论。无砟轨道是指采用混凝土、沥青混合料等整体基础取代散粒碎石道床的轨道结构,又称作无碴轨道,是当今世界先进的轨道技术。无砟轨道技术,是一种浇筑道床混凝土一次成型的轨道技术。因此,高铁无砟轨道采用的混凝土性能要求很高,其原料的配比和浇筑要严格按照高铁运行的标准而进行施工。

2、混凝土裂纹类别。据实际调研结果看,我国高铁无砟轨道混凝土裂纹主要分为两类：一是道床板、底座板等部位的裂纹伤损；二是轨道板两侧、轨道板与底座板接缝的裂纹伤损。

双块式无砟轨道道床裂纹主要发生在双块式轨枕、道床板、支承层和底座的位置,宽度主要集中在0-0.3mm,少量宽度达到0.3-0.5mm；道岔区轨枕埋入式无砟轨道道床裂纹主要体现在岔枕、道床板、底座、支承层和底座伸缩缝等位置,主要以0-0.3mm 为主,底座伸缩缝的裂纹强度大,最小等级宽度也超过了1mm,形式较为严峻。

二、无砟轨道混凝土裂纹的修补

1、裂纹表面修补。对程度浅、停留在混凝土表面的裂纹,主要采用封闭处理的方法。表面封闭法首先要对裂纹的状况定型,根据实际测量的深度和宽度进行等级定型；再对混凝土基层进行打磨清理,清除混凝土表层的污染物,为修补做清洁准备；按照施工要求选取适当的底料涂上,而后涂上聚脲养护；确保这些过程都没有问题就可以竣工了。

根据表面封闭法工序可以看出,表面封闭法的效果很大部分取决于选用的材料性质。高速铁路的轨道板、底座等部位是承重系统,除了要承受该受的重量是,在高铁运输过程中铁路产生的轨道震动也是很大的负重冲击,因此,其修补的材料需要具备很高的柔韧度和强度。聚脲作为一种弹性,具有极高的抗张抗冲击强度、柔韧性、耐磨性、防湿滑、耐老化、防腐蚀,另外聚脲能保持良好的热稳定性,可在120℃下长期使用,可承受350℃的短时热冲击。双组分聚脲[2]作为底料,对环境造成的污染小,采用底涂施工工艺进行连续涂料,涂层能够保持连续、致密,经过后期的多次勘察也没有发现开裂、起壳的问题,而颜色又能与轨道混凝土颜色一致,能够保持美观与实用的统一。虽然双组分聚脲的底涂工艺较于JS 防水涂料和环氧胶泥涂料施工工艺难度大,然而其对裂纹表面伤损有长久的作用,故被大量采用。

2.裂纹深层修复。对于只停留在表面的裂纹,可以采用双组分聚脲防水材料进行表面封闭法施工,从而能够有效地修补裂纹,充分将混凝土表面封闭起来。而对于深度达到0.3mm-0.5mm 的裂纹,表现封闭法不能完全修复其纹理,还需要深入灌浆进行封闭处理。对于无砟轨道混凝土裂纹的深层修复,主要采用无损贴嘴灌浆工艺为主。

(1)首先,根据无砟轨道混凝土实际的裂纹情况,以适当的方式对其表面进行有效的处理,在混凝土裂纹表面的两侧部分的八厘米范围用角磨机对混凝土表面进行打磨,从而可以将松动的浆皮和不平整的地方给去除掉,然后把混凝土表面的一些反碱、油脂、浮土、灰浆等污染去除,从而保持混凝土表面的整洁。保持混凝土表面的干燥,控制混凝土结构内外的温差,从而防止裂纹的进一步开裂。施工团队可以用沾湿的棉布覆盖在清洁后的混凝土表面。混凝土的污染速度很快,所以要在清理保湿完成之后马上进入下一个工作流程。

(2)沿着裂纹每隔上5-8厘米左右贴一个灌浆嘴,裂缝开叉处增加贴嘴,然后将贴嘴和裂纹的缝隙相接,可以便于环氧胶泥封闭裂缝的工序,在此过程中通过胶带对裂缝做到遮挡的作用。

(3)无损贴嘴灌浆工艺主要以低压0.2MPa对裂纹深处关注改性低粘度高的渗透环氧,让低粘度高强环氧灌浆材料充分地充填到裂缝中,从而与混凝土粘结,封闭混凝土的裂缝,保护混凝土的封闭性和密度性。改性低粘度高渗透环氧材料粘度小、表面张力小,灌注裂缝时的灵活性强,适用于0.2mm 左右的缝隙,又因其能与混凝土粘结且保持高强度的抗拉性,因此,低粘度高强环氧灌浆材料可以有效地填充混凝土裂缝,又能够起到加固联结的作用。所以,要按照质量的五比一的概率进行配比,从而保证其发挥最大的效用。

(4)在材料修补灌注之后,要在混凝土裂纹表面进行打磨,使混凝土表面平整,最后根据表面封闭法对表面进行封闭修补。

四、无砟轨道混凝土裂纹的预防

裂纹产生的原因比较复杂,结构基础不均匀沉陷、冻胀、干缩、温度及施工不当的主观因素可以造成裂纹的产生。裂纹当前虽然不会造成什么严重危害,但长此以往发展,裂纹不仅仅只会影响美观,而且会影响列车行车的安全。所以不仅在修补修复方面要有实际行动,在预防措施方面也要加强行动和管理。

必须建立高素质的工作团队,熟练了解混凝土的裂纹原因,将预防措施落实到每一步,做到高质量完成施工；混凝土裂缝很大程度上也取决于混凝土本身的质量,因此,在选择原料和配比混凝土时要有统一的标准；最后,在竣工之后,也要保持定期对混凝土的养护。

五、结语

综上所述,虽然如今我国高速铁路建设在繁荣发展,但其中基础工程存在的问题还是得到重视,进而对裂纹问题进行妥善的修缮和预防。