高速铁路无砟轨道混凝土裂纹防治

文/郭毓

1 前言

由于建筑结构的特殊性，无砟轨道在长期运行过程中不可避免地会出现裂缝，而无砟轨道混凝土裂缝对道床板的影响是持续不断的。如果裂缝过大，将直接影响道床板的结构强度。道床板根据实际施工情况有相应的荷载限制，如果道床板的裂缝深度大于道床板的荷载极限，就会影响到轨道上的荷载，导致轨道床板中的钢筋发生变形问题。

2 高速铁路无砟轨道施工技术相关内容概述

在许多情况下，无砟轨道改为整体混凝土地基，道床由砾石组成。在无渣钢轨结构中，钢轨是现场施工的水泥材料，无碎屑最基本的特点是精度高，毫米内误差是保证车辆稳定性的必要条件。此外，采用无砟轨道具有很高的耐久性，满足列车时速高达250km的运行要求。目前，我国高铁建设的路基几乎没有石头和杂物，而是使用定制的钢筋混凝土轨道板。因此，为了达到高速铁路建设的高效率目的，在保证列车运行稳定性的同时，成为高铁结构的重要选择，也很有必要继续研究高铁的具体建设和发展过程。

3 高速铁路无砟轨道施工技术难点

3.1 轨道精度

在无砟轨道施工过程中，对施工精度也有一定的要求。如果采用传统的测量方法，则无法满足施工要求。因此，必须保证轨道线路的畅通，保证铁路建设工程的质量。同时，高精度的测量设备和测量技术正在得到应用和发展。此外，为保证无砟轨道的平整度，在施工时必须一次性成型，以保证结构的稳定性和可靠性。

3.2 轨道位置问题

高铁具有高运行速度、高稳定性等应用优势，在建设道路时，对施工精度和技术应用效率的要求十分明确。从这个意义上说，要有良好的轨道铺设位置公差控制，良好的轨道轴线控制，符合粗设置和细序完成轨道的铺设，调整螺栓松紧度。但是，在实际应用中，当轨道的长度比较大时，在调整轨道本身的扩展系数时，很难保证调试结果在容差范围内，高铁的累积误差概率会影响高铁的施工质量和开通后的安全。

3.3 轨道刚度控制问题

除了上述控制难点外，在轨道施工过程中控制轨道刚度也是施工过程中的一个难题。结合以往的施工经验，道路施工过程严格按照适用的施工规范和操作规程进行，必须保证道路刚度满足施工过程中确定的设计要求，安装、保持高标准。提高无砟轨道本身就是一种承载能力，由于工程施工过程中存在诸多不确定因素，一定程度上会影响施工的顺利进行，影响道路结构施工的刚性[1]。

4 高速铁路无砟轨道的施工

4.1 高速铁路无砟轨道施工前的准备工作

为了高铁无砟轨道的顺利施工，需要在高铁无砟轨道施工前做好相应的准备工作。首先，高铁无砟轨道施工前，应保证高铁无砟轨道底板质量。其次，完成高铁无砟轨道工程变形沉降评价，确认各项指标满足高铁无砟轨道设计要求。最后，确认高铁CP 线建设已完成，并且已完成两次施工质量评估[2]。

4.2 高铁无砟轨道混凝土基础板施工

高铁无砟轨道底板采用低塑性混凝土，配合比应通过试验确定。高铁无砟轨道底板浇筑后应处理好，确保混凝土浇筑质量。

4.3 高速铁路无砟轨道板铺设

浇筑高铁无砟轨道的轨道板时，必须先将轨道板打毛。高铁无砟轨道板和后浇混凝土的地基强度至少要达到15MPa，必须提前进行测试。将模板安装在高铁无轨板调整好的位置，然后安装泡沫模板并进行相应的固定。最好使用硅胶，通过实验选择固定方式。完成上述步骤并进行相应的检查后，即可开始对高铁无砟轨道导轨进行粗调。为保证轨道板安装质量，对精密测量网络和建立的标准网络进行实时复测。

4.4 混凝土和沥青砂浆的浇筑

对于高铁无砟轨道板，应采用纵向水泥混凝土密封条封边，当启用轨道板封边时，向封边的轨道区域喷水，将水排入设备调节器。喷涂前应用梯形乙醚泡沫板密封，避免撞击。平整沥青混凝土时，注意不要在轨道边缘留下多个刻痕点。高铁无砟轨道板固定装置大多安装在中间位置，是保证高铁无砟轨道板固定效果的夹紧装置[3]。

5 高铁无砟轨道混凝土开裂原因分析

当混凝土的温度和湿度相对平衡时，混凝土中水分的蒸发会随风速的改变而发生变化。由于路板床暴露面积大，受风面积大，新浇混凝土容易因失水过多而开裂。同时，在混凝土施工阶段，由于昼夜温差大，混凝土内外温度不一致，主要是受力大，容易产生裂缝。另外，无砟轨道面的裂缝并不多，施工单位应加强现场施工组织，规范工艺，则无砟轨道面的裂缝基本上是可以避免的。产生裂缝的主要原因是施工单位在向轨道板浇筑混凝土前2h 未充分喷洒或润湿轨枕，未注意轨枕周围的打磨处理，认为轨道温度不高且相对恒定，忽略了风速的影响，没有注意或者没有进行足够的覆盖洒水养护。

6 高速铁路无砟轨道混凝土裂缝控制

控制铁路混凝土裂缝对保证铁路正常运行具有重要意义。此外，混凝土的抗裂必须符合相关标准，严格控制水泥与水的比例，同时控制进入模具的温度。

第一，搅拌混凝土前，注意调整水灰比，以免开裂。如果水灰比较大，会导致混凝土路面底板出现裂缝。裂缝出现的频率太高，会使两个枕木之间形成裂缝，影响了枕木的稳定性。混凝土铺设时必须控制温度，特别是在模具铺设时。在铁路建设过程中，施工温度可能过高，为尽快完成工程，建筑工人没有严格控制铺设温度，导致混凝土出现裂缝的情况比其他地方多。因此，控制混凝土的入口温度会影响裂缝的形成。

第二，混凝土浇筑后要保持湿润，尤其是夏季高温时期。冬季气温较低时，还要注意保温工作。风大的时候，要搭建帐篷进行保护，避免受风吹，导致开裂。

第三，在特殊路段建设高铁时，一般混凝土修复工程无法控制混凝土在一定范围内的裂缝。例如，在严重干燥的沙漠、日温差大的高原地区、蒸发量大的热带地区，混凝土除按标准设计外，还必须经过多次养护。同时，为补充混凝土干燥过程中消耗的水分，必须提前对养护材料进行水分储存。混凝土出现收缩时，干燥与开裂同时发生，预先储存水分有助于减少混凝土变干过程中的水分消耗，提高抗收缩性和抗裂性。在潮湿地区除湿，保持良好的除湿效果，确保混凝土的湿度在标准范围内。

第四，首次浇筑混凝土时，必须及时松开螺栓和紧固件，防止新旧混凝土与路基板融合，造成混凝土出现明显裂缝。将单元结构用于高铁底部无砟轨道的设计，可以有效减少混凝土裂缝的出现。

第五，裂缝的预防措施。用于无砟轨道的CRTS型双轨枕均采用预制，随后浇筑混凝土和轨道板轨枕，形成无砟轨道板结构。由于轨枕混凝土的收缩已经完成，其尺寸和体积几乎没有变化，轨道层混凝土由于水化和收缩过程中产生的温度应力，使轨枕与轨道层之间具有光滑的接触面。由于它们在凝固过程中可以有效连接，理论上，其他收缩必然会在界面处产生裂缝，表现为轨枕和道床板之间的“缝隙”。加强无砟轨道板混凝土质量控制，可有效减少“脱层”的发生，其中轨枕块表面在压延时必须进行加固。

第六，高铁地基采用无砟轨道底部钢筋混凝土设计，加强对支护层的保护，有利于解决基础施工困难和软土地基沉降的问题。无砟道床支护层包括预应力混凝土结构、钢筋混凝土结构、普通混凝土结构等，其抗裂要求不同。预应力混凝土结构一般不开裂，钢筋混凝土结构容易开裂，但宽度受钢筋限制，而一般混凝土结构容易开裂，裂缝宽度不受控制，并且裂缝位置不能继续传递弯矩，表现为总刚度和弹性模量下降。连续轨道层的轴向开裂力主要取决于混凝土的抗拉强度和轨道板的面积。如果钢筋数量太少，最终的轴力将小于裂纹的轴力。一旦混凝土出现裂缝，钢筋会立即因轴力过大而错位，导致裂缝无法控制。因此，在无砟道床结构优化过程中，必须控制无砟道床混凝土开裂，可以适当用黏性材料代替硬质材料。

7 结语

随着我国高铁的快速发展，对高铁结构的耐久性和稳定性要求越来越高，保证高铁的质量直接关系着人们的生命财产安全。在日常的铁路维护中，防止无砟高铁混凝土出现裂纹是保证轨道正常运行的关键。高速铁路无砟轨道混凝土裂纹防控是一项复杂而长期的任务，应给予广泛关注。