無砟軌道裂縫修復(fù)施工工藝探討范文

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摘要：無砟軌道混凝土裂縫的主要呈現(xiàn)形式有軌枕端部“八”字裂縫、道床橫向非貫通裂縫與貫通裂縫、支承層假縫處的道床反射裂縫和支承層非假縫處橫向裂縫。其中，混凝土配合比、現(xiàn)場施工工藝、外部環(huán)境是無砟軌道產(chǎn)生裂縫的主要原因；應(yīng)用HM系列無砟軌道裂縫修復(fù)材料對裂縫進(jìn)行修復(fù)，取得了良好效果。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；無砟軌道；裂縫；修復(fù)材料；修復(fù)工藝

無砟軌道由于具有整體性好、施工流程簡單、對不同下部基礎(chǔ)（橋梁、隧道、地基）適應(yīng)性強等優(yōu)勢，在我國城市軌道交通建設(shè)過程中得到了廣泛應(yīng)用，其主要結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。無砟軌道結(jié)構(gòu)在施工完成后會產(chǎn)生大量混凝土裂縫，裂縫的主要分布形式有軌枕端部“八”字裂縫、道床橫向非貫通裂縫與貫通裂縫和支承層假縫處的道床反射裂縫、支承層非假縫處的橫向裂縫，如圖2所示。無砟軌道混凝土裂縫在外部環(huán)境如雨水的侵蝕下，不僅會導(dǎo)致混凝土性能逐漸向內(nèi)部劣化，使鋼筋發(fā)生銹蝕膨脹加速裂縫的進(jìn)一步發(fā)展，而且線路開通運營后，在列車動荷載作用下軌枕周邊裂縫逐漸擴張使軌枕產(chǎn)生晃動，從而影響列車的運行品質(zhì)，甚至帶來行車安全隱患。因此，亟需分析總結(jié)出城市軌道交通無砟軌道出現(xiàn)裂縫的原因，針對不同位置的裂縫采用不同的修復(fù)材料和修復(fù)工藝開展整治施工。

1原因分析

通過調(diào)研無砟軌道施工現(xiàn)場和相關(guān)施工記錄，并查閱相關(guān)資料文獻(xiàn)得出，無砟軌道施工結(jié)束后產(chǎn)生裂縫的原因主要有3個：混凝土配合比、現(xiàn)場施工工藝及外部環(huán)境。1.1混凝土配合比。混凝土主要由膠凝材料、粗骨料、細(xì)骨料、外加劑等材料組成。大體積混凝土由于在澆筑時會產(chǎn)生大量水化熱，軌道結(jié)構(gòu)邊緣直接與大氣環(huán)境接觸，其熱量交換速率較快，此時軌道結(jié)構(gòu)混凝土內(nèi)部受熱膨脹而表層降溫收縮，因此導(dǎo)致其內(nèi)部產(chǎn)生微裂紋等缺陷和表面產(chǎn)生裂縫。1.2現(xiàn)場施工工藝。（1）無砟軌道道床混凝土是采用軌排支架法現(xiàn)場澆筑施工，若在道床混凝土澆筑前雙塊式軌枕底面和四周清理不徹底，潤濕程度不夠，會導(dǎo)致新舊混凝土粘接強度偏低。由于混凝土在凝固過程中會發(fā)生塑性變形，因此在新舊混凝土界面處發(fā)生界面破壞，進(jìn)而形成軌枕周邊離縫和“八”字裂縫。（2）混凝土的入模溫度偏高會增加其自身在凝固過程中的塑性變形，泵送混凝土還會導(dǎo)致道床混凝土后期的干縮形變量增大，而道床混凝土干縮形變量過大最終會導(dǎo)致在道床薄弱位置處產(chǎn)生裂縫。（3）道床兩側(cè)的混凝土是通過振搗棒振搗施工的，若在這個過程中振搗順序和振搗方式不當(dāng)，混凝土極易發(fā)生離析現(xiàn)象，即混凝土中的粗骨料下沉，表面混凝土膠凝物質(zhì)含量偏高，導(dǎo)致道床表面混凝土收縮變形較大而產(chǎn)生裂縫。（4）道床混凝土在澆筑完成后需采取妥善的保濕養(yǎng)生處理方式，即混凝土在凝固過程中還需要經(jīng)常灑水確保其表面濕潤狀態(tài)，并且使用土工布和塑料薄膜雙重覆蓋，以減少水分散失和隔離太陽輻射。為防止大風(fēng)將表面覆蓋物吹走，還要使用方木等重物壓住其邊角位置。（5）在道床混凝土澆筑完成但其自身還未達(dá)到一定強度時，為了防止雙塊式軌枕下沉和偏離設(shè)計幾何形位，需用軌排支架和工具軌對其進(jìn)行臨時固定。由于軌排支架和工具軌的熱膨脹系數(shù)與混凝土的熱膨脹系數(shù)不同，因此在日溫度升降荷載作用下，二者的溫度變形不協(xié)調(diào)。若在道床混凝土初凝后未及時擰松工具軌的扣件螺栓，混凝土和工具軌的溫度不協(xié)調(diào)變形會導(dǎo)致雙塊式軌枕側(cè)面出現(xiàn)離縫和“八”字裂縫，且軌枕側(cè)面離縫以軌道板中點為對稱軸呈對稱分布。現(xiàn)場觀測到軌枕側(cè)面離縫的寬度由工具軌端部向工具軌中點逐漸減小。1.3外部環(huán)境。（1）由于無砟軌道支承層在澆筑完成達(dá)到一定強度后便作為施工運輸通道使用，因此在長期的車輛荷載作用下，支承層會產(chǎn)生許多裂縫，在一定程度上削弱了其整體性。（2）溫度荷載是無砟軌道的重要設(shè)計荷載之一，降溫荷載作用下道床混凝土將在薄弱位置處產(chǎn)生裂縫或內(nèi)部傷損，同時還將在支承層上裂縫的對應(yīng)位置產(chǎn)生反射裂縫。

2修復(fù)要求和現(xiàn)狀

目前，關(guān)于城市軌道交通無砟軌道裂縫維修暫無參考標(biāo)準(zhǔn)，因此本研究依據(jù)TG/GW115-2012《高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則（試行）》相關(guān)規(guī)定和現(xiàn)場裂縫實際情況，采取以下修復(fù)方法：（1）對于寬度≤0.2mm的裂縫，采用“表面封閉法”進(jìn)行整治；（2）對于寬度>0.2mm的裂縫，采用“裂縫內(nèi)部注柔性漿液+表面封閉法”；（3）對于軌枕周邊離縫或裂縫，采用“裂縫內(nèi)部注加固漿液+表面封閉法”。其中，表面封閉材料的主要功能是防止水汽、腐蝕性介質(zhì)進(jìn)入混凝土內(nèi)部導(dǎo)致其耐久性下降；柔性漿液的主要功能是對混凝土裂縫內(nèi)部進(jìn)行填充封閉且適應(yīng)混凝土的伸縮形變；加固漿液的主要功能是將裂縫處的混凝土牢固地結(jié)合在一起，形成一個整體。在無砟軌道先導(dǎo)段道床混凝土裂縫修復(fù)項目中，邀請了多家無砟軌道病害治理單位到現(xiàn)場開展試驗段，經(jīng)過3個月的現(xiàn)場檢驗，大部分單位出現(xiàn)了不同程度的修復(fù)失效現(xiàn)象，如表面封閉材料主要存在自身開裂、粘接失效、邊角起皮掉落、材料老化厚度減少等問題；裂縫內(nèi)部注漿材料主要存在老化變色、破碎消失、注漿材料與裂縫側(cè)面脫離等問題，而采用某軌道健康管理公司自主研發(fā)的HM系列無砟軌道裂縫修復(fù)材料（包括表面封閉材料、柔性漿液、加固漿液）效果良好。HM系列無砟軌道裂縫修復(fù)材料各自的特點：表面封閉材料采用耐候性、防腐性均優(yōu)的改性劑和鏈鍛，賦予表面封閉材料優(yōu)異的耐候性、柔韌性、滲透性，可實現(xiàn)30min內(nèi)固化成型，且施工完成后基本無色差；柔性漿液具備優(yōu)異的柔韌性能，其斷裂伸長率可以適應(yīng)裂縫自由變形；加固漿液具備優(yōu)異的強度和粘接性能，完全固化后的抗壓強度可在65MPa以上。

3現(xiàn)場專項修復(fù)工藝

3.1表面封閉法。針對裂縫寬度≤0.2mm的情況，修復(fù)工藝流程如圖3所示。（1）表面清理。使用鋼絲刷將裂縫表面兩側(cè)的混凝土打磨、刷毛，再用真空吸塵器清除灰塵、混凝土浮漿等雜物，確保后續(xù)施工粘接效果。如果混凝土裂縫內(nèi)部有明水存在，應(yīng)采用熱風(fēng)機等將裂縫進(jìn)行干燥處理。（2）配置表面封閉材料。按材料配比準(zhǔn)確稱量并配制表面封閉材料，采用手持式攪拌機或?qū)Ｓ脭嚢杵鲗⒉牧蠑嚢杈鶆颉＃?）涂刷表面封閉材料。采用手持毛刷或手持滾筒沿裂縫表面涂刷表面封閉材料，注意涂刷要均勻、平直。一般涂刷4～5遍，以確保涂層厚度達(dá)0.7mm以上，每遍涂刷都要等到上遍涂層材料表干后再刷。為確保修復(fù)效果，建議前后涂層涂刷間隔時間不得大于24h。（4）表面修飾。施工完成后，清理面層殘渣及不規(guī)則部分，以確保整體外觀，并作表面修飾處理。3.2裂縫內(nèi)部注柔性漿液+表面封閉法。針對裂縫寬度>0.2mm的情況，修復(fù)工藝流程如圖4所示。（1）表面清理。使用金剛片角磨機、手持鋼絲刷將裂縫表面兩側(cè)混凝土打磨、刷毛，用真空吸塵器或吹風(fēng)機清除灰塵、混凝土浮漿等雜物，確保后續(xù)施工注漿填充效果和粘接效果。如果混凝土裂縫內(nèi)部有明水存在，應(yīng)采用熱風(fēng)機等將裂縫進(jìn)行干燥處理。（2）配置柔性漿液。按材料配比準(zhǔn)確稱量并配制HM系列柔性漿液，采用手持式攪拌機或?qū)Ｓ脭嚢杵鲗⒉牧蠑嚢琛榇_保攪拌均勻，攪拌時間不得小于5min。（3）重力法無壓注漿。使用專用器具沿裂縫循環(huán)注漿，通常需要3～5個循環(huán)，直至裂縫內(nèi)部灌注飽滿。為確保修復(fù)效果，需來回檢測以確保注漿飽滿度。（4）表面封閉。注漿材料固化后，打磨去除面層殘余的注漿材料，隨后按照“表面封閉法”工藝流程進(jìn)行封閉。3.3裂縫內(nèi)部注加固漿液+表面封閉法。針對軌枕周邊離縫或裂縫的情況，修復(fù)工藝流程如圖5所示。城市軌道交通混凝土道床軌枕周邊離縫或裂縫的具體修復(fù)工藝流程與寬度>0.2mm的裂縫修復(fù)工藝流程類似，區(qū)別在于將HM系列柔性漿液更換成HM系列加固漿液，其余施工工藝相同。

4修復(fù)效果

經(jīng)過1年的現(xiàn)場持續(xù)觀測，無砟軌道原有裂縫狀態(tài)良好，沒有明顯進(jìn)一步發(fā)展的趨勢；裂縫內(nèi)部注漿材料填充飽滿與混凝土粘接密實，表面封閉材料沒有出現(xiàn)開裂、掉皮等現(xiàn)象，且與表面混凝土粘接良好，如圖6所示。經(jīng)過現(xiàn)場驗證，應(yīng)用某軌道健康管理公司研發(fā)的HM系列無砟軌道混凝土裂縫修復(fù)材料和修復(fù)工藝可以較好地對無砟軌道裂縫進(jìn)行修復(fù)。

5結(jié)語

本文分析了城市軌道交通線路用無砟軌道道床裂縫呈現(xiàn)的基本形式和主要分布規(guī)律。受施工混凝土配合比、現(xiàn)場施工工藝、外部環(huán)境等綜合因素的影響，無砟軌道混凝土道床難免會產(chǎn)生裂縫，需嚴(yán)格控制進(jìn)場原材料質(zhì)量和現(xiàn)場施工工藝，盡量減少無砟軌道裂縫的數(shù)量和寬度。對于已經(jīng)產(chǎn)生的無砟軌道裂縫，應(yīng)根據(jù)裂縫寬度和裂縫位置進(jìn)行區(qū)分，及時采取科學(xué)的修復(fù)材料和修復(fù)工藝對其進(jìn)行修復(fù)，以免影響無砟軌道的耐久性。經(jīng)過城市軌道交通線路運營的考驗，證實某軌道健康管理公司研發(fā)的HM系列無砟軌道混凝土裂縫修復(fù)材料具有良好的修復(fù)效果。

作者:李群 單位:成蘭鐵路有限責(zé)任公司