高速铁路无砟轨道裂纹分析及处理方法研究

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1、高速铁路无砟轨道裂纹分析及处理方法研究　　摘要：无砟轨道裂纹通常发生在路基、桥梁、隧道地段，沪昆客专云南段施工过程中路基段落裂纹较为突出。下面将对路基段、桥梁段、隧道段有代表性的无砟轨道裂纹表现形式、主要原因分析和采取的预防措施进行分析研究。　　关键词：高速铁路；无砟轨道；裂纹；研究　　前言　　无砟轨道是客运专线铁路重要工程结构，是核心建造技术之一，工程质量直接决定客运专线铁路的安全性、舒适性和耐久性。无砟轨道的制造与施工铺设技术复杂，精度要求高，无砟轨道的建设必须推行标准化管理，按照工厂化、机械化、专业化、信息化的要求组织实施，但还是有部分路基段落产生裂纹。本文将介绍作业过

2、程中如何有效控制裂纹产生及处理方法，提高无砟轨道施工作业质量，减少运营过程中的病害。　　1工程概况　　新建长沙至昆明铁路客运专线云南段线路由贵州盘县进入云南省境内后，经富源北、曲靖北、嵩明站最终到达昆明南，沿线设富源北、曲靖北、嵩明中间站。该段线路正线建筑长度177.307km，其中区间路基48.916km，站场路基长度5.306km，共54.222km，占线路长度30.581%；正线桥梁129座-60.688km，占线路长度34.228%；涵洞130座，地道1座；正线隧道40座-62.536km，占正线建筑长度35.270%；正线桥隧比69.497%。正线为客运专线铁路，按

3、一次铺设跨区间无缝线路设计。正线及与正线相邻的到发线均铺设CRTSI型双块式无砟轨道，岔区铺设轨枕埋入式无砟轨道。　　CRTSⅠ型双块式无砟轨道自上而下由钢轨、扣件、轨枕、道床板、底座（支承层）组成。其中路基和隧道地段道床板采用连续结构，桥梁地段采用单元式结构。轨道结构高度见表1。　　路基、桥梁、隧道均为CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构，由60kg/m钢轨、WJ-8B扣件、SK-2型双块式轨枕、道床板、支承层（或底座）等组成。道床板采用C40钢筋混凝土，现场浇筑。路基地段道床板连续浇筑，道床板的宽度均为2800mm，高度为260mm。支承层优先采用水硬性混合料进行机械化作业，困

4、难条件下亦可采用低塑性水泥混凝土，支承层宽度为3400mm，厚度为300mm，支承层两侧设置3：1的斜坡。　　2裂纹产生原因分析　　（1）支承层在3.9m假缝处往下面开裂。　　设计图纸要求在路基支承层每隔3.9m锯一道10.5mm深的伸缩缝（假缝），在支承层混凝土浇筑完成其上部的道床板混凝土也浇筑完成的14天后，在支承层伸缩缝的下部会出现0.5mm-1.0mm宽的裂纹，深度不一，如图1所示。　　其主要原因：一是设计图纸要求，支承层结构应当使用水硬性材料采用摊铺机摊铺，或者采用低塑性混凝土模筑，但是有些施工单位在某些路基地段，使用普通C20混凝土简单地代替低塑性混凝土模筑。低塑

5、性混凝土理论配合比设计胶材总量185kg/m3，用水量126kg/m3，坍落度50mm；普通C20混凝土理论配合比设计胶材总量310kg/m3，用水量156kg/m3，坍落度160mm。两者相比胶材总量几乎翻番，坍落度大大增加，无疑增加了混凝土内部收缩量和收缩时间。二是伸缩缝锯缝后没有进行很好的冲洗、清理和保护，道床板混凝土浇筑时水泥浆可能透过无纺布下渗堵塞伸缩缝，造成伸缩缝失效或者不能有效发挥伸缩缝的功能。　　（2）道床板表面出现竖向和横向贯通裂纹。　　道床板表面出现竖向和横向裂纹，横向贯通裂纹在路基段道床板表面数量最多，相比较路基段落来说，桥梁段和隧道段无砟轨道裂纹偏少。

6、因此路基段道床板表面竖向、横向裂纹和横向贯通裂纹是整治重点。道床板表面的竖向裂纹宽度一般在0.2-0.4mm，深度在50mm-150mm居多。道床板表面横向裂纹较多，分布范围较广，有贯通的也有不贯通的，宽度一般在0.5mm左右。　　道床板表面在竖向和横向出现裂纹，从理论上分析是轨枕中?g的混凝土在释放应力过程中，受到轨枕间钢筋骨架横梁的约束，首先在轨枕两侧产生横向裂纹，沿着轨枕边缘向外扩展，较严重地会在横向两轨枕之间贯通，形成横向和竖向贯通裂纹。裂纹深度有深有浅，因为道床板侧面约束最小，因此在道床板侧面裂纹表现得最宽、最严重。　　除了轨枕间钢筋骨架的约束和不可避免的混凝土内部

7、温度应力、收缩应力，影响道床板表面裂纹产生外，施工过程中混凝土制拌过程中，胶材总量大于400kg，为了满足抹面和泵送要求，将水灰比和坍落度人为加大，造成混凝土收缩量增加，加大了裂纹出现的概率。抹面工人熟练程度不高、人数不够，不按照技术交底要求，使用木抹、钢抹交互抹面，不及时松开扣件，不认真进行覆盖洒水养护，都有可能诱发裂纹的产生和加剧。　　（3）轨枕四周45度角裂纹、八字裂纹和道床板表面龟裂，道床板表面出现不规则的龟裂，主要表现在曲线地段，在路基、隧道曲线段都会不同程度出现，裂纹呈不规则闭合状，缝宽在0