CRTSI型无砟轨道底座板裂缝成因与预防控制.doc

CRTSI型无砟轨道底座板裂缝成因分析与预防控制 摘要本文结合成绵乐铁路客运专线CRTSI型无砟轨道底座板砼裂缝产生的特征，分析了底座板裂缝的成因，指出整体温度升降差、温度梯度是产生裂缝的主要原因。提出通过提升砼品质增强砼自身抗裂能力、调整界面约束、改变环境温度条件来防止裂缝的产生和发展。 1前言 目前我国有多条铁路采用CRTSI型无砟轨道结构，由于底座板为薄壁结构，开裂的主要表现形式为横跨混凝土底座板的通长横向裂缝。它会降低无砟轨道的耐久性，同时还可能会危害到无砟轨道的使用安全。成绵乐铁路客运专线是西南地区第一条客运专线，冬季气候温和，夏季高温多雨。如何根据环境特点选择合适的措施，成为需要解决的问题。 2工程概况 成都至绵阳至乐山铁路客运专线北起江油，经成都，南抵乐山。采用时速250km的无砟轨道铺设技术，在钢筋混凝土底座上铺设CRTSI型无砟道板后再铺设60km/m钢轨轨道。混凝土底座板采用C40钢筋混凝土结构，直线段桥梁上混凝土底座板宽2800mm，高200mm，路基上混凝土底座板宽3000mm，高300mm，曲线上存在超高。桥梁段每一块板间设置一道伸缩缝；路基地段每隔3～4块标准板长设置一道横向伸缩缝。底座板中采用CRB550级冷轧带肋钢筋焊接网，底座内附加绑扎钢筋、连接钢筋和架立钢筋均采用CRB550级冷轧钢筋。路基段底座板内钢筋焊接网片分片搭接，网片长度一般为2-4m左右，网片之间采用平搭法，搭接长度一般为450mm，且上下两层网片的搭接部位必须错开。成绵乐客运专线无砟轨道先导试验段全长2.05km，起止里程为D3K60+206.4～D3K62+257.9，含两座桥和两段路基，包含直线和曲线地段，曲线半径5000m，曲线段设置超高，左线超高125mm，右线超高105mm。通过无砟轨道先导段试验进行总结解决相关问题。 3.裂缝发展情况及特征 谭家坝特大桥和小石村中桥之间于2011年3月至6月进行了底座板施工，桥梁段每一块板间设置一道伸缩缝，截止当年底未出现裂纹。两段路基上的底座板位于谭家坝特大桥和小石村中桥之间以及小石村中桥和金家坝大桥之间，长度692m。该路基底座板于2011年5月至8月施工，共浇筑78块单元板，先后共计出现了50多条裂缝。 4裂缝形成原因分析 1）地基沉降变形 地基的沉降对轨道板的结构稳定有着重要的影响。局部的不均匀沉降或整体的沉降较大均会对轨道板底座造成受力不均匀等不利影响。当底座板受力不均匀时，自身荷载及外荷载对其造成偏压，极易产生裂缝。所以由于地基变形造成的应力相对较大，使得裂纹一般是贯穿性的。先导段两段路基共埋设了13个测点进行沉降观测，由评估单位组织了沉降评估，沉降评估以后的观测数据均未发生连续沉降，沉降已稳定。 2）外荷载作用 由于外荷载作用引起的裂缝称为荷载裂缝，这类裂纹一般出现在构件受力后的应力较大或构件承载力相对薄弱的部位。根据图纸的要求，当底座板砼强度没有达到设计强度的75%前，不能在上面行车。实际施工要求在底座板达到设计强度的100%后才上车，且左侧底座板有带施工荷载作业，右侧底座板无施工荷载作业，但两侧均出现了基本相同多的裂缝，从上往下、从高端往低端发展，与荷载作用的裂缝应该从下往上、从低端向高端发展不相同。另桥梁上的底座板也是同样的工况，但却没有出现裂缝。 3）干燥及塑性收缩 干燥及塑性收缩是指混凝土硬化后，在干燥或外界温度很高的环境下，混凝土内部的水分不断向外散失，引起混凝土由外向内的干缩变形裂缝。在浇筑后砼初凝时直到强度上升过程中的养生期间内，由于养生不到位，砼表面水分蒸发，引起表面收缩，砼内、外部产生约束，表面产生拉应力，造成砼表面开裂，这种裂纹会在砼养生期间急剧增加，主要表现在砼表面形成不规则的裂纹，成龟裂状，纵横交错，分布范围广，大部分在砼表面，不规则，很少贯通。但此种裂纹在砼早期就出现并迅速发展完成，在砼后期基本上不会产生此类裂纹。 4）混凝土质量及配合比设计 混凝土的配合设计直接影响到轨道板底座钢筋混凝土的力学性能。根据配合比浇筑的底座板钢筋混凝土必须满足相关规范的各项性能指标。如果其性能指标不能满足相关规范要求，极易产生局部不均匀裂缝。在该段底座板混凝土施工中，混凝土的力学性能及耐久性能指标均满足验标要求。 5）水化热引起内外温差 混凝土浇注初期，水泥水化过程产生大量的水化热，并且其大部分热量是在3天以内放出，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为室外环境温度，这就形成了内外温差，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时，就会导致混凝土裂缝。但这种水化热引起裂纹出现的时间较早，多为3～5天以内。而先导段底座板的裂纹最早出现时间是混凝土浇筑完14天后。 6）整体温度升降差 一