无砟轨道裂缝成因分析及设计注意事项

高常亮

中铁第五勘察设计院集团有限公司

无砟轨道裂缝成因分析及设计注意事项

高常亮

中铁第五勘察设计院集团有限公司

以无砟轨道为研究对象，主要以“无砟轨道裂缝类型”、“无砟轨道裂缝问题及采取措施”为主要切入点，分析得出无砟轨道裂缝成因，并对今后无砟轨道的设计提出一些有价值的意见及建议。

无砟轨道裂缝；裂缝类型；裂缝防治措施

目前，国内广泛采用的无砟轨道均为钢筋混凝土结构，此结构在结构荷载、材料特性、温度变化等因素作用下有可能产生裂缝，严重的情况下会影响轨道结构安全，因此设计人员应充分了解混凝土结构裂缝产生的原因及需要采取的预防措施。

一、无砟轨道裂缝类型

1.收缩裂缝：

混凝土凝结硬化过程中产生收缩，包括塑性收缩、自生收缩和干燥收缩三种。无砟轨道混凝土凝结时不可避免地受到各种约束作用，出现裂缝。

(1)塑性收缩：指混凝土浇筑后仍处于塑性状态时，由于表面水分蒸发过快而产生的裂缝，多在表面出现，形状不规则、长短不一、呈龟裂状。

(2)自生收缩：水泥熟料在水化反应的过程中，反应后生成物的平均密度变小而引起体系的体积收缩所致。

(3)干燥收缩：指混凝土硬化后在较长时间内由于混凝土内部的水分蒸发引起的水泥石干燥收缩。裂缝多在表面很浅的位置，裂缝细微，呈平行状或网状。

2.温度裂缝：

温度裂缝产生的主要原因是由温差造成的。

(1)混凝土水化热。混凝土浇筑初期，水泥水化过程中产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，水化热集聚在混凝土内部不宜散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土外表面温度为室外环境温度，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超过混凝土抗拉强度时就会导致混凝土裂缝。

(2)整体温度升降差。混凝土结构在随季节性变化和日照的循环变化下，结构整体发生均匀的温度升降变化，从而使混凝土结构发生伸缩。无砟轨道混凝土结构纵向受到很大约束，混凝土结构越长引起的温度力越大，可导致混凝土出现贯通裂缝。

(3)温度梯度。混凝土结构在太阳照射下，其上表面温度高，下表面温度低，由于混凝土的热传导性能差使轨道板沿高度方向上存在温度梯度。温度梯度会导致轨道结构发生翘曲及表面横向裂纹。

3.钢轨伸长引起裂缝

无砟轨道施工时一般先将钢轨、轨枕精确定位，拧紧扣件，然后再浇筑混凝土。当白天太阳直射外界温度比较高时，钢轨的温度发生急剧升高，钢轨伸长，这时由于混凝土处于初凝状态，强度趋近于零，若不能及时松开扣件，钢轨受温度影响的伸缩将带动轨枕在新浇混凝土土中移动从而产生裂缝。

4.骨料塑性沉落引起的裂缝

混凝土在浇筑时，由于振动棒和重力作用，骨料下沉。水泥浆上升，这种沉落直到混凝土硬化时方停止。当这种塑性沉落受到模板、钢筋及预埋件的抑制(或模板沉陷、移动时)就会出现裂缝。另外在施工中如果模板绑扎不好、模板沉陷、移动时也会出现此类裂缝。

5.新旧混凝土不良结合裂缝

道床板与双块式轨枕的周边属于新、旧混凝土的结合部位，且轨枕表面无附加处理措施，造成新、旧混凝土结合效果较差，易产生裂缝;在双块式轨枕的侧面及角部，常出现由于新旧混凝土黏结不良而引起的裂缝。运营后随着列车运营次数的增加，裂缝还将进一步扩大。

二、不同裂缝的控制措施

1. 道床板表面龟裂

(1)产生原因：表面有泌水，干了之后形成龟裂；塌落度正常，但施工单位为了施工方便，往混凝土中加水，导致实际用水量大于配比值；施工时温度过高或过低。

(2)处理措施：针对泌水导致的开裂可采取道床板表面有泌水时进行二次抹面，养护时主要采用保水养护的措施，可遮盖塑料布等，不再洒水的措施；控制水灰比和温度。

2. 伸缩缝、施工缝、后浇带等处道床板上拱

(1)产生原因：稳定变化导致道床板上拱，尤其是南方地区白天晚上温度都很高，混凝土内力不能释放。

(2)处理措施：两次浇筑施工时间超过24小时，要采取措施。后浇带混凝土灌注时间待先浇带裂纹发展结束以后再做后浇带施工。

3. 水害造成道床板底部被掏空

(1)产生原因：伸缩缝处水害影响。

(2)处理措施：南方多水地区尽量不用单元式。

4. 双块式轨枕，轨枕块周围离缝

(1)产生原因：轨枕间钢筋过多，不利于振捣，轨枕间混凝土振捣不到位。

轨枕用了脱模剂，表面光滑，难于与二次浇筑混凝土结合。

(2)处理措施：轨枕间要加强措施，采用轨枕四周补振措施，确实振捣到位。

5.排架法施工混凝土产生裂纹

(1)产生原因：目前主要采用排架法施工，包括双排架和单排架，其主要目的是通过高刚度保持轨道施工精度。缺点在于排架刚度过大，混凝土浇筑后排架受力，拆除排架后应力转移给混凝土，导致混凝土受力复杂，产生各种裂纹。

(2)处理措施：用排架法施工关键要通过试验确定排架释放时间，即确定混凝土初凝和终凝时间及松开排架的时间。

三、结语

无砟轨道施工中根据现场环境调整施工工艺和养护措施，加强现场施工的过程质量管理，尽量减少裂缝的产生。对于产生的裂缝应根据成因采取措施及时处理。设计单位应根据具体工程地理位置、轨道结构类型、施工方式等内容在设计文件中提出具体施工运营指导意见。

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高常亮(1985—)，女，辽宁营口人，2009年毕业于北京交通大学铁道工程专业，硕士，工程师，主要从事铁路勘察设计工作。