地铁高架段轨道施工道床裂缝的预防和治理.pdf

Intelligent Building and Construction Machinery智能建筑与工程机械2024年 2月Feb.2024第6卷 第2期Vol.6 No.21工程概述 无 锡 地 铁 S1 号 线 为 南 北 走 向 线 路，线 路 起自江阴市江阴外滩站，终至惠山区堰桥站，S1 号线工程共分为 3 个标段，中铁十七局集团有限公司承建轨道施工三标。施工范围为：北起江阴南站（不 含）南 至 既 有 堰 桥 站（不 含），里 程 范 围（DK14+943.084 DK30+940.745），共 2 站 3 区 间，线路长 15.99 km，均为高架线路1。其道床类型为普通整体、减振扣件整体。2道床裂缝产生原因分析 道床裂缝的产生与浇筑混凝土内部及外部温度息息相关，内外温度差会形成温度应力，容易使道床周边产生裂缝。外部不同的施工环境也会对道床混凝土施工产生不同程度的影响。本文主要从混凝土内部和外部对道床裂缝产生情况进行分析。2.1 内在原因 在地铁道床施工时，混凝土标号设计单位已经明确。在进行配合比设计时，如果选择水泥的等级较低，造成混凝土早期强度低，在长期受压影响下，道床会加大变形，容易出现裂纹。石子是混凝土重要的骨料之一，石子大小会引起道床强度变化。因此，在混凝土配比中，石子的粒径要根据具体情况选择。沙子是混凝土的细骨料之一，对混凝土的强度也有很大的影响，沙子中如果含有砂丘、土块等不良物质，致使颗粒不均匀，就会影响混凝土的流动性，加大混凝土的收缩，引起混凝土不密实、不坚固，使混凝土出现裂缝。收稿日期：2023-11-13作者简介：余金刚（1991），男，安徽安庆人，本科，工程师，研究方向：轨道工程。地铁高架段轨道施工道床裂缝的预防和治理余金刚（中铁十七局集团深圳建设有限公司，广东 深圳 518000）摘 要：城市地铁高架段轨道结构主要为现浇的混凝土道床板，由于轨道结构裸露在地表，季节温差变化大，如果施工管理及技术措施控制不到位，极易出现开裂的情况。道床裂缝产生会影响道床板的承受能力及使用寿命，随着时间的推移，情况严重的甚至会影响乘车安全。因此，地铁高架段施工道床裂缝的预防和治理非常重要，基于此，对地铁高架段轨道施工道床裂缝的预防和治理进行了探究。关键词：施工道床；裂缝；预防和治理中图分类号：U216.442文献标识码：A文章编号：2096-6903(2024)02-0025-03外加剂的选用也不容忽视，在施工生产中如果外加剂选用不合适，会影响到床板质量。如应用膨胀剂时，要及时采取湿养温养措施，避免水分流失，道床混凝土产生裂缝2。2.2 外在原因 可能存在以下 10 个原因：在混凝土浇筑时施工工序控制不到位，导致钢筋保护层厚薄不一。轨枕四周与混凝土相接处未进行充分振捣，导致轨枕与道床混凝土相接面容易出现裂缝。在架力模板时，模板未使用钢筋支撑加固，在进行道床混凝土浇筑时，由于混凝土的冲击力造成支力的模板偏位，使混凝土内部结构发生变化，道床产生裂缝。道床施工完成，未及时拆卸钢轨扣件，让钢轨在温度应力作用下自由伸缩，导致轨枕出现波动，引发道床裂缝。轨枕强度为 C60，浇筑的道床混凝土设计强度一般为 C35 和 C40，由于强度不同，释放的应力不同，且一个干燥一个湿润，粘结度较低，容易引起道床裂缝。水凝混凝土养护不到位，水凝混凝土表面水分快速蒸发，体积收缩加快，但是道床内部温度基本保持不变或者很小，对内产生拉应力，导致道床面裂缝。由于抢赶工期，工序之间衔接过于紧密，在混凝土未完全凝固的情况下在道床上放置轨排、钢筋及其他工器具，道床面过早的承受大荷载，引发道床裂缝。道床混凝土浇筑时，混凝土内部及外部环境温差变化大，引起道床裂缝。强度未达到满足设计要求，轨道车提前行驶在轨道结构上3。桥梁沉降，带动道床位移。3现浇混凝土裂纹的防制措施 3.1 内在原因防制措施 选用等级较高的水泥，提高混凝土早期强度，在恒定荷载的作用下减小道床变形。进行配合比设计时，在智能建筑与设计施工智能建筑与工程机械 26 第6卷保证不影响混凝土标号的情况下，减少水泥的用量，减小混凝土的收缩、水泥反应产生的热量，降低混凝土背部温度。配合比设计时，严格控制骨料的选择，保证骨料粒径应趋于均匀分布。混凝土是由水泥、骨料、水和掺合料按一定比例配制而成的建筑材料4。骨料是混凝土中的重要组成部分，选择正确才能保障道床质量。施工过程中，加强对混凝土厂家的监督检查，确保使用材料的质量达标。施工中针对外加剂的使用，试验人员及现场技术人员要做好监督研判，根据季节变化及混凝土性状合理使用外加剂，并做好相对应的防护措施，保障混凝土质量。3.2 外在原因防制措施 保障足够的钢筋保护层厚度。利用标高控制杆，在混凝土浇筑前，确定并标记好道床要浇筑混凝土的标高。施工过程中做好钢筋保护层厚度的检查。混凝土振捣施工时要连续，由有经验的作业人员进行，严格控制插入时间，每次约 15 25 s，熟知振捣到位的标准。不碰模板、钢筋、预埋件，在轨枕四周，要加密振捣。在轨枕端头与道床边沿宽度仅 20 cm，使用插片反复多次插入捣实。使用模板加固时，宜选用钢模，并在底部插打钢筋进行加固，在曲线超高及反超高地段要做好模板标高的控制，确保混凝土浇筑时模板稳定性。钢轨应力要放散到位。已浇筑道床终凝后，安排专人对当天浇筑的道床扣件进行拆卸，充分释放钢轨应力。做好拆卸段轨道的防护，在应力充分释放后轨道车行走前恢复。混凝土浇筑前，在轨枕与混凝土接触面的四周刷一层胶粘剂材料，原材料主要为醋酸乙烯-乙烯，该材料有较高的粘性、耐水、抗老化，能使轨枕与混凝土有效的结合，减少道床开裂的可能性。混凝土在浇筑后的早期阶段，需要保持湿润状态，以防止水分的蒸发和混凝土的干燥，可采用覆盖湿布、喷水、喷雾等方法湿润养护。注意养护温度控制，一般在 5 35，温度过低时覆盖保温材料。养护期严格按照要求控制到 7 14 d。在当天浇筑的混凝土小里程端放置防护标牌，做好作业人员及现场管理人员的警示教育，避免因抢赶工期，在混凝土未完全凝固的情况下在道床上放置轨排、钢筋及其他工器具。合理控制混凝土内外部温差。如采用矿渣水泥减少水化热的产生，减小混凝土初始浇筑时的温度等。可在道床板内部设置测温仪，实时监控道床板内部和外部温度。合理控制下道工序所需材料利用轨道车周转的时间，要充分考虑各种影响，在混凝土强度未达到设计强度 75%时不得利用轨道车周转材料。新浇筑混凝土隔天通行。高架段整体道床机铺工效为 110 m/d，施工时新增走行轨 110 m/d，保证轨道车运输的轨排在新浇筑的混凝土以外吊运，新浇筑混凝土道床当天不得通过轨道车。通过这种方式可以使新浇筑混凝土道床在未达到设计强度 80%之前不进行受载，在道床混凝土达到一定强度，能够有效防止道床因提前受载而开裂，检查发现道床开裂明显减少。按照设计要求桥梁施工完毕后达到设计沉降要求，土建单位预应力张拉时间达到 2 个月，保证道床混凝土荷载施加后，桥梁不进行沉降。提前将组装完成的轨排放置到施工现场，对梁体进行预压，轨排放置完成后测量班组进行轨道高程测量，判断梁体是否沉降，沉降过大严禁进行道床混凝土施工。对梁体提前预压，防止梁体突然受载，减少沉降过大，较少因梁体沉降引起的道床开裂。轨排对梁体预压如图 1 所示。4裂纹预防效果评价及治理措施 4.1 裂纹预防效果评价工程实例无 锡 地 铁 S1 线 线 路 全 长 30.74 km（地 下 线10.84 km，过渡段 0.2 km.高架线 19.7 km），江阴城区段采用地下敷设方式，徐霞客大道区段采用高架敷设方式，共设车站 9 座。无锡至江阴城际轨道交通工程PPP 项目轨道工程专业分包三标段，全部为高架线，共设 2 站 3 区间（峭青区间 5.5 km、青马区间 7.1 km、马堰区间 3.39 km）。主要工程量为：正线和配线铺轨32.651 km，单开道岔 10 组，交叉渡线 2 组，疏散平台 15.99 km。对无锡地铁 S1 号线整体道床长时间进行跟踪和研究，对道床板表层出现裂纹的情况进行内外部因素的分图 1 轨排对梁体预压 表 1 检查道床开裂情况统计表检查时间检查施工段/m 道床开裂/处合格率/2023.2.110019812023.2.810015852023.2.1510010902023.2.231004962024年 第2期 27 缝所处的位置、形态、特点进行全面排查，做好记录，并制定相应的处理方案。为提高裂缝修补的作用，注浆前使用毛刷和除尘器,对裂缝所处位置及周边灰尘杂物进行全面清理、清洁，保证裂缝处理面干燥、清洁。裂缝注浆包括以下内容：设置注射嘴。根据每道裂缝的不同状态，研判选定注浆嘴位置，每个注浆口的间隔位置不大于 25 cm，裂缝修复前注浆嘴注意保护，不得堵塞。涂抹封缝。使用封缝胶涂刷，对裂缝表面进行封堵。将注浆管与注浆嘴进行连接，使注浆嘴都保持气流畅通的状态。裂缝注浆。将注浆设备与注浆口连接，连接牢固后，开始注入调配好的修复材料，当注射的浆液溢出裂缝表面，无法继续压入时，说明内部浆液饱满，此时停止注浆。注浆结束 25 min 左右，撤除注浆设备，并对已处理裂缝表面进行清理。此种地铁高架道床裂缝修补材料和修补方法在全国多条城市轨道线路进行了应用。裂缝修补时先开展试验段，并邀请建设、监理、总包单位见证后，进入全标段排查及修补，在无锡地铁 S1 线也取得了良好的应用。5结束语 城市轨交通整体道床混凝土施工产生裂纹是质量通病，坚持“预防为主，防治结合”的原则，在思想上提高认识，在施工的过程中严格按照本文的防治措施执行，精益求精，严格执行三检制，控制好施工中的每一道工序，才可能最大限度地预防和减少裂纹的产生，施工出质量合格的混凝土道床。参考文献1 GB50157-2013,地铁设计规范S.2 TB10082-2017,铁路轨道设计规范S.3 GB50308-2017,城市轨道交通工程测量规范S.4 GB/T50299-2018,地下铁道工程施工质量验收标准S.5 TB10413-2018,铁路轨道工程施工质量验收标准S.析、控制，有助于预防道床板表层出现裂纹的情况，受到了监理和业主的高度赞扬。针对成型道床混凝土质量存在的问题，安排了相关负责人进行落实，每浇筑 7 d 进行一次检查，并与前面的作比较，统计的结果如表 1 所示。通过分析可知问题得到了解决，合格率由 84%提高到 96%，施工质量显著提高，解决了成型管片施工质量合格率低的问题。且作业班组人员操作技能得到了提高，施工进度也大大加快，达到本次活动的目标。在后续道床作业过程中，按要求执行相应的措施，保障区间顺利轨通5。此次活动大大降低了隧道管片错台发生率，使其达到了预期的目标，得到了各个上级单位的一致认可，对高架段道床机铺推广起到积极作用。本次活动降低了高架段整体道床开裂率，合格率由 81%提高到96%，施工质量显著提高，经核算取得的经济收益超过了 30 万元。4.2 道床裂纹治理措施对出现的极少数细微裂纹，项目也采用了相应的措施进行了处理。为更好地完成质量克缺整改，成立以项目主要负责人为组长的克缺小组。4.2.1修补材料选择具有以下 4 个优点：该材料粘度非常低，流动性强，能进入很小的道床裂缝中。TK-C 型修补材料性能指标图如表 2 所示。凝固迅速，大大提高作业效率。适应能力强，在-10的低温环境中以及湿度较高的地方依然能够快速凝固。保障道床裂缝间隙混凝土有效的粘结，并且抗拉、抗压。适用于无砟轨道砂浆离缝，双块式无砟轨道离缝、自密实混凝土与道岔板离缝、宽度 0.5 mm 裂缝低压注浆或重力灌浆，尤其适合运营期天窗时间内施工使用。4.2.2修补工艺 裂缝注浆前的准备包括以下内容：对高架道床裂序号检测项目性能指标检测方法1粘度/MPas30GB/T2794-2022胶黏剂黏度的测定单圆筒旋转黏度计法2凝胶时间/min5GB/T7193-2008不饱和聚酯树脂试验方法3拉伸强度/MPa11.6（2h）19.2（24h）23.1（7d）GB/T2567-2021树脂浇铸体性能试验方法4抗压强度/MPa22.9（2h）33.0（24h）42.9（7d）GB/T1041-2008塑料压缩性能的测定标准5断裂伸长率（7d）/2.4GB/T2567-2021树脂浇铸体性能试验方法6收缩率（7d）/1.5GB/T13354-1992液态胶粘剂密度的测定方法重要杯法GB/T1033.1-2008塑料 非泡沫塑料密度的测定 第 1 部分：浸渍法、液体比重瓶法和滴定法7粘结强度（7d）/MPa3.2JCT1041-2008混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料表 2 TK-C 型修补材料性能指标图余金刚：地铁高架段轨道施工道床裂缝的预防和治理