无砟轨道裂缝影响因素及修复工艺

2020年10月11日00:00:02 评论 17 3393字阅读11分18秒
摘 要

随着我国轨道交通技术的发展,无砟轨道得到了越来越广泛的应用,而无砟轨道的各项RAMS 性能对列车的运行安全有重要影响,因此有必要对无砟轨道的全寿命周期内各项性能指标进行研究。主要对无砟轨道的裂缝伤损和修复工艺进行重点研究。基于轨道线路的重要性和易出现裂缝等病害特性,建设单位和施工单位除应采取多种有效措施防止或减少无砟轨道出现裂缝伤损外,还应在无砟轨道出现裂缝后积极应对,在熟练掌握相关修复工艺的前提下,选用合理的修复材料,及时有效地采取措施对裂缝等病害进行治理并加强伤损修复处的监测,降低裂缝伤损等病害的复现概率,为列车的安全运行提供可靠的线路保障。

无砟轨道裂缝影响因素及修复工艺

原文:《无砟轨道裂缝影响因素及修复工艺探讨》向伟彬,王亮(南宁轨道交通集团有限责任公司运营分公司,南宁 530000)

与传统有砟轨道相比,无砟轨道因其可靠性高、轨下基础和运营条件适应性强、耐久寿命长、施工灵活、平稳性好和维护量小等优点,现已广泛应用在我国新建轨道交通建设中。但由于无砟轨道在我国的使用时间较短,在设计、施工和运营维护等方面还不太成熟等,无砟轨道在运营一段时间后较易出现裂缝等伤损问题。

比较常见的裂缝伤损类型包括道床横向裂缝、反射裂缝、轨枕八字裂缝及支承层裂缝等。无砟轨道一旦出现裂缝伤损等病害,加之在雨水侵蚀、渗浆等因素的影响下,将加快病害发展,降低无砟轨道结构稳固性和轨道平顺性等,反作用加大列车运行中的振动和动荷载,造成裂缝伤损等病害进一步加重,对列车运行安全和乘坐舒适性造成不利的影响。

建设单位和施工单位应充分了解无砟轨道产生裂缝伤损的根本原因,并积极采用先进的修复材料,合理选择修复工艺和施工条件,提高施工操作的规范性,针对各种裂缝类型进行及时有效的修复治理,以确保列车安全运行。

1 无砟轨道裂缝伤损形成的主要影响因素分析

造成无砟轨道出现裂缝的原因较多,无砟轨道出现裂缝是多个原因综合作用下的结果,但分析调查发现,其中现场环境条件(温、湿度)、原材料及成品质量、施工工艺及过程卡控和初始设计等条件是主要的影响因素。

1.1 现场环境条件(温、湿度)因素

在无砟轨道的施工及养护过程中,受现场环境条件,特别是温、湿度的影响最为显著。由于大多数无砟轨道的道床都为现场浇筑,对浇筑现场温度有严格要求,以防止道床板内温度应力过大而造成裂缝等伤损。

当施工环境温度发生急剧变化时,无砟轨道混凝土道床的薄弱处及对应支承层裂缝等位置还有可能形成反射性裂缝。

因此应尽量避免在夏季高温和冬季低温阶段施工。施工时如果现场没有良好的湿淋和保湿措施,易造成连接界面的离缝等。

1.2 原材料及成品质量因素

无砟轨道的最终使用质量受原材料及成品质量的影响十分突出,如混凝土成分配合比、结构配筋大小和方式等。在无砟轨道的施工中,钢筋混凝土是主要的施工材料,其主要包括粗细骨料、钢筋、胶凝材料和外加剂等。

受材料特性影响,混凝土在浇筑过程中产生大量水化热,因表层与内部的热量交换和释放速率不一致,热胀冷缩特性使得混凝土的伸缩程度不均匀,混凝土材料内部热膨胀作用会受到其表层低温收缩作用的制约,致使无砟轨道的表面及内部产生不同程度的裂缝现象。

此外,钢筋锈蚀和混凝土碳化对无砟轨道的使用性能也会产生不利影响。

1.3 施工工艺及过程卡控因素

施工工艺及过程卡控相当于是无砟轨道的后天塑造,如施工工艺及过程卡控非常规范,在同等条件下,无砟轨道的耐久性和平顺性等性能易得到保证。目前无砟轨道的施工形式主要是现场浇筑法。

如果在浇筑前未对道床轨枕进行彻底清理或拉毛处理,都会影响混凝土新旧部分的粘结性,并在塑性变形作用的影响下破坏界面的完好性,产生离缝。

无砟轨道在混凝土的振捣施工中如果振捣设备及振捣工艺不合理,也可能造成混凝土离析,并最终导致形成裂缝。在完成无砟轨道混凝土的浇捣施工后,如未及时采取有效的覆盖或洒水等相关保水养护措施,造成混凝土表面受阳光直射或在风吹影响下水分快速散失,都会导致混凝土构件表面产生裂缝等问题。

1.4 初始设计理念因素

初始设计对无砟轨道的后期使用性能有重要影响,如是否有相应的排水系统,隧道桥梁过渡处理、结构选型及过分重视强度的设计理念都将影响到无砟轨道的使用及后期维护。

2 无砟轨道裂缝修复施工工艺

在修复无砟轨道裂缝时,建设单位和施工单位应严格遵守相关施工规范要求,合理选择施工工艺和修复材料,以提高修复效果,保证轨道交通列车运行安全。可以说,无砟轨道的RAMS 性能的好坏在初始设计、原材料及成品质量、施工工艺及过程卡控等阶段就已注定,后期的维修保养和修复更多是对无砟轨道功能上的完善。

2.1 合理确定无砟轨道裂缝修复方法

目前对宽度在0.2 mm 以内的无砟轨道裂缝进行修复时,主要采用的是表面封闭工艺。

当无砟轨道裂缝的宽度达到0.2 mm 以上时,则应先向裂缝内部注入柔性浆液,再结合表面封闭工艺修复。若在无砟轨道的轨枕周边出现了裂缝及离缝,则应首先将加固浆液灌注充填到裂缝内部,并综合运用表面封闭工艺以提高修复效果。

2.2 科学选择无砟轨道裂缝修复材料

不同类型的无砟轨道裂缝进行修复时所使用的修复材料在功能上也有所差异。表面封闭材料一般应具有较好的耐腐蚀和防水性能,以避免混凝土内进入水汽或腐蚀性介质,影响其结构的耐久性。

而向裂缝内灌注柔性浆液的目的主要是填充裂缝,同时使柔性浆液所形成的填充体能与混凝土结构的形变收缩特点相适应。使用加固浆液的目的则是确保混凝土能形成一个紧密结合的整体结构,以达到修复裂缝的目的。

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