成貴鐵路路基基床混凝土開裂原因分析及整治

周 森

（ 中鐵十八局集團有限公司，天津 300222）

云貴高原及其周邊地區(qū)為主的高海拔地區(qū)，地處于我國西南部，具有冬季氣溫低、日溫差大、年溫差小、日照長、輻射強、干濕季分明、多大風等氣候特點[1]。 該區(qū)域的薄層混凝土常出現(xiàn)開裂等病害。

1 設計情況

D3K439 + 598—DK440 + 996 段 路 基， 長326.581 m（D3K439 +728.581 =DK440 +800，短鏈1 071.419 m），設計為路基面以下挖除松動體后采用不小于200 mm厚的C25 混凝土填筑，軌道采用CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道， 道床板現(xiàn)場澆筑， 厚260 mm，道床板下全部設置C35 鋼筋混凝土底座，厚300 mm。 D3K439 +567.75—D3K439 +598、DK440 +996—DK441 +000.25 為路橋過渡段。

本段路基按照設計要求進行巖溶整治，一期巖溶整治共設計先導探灌孔10 孔，孔深5 ～12 m，其中有3 個鉆孔揭示溶洞。 為充填溶洞，溶洞規(guī)模為0.8 ～0.9 m，現(xiàn)場平均注漿系數(shù)為0.48 m/m3；根據(jù)一期鉆孔情況，二期巖溶整治設計注漿孔12 個，孔深5 ～9 m， 鉆 孔 未 見 溶 洞， 平 均 注 漿 系 數(shù)0.23 m/m3。 經檢測單位檢測，達到巖溶整治效果。

2 施工情況

D3K439 +598—DK440 +996 段路基混凝土基床表層于2015 年10 月23 日開始對基面以下松散體進行清理，清理干凈后用水進行沖洗，2015 年11月11 日開始澆筑找平層混凝土，橫向全幅一次澆筑成型，縱向每30 m設置橫向伸縮縫一道，縫寬2 cm。

因基巖面高低起伏，在澆筑前先對坑洼地段采用同級混凝土進行找平后再模筑表層混凝土，混凝土澆筑厚度在0.3 ～1.0 m之間。 2015 年11 月28日該段路基找平層混凝土澆筑完成，2016 年3 月底找平層混凝土表面出現(xiàn)縱向裂紋。

3 路基基床混凝土開裂原因分析

3.1 地質情況分析

該段路基為弱風化的硬質巖路塹，下伏基巖為灰?guī)r、灰?guī)r夾泥質灰?guī)r、泥質灰?guī)r夾泥質白云巖，表層節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層呈片狀，較破碎。

3.2 沉降觀測與評估

該段路基埋設有自動沉降記錄儀，通過連續(xù)的沉降觀測及針對該段路基加密觀測對比[2]，發(fā)現(xiàn)沉降數(shù)據(jù)在-1.01 ～0.8 mm區(qū)間，與歷史觀測成果基本吻合（見表1）。

3.3 內外力作用

該段路基位于云貴高原，當?shù)囟練鉁氐?、日溫差大、輻射強，施工期為濕季、多大風。 混凝土內里作用為開裂原因之一[3]。 混凝土找平層于2015年11 月28 日全部澆筑完成。 2015 年12 月10 日開始放行小型車輛，禁止大型載重車輛行駛。 2015年12 月12 日該段路基開始通行運架梁一體機及其他施工機械。 開放交通較早是導致混凝土開裂的主要因素之一。

表1 隨機抽測加密點沉降結論與連續(xù)沉降觀測數(shù)據(jù)比較

3.4 發(fā)展趨勢及后果

整段路基橫向裂縫有20 道，縱向不規(guī)則裂縫5道，基本位于線路中心線位置。 裂紋平均寬度2 mm，最大寬度5 mm。 2016 年9 月19 日，在混凝土基床表層開裂裂縫橫縱交匯點及裂縫縫寬較大位置分別進行了鉆芯取樣，芯樣顯示裂縫已經貫穿整個混凝土基床表層，縫寬約2 ～5 mm，混凝土基底均為基巖，巖性為灰?guī)r，基底未見虛碴，基底亦未見下伏基巖有明顯開裂現(xiàn)象。 為驗證發(fā)展趨勢，進行貼片觀測，結果顯示裂紋未發(fā)展（見表2）。

表2 裂紋貼片觀測數(shù)據(jù)比較

該段路基混凝土找平層開裂的主要原因在于混凝土溫度應力導致，混凝土因溫度應力在內部產生毛細裂紋后，在動荷載的反復作用下導致裂縫不斷發(fā)展延伸。 根據(jù)近一年的觀測數(shù)據(jù)顯示，該段路基未發(fā)生異常沉降，表明該段路基處于穩(wěn)定狀態(tài)。混凝土找平層除產生縱向及個別橫向裂紋外，未發(fā)現(xiàn)找平層混凝土有壓碎現(xiàn)象，表明找平層混凝土強度滿足承載力要求，不會對后續(xù)軌道結構造成危害。

4 混凝土裂縫的整治舉措

4.1 整治方法及措施

對混凝土裂縫擬采用化學注漿，即環(huán)氧樹脂封閉法進行處理[4]。

4.2 整治過程

（1）清表 人工清理表面灰塵，并采用高壓風清除裂縫內雜物，為電錘打孔做好準備。

（2）鉆孔 沿裂縫長度方向正對裂縫鉆設注漿孔，鉆孔孔徑φ18 mm，孔距40 cm，孔深以鉆至基巖面為準，鉆孔完成后使用高壓風將周邊鉆碴清理干凈。 由于裂縫發(fā)展走向不規(guī)則，為保證漿液在裂縫內的流動，保證漿液充填效果，在裂縫彎折部位增設加密注漿孔（見圖1）。

（3）注漿 采用高壓灌注堵漏機進行壓灌注漿液[5]，灌注順序為從結構立面由下坡往上坡灌注，依次向前進行，灌漿從裂縫的一個端頭開始向另一端逐步進行。 將漿液從注漿管中注入混凝土裂縫，直到壓不進為止（ 注入率≤0.01 L/min） 隨即關閉閥門，待材料完全固化即可去除注漿針頭（見圖2）。

圖1 鉆孔平面位置圖

圖2 騎縫鉆孔及注漿剖面圖

（4） 修復 確保漿液完全固化后，剔除注漿管頭，用RF-6 粘合劑、防水砂漿封堵注漿孔，并做好修飾和復查[6]。

（5）打磨 打磨工作須在前期工作做好，符合質量要求的情況下進行，保持混凝土表面打磨光滑、平整[7]，然后用SK-02 及JS -981 等材料進行表面裝飾工作的處理以便達到質量要求和驗收標準。

4.3 施工驗證

施工效果采取鉆芯法進行結論驗證。 沿裂縫每10 m長度隨機選取一處，長度不足10 m裂縫每4 條選取一處進行取芯驗證，保證取芯驗證率不小于整治裂縫長度的25%。 用取芯機安裝100 mm的鉆頭，騎縫鉆至基巖，觀察到芯樣裂紋處漿液飽滿，滿足注漿要求[8]。

5 結 語

新建成貴鐵路D3K439 +598—DK440 +996 段路基找平層開裂的原因是混凝土溫度應力和外力綜合作用導致，混凝土因溫度應力在內部產生毛細裂紋后，在動荷載的反復作用下導致裂縫不斷發(fā)展延伸。 但混凝土找平層除產生縱向及個別橫向裂紋外，未發(fā)現(xiàn)找平層混凝土有壓碎現(xiàn)象表明，找平層混凝土強度滿足承載力要求，不會對后續(xù)軌道結構造成危害。 采取騎縫注漿措施后，滿足結構使用要求。 受西南地區(qū)氣候及地質影響，建議西南地區(qū)鐵路設計減少路基找平層設計或采取加筋等防裂措施。