高鐵橋梁與路基保護層密封及防護技術(shù)思考分析

董澤江

中鐵十九局集團第一工程有限公司 遼寧 遼陽 111000

引言

我國幅員遼闊，不同地域具備自身獨特的氣候與地貌，給高鐵運行和檢修管理帶來了很多困難。高鐵橋梁與路基作為確保高鐵橋梁運行安全、運行質(zhì)量的關(guān)鍵，其質(zhì)量直接影響著整個高鐵運行安全。但是在高鐵橋梁與路基使用的過程中，在外力作用之下，很容易出現(xiàn)混凝土粉化、混凝土掉塊、伸縮縫開裂剝離、路基凍脹等現(xiàn)象。我國高鐵建設(shè)技術(shù)呈現(xiàn)出創(chuàng)新、發(fā)展態(tài)勢，所以想要確保高鐵橋梁與路基質(zhì)量、確保高鐵正常安全運行，就應(yīng)該將高鐵橋梁與路基保護層密封及防護技術(shù)貫徹到位。本文將針對高鐵橋梁與路基保護層密封及防護技術(shù)進行詳細分析思考。

1 某高鐵運行現(xiàn)狀

某高鐵作為我國第一條高寒地區(qū)高速鐵路，在2012年12月1日正式開通運營，初期運營的速度為300km/h，冬季的運營速度為200km/h。該高鐵自從運營以來，運行的狀況平穩(wěn)，但是因為該高鐵在運營的過程中，沿線周圍的晝夜溫差相對較大，并且冬季存在路基反復(fù)凍融的問題，促使路基防水保護層的混凝土陸續(xù)出現(xiàn)了粉化、掉塊、凍脹等諸多問題[1]。自從我國2012年之后，高鐵正式在我國大規(guī)模運行，各個路段的高鐵橋梁與路基，都出現(xiàn)了層次不同的粉化、掉塊等情況

2 病害出現(xiàn)原因

2.1 混凝土病害出現(xiàn)原因

針對調(diào)查分析得出，該高鐵的防水保護層出現(xiàn)了粉化問題，粉化的深度在0.3～0.2cm，甚至部分路段已經(jīng)出現(xiàn)露鋼筋問題。因為該高鐵運行的沿線，晝夜溫差非常大，歷史最低溫度在-40℃左右，并且冬天降雪諸多，在反復(fù)凍融的作用之下，水分滲透到了橋梁路基當(dāng)中，促使防水層出現(xiàn)了粉化、掉塊問題，并且隨之時間的累積，逐層粉化問題家中，促使整個高鐵工程出現(xiàn)了運行安全隱患。

2.2 接縫封堵失效原因

據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該高鐵路段的防水、排水措施存在一定系統(tǒng)型問題，促使地表水下滲問題嚴重，該問題也是促使路基凍脹問題的主要因素之一。因為路基表層當(dāng)中的各種結(jié)構(gòu)縫在氣候環(huán)境下會出現(xiàn)熱脹冷縮的現(xiàn)象，在防水、排水不利的基礎(chǔ)上，直接會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)縫的封堵失效。在地表水下滲的作用下，從而加快了凍脹問題出現(xiàn)。針對接縫開裂的原因來說，可以從密封材料的位移量、形狀系數(shù)等兩個層面進行分析。影響接縫位移量的因素涵蓋了熱位移、潮濕膨脹位移、荷載作用位移等內(nèi)容[2]。針對熱位移來說，最為主要的影響因素便是熱膨脹對材料尺寸變化影響，結(jié)合公式“△L=L·△T·a”進行分析，其中“L為材料尺寸；△T為預(yù)期溫差；a為混凝土的線性膨脹系數(shù)”。針對改高鐵路段來說，夏天的混凝表面可以達到60℃，而冬天最低溫可以達到-40℃，在此基礎(chǔ)上△T為100℃左右，底座板的長度為10m。在此基礎(chǔ)上，該高鐵混凝土線性熱膨脹系數(shù)a取12×10-6。板式軌道底座板伸縮縫最大位移量經(jīng)過計算為12mm，相當(dāng)于伸縮縫寬度的36%?；炷练忾]層橫向的間距為5m，縱向間距為3m。同理相應(yīng)的密封膠20℃施工的拉伸變形量分別為3.6、2.16mm，相當(dāng)于伸縮寬度為30%、18%。借助計算可以算出在理想條件之下，上述3種接縫拉伸變形量分別相當(dāng)伸縮縫寬度的36%、30%、18%。瀝青類鑲嵌材料無法滿足接縫封堵的需求，建筑類聚氨酯類密封材料的變形能力也無法滿足接縫的封堵需求，所以上述接縫密封很容易出現(xiàn)開裂、脫落問題。

3 高鐵橋梁與路基保護層密封及防護技術(shù)方案

3.1 防護材料要求

結(jié)合該高鐵工程混凝土病害以及接縫封堵失效原因來看，想要進行高鐵防護，必須要選擇特殊的材料。本文所選擇的防護材料為封閉漆、聚氨酯面漆，兩者的性能要求見表1、表2[3]。

表1 封閉漆性能要求

表2 聚氨酯面漆性能要求

3.2 保護層密封及防護技術(shù)

3.2.1 防護涂層基本構(gòu)成。在該高鐵橋梁與路基防護涂層施工之前，必須要將徹底清除原本保護層混凝土的浮漿，并且將粉化、剝離、酥松的部分進行高效處理，做好基面裂縫缺陷修復(fù)工作，做好轉(zhuǎn)角部位的混凝土接縫密封施工。防護涂層的基本結(jié)構(gòu)為“封閉漆+底面漆+表面漆”，確保厚度≥200μm。針對封閉漆來說，沒有固定的厚度要求，需要結(jié)合工程建設(shè)需求進行合理設(shè)計；針對底面漆的干膜厚度要求為≥100μm；針對表面漆的干膜厚度來說，應(yīng)該≥100μm。

3.2.2 基層處理。在基層處理工作當(dāng)中，組要遵循以下幾個流程。其一，保護層混凝土施工時，強度應(yīng)該＞C20，并且確保其平整性、密實性，保障無麻面時，可以直接進行防護涂層施工。其二，保護涂層＞C20，在原本保護層混凝土清理完畢之后，若基面存在不平衡、潮濕等問題，必須要先開展施工找平，再開展防護涂層施工。找平層由水行環(huán)氧以及P.O.42.5水泥配合而成，厚度必須要保障在2mm左右。其三，保護層的混凝土厚度應(yīng)該保持在C10——C20范圍內(nèi)。在進行工程施工時，應(yīng)該先施工補強層，再進行防護涂層施工。補強層需要由高滲透性樹脂滲入混凝土中，深入深度需要≥2mm，以便于強化補強功效，以便于切實保障混凝土基面施工效果，強化封閉漆的附著力，補強層也需要采用聚合物改性水泥砂漿。其四，針對保護層混凝裂縫來說，應(yīng)該在修補之后在施加防護涂層施工。當(dāng)裂縫寬度＜0.2mm時，便可以采用柔性環(huán)氧注射膠進行涂刷，涂刷次數(shù)應(yīng)該在3次左右，確保膠液自然深入到裂縫當(dāng)中，直到裂縫不再吸收漿液為止。針對裂縫寬度≥0.2mm時，應(yīng)該先沿著裂縫切出V形槽，并且借助聚合物砂漿進行堵塞修補。其五，保護層混凝土局部出現(xiàn)開裂、掉塊問題時，其強度≤C10時，必須要進行徹底的清理，并且再進行重新施工，做好防護涂層施工[4]。

3.3 轉(zhuǎn)角部位及接縫處理

保護層混凝土與底座板、防撞墻轉(zhuǎn)角、混凝接縫處理工作開展時，必須要先清除原本的封堵材料，并且再開展密封膠和防護涂層施工處理。在進行工程施工時，必須要遵照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、要求科學(xué)合理的開展保護處理。

4 保護層密封及防護效果

4.1 總體情況

針對該高鐵實施保護層密封及防護之后，大部分防護涂層的外觀非常平整，并且無剝離、無開裂、無變黃等現(xiàn)象。針對附著力檢驗工作來看，可以有效地避免雨水下滲問題出現(xiàn)。路基段凍害程度不斷降低，并且路基與橋梁段混凝土粉化、掉塊問題有效得到緩解和控制[5]。

4.2 檢測情況

在進行保護層密封及防護施工之后，對該高鐵開展的為時兩年的檢測工作，分別為2019年、2020年兩次檢測。經(jīng)過了2個凍融循環(huán)之后，對高鐵保護層密封及防護施工位置進行了檢測。從復(fù)測結(jié)果來看，2019年、2020年兩年的檢測結(jié)果相差并不大。改高鐵在2019年實施保護層密封及防護施工完畢，2020年對施工試驗段的聚氨酯防護涂層進行了抽樣檢測，每個區(qū)段選取的監(jiān)測點為9個，每個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)均滿足涂層附著力檢測要求。

4.3 凍脹治理效果

針對該高鐵路段開展了2年的跟蹤檢查，該高鐵路基采取聚氨酯防護涂層開展的防護，每次檢測工作都符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。密封膠對纖維混凝土保護層以及各種縫隙開展了封堵工作，地表水下滲問題得到了解決，路基凍脹問題得到了可靠抑制，高鐵軌道的幾何狀態(tài)得到了極大程度優(yōu)化。運營期間高鐵封閉措施有效減少了地表水下滲問題，防護路基凍脹處理獲取了一定效果[6]。

4.4 混凝土粉化治理效果

通過對高鐵現(xiàn)場的調(diào)查分析，經(jīng)過了2年的凍融循環(huán)，高鐵試驗階段保護層密封及防護涂層大部分是具備連續(xù)性、完整性的，沒有涂層脫落問題出現(xiàn)。但是高鐵個別路段因為未清除強度過低的基層混凝土，所以很容易出現(xiàn)防護涂層破損、剝離、空鼓等諸多缺陷[7]。

5 結(jié)束語

總而言之，針對該高鐵橋梁路基開展保護層密封及防護工作中，需要結(jié)合該高鐵運行的實際情況，對高鐵混凝土病害、接縫封堵失效出現(xiàn)的原因進行詳細分析。在進行保護層密封及防護時，應(yīng)該有針對性地選擇適合該高鐵路段防護的材料，確保材料各項參數(shù)滿足高鐵修護需求。明確各項保護層密封及防護技術(shù)要求，嚴格按照行業(yè)規(guī)范與要求，做好高鐵橋梁路基保護層密封及防護施工，確保我國高鐵高質(zhì)量、安全穩(wěn)定運行。