刘 太 举

(中铁三局集团有限公司，山西 太原 030001)



高铁路基新病害封闭层混凝土拱鼓原因分析和整治

刘 太 举

(中铁三局集团有限公司，山西 太原 030001)

以京广铁路石武客专工程为例，从温度与填料两方面，分析了高铁路基封闭层混凝土拱鼓开裂现象产生的原因，并探讨了具体的整治措施与预防策略，旨在避免高铁病害的发生。

高铁，路基，封闭层，混凝土，填料

2012年12月25日，京广铁路石武客专正式开通运营，截至2014年6月16日，高铁运营正常，没有出现限速、停运等非正常事件，但是高铁路基出现质量问题，即路基线间封闭层在夏季出现拱鼓、开裂等现象，个别拱鼓高达14 cm(见图1)，不抓紧处理将影响列车运行安全。经调查，石武高铁河南段一标段管段6.6 km路基总共出现此类问题11处，其中安阳站4处，鹤壁区间4处，鹤壁站3处，已经成为高铁路基的频发问题，成为新的路基病害之一。

1 原因分析

对封闭层拱鼓开裂现象进行原因分析，主要包括温度和填料两个方面。

1.1 温度原因

进入夏季，温度变化增大，昼夜温差在15 ℃～19 ℃之间，每天的高低温度变化，致使温度应力加大是造成路基病害的一大原因。通过图纸核对设计中已经考虑此问题，而现场出现此项问题多为混凝土质量问题造成，因此查找温度应力变化引起的破坏主要从混凝土的施工质量方面着手，而影响混凝土质量的因素主要有混凝土的强度、混凝土的厚度、混凝土的伸缩缝设置，故从这三个方面调查研究。

1)强度复查。经调查发现，现场拱鼓的混凝土通过对碎裂的混凝土块进行强度检验，满足设计要求，强度没有问题。

2)混凝土的厚度复查。在对发生问题的封闭层调查中发现，所有发生问题的路基封闭层均出现厚度不均，混凝土厚度小于设计的现象，特别是拱鼓较大地段，封闭层厚度严重不均，最小厚度只有10 cm，最大21 cm(设计为15 cm)。造成此问题的主要原因是施工原因，图省事省料，不规范施工，混凝土浇筑前，没有按照设计对位置、厚度进行认真复核，把封闭层施工当成是附属工程，不重视，没有对混凝土之下的级配碎石填层顶标高认真复核整平，填筑的级配碎石层不平整是造成混凝土封闭层厚度不均的主要原因。当混凝土应力发生变化时，厚度不均的混凝土对应力传播影响很大，会造成应力集中，当应力达到一定程度后首先会从混凝土厚度较薄地段爆发、释放，造成混凝土的开裂、拱鼓等破坏现象。

3)混凝土的伸缩缝复查。对发生问题的封闭层调查中发现，所有发生问题的路基封闭层均出现伸缩缝设置距离太长现象，设计是3.28 m，实际出现40多米一道真伸缩缝，其间的缝都是假缝。造成此问题的主要原因是施工问题，为图省事省料，伸缩缝没有按照设计长度设置。伸缩缝设置过长使单块板混凝土的长度增加了，从而致使温度应力增大，混凝土受力膨胀伸长，两侧是道床，阻力大，伸长方向只能沿线路传递，当温度应力和混凝土膨胀伸长沿着线路方向传递时，过程中遇到混凝土的不均匀处时，应力会在混凝土的薄层处爆发、释放，造成混凝土的开裂、拱鼓等破坏现象，见图2。

1.2 填料原因

通过调查，设计路基线间封闭主要是由35 cm级配碎石填筑层和15 cm厚的混凝土封闭层组成，底部是基床表层，两侧是无砟轨道道床，级配碎石填筑是在无砟轨道完成后进行的，级配碎石的填筑过程不规范是造成此病害的又一原因。

1)填料不标准，所用级配碎石不是按照级配数据拌制的，大多施工单位在施工尾期施工，自己的级配拌合站都已拆除，因为数量不大，重视程度不够，基本没有选用地方级配碎石站供应材料的，大多采用路基表层剩料或是掺杂路基AB填料填筑，因此填料中含有大量的粘性土颗粒。粘土颗粒遇水膨胀，产生膨胀力，特别是遇温度剧增雨水天气，温度应力和膨胀力相加，对封闭层造成的危害加大。

2)由于封闭位置在两线间，填筑厚度35 cm，大型碾压设备进不去，由于不承载荷载，不管是施工单位还是监理单位不是很重视，压实度达不到要求，路基压实不均匀，在夏季温度和雨水双重作用下产生的膨胀力也不均匀。

3)设计上由于此封闭层并不能封闭雨水进入，因此填料的质量会影响进入路基封闭层的雨水多少。夏季雨水多，在温度应力和水气的蒸发力作用下，就会加大混凝土起拱现象的出现几率。

2 问题整治

目前对已经发生的开裂拱鼓，主要是采取凿除重做混凝土封闭层的方法施工(见图3)，利用晚间天窗点，安排劳力凿除混凝土断裂块或是拱鼓块，将混凝土碎块运出路基栅栏之外，在一个要点时间内，不能完全完成混凝土的凿除、清理并重新施工新混凝土封闭层，但为防止级配碎石填充层被高速列车通过时卷起小碎石，必须在凿完清理完混凝土块的同一要点时间内，采用砂浆薄层临时封闭级配碎石，在第二个要点时间内，在砂浆层上直接完成新混凝土的施工，并涂刷混凝土养护液养生达标；在施工新混凝土封闭层时，一定要控制好伸缩缝的分离和宽度，现场调查附近200 m范围，看看封闭层是否有起拱开裂现象，若有，适当加大伸缩缝的宽度，若没有，采取设计值。

对于防止拱鼓开裂问题，通过与工务部门研究协商，我们采取全部检查混凝土的沉降缝，对没有按照设计长度留缝，或者是留缝宽度不够的，利用天窗点要点进行切割加宽处理。并做好伸缩缝的填充，使其真正起到作用，以确保在以后的温度应力和填料膨胀力以及水的蒸发力的作用下不再发生裂纹拱鼓等路基问题。

3 问题预防

路基封闭层拱鼓问题如何在高铁施工中有效避免，我认为主要采取以下措施：1)要高度重视，在原因分析中已经明确，由于不重视，从选料、填筑过程、混凝土施工过程及伸缩缝设置等方面都把关不严格，是造成病害的一大原因，因此不管是施工单位还是监理单位都要重视级配碎石的施工和混凝土的施工，不能忽视此项工程的施工质量。2)保证级配碎石的本身质量和填筑质量，施工单位要认真选用填料，最好在级配碎石施工时就充分考虑此处的数量，等无砟轨道完成后，用来填筑封闭层，在填料上一定不能选用粘土大颗粒填筑；要重视压实质量，验标中没有给出压实指标，但设计上一般会给压实指标，施工和监理单位一定要按照设计要求碾压检测，为保证压实质量要选用小型公路压路机碾压。3)级配碎石压实检测合格后要及时进行封闭层混凝土施工，避免雨水浸泡级配碎石的情况下进行封闭混凝土施工，这样能够减少封闭层混凝土下的级配碎石中的水分，减少水的蒸发力和膨胀力。4)要做好伸缩缝，从伸缩缝位置、宽度以及填充材料、填充质量都要严格按照设计要求施工，混凝土分节长度只能小于设计不能大于设计长度，即伸缩缝数量要大于设计数量而不能小于设计数量。通过这些措施能够有效避免封闭层开裂拱鼓问题。

4 结语

高铁事业正在蓬勃发展中，高铁路基不可避免的在各条高铁中被广泛应用，新的病害的出现告诉我们在施工中还存在一些不规范现象。通过本文的叙述，希望在以后的路基施工中能够加以注意，避免此类问题的发生，并对已经发生的病害要及时检查整治，避免大的危害出现。

[1] 高速铁路施工新技术应用与质量控制及施工安全管理实用手册[Z].

[2] TB 10751—2010，高速铁路路基工程施工质量验收标准[S].

Concrete arch drum causes analysis and treatment of new disease confining bed of express railway subgrade

Liu Taiju

(ChinaRailway3rdBureauGroupCo.,Ltd,Taiyuan030001,China)

Taking Shi-Wu passenger special railway line of Jing-Guang railway as an example, starting from two aspects of temperature and padding, the paper analyzes concrete arch drum causes of express railway confining bed, and explores specific processing measures and preventive strategies, with a view to avoid express railway diseases.

express railway, subgrade, confining bed, concrete, padding

2016-11-26

刘太举(1975- )，男，工程师

1009-6825(2017)04-0166-03

U416.1

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