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摘要：無砟軌道混凝土裂縫的主要呈現形式有軌枕端部“八”字裂縫、道床橫向非貫通裂縫與貫通裂縫、支承層假縫處的道床反射裂縫和支承層非假縫處橫向裂縫。其中，混凝土配合比、現場施工工藝、外部環境是無砟軌道產生裂縫的主要原因；應用HM系列無砟軌道裂縫修復材料對裂縫進行修復，取得了良好效果。

關鍵詞：城市軌道交通；無砟軌道；裂縫；修復材料；修復工藝

無砟軌道由于具有整體性好、施工流程簡單、對不同下部基礎（橋梁、隧道、地基）適應性強等優勢，在我國城市軌道交通建設過程中得到了廣泛應用，其主要結構形式如圖1所示。無砟軌道結構在施工完成后會產生大量混凝土裂縫，裂縫的主要分布形式有軌枕端部“八”字裂縫、道床橫向非貫通裂縫與貫通裂縫和支承層假縫處的道床反射裂縫、支承層非假縫處的橫向裂縫，如圖2所示。無砟軌道混凝土裂縫在外部環境如雨水的侵蝕下，不僅會導致混凝土性能逐漸向內部劣化，使鋼筋發生銹蝕膨脹加速裂縫的進一步發展，而且線路開通運營后，在列車動荷載作用下軌枕周邊裂縫逐漸擴張使軌枕產生晃動，從而影響列車的運行品質，甚至帶來行車安全隱患。因此，亟需分析總結出城市軌道交通無砟軌道出現裂縫的原因，針對不同位置的裂縫采用不同的修復材料和修復工藝開展整治施工。

1原因分析

通過調研無砟軌道施工現場和相關施工記錄，并查閱相關資料文獻得出，無砟軌道施工結束后產生裂縫的原因主要有3個：混凝土配合比、現場施工工藝及外部環境。1.1混凝土配合比。混凝土主要由膠凝材料、粗骨料、細骨料、外加劑等材料組成。大體積混凝土由于在澆筑時會產生大量水化熱，軌道結構邊緣直接與大氣環境接觸，其熱量交換速率較快，此時軌道結構混凝土內部受熱膨脹而表層降溫收縮，因此導致其內部產生微裂紋等缺陷和表面產生裂縫。1.2現場施工工藝。（1）無砟軌道道床混凝土是采用軌排支架法現場澆筑施工，若在道床混凝土澆筑前雙塊式軌枕底面和四周清理不徹底，潤濕程度不夠，會導致新舊混凝土粘接強度偏低。由于混凝土在凝固過程中會發生塑性變形，因此在新舊混凝土界面處發生界面破壞，進而形成軌枕周邊離縫和“八”字裂縫。（2）混凝土的入模溫度偏高會增加其自身在凝固過程中的塑性變形，泵送混凝土還會導致道床混凝土后期的干縮形變量增大，而道床混凝土干縮形變量過大最終會導致在道床薄弱位置處產生裂縫。（3）道床兩側的混凝土是通過振搗棒振搗施工的，若在這個過程中振搗順序和振搗方式不當，混凝土極易發生離析現象，即混凝土中的粗骨料下沉，表面混凝土膠凝物質含量偏高，導致道床表面混凝土收縮變形較大而產生裂縫。（4）道床混凝土在澆筑完成后需采取妥善的保濕養生處理方式，即混凝土在凝固過程中還需要經常灑水確保其表面濕潤狀態，并且使用土工布和塑料薄膜雙重覆蓋，以減少水分散失和隔離太陽輻射。為防止大風將表面覆蓋物吹走，還要使用方木等重物壓住其邊角位置。（5）在道床混凝土澆筑完成但其自身還未達到一定強度時，為了防止雙塊式軌枕下沉和偏離設計幾何形位，需用軌排支架和工具軌對其進行臨時固定。由于軌排支架和工具軌的熱膨脹系數與混凝土的熱膨脹系數不同，因此在日溫度升降荷載作用下，二者的溫度變形不協調。若在道床混凝土初凝后未及時擰松工具軌的扣件螺栓，混凝土和工具軌的溫度不協調變形會導致雙塊式軌枕側面出現離縫和“八”字裂縫，且軌枕側面離縫以軌道板中點為對稱軸呈對稱分布。現場觀測到軌枕側面離縫的寬度由工具軌端部向工具軌中點逐漸減小。1.3外部環境。（1）由于無砟軌道支承層在澆筑完成達到一定強度后便作為施工運輸通道使用，因此在長期的車輛荷載作用下，支承層會產生許多裂縫，在一定程度上削弱了其整體性。（2）溫度荷載是無砟軌道的重要設計荷載之一，降溫荷載作用下道床混凝土將在薄弱位置處產生裂縫或內部傷損，同時還將在支承層上裂縫的對應位置產生反射裂縫。

2修復要求和現狀

目前，關于城市軌道交通無砟軌道裂縫維修暫無參考標準，因此本研究依據TG/GW115-2012《高速鐵路無砟軌道線路維修規則（試行）》相關規定和現場裂縫實際情況，采取以下修復方法：（1）對于寬度≤0.2mm的裂縫，采用“表面封閉法”進行整治；（2）對于寬度>0.2mm的裂縫，采用“裂縫內部注柔性漿液+表面封閉法”；（3）對于軌枕周邊離縫或裂縫，采用“裂縫內部注加固漿液+表面封閉法”。其中，表面封閉材料的主要功能是防止水汽、腐蝕性介質進入混凝土內部導致其耐久性下降；柔性漿液的主要功能是對混凝土裂縫內部進行填充封閉且適應混凝土的伸縮形變；加固漿液的主要功能是將裂縫處的混凝土牢固地結合在一起，形成一個整體。在無砟軌道先導段道床混凝土裂縫修復項目中，邀請了多家無砟軌道病害治理單位到現場開展試驗段，經過3個月的現場檢驗，大部分單位出現了不同程度的修復失效現象，如表面封閉材料主要存在自身開裂、粘接失效、邊角起皮掉落、材料老化厚度減少等問題；裂縫內部注漿材料主要存在老化變色、破碎消失、注漿材料與裂縫側面脫離等問題，而采用某軌道健康管理公司自主研發的HM系列無砟軌道裂縫修復材料（包括表面封閉材料、柔性漿液、加固漿液）效果良好。HM系列無砟軌道裂縫修復材料各自的特點：表面封閉材料采用耐候性、防腐性均優的改性劑和鏈鍛，賦予表面封閉材料優異的耐候性、柔韌性、滲透性，可實現30min內固化成型，且施工完成后基本無色差；柔性漿液具備優異的柔韌性能，其斷裂伸長率可以適應裂縫自由變形；加固漿液具備優異的強度和粘接性能，完全固化后的抗壓強度可在65MPa以上。

3現場專項修復工藝

3.1表面封閉法。針對裂縫寬度≤0.2mm的情況，修復工藝流程如圖3所示。（1）表面清理。使用鋼絲刷將裂縫表面兩側的混凝土打磨、刷毛，再用真空吸塵器清除灰塵、混凝土浮漿等雜物，確保后續施工粘接效果。如果混凝土裂縫內部有明水存在，應采用熱風機等將裂縫進行干燥處理。（2）配置表面封閉材料。按材料配比準確稱量并配制表面封閉材料，采用手持式攪拌機或專用攪拌器將材料攪拌均勻。（3）涂刷表面封閉材料。采用手持毛刷或手持滾筒沿裂縫表面涂刷表面封閉材料，注意涂刷要均勻、平直。一般涂刷4～5遍，以確保涂層厚度達0.7mm以上，每遍涂刷都要等到上遍涂層材料表干后再刷。為確保修復效果，建議前后涂層涂刷間隔時間不得大于24h。（4）表面修飾。施工完成后，清理面層殘渣及不規則部分，以確保整體外觀，并作表面修飾處理。3.2裂縫內部注柔性漿液+表面封閉法。針對裂縫寬度>0.2mm的情況，修復工藝流程如圖4所示。（1）表面清理。使用金剛片角磨機、手持鋼絲刷將裂縫表面兩側混凝土打磨、刷毛，用真空吸塵器或吹風機清除灰塵、混凝土浮漿等雜物，確保后續施工注漿填充效果和粘接效果。如果混凝土裂縫內部有明水存在，應采用熱風機等將裂縫進行干燥處理。（2）配置柔性漿液。按材料配比準確稱量并配制HM系列柔性漿液，采用手持式攪拌機或專用攪拌器將材料攪拌。為確保攪拌均勻，攪拌時間不得小于5min。（3）重力法無壓注漿。使用專用器具沿裂縫循環注漿，通常需要3～5個循環，直至裂縫內部灌注飽滿。為確保修復效果，需來回檢測以確保注漿飽滿度。（4）表面封閉。注漿材料固化后，打磨去除面層殘余的注漿材料，隨后按照“表面封閉法”工藝流程進行封閉。3.3裂縫內部注加固漿液+表面封閉法。針對軌枕周邊離縫或裂縫的情況，修復工藝流程如圖5所示。城市軌道交通混凝土道床軌枕周邊離縫或裂縫的具體修復工藝流程與寬度>0.2mm的裂縫修復工藝流程類似，區別在于將HM系列柔性漿液更換成HM系列加固漿液，其余施工工藝相同。

4修復效果

經過1年的現場持續觀測，無砟軌道原有裂縫狀態良好，沒有明顯進一步發展的趨勢；裂縫內部注漿材料填充飽滿與混凝土粘接密實，表面封閉材料沒有出現開裂、掉皮等現象，且與表面混凝土粘接良好，如圖6所示。經過現場驗證，應用某軌道健康管理公司研發的HM系列無砟軌道混凝土裂縫修復材料和修復工藝可以較好地對無砟軌道裂縫進行修復。

5結語

本文分析了城市軌道交通線路用無砟軌道道床裂縫呈現的基本形式和主要分布規律。受施工混凝土配合比、現場施工工藝、外部環境等綜合因素的影響，無砟軌道混凝土道床難免會產生裂縫，需嚴格控制進場原材料質量和現場施工工藝，盡量減少無砟軌道裂縫的數量和寬度。對于已經產生的無砟軌道裂縫，應根據裂縫寬度和裂縫位置進行區分，及時采取科學的修復材料和修復工藝對其進行修復，以免影響無砟軌道的耐久性。經過城市軌道交通線路運營的考驗，證實某軌道健康管理公司研發的HM系列無砟軌道混凝土裂縫修復材料具有良好的修復效果。

作者:李群 單位:成蘭鐵路有限責任公司