高速铁路封闭层病害成因及修复控制措施.doc

高速铁路封闭层病害成因及修复控制措施石家庄高铁线路车间 马广志摘要：封闭层是高速铁路路基设备的重要组成部分，主要功能是保证无砟轨道道床不进水、排水畅通，控制工后沉降，保证设备稳定性。然而在高速铁路运营一段时间后，在各种环境因素作用下，封闭层出现了混凝土设备常见的胀裂、麻坑、空响、破损等病害。为此我们可以根据封闭层修复过程中的具体问题，合理利用一些技术措施，提高施工质量。本文首先介绍了封闭层设备病害的特点和成因，后阐述了运营维护单位在修复施工中的控制措施。关键词：高速铁路；封闭层；修复；质量控制前言高速铁路封闭层病害的成因有很多，涉及材料质量、施工过程、大气温度、雨水成分等多方面因素，而且作用原理复杂。随着封闭层修复施工的不断增多，经验教训的不断积累，我们可以通过对影响封闭层设备耐久性的原因进行分析，优化修复作业的施工方案，以此保证施工质量，提高设备可靠性。一、封闭层设备病害特点通过对2016年5月份京广高铁k166k312间，28段共计40.449km路基设备病害进行分析，得出该区段封闭层的主要病害类型及特点：1.封闭层裂纹问题，横向裂纹多发生在两线间直线地段，纵向裂纹多发生在两线间曲线地段。2.封闭层破损问题，局部小面积破损多，多发生在路肩。3.封闭层空响问题，不同于封闭层裂纹、破损等设备病害，不易被发现，存在突发性和不确定性。4.封闭层施工缝问题，如施工缝切割深度不达标、封闭沥青老化，是造成封闭层起鼓、路基设备沉降冻胀的潜在因素。图1 四类主要病害类型所占百分比二、封闭层设备问题成因1.混凝土原材料质量问题封闭层修复或施工作业混凝土标准需达到C20规格。C20混凝土配合比为（质量比）水：水泥：砂子：石子0.47：1：1.342：3.129。不难看出，水泥是混凝土的重要组成部分，且水泥在出厂前、存储中都必须保证其性能稳定。水泥质量不良一是影响混凝土强度不足，造成封闭层结构不稳定，出现裂纹、破损；二是影响混凝土的抗渗性能，造成封闭层防水性差，形成路基冻胀或沉降。这就要求使用单位技术人员在进料时要对水泥的品牌质量、强度等级等进行严格审核，并确保在存放过程中水泥始终处于干燥状态，以免遇潮变质失效。2.施工工艺不良在此谨以运营维护修复作业为例，简述一下修复施工中存在的问题。封闭层修复作业，程序比较简单，主要分为凿除破损封闭层、搅拌混凝土、浇筑、振捣和保养。但各个施工工序的对细节要求十分严格。浇筑速度不良或振捣不均匀会造成混凝土内部出现孔洞，从而影响混凝土强度。同时施工天气不良或保养时间短也会影响到混凝土设备的耐久性。3.未按照施工方案设置伸缩缝虽然在建设阶段施工单位按照规定长度设置了伸缩缝，但有些没有切割到规定深度。从而形成了所谓的假缝，造成封闭层整体长度过长。在高温或低温作用下，内部应力得不到及时有效的释放，从而形成了各种裂纹、鼓胀等。4.自然条件影响封闭层设备直接受到雨水、温度等各种环境影响。其中，冬春两季交替冻融影响较为明显。一般情况下，一旦雨季过后，封闭层就会处于饱水状态。到达寒冷的冬季，混凝土内部就会出现冻胀压力；春季来临时，混凝土内部压力又会得到释放。在年复一年的内部应力反复作用下，封闭层表面会发生混凝土破损剥离，内部产生裂纹。三、封闭层病害修复施工质量控制措施1.控制材料质量首先，水泥要有厂家的相关化验资料，标号低、质量差的水泥不得使用。其次，石子应选择质量优良的，粒径最大为20mm，石子偏大或质量差会造成混凝土振捣不实，影响混凝土抗渗性。因此，在选择进货厂家时，需进行严格的资格验证，并取样抽检。2.提高混凝土的抗拉性加强振捣是提高混凝土抗拉性的有效措施。施工作业时可以通过二次或者多次振捣来提高混凝土整体结构的密实度。振捣完毕后，及时清除混凝土表面的泌水。再利用抹子将混凝土反复按压，等到混凝土表面泛白无积水时，可以停止作业。这样可以有效提高混凝土的抗拉性能，较少混凝土表面裂纹的发生。3.提高封闭层抗渗性普通的混凝土内部很容易存在孔隙。振捣不实是成因之一，同时水泥中骨料粒径大也不可避免的造成混凝土内部填充不实。施工作业时可以通过添加高效小粒径掺料予以改善。小粒径掺料有硅粉、矿渣粉、粉煤灰等，这些超细掺料可以增强内部骨料的流动性，并填充于内部孔隙内，增强混凝土内部的密实度，阻断渗水径路。4.降低自然环境影响环境因素对混凝土设备的影响是不可避免的，尤其是温度应力作用尤为明显。在大面积修复封闭层设备时，可在混凝土内部增加温度钢筋，提高混凝土抗拉或抗剪能力。钢筋设置方向根据设备整修前病害类型进行确定。如横向裂纹可设置纵向钢筋，反之，可设置横向钢筋。5.控制施工中的人为因素一是坚持“问题从现场来，解决到现场去”的原则，选择熟悉现场、责任心强、技术过关的施工人员进行作业。二是施工前进行详细的技术交底，保证施工人员掌握各个施工环节要点。三是严格按照标准化作业，确保混凝土搅拌、浇筑、振捣等时间符合要求，质量可靠。标准化作业不仅可以保证施工质量，还为施工单位的整体管理水平奠定优良基础。6.降低工程遗留问题对设备的影响对于施工缝不合规，封闭沥青老化不良问题，需在运营阶段不断推进解决。需要注意的是，施工缝作业需按照建设期间设计方案实施，以此确保新建封闭层设备符合设计要求。四、结束语高速铁路路基封闭层裂纹、破损、空响、鼓胀病害不断增多，修复技术也在不断提高。综上所述，修复施工需从控制原材料质量做起，通过加