地铁高架段整体道床裂缝原因分析及处理措施

地铁高架段整体道床裂缝原因分析及处理措施

安佰乐 仁建王涵田鑫刘相鹏

青岛地铁运营有限公司 山东青岛 266000

摘要：本文旨在对地铁高架段整体道床裂缝的成因进行深入分析，并提出相应的处理措施。通过实地考察、理论分析和文献研究，我们识别了导致裂缝产生的主要因素，包括车辆运行振动、施工质量差异以及养护维修不良等。在此基础上我们提出了一系列针对性的处理措施，以期提高道床的稳定性和使用寿命。

关键词：地铁高架段；整体道床；裂缝处理

0引言： 地铁高架段整体道床裂缝是指在地铁高架段，由钢筋混凝土浇筑而成的整体道床结构上出现的开裂现象。裂缝会导致水分和有害物质的渗透，加速混凝土的劣化过程进一步加剧裂缝的扩展，在严重情况下裂缝会影响到轨道的几何尺寸和稳定性对列车的行驶安全构成威胁。裂缝的产生是多种因素综合作用的结果，例如施工质量问题、设计缺陷、地质条件的影响以及运营过程中的振动和载荷作用等，这些因素导致道床混凝土内部产生应力集中、变形或材料劣化，进而引发裂缝的形成。

1裂缝成因分析

1.1车辆运行振动

地铁列车在高架段运行时，由于列车的重量、速度以及轨道不平顺等因素会产生强烈的振动和冲击力，这些振动和冲击力通过轮轨接触点传递到轨道结构，进而对整体道床产生显著影响。首先，车辆运行振动会导致道床产生应力集中现象。地铁列车在行驶过程中，轮轨接触点处会产生巨大的压力和摩擦力，这些力会沿着轨道结构传递到道床。由于道床材料的非均质性和结构的不连续性，这些力在道床内部会产生应力集中，使得某些区域的应力水平远超过材料的承载能力从而导致裂缝的产生。其次，车辆运行振动还会引发道床的疲劳损伤。道床材料在反复受到振动和冲击的作用下会逐渐发生微裂纹、塑性变形等损伤累积，最终导致宏观裂缝的形成。此外，车辆运行振动还会加剧道床的不均匀沉降。地铁高架段往往跨越不同的地质单元，地质条件复杂多变。在车辆运行振动的作用下，道床下方的土壤或岩石可能发生压缩变形，导致道床出现不均匀沉降。这种不均匀沉降会破坏道床的平整度，加剧轨道几何形位的恶化进一步加剧振动和冲击力对道床的破坏作用。

1.2施工质量差异

整体道床的铺设过程涉及多个环节，包括混凝土灌注、模板安装、钢筋绑扎等，这些环节都需要严格按照施工规范和设计要求进行。然而，在实际施工过程中，由于气候因素、施工工艺以及施工技术质量等方面的差异往往难以达到理想状态。例如，如果灌注道床时基底存在积水且未及时清理，这会导致混凝土强度降低，并可能产生基底返浆现象，进而影响道床的稳定性。此外，如果整体道床与隧道底部衬砌混凝土之间的黏结力不足，列车运行时的振动会导致道床与二衬混凝土分离，产生相互拍打和摩擦，长期作用下会导致道床底部混凝土结构严重磨耗进而产生裂缝。另外，整体道床的裂纹出现与混凝土内部温度密切相关。浇筑温度、水泥水化热及结构散热等因素是影响整体道床内部温度的主要原因。外部环境的气温和湿度变化会影响混凝土的浇筑温度和干缩速度，进而可能导致温度应力和干缩裂缝的产生。特别是当外部气温急剧变化时，钢轨内部会产生很大的温度应力，通过扣件传递给轨枕，轨枕与混凝土相互作用就会在两侧产生裂缝。

1.3养护维修不良

在地铁高架段的长期运营过程中，道床会受到各种力的作用和环境因素的影响从而产生损伤和变形。如果养护维修工作不到位，这些损伤和变形就可能逐渐累积最终导致裂缝的产生。例如，当地铁高架段整体道床出现微小裂缝时，如果不及时进行修补和处理这些裂缝就会在运营过程中逐渐扩大。特别是在受到车辆运行振动、温度变化等外力作用时裂缝的扩展速度会更快。

2处理措施

2.1优化车辆和轨道设计

首先，车辆轻量化设计是减少地铁高架段整体道床裂缝的关键措施之一。在地铁高架段，车辆运行速度快、载重大，道床受到的振动和冲击力尤为显著。通过采用轻量化材料和技术可以有效降低车辆自重，进而减少车辆运行时对道床的振动和冲击力。其次，优化轮轨接触关系也是减少地铁高架段整体道床裂缝的重要措施。通过改进车轮和轨道的设计，优化轮轨接触面的形状和材料可以降低轮轨之间的摩擦和冲击。例如，采用新型轮轨材料，提高轮轨之间的润滑性能，可以减少磨损和振动。这种优化措施有助于降低车辆运行过程中对道床的振动和冲击力，减少裂缝的产生。同时，优化轮轨接触关系还能提高列车运行的平稳性和乘坐舒适度，进一步保障地铁运营的安全性和稳定性。最后，提高轨道平顺性对于减少地铁高架段整体道床裂缝同样至关重要。通过精确控制轨道的几何尺寸和线形，确保轨道的平顺性和稳定性，可以有效减少列车在行驶过程中产生的振动和冲击。这种措施有助于降低对道床的损伤减少裂缝的产生和扩展。在地铁高架段，由于地形和环境等因素的影响，轨道的平顺性可能受到挑战。因此，加强轨道的维护和保养，定期检查和调整轨道几何尺寸和线形对于确保轨道的平顺性和稳定性具有重要意义。

2.2加强道床结构设计和施工质量控制

首先，采用高强度、高韧性的道床材料是提高道床承载能力和抗疲劳性能的关键。在地铁高架段，由于车辆运行频繁且载重大，道床需要承受巨大的压力和振动。因此，选择具有优良力学性能和耐久性的材料，如高性能混凝土、复合材料等，能够有效提高道床的强度和韧性，减少裂缝的产生。这些材料不仅能够抵抗外部荷载和振动的影响，还能在长期使用过程中保持稳定的性能，从而延长道床的使用寿命。其次，加强道床与轨道结构的连接也是减少裂缝的重要措施。通过优化连接方式，如采用预应力技术或加强钢筋配置，可以增强道床与轨道的整体性和稳定性。这有助于减少因连接不紧密或松动而导致的裂缝问题。同时，在设计和施工过程中，应充分考虑道床与轨道结构的相互作用和相互影响，确保它们之间的连接牢固可靠。此外，严格控制施工质量是防止裂缝产生的关键环节。在道床施工过程中，应严格遵守施工规范和标准，确保道床的尺寸精度、平整度等符合设计要求。施工人员应熟练掌握施工工艺和技术要求，确保施工质量和进度。同时，加强施工过程的监控和检测，及时发现和处理施工质量问题，防止因施工不当而导致的裂缝问题。

2.3建立完善的养护维修制度

首先，定期检查是养护维修制度的核心。通过定期对道床进行全面检查，我们能够及时发现裂缝、剥落、变形等病害，从而采取相应的维修措施。利用先进的检测技术和设备，可以提高检查的准确性和效率，确保道床的安全运行。其次，及时维修是保障道床稳定性的关键。对于检查中发现的病害，必须迅速采取维修措施进行处理。根据病害的严重程度和类型，选择合适的维修方法和材料，确保维修质量和效果。这不仅可以防止病害进一步扩大，还能延长道床的使用寿命。最后，保养维护是日常运营中不可忽视的环节。通过加强对道床的保养维护，如清理杂物、保持清洁、润滑轮轨等，可以减少道床的磨损和振动，降低裂缝产生的风险。这有助于保持道床的良好状态，提高地铁运营的平稳性和安全性。

结束语

地铁高架段整体道床裂缝问题是一个复杂而重要的课题。通过深入分析裂缝的成因，我们可以找到针对性的处理措施，提高道床的稳定性和使用寿命。未来，我们还应继续关注道床裂缝问题的研究进展，不断完善和优化处理措施，为地铁的安全运营提供有力保障。

参考文献：

[1]姜博龙,刘冀钊,何宾,等.地层差异对轨道减振效果影响测试分析[J].铁道工程学报.2020,(10).

[2]郭强,王平,徐井芒,等.4种地铁减振轨道轮轨动态相互作用对比分析[J].铁道建筑.2020,(3).

[3]黄强兵,姜紫看,邓亚虹,等.穿越地裂缝带地铁隧道结构分段长度优化研究[J].水文地质工程地质.2019,(2).