天津新交通有軌電車混凝土道床典型病害研究

胡壽建 李宇軒

天津新交通有軌電車混凝土道床典型病害研究

胡壽建 李宇軒

針對天津新交通有軌電車線路混凝土道床經(jīng)常出現(xiàn)的幾種典型病害，介紹了病害檢測方法，分析了病害發(fā)生機(jī)理。結(jié)合國家相關(guān)規(guī)定與行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，提出了對混凝土道床典型病害的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和病害治理的相關(guān)建議。

新交通系統(tǒng)；有軌電車；混凝土道床；典型病害

天津開發(fā)區(qū)新交通現(xiàn)代有軌電車洞庭路試驗(yàn)線始建于2005年，自2006年開始運(yùn)營，是國內(nèi)第1條引進(jìn)法國勞爾（Translohr）有軌電車技術(shù)的現(xiàn)代電車線路（圖1）。該線路路軌系統(tǒng)采用的是混凝土道床內(nèi)嵌導(dǎo)向軌的方式，由于該電車采用的是鋼軌導(dǎo)向、膠輪走行的行車方式，故整套系統(tǒng)對混凝土道床的依賴性非常大，同樣混凝土道床多發(fā)病害對有軌電車行車安全也造成了直接的影響。

圖1 天津新交通有軌電車

1 新交通路軌系統(tǒng)介紹

天津新交通有軌電車路軌系統(tǒng)主要包括混凝土道床、異型導(dǎo)向軌、鎖固樹脂3部分，其組成方式為在28 cm厚、2.64 m寬的混凝土道床表層反切19 cm寬、8 cm深的承軌槽，內(nèi)嵌勞爾電車專用的導(dǎo)向軌，導(dǎo)向軌除大部分軌腰和軌頭部分露出外，部分軌腰和軌底全部包裹在環(huán)氧樹脂中，起到鎖固的作用。混凝土道床是整個(gè)路軌系統(tǒng)發(fā)揮作用的基礎(chǔ)，它不僅要直接承載電車運(yùn)營的全部載荷，而且要保證導(dǎo)向軌的尺寸與位置要求（圖2）。

2 混凝土道床典型病害

新交通有軌電車正線混凝土道床有如下多發(fā)的典型病害。

（1）麻面?；炷涟鍓K表面細(xì)集料散失，粗集料暴露或表層松疏剝落。

圖2 道床示意圖 （單位：cm）

（2）伸縮縫破損。混凝土板塊沿伸縮縫發(fā)生破邊掉角、水泥碎裂、填料脫落，甚至板塊擠脹等現(xiàn)象。

（3）錯(cuò)臺。混凝土板塊沿伸縮縫產(chǎn)生5 mm以上的高差。

（4）裂縫?；炷涟鍓K表層出現(xiàn)橫向、縱向、斜向的全透或不透裂縫。

3 混凝土道床典型病害的機(jī)理分析

3.1 水文地質(zhì)原因

新交通有軌電車線路坐落在天津開發(fā)區(qū)與塘沽區(qū)的交界處，這里的地質(zhì)條件是典型的軟土地基地質(zhì)，強(qiáng)度低，壓縮性高。在新交通有軌電車線路投入運(yùn)營4年多后仍然表現(xiàn)出明顯的不均勻沉降現(xiàn)象。加之新交通有軌電車線路是與開發(fā)區(qū)洞庭路共用地基，為普通公路地基，混凝土道床本身厚度又小，形成了明顯的淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，這使得新交通有軌電車線路混凝土道床受地基沉降的影響非常明顯，錯(cuò)臺、裂縫、伸縮縫破損等病害的發(fā)生均受到了這個(gè)原因的影響。

3.2 工程施工原因

新交通線路在基建時(shí)期工期緊、任務(wù)重，使得混凝土道床在鋪設(shè)后難免存在養(yǎng)護(hù)時(shí)間不足的問題，導(dǎo)致后期病害的發(fā)生。

3.3 養(yǎng)護(hù)維修原因

混凝土整體道床是一種少維修結(jié)構(gòu)，道床鋪設(shè)完成、投入使用以后，維護(hù)管理部門能夠?qū)ζ鋵?shí)施的維修措施往往非常有限。一旦在混凝土道床發(fā)生輕微病害階段不能及時(shí)整治，就會使病害逐步擴(kuò)大。

3.4 車輛振動(dòng)影響

新交通線路是按照專用路權(quán)模式設(shè)計(jì)，但是在實(shí)際運(yùn)營中，由于新交通線路全部為地面線，且出于對線路外觀的考慮和公安部門的要求，與普通公路之間未做硬隔擋，這使得新交通線路在投入使用后出現(xiàn)電車與汽車混行的現(xiàn)象。隨著運(yùn)用年限的增加，社會車輛通過壓力對混凝土板塊的影響越來越明顯，特別是大量載重貨車對混凝土板塊的碾壓，由于長期受過量荷載作用，混凝土道床上下振動(dòng)而形成抽吸現(xiàn)象，造成通過水溝破損與道床裂縫處進(jìn)入道床底部的水流在道床與底板之間的空隙處反復(fù)潛蝕，帶走混凝土中的骨料，使空隙逐漸變大并惡化，從而形成更大的空隙，產(chǎn)生裂縫。

另外，由于新交通線路依托開發(fā)區(qū)公路體系而建，在整條線路中有10多個(gè)路口與公路垂直相交，這種路口地段頻繁、大量出現(xiàn)的橫向過車壓力也對混凝土道床產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的不利影響。

4 混凝土道床病害的檢測與評價(jià)

4.1 主要檢測方法

新交通線路混凝土道床病害的檢測方法主要有經(jīng)驗(yàn)判斷法、3 m直尺測量法、鉆孔取芯法和維修定傷法。

（1）經(jīng)驗(yàn)判斷法是根據(jù)道床錯(cuò)臺、裂縫、伸縮縫破損的表觀現(xiàn)象來判斷病害的嚴(yán)重程度。

（2）3 m直尺測量法是由法國勞爾公司推薦使用的1種針對勞爾電車線路病害的檢測方法，以3 m為單位長度，進(jìn)行錯(cuò)臺、平整度的測量，所取得的數(shù)據(jù)在分析和歸納方面均與勞爾電車的相關(guān)數(shù)據(jù)吻合，在調(diào)整和整治時(shí)更有針對性。

（3）鉆孔取芯法是對已經(jīng)出現(xiàn)明顯病害的地段少量抽樣，取芯后判斷病害等級。

（4）維修定傷法是對已經(jīng)出現(xiàn)的病害，從表觀無法判斷病害程度的地段，實(shí)施維修開挖，打開路面后，直觀的判斷病害等級。在維修結(jié)束后，也獲得了病害的相關(guān)數(shù)據(jù)。

新交通線路在采取常規(guī)的經(jīng)驗(yàn)判斷法、直尺測量法的同時(shí)，采用鉆孔取芯法、維修定傷法等手段，使得在混凝土道床病害檢測方面具備了判斷準(zhǔn)確、效率高、損傷少等優(yōu)點(diǎn)。

4.2 道床病害評價(jià)

由于新交通電車線路是國內(nèi)較早的現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)，而且采取的是法國勞爾技術(shù)，在病害發(fā)生和評定工作中有其特殊性。而且，到目前為止，國家尚未出臺專用的城市有軌電車線路病害評定標(biāo)準(zhǔn)，故新交通線路的混凝土道床病害評定標(biāo)準(zhǔn)是由新交通維管部門自主完成的。新交通線路混凝土道床病害的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)制定工作考慮了以下3方面的因素：

（1）國家相關(guān)評定標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容規(guī)定；

（2）新交通線路混凝土道床病害的實(shí)際嚴(yán)重程度和分布數(shù)量；

（3）混凝土道床病害對有軌電車行車安全的影響程度。

根據(jù)上述因素的考量，新交通維管部門將混凝土道床病害的評定分為1級（重）、2級（中）、3級（輕）3個(gè)級別，并規(guī)定了詳細(xì)的評定標(biāo)準(zhǔn)，以及為每一級病害都規(guī)定了具體的應(yīng)對措施（表1、表2）。

表1 伸縮縫破損病害的評定標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)對措施

表2 錯(cuò)臺病害的評定標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)對措施

5 混凝土道床病害防治

5.1 預(yù)防措施

混凝土道床的病害治理必須堅(jiān)持“預(yù)防為主、綜合整治”的原則。在設(shè)計(jì)階段就要預(yù)防可能出現(xiàn)的病害，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。例如，在當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)較為軟弱時(shí)，應(yīng)考慮對軟弱地基進(jìn)行徹底固化；減少中心水溝這種排水形式，采用道床兩側(cè)設(shè)置水溝的排水方式；提前考慮在道床表層留出注漿孔等措施。在施工階段，要采取合理、合格的材料，保證施工質(zhì)量，在施工期間要及時(shí)檢查，加強(qiáng)觀察，及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

5.2 治理措施

混凝土道床病害的治理要在仔細(xì)監(jiān)測分析的基礎(chǔ)上，針對道床病害評定等級和嚴(yán)重程度制定相應(yīng)的治理措施。天津新交通線路采取的模式就是對每一項(xiàng)病害都制定不同的評定等級，根據(jù)每一級病害都制定相應(yīng)的治理措施。在徹底分析、掌握了某項(xiàng)病害的產(chǎn)生機(jī)理后，開展大型的專項(xiàng)維修工作，以期徹底根除病害。

6 結(jié)語

道床病害是由多重因素綜合疊加而成的，雖然很難做到完全規(guī)避，但如果采用科學(xué)、正確的檢測與評定方式，是可以做到及時(shí)預(yù)防和有效治理的，從而最大程度地降低其將對有軌電車運(yùn)營的影響。

[1] 中華人民共和國交通部. JTG H20-2007 公路技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民交通出版社，2008.

[2] 中華人民共和國交通部. JTG B01-2003 公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：人民交通出版社，2004.

[3] 天津?yàn)I海快速交通發(fā)展有限公司. D00006520Q Translohr基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)范[S]. 天津：2006.

責(zé)任編輯 冒一平

Study on Typical Defects of Concrete Slab Track for Tianjin Tram

Hu Shoujian, Li Yuxuan

Focusing on several typical defects of concrete slab track for Tianjin tram, the paper introduces the damage and defect detection method, analyzes the occurrence and development of defects. Based on the relevant national rules and the running experience, it makes suggestions to evaluation criteria and measures to control on typical defects of the concrete slab track.

new transport system, tram, concrete slab, typical defect

U482.1∶U216.4

2015-03-02

胡壽建：天津?yàn)I?？焖俳煌òl(fā)展有限公司，工程師，天津 300457