軌道平交道口瀝青路面開裂成因分析與處理措施

崔曉劍

（中衡設(shè)計(jì)集團(tuán)工程咨詢有限公司， 江蘇 蘇州 215123）

隨著我國城市化水平的不斷提高，城市交通面臨的壓力越來越大。而現(xiàn)代有軌電車以其工程造價(jià)相對(duì)較低、運(yùn)行安全可靠性較好、乘客舒適度良好、運(yùn)輸能力相對(duì)較大、能耗低、環(huán)境無污染等方面的綜合優(yōu)勢(shì)，越來越受到國內(nèi)大、中城市的青睞，成為這些城市解決交通擁堵問題的一個(gè)選擇。但經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在有軌電車平交道口卻存在著軌道兩側(cè)瀝青混凝土路面開裂、脫落現(xiàn)象(見圖 1 和圖 2)，會(huì)給軌道和有軌電車的行車安全帶來較大的安全隱患。筆者根據(jù)在市政道路、橋梁施工中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和在有軌電車軌道鋪設(shè)施工中的親身經(jīng)歷，基于對(duì)有軌電車平交道口的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的了解，對(duì)平交道口軌道兩側(cè)瀝青混凝土路面開裂的成因進(jìn)行分析，并對(duì)瀝青混凝土路面開裂問題提出處理措施。希望能對(duì)有軌電車平交道口瀝青混凝土路面的施工質(zhì)量保證提供幫助。

圖1 軌道兩側(cè)瀝青混凝土開裂圖

圖2 軌道兩側(cè)瀝青混凝土碎裂脫落圖

1 軌道兩側(cè)瀝青路面開裂、脫落對(duì)軌道和有軌電車行車造成的危害

1.1 軌道兩側(cè)瀝青路面開裂、脫落，會(huì)對(duì)軌道造成嚴(yán)重?fù)p傷

平交道口軌道兩側(cè)瀝青混凝土路面開裂、脫落，會(huì)造成與軌道連接處附近兩側(cè)的瀝青混凝土路面坑洼不平。當(dāng)社會(huì)車輛跨越軌道時(shí)，由于軌道兩側(cè)路面的不平順，會(huì)引起車輛劇烈震動(dòng)。劇烈跳動(dòng)的車輪對(duì)軌道形成了較大的側(cè)面沖擊，會(huì)導(dǎo)致鋼軌受到損害，日積月累會(huì)嚴(yán)重影響軌道的使用壽命。

1.2 軌道兩側(cè)瀝青路面開裂、脫落，對(duì)有軌電車行車安全也可帶來嚴(yán)重安全隱患

瀝青混凝土路面開裂、脫落形成的瀝青混凝土碎塊、碎石，被行駛的社會(huì)車輛從地面帶起散落在軌道上。經(jīng)過有軌電車鋼輪的碾壓，硬度較大的碎石會(huì)在鋼軌表面形成壓痕，造成鋼軌表面的損傷。如果大量的瀝青混凝土碎塊、碎石積聚在槽型軌軌槽內(nèi)得不到及時(shí)清理，有軌電車在經(jīng)過平交道口時(shí)就存在脫軌的危險(xiǎn)，給有軌電車的行駛帶來嚴(yán)重的安全隱患。

2 軌道兩側(cè)瀝青混凝土路面開裂的成因分析

經(jīng)過對(duì)蘇州高新區(qū)大部分有軌電車的平交道口瀝青路面的實(shí)地查看發(fā)現(xiàn)，在軌道兩側(cè)與之相連接的瀝青混凝土路面都出現(xiàn)了開裂、脫落現(xiàn)象；并且在維修后的不長時(shí)間內(nèi)，又再次出現(xiàn)裂縫。雖經(jīng)多次維修，仍無法徹底解決有軌電車平交道口瀝青混凝土路面出現(xiàn)開裂的現(xiàn)象。經(jīng)過對(duì)出現(xiàn)這一問題的現(xiàn)場(chǎng)考察及深入研究和分析，筆者認(rèn)為裂縫反復(fù)出現(xiàn)的原因主要有以下三點(diǎn)。

2.1 軌道兩側(cè)瀝青混凝土面層壓實(shí)度未達(dá)設(shè)計(jì)要求

在平交道口瀝青混凝土攤鋪之前，軌道鋪設(shè)已經(jīng)施工完成。在鋼軌兩側(cè)軌腰部位粘貼有阻尼系統(tǒng)，并且軌腰部位的阻尼寬度大于鋼軌軌頭寬度，伸出軌頭外約5 cm。阻尼系統(tǒng)的材質(zhì)為具有良好彈性的橡膠材料，導(dǎo)致攤鋪在軌道兩側(cè)橡膠材料阻尼上面的瀝青混合料雖經(jīng)過壓路機(jī)碾壓，但仍無法真正達(dá)到與路面其他部位相同的壓實(shí)度。因此，與其他部位瀝青路面的密實(shí)度相比，軌道兩側(cè)該部分的瀝青混凝土相對(duì)較松散，因此沿軌道兩側(cè)橡膠阻尼邊緣更容易出現(xiàn)縱向開裂；經(jīng)過橫跨軌道的社會(huì)車輛反復(fù)不斷地震動(dòng)碾壓，開裂逐漸向外擴(kuò)展，最終形成斷裂碎塊。

2.2 有軌電車行駛時(shí)震動(dòng)對(duì)軌道兩側(cè)瀝青混凝土的影響

有軌電車行駛會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，雖然阻尼系統(tǒng)具有減振作用，但不能完全吸收震動(dòng)。震動(dòng)通過鋼軌軌頭及軌腰阻尼傳遞到與鋼軌軌頭及阻尼接觸的瀝青混凝土面層上，成年累月反復(fù)不斷地震動(dòng)，逐漸使與鋼軌軌頭及阻尼接觸的瀝青混凝土面層產(chǎn)生松動(dòng)，進(jìn)而形成開裂，久而久之導(dǎo)致斷裂、脫落。

2.3 軌道兩側(cè)瀝青混凝土面層沒有牢固、穩(wěn)定的約束界面

瀝青混凝土路面屬于柔性路面，其承載能力比剛性路面要來的小，其受溫度、震動(dòng)、雨水和潮濕影響產(chǎn)生破壞的可能性較大。因此，如果瀝青混凝土路面邊緣沒有牢固、穩(wěn)定的邊界約束，瀝青混凝土路面受溫度、震動(dòng)、雨水和潮濕影響而產(chǎn)生開裂、脫落的可能性大大增加，并且?guī)缀跏遣豢杀苊獾摹＼壍罆?huì)產(chǎn)生震動(dòng)，阻尼是具有彈性的橡膠材料，它們根本不能給軌道兩側(cè)瀝青混凝土路面提供牢固、穩(wěn)定的約束邊界。這就是軌道兩側(cè)瀝青混凝土路面反復(fù)開裂、脫落的重要原因之一。

3 軌道兩側(cè)瀝青混凝土開裂的處理措施

3.1 已經(jīng)開放交通的平交道口的處理措施

已經(jīng)開放交通的平交道口，可以采用封閉半幅路面的形式進(jìn)行維修；半幅路面維修完成、養(yǎng)護(hù)期滿開放交通后，再封閉另外半幅路面進(jìn)行維修。維修時(shí)要特別注意施工安全，不能影響社會(huì)車輛的正常通行，也不能影響有軌電車的正常運(yùn)行；要把白天對(duì)交通影響較大的作業(yè)活動(dòng)，盡量安排在有軌電車夜間停運(yùn)之后進(jìn)行。作業(yè)施工時(shí)，各種安全警示燈和安全警示標(biāo)志必須設(shè)置到位。

維修施工具體做法如圖 3 所示。

圖3 平澆道口維修前、后軌道兩側(cè)路面結(jié)構(gòu)對(duì)比示意圖(單位：mm)

(1) 在封閉的半幅路面內(nèi)，把沿軌道兩側(cè)的瀝青混凝土路面用切割機(jī)進(jìn)行切割。切割深度為 12 cm (瀝青混凝土面層厚度)，切割寬度為軌道兩側(cè)外邊緣以外 30 cm。軌道兩側(cè)軌腰部位露出鋼軌外的 5 cm 左右寬的阻尼也要沿軌道邊緣進(jìn)行切割，深度至少達(dá)到道路基層鋼筋混凝土表面(如果可能，最好全部切除)。

(2) 切割完成后，軌道兩側(cè)會(huì)形成兩條寬度為 30 cm、深度為 12 cm 的開槽。把開槽內(nèi)散落的瀝青混凝土和阻尼碎塊清理干凈；在軌道外側(cè)將防水卷材粘貼在軌道側(cè)面和阻尼上，起到隔離軌道和混凝土的作用；然后準(zhǔn)備在開槽內(nèi)澆筑鋼纖維混凝土。

(3) 為了保證鋼纖維混凝土與道路基層鋼筋混凝土的牢固連接，必須在鋼纖維混凝土澆筑前，在開槽內(nèi)道路基層混凝土上進(jìn)行鉆孔和植筋。鉆孔深度 8 cm，鋼筋露出混凝土面 8 cm，鋼筋彎勾長度 6 cm。鋼筋選用 φ12 鋼筋，布置在開槽中間部位，采用兩排梅花樁型布置，植筋橫向間距 15 cm～20 cm，縱向間距 20 cm。

(4) 植筋完成后，可以在開槽內(nèi)綁扎雙層雙向 φ12 鋼筋，鋼筋縱、橫向間距均為 15 cm；然后在開槽內(nèi)澆筑C50 鋼纖維混凝土。

(5) 混凝土使用鋼纖維商品混凝土。在鋼纖維混凝土中，鋼纖維的體積比為 1%，鋼纖維長度 25 mm～50 mm，等效直徑 0.3 mm～0.5 mm；鋼纖維混凝土通過振搗和抹平，使鋼纖維不能露出混凝土頂面，并使鋼纖維混凝土兩側(cè)分別與鋼軌軌頂和瀝青路面平齊。

3.2 新建平交道口軌道兩側(cè)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)調(diào)整

鑒于軌道兩側(cè)瀝青混凝土面層開裂脫落的主要原因是由于阻尼上面瀝青混凝土無法碾壓密實(shí)、有軌電車行駛震動(dòng)影響、無牢固而穩(wěn)定的邊界約束，因此，在新建平交道口時(shí)要對(duì)軌道兩側(cè)的路面結(jié)構(gòu)作如下設(shè)計(jì)調(diào)整(如圖 4 所示)。

圖4 平澆道口設(shè)計(jì)調(diào)整前、后軌道兩側(cè)路面結(jié)構(gòu)對(duì)比示意圖(單位：mm)

(1) 調(diào)整平交道口的阻尼寬度。把阻尼寬度減小到與鋼軌軌頭邊緣平齊，且不能伸出軌頭兩側(cè)外邊緣。

(2) 調(diào)整平交道口軌道兩側(cè)的路面結(jié)構(gòu)。把軌道兩側(cè)30 cm 左右范圍內(nèi)原來設(shè)計(jì)的 12 cm 瀝青混凝土面層，改為和下面基層一樣的 C50 鋼筋混凝土，與基層二次混凝土澆筑時(shí)一起澆筑、一次成型。

(3) 在軌道側(cè)面及阻尼上增加粘貼一層防水卷材。防水卷材隔離了軌道與路面結(jié)構(gòu)的直接接觸，起到減緩和吸收有軌電車震動(dòng)的作用，使有軌電車產(chǎn)生的震動(dòng)不能直接傳遞到路面結(jié)構(gòu)。

施工時(shí)，必須注意以下一些事項(xiàng)。

(1) 平交道口的基層混凝土分兩次澆筑。在第一次澆筑時(shí)，混凝土厚度澆筑至軌腳底以下 3 cm；待鋼軌焊接、正火、打磨和粘貼阻尼后，再繼續(xù)第二次澆筑。在第二次混凝土澆筑之前，由設(shè)計(jì)根據(jù)需要確定在鋼軌兩側(cè) 30 cm 范圍內(nèi)是否需要植筋和重新綁扎鋼筋。

(2) 在二次混凝土澆筑之前，必須把防水卷材粘貼到阻尼和軌道側(cè)面上，以阻斷第二次澆筑的混凝土與鋼軌及阻尼的接觸。這樣，有軌電車行駛造成的震動(dòng)就不能直接傳遞到路面結(jié)構(gòu)上。

(3) 為了防止混凝土面層光滑引起車輛打滑，混凝土表面收光后，可以根據(jù)需要對(duì)混凝土表面作適當(dāng)?shù)睦幚?。前提是拉毛處理必須美觀。