吳海睿

摘要：本文根據(jù)某運營高鐵無砟軌道路高溫脹板病害為研究對象，分析軌道板上拱原因，采用新型修補材料，在沒有成熟工藝的情況下，提出了注膠+植筋錨固的一整套整治方案，經(jīng)工程實踐證明，方案切實可行、效果良好，可為CRTSⅡ型板式無砟軌道類似病害整治提供借鑒和參考。

關鍵詞：極端高溫 無砟軌道 脹板 分析 整治

1 引言

CRTS Ⅱ型板式無砟軌道自京津城際鐵路鋪設以來，相繼在京滬高速鐵路、滬杭、寧杭、杭甬、杭長和合?？蛯５鹊玫搅藦V泛的應用并投入運營。但對CRTSⅡ型板式無砟軌道維修技術和維修方法研究較少，尤其針對CRTS II型板式軌道的力學特性影響的分析還處于起步階段。隨著高鐵運營時間的不斷增長，國內(nèi)多條鋪設有CRTS II型板式無砟軌道的線路均不同程度的出現(xiàn)了傷損病害。針對CRTS II型板式軌道結構養(yǎng)護維修技術和維修方法的研究顯得尤為重要并亟待解決。本文根據(jù)某運營高鐵無砟軌道路高溫脹板病害為研究對象，提出了一整套整治方案，經(jīng)工程實踐證明，該方案切實可行、效果良好。

2? CRTSⅡ型板式無砟軌道系統(tǒng)特點

CRTS Ⅱ型板式無砟軌道系統(tǒng)由鋼軌、彈性扣件、預制軌道板、砂漿調(diào)整層、連續(xù)底座、滑動層、側向擋塊等部分組成，臺后路基上設置摩擦板、端刺及過渡板，梁縫處或隧道沉降縫處設置硬泡沫塑料板等組成。軌道板的生產(chǎn)結合線路平、縱斷面及實設超高等設計參數(shù)經(jīng)數(shù)控機床打磨，有效地減少了扣件與軌道板安裝上的誤差;軌道板與軌道板間采用張拉鎖縱向張拉鎖定連接，有效約束板端在活載、溫度梯度等荷載作用下翹曲變形，軌道板整體均勻性好，較好地保證線路平順性和舒適性。

3 高溫條件下CRTSⅡ型板式無砟軌道脹板成因分析

高溫條件下CRTS Ⅱ型板式無砟軌道變形均發(fā)生在軌道板板端和板間接縫處，表現(xiàn)為軌道板四角離縫、高低不平順較大、板間接縫開裂或破碎以及部分軌道板劈裂、剪力釘拔出等，對結構耐久性有一定影響。通過對發(fā)現(xiàn)病害進行梳理分類，無砟軌道脹板病害主要存在多塊軌道板連續(xù)上拱、多塊軌道板間隔上拱、單個軌道板接縫上拱、軌道板橫移上拱、軌道板承軌臺失效等病害類型。

1.極端高溫條件下軌道板實際溫度梯度高于設計推薦值。從氣象資料看出，華東地區(qū)夏季部分地區(qū)氣溫均在38℃以上，最高可連續(xù)數(shù)天突破 40℃，在這種氣溫條件，根據(jù)現(xiàn)場觀測，軌道板白天正溫度梯度（板面溫度高于板底溫度）能達到100℃/m，凌晨負溫度梯度（板面溫度低于板底溫度）能達到-50℃/m（高于設計推薦的80～85℃/m和-40～-43℃/m）。軌道板在正溫度下，中間凸四角支承板;負溫度下中間凹，中間支承板，四個角翹曲，正、負溫度交替出現(xiàn)，容易導致軌道板與瀝青砂漿層、瀝青砂漿層與底座之間產(chǎn)生離縫或離縫擴大。

2.軌道板縱向溫度力受溫度升高影響軌道結構整體穩(wěn)定。在極端溫度作用下，軌道板縱向上集聚了大量的縱向溫度力無法釋放，軌道板溫度與鎖定溫度之差為溫度變化值，溫度變化值每升溫1℃，軌道板縱向溫度力增加165kN，使軌道板穩(wěn)定性降低。容易導致板間接縫開裂或破碎以及部分軌道板劈裂、剪力釘拔出，鋼軌高低不平順較大等現(xiàn)象。

3.部分線路軌道板縱連不及時。個別處所張拉鎖件缺失或安裝不到位、板間接縫混凝土強度不高、板間張拉及澆注混凝土時溫度過低或高;軌道板下表面和底座板或支承層表面清理不凈或存在浮漿，宜導致砂漿與軌道板和底座板或支承層之間粘結失效或接縫混凝土破損，宜在薄弱地點釋放軌道板縱向力，導致軌道板穩(wěn)性性降低。

4.軌道板離縫在運營狀態(tài)下，列車活載作用下，軌道板產(chǎn)生的震動、軌道板離縫后雨水的侵入等因素加速了軌道板與瀝青砂漿層、瀝青砂漿層與底座之間發(fā)生離縫的發(fā)展。

4 高溫條件下CRTSⅡ型板式無砟軌道脹板整治

4.1整治思路

4.1.1整治思路。采用注膠+植筋錨固方式修復可有效阻止軌道變形，其實質是改變軌道結構受力狀態(tài)，從而約束軌道發(fā)生的各種位移導致的軌道結構失穩(wěn)和破壞。使縱向力傳遞不到軌道板縱連的寬接縫等薄弱處所，減少寬接縫離縫上拱的可能性，保持軌道結構穩(wěn)定;同時，使縱向力的傳遞不至于產(chǎn)生軌道板與水泥瀝青砂漿的離縫，減少因軌道板與水泥瀝青砂漿的離縫向寬接縫傳遞的可能性，進一步控制軌道結構的穩(wěn)定。

4.1.2整治方法。對軌道板翹曲變形引起高低不平順較大處所，可以對離縫進行注漿（膠）處理，恢復軌道板與CA砂漿的粘結力，增加對軌道板的約束;對軌道板端伸縮導致的板間接縫傷損破碎處所，可以進行植筋錨固、打開板間接縫、板底注漿（膠）、澆注板間接縫處理，以調(diào)整軌道平順度;同時，植筋位置、數(shù)量應根據(jù)現(xiàn)場病害實際情況進行有關計算。

4.2病害調(diào)查

4.2.1現(xiàn)場勘察

現(xiàn)場病害情況調(diào)查內(nèi)容要求詳見下表4-1 ，調(diào)查人員須認真核對，確保調(diào)查內(nèi)容真實準確。

4.2.2研究方案，一處一方案

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查病害情況，判斷病害整治類型，對錨固區(qū)板底注膠、軌道板植筋錨固、軌道板寬接縫解鎖、軌道板糾偏、板縫壓膠及軌道板修復、軌道板張拉、板間接縫澆筑、板底注漿、寬接縫相鄰軌道板植筋、鋼軌精調(diào)，做到一處一方案，合理安排整治步驟，并提出相關注意事項和質量控制要求。

4.3選用修補材料性能特點

修補材料應適用于CRTS Ⅱ型板式無砟軌道結構病害的快速修復，尤其要適用于運營期天窗時間內(nèi)的快速高效病害整治。包括軌道板裂縫、缺損，砂漿離縫，寬接縫混凝土快速更換。

（1）砂漿離縫修補TK-A型材料性能特點

①極低的粘度及表面張力，可以滲透到細小的裂縫中;②固化速度快，修補效率高;③較高的粘結強度、抗拉強度和抗壓強度，較好的彈韌性，可以對結構起到較好的補強作用。

（2）軌道板裂縫TK-B型修補材料性能特點

①粘度低，可灌入0.5mm以上的混凝土裂縫;②抗壓強度高、粘結強度高，能起到很好的結構補強作用;③固化時間可根據(jù)環(huán)境溫度調(diào)節(jié)。

（3）軌道板缺損TK-H型修補材料性能特點

①良好的早期施工性能。②高抗壓強度且不受結構形狀限制，具有補強、加固的作用。③良好的界面粘結性。④優(yōu)良的體積穩(wěn)定性。⑤化學性能穩(wěn)定，耐腐耐候性好。

（4）寬接縫混凝土TK-K型修補材料性能特點

①良好的早期施工性能。②匹配的強度發(fā)展性能。修補材料30min即可拆模，2h即可達到通車所需強度要求。③良好的界面粘結性。④優(yōu)良的體積穩(wěn)定性。

4.4 病害整治方案

病害模型：該處脹板以損傷寬接縫處為中心大里程方向 7 塊，小里程方向 7 塊軌道板縱向移動;寬接縫混凝土破損;軌道板局部傷損;軌道板縱向移動，軌距塊損害。

4.4.1植筋數(shù)量計算

鋼材抗剪設計值

根據(jù)實際工況按公式計算，單邊軌道板軌道板植筋數(shù)量 n=F總/V=3760KN/57.8KN=68 根，最終確定破損寬接縫兩邊各值 7 塊軌道板，植筋總數(shù)為136根。

4.4.2軌道板植筋錨固設計要求

（1）植筋設計位置：1～3號和12～14號軌道板植筋8根/塊，4～5號和10～11號軌道板植筋10根/塊，6號和9號軌道板植筋16根/塊，7號和8號軌道板植筋8根/塊，共計136根。軌道板植筋位置詳見下圖所示。

（2）鉆孔設計要求：鉆孔直徑為35mm，鉆孔深度L=480mm，誤差±10mm。植筋采用HRB500級Φ28鋼筋，鋼筋長L=440mm（軌道板內(nèi)160mm，砂漿層內(nèi)30mm，支承層內(nèi)250mm），誤差為±5mm。鉆孔應垂直于軌道板板面進行，允許偏差1°。

4.4.3施工工藝流程

第一個天窗點：→錨固區(qū)板底注膠、軌道板植筋錨固

第二個天窗點（確保天窗施工時間不小于3小時）：→軌道板解鎖→板縫壓膠及軌道板修復→軌道板張拉、板間接縫澆筑→板底注漿→寬接縫相鄰軌道板植筋→鋼軌精調(diào)。

（1）放樣鉆孔

該處病害共14塊軌道板需鉆孔植筋，以傷損寬接縫為中心往大小里程算起分別鉆孔植筋的根數(shù)為8-16-10-10-8-8-8，植筋共136根。放樣孔位中心距離軌道板橫向中心線205mm，距離擋肩166.6mm?，F(xiàn)場采用無震動鉆孔設備及專用鉆頭進行鉆孔施工，鉆孔前應在植筋設計位置使用雷達或其他設備探測軌道板及底座內(nèi)的鋼筋布置情況，嚴禁鉆斷軌道板和底座內(nèi)鋼筋，鉆后進行清孔。

（2）植筋錨固

①清孔完成后，對軌道板進行植筋錨固，根據(jù)設計方案在第一個封鎖點要將寬接縫相鄰的兩塊軌道板共16根鋼筋預留不植，所以此次只需植筋120根。②鋼筋采用HRB500級Φ28鋼筋，鋼筋長440mm，植筋前確?？變?nèi)干燥潔凈，植筋時先用膠槍在孔內(nèi)注入植筋膠，灌入約孔深的1/2時停止，將鋼筋旋轉慢入，待鋼筋到底后在用植筋膠漿孔內(nèi)補滿，并用鏟刀將頂面刮平，植筋完成并植筋膠完全固化后才能進行后續(xù)工程施工。

（3）軌道板解鎖

錨固區(qū)軌道板植筋完成并達到強度后，鑿除已傷損的寬、窄接縫混凝土。①軌道板解鎖前，要用土工布對相鄰的承軌臺及梁面進行保護，避免污染。②用寬膠帶將解鎖處的砂漿離縫封住，避免混凝土細小顆粒進入板底，影響降板效果。③鑿除寬接縫上拱處，采用切割機和風鎬拆除C55混凝土，鑿除接縫混凝土應精細操作，防止傷損軌道板、精軋螺紋鋼等。

（4）板縫壓膠

軌道板解鎖后，如軌道板有劈裂和承軌臺失效，對軌道板的板端縫隙進行壓膠處理。對軌道板上表面剝落、掉角等采用聚合物水泥砂漿進行修復。①板縫壓膠。在離縫位置用1cm的鉆頭鉆孔，每個軌道板單側鉆6-10個孔;鉆孔同時用植筋膠將板縫封閉;在鉆孔內(nèi)安裝專用注漿嘴和高壓軟管，待植筋膠固化后，就可進行離縫注膠。②現(xiàn)場可采用人工注漿與注漿機注漿兩種方式同時進行。注漿時要注意周邊出氣孔及壓力表的情況，漿液注滿后，立即停止注膠。③注膠完成后，待膠體凝固，用鐵錘敲掉注漿嘴，打磨機磨平整即可。

（5）軌道板張拉、板間接縫澆筑

軌道板解鎖后，將寬接縫里的虛渣清除干凈并潤濕處理。清點張拉鎖件，用張拉扳手從中間向兩邊對稱張拉，要求扭矩450N.m，張拉力50kN/根。軌道板張拉時的環(huán)境溫度應與底座板張拉鎖定時的溫度保持一致，困難條件下環(huán)境溫度不應超過30℃。張拉后在寬接縫中放入已綁扎好的接縫鋼筋籠，鋼筋籠必須經(jīng)過絕緣測試方可使用;最后采用聚合物混凝土澆注軌道板窄接縫、寬接縫。通車前，寬接縫修補材料的性能指標性能應不低于C40混凝土相應指標。

（6）寬接縫相鄰軌道板植筋

軌道板解鎖，降板后，對寬接縫相鄰7、8號軌道板進行植筋，植筋根數(shù)8根/塊。

（7）板底注膠及軌道板修復

①7號、8號軌道板植筋后，按照要求對這兩塊軌道板進行板底注膠。②利用專用修補材料對傷損軌道板進行修補。③修補好后的軌道板，用角磨機打磨平整即可。

（8）軌道精調(diào)

軌道板整治后，用軌道精調(diào)小車測出軌道數(shù)據(jù)，據(jù)此對線路進行鋼軌精調(diào)，使其滿足平順度要求。精調(diào)完成后在進行復測，滿足開通要求。

（9）離場檢查

開通前，組織專人清掃現(xiàn)場各種遺留物，做到工完料清。修復的整治地段逐級提速，安全第一。

5結束語

1.時間驗證，效果良好。工務系統(tǒng)對脹板集中整治地段通過結構檢查、弦繩測量、添乘、動檢車波形圖分析等手段進行數(shù)個周期全面檢查、監(jiān)控，其軌道結構狀態(tài)良好、修補材料無明顯變化，軌道平順穩(wěn)定。

2.預防為主，加強巡查。必須始終堅持“預防為主、防治結合、嚴檢慎修”的高速鐵路維修理念，堅持“動態(tài)檢查為主，動、靜態(tài)檢查相結合，結構檢查與幾何尺寸檢查并重”的線路檢查原則。在夏季、冬季和遇極端氣溫時，應加強重點設備的檢查和巡視。

3.防治結合，提倡創(chuàng)新。做好預防工作要掌握病害變化規(guī)律，精確檢測、全面分析、精細修理，有針對性地整治病害;并提倡積極采用新技術、新設備、新材料、新工藝和先進的施工作業(yè)方法，優(yōu)化作業(yè)組織，提高檢修質量。

4.長期監(jiān)測，探索規(guī)律。建議對無砟軌道進行長期跟蹤監(jiān)測和觀測，研究砂漿與軌道板或底座板離縫、軌道板與寬接縫裂縫的發(fā)展變化規(guī)律和軌道板離縫周期性軌道不平順的發(fā)展規(guī)律。

參考文獻

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