高速鐵路無砟軌道病害問題及維修方案分析

1、高速鐵路無砟軌道病害問題及維修方案分析摘要：2016年底，我國(guó)鐵路運(yùn)營(yíng)總里程12.4萬公里，僅次于美國(guó)；高速鐵路運(yùn) 營(yíng)總里程2.2萬公里，規(guī)模位居世界第一。預(yù)計(jì)未來幾年鐵路每年投資總額為 6000至8000億元，到2020年鐵路總里程將超過14萬公里，高速鐵路里程將超 過3萬公里。根據(jù)遠(yuǎn)景規(guī)劃分析，到2030年鐵路總里程約20萬公里，高速鐵路 里程將超過6萬公里，建成八橫八縱干線，形成非常完善的高速鐵路網(wǎng)。2014 年APEC會(huì)上，我國(guó)提出一帶一路發(fā)展戰(zhàn)略，將盡快使鐵路走出去發(fā)展戰(zhàn)略 落地，將為高速鐵路發(fā)展提供更多的機(jī)會(huì)。關(guān)鍵詞：高速鐵路；無砟軌道；病害；維修方案；分析1引言高速鐵路一般是指運(yùn)

2、行速度達(dá)200公里/小時(shí)以上的鐵路，是由適合于高速運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè) 施、固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備，完善且科學(xué)的安全保障系統(tǒng)和運(yùn)輸組織方法有機(jī)結(jié)合起來的龐大 系統(tǒng)工程，是當(dāng)代高新技術(shù)的綜合集成。為了提高列車運(yùn)行速度，使鐵路適應(yīng)社會(huì)發(fā)展，從 20世紀(jì)初至50年代，德、法、日等國(guó)都開展了大量的有關(guān)高速列車的理論研究和試驗(yàn)工作。 1998年3月，我國(guó)人大會(huì)在十五”計(jì)劃綱要草案中提出建設(shè)高速鐵路。2008年8月1日，中國(guó)第一條具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、世界一流水平的高速鐵路一京津城際高鐵通車運(yùn)營(yíng)，京 津城際鐵路的開通，拉開了中國(guó)高速鐵路建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的序幕。2011年6月30日，京滬高鐵 開通運(yùn)行，并于2017年9月21

3、日采用自主研發(fā)的復(fù)興號(hào)動(dòng)車站提速350/小時(shí)運(yùn)營(yíng)。2012 年12月26日，京廣高鐵全線貫通，成為當(dāng)時(shí)世界最長(zhǎng)的高速鐵路。在它們的背后，是正在 編織著的中國(guó)高速鐵路網(wǎng)和正在實(shí)現(xiàn)的中國(guó)經(jīng)濟(jì)再一次跨越式發(fā)展。2高速鐵路的發(fā)展趨勢(shì)及作用2.1高速鐵路的發(fā)展趨勢(shì)鐵路的發(fā)展水平如何，直接影響到國(guó)家的工業(yè)化進(jìn)程。我國(guó)鐵路與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在 較大的差距，我國(guó)每萬平方公里的國(guó)土上鐵路的覆蓋不到75公里，而德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家均超 過了 1000公里，是中國(guó)的13.33倍。我國(guó)發(fā)展高速鐵路的必要性：縮短差距是我國(guó)高速鐵路 發(fā)展的要求，發(fā)展高速鐵路是我國(guó)路網(wǎng)現(xiàn)代化的必由之路，利用后發(fā)優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)高速鐵路跨越 式發(fā)展。2.

4、2高速鐵路的作用高速鐵路既體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)技術(shù)實(shí)力，又對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有巨大的推動(dòng)作用：一是 有利于我國(guó)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的發(fā)展，發(fā)揮中心城市對(duì)周邊城市的輻射帶動(dòng)作用；二是有利于 推動(dòng)區(qū)域和城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展，帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)由經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)向欠發(fā)達(dá)地區(qū)轉(zhuǎn)移，增強(qiáng)農(nóng)村的造 血”功能；三是有利于資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)，可以節(jié)省大量土地和能源，尤其是 寶貴的石油資源，可以大量減少碳排放；四是有利于促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)，高速鐵路不僅是高 新技術(shù)的集成，而且產(chǎn)業(yè)鏈很長(zhǎng)，能夠帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)；五是有利于釋放我國(guó)鐵 路的貨運(yùn)能力。高速鐵路網(wǎng)建成之后，我國(guó)鐵路繁忙干線可以實(shí)現(xiàn)客貨分線運(yùn)輸，把既有線 的能力騰出來

5、，發(fā)展貨物運(yùn)輸，極大地釋放既有線貨運(yùn)能力，能夠?yàn)閲?guó)民經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)較快發(fā)展 提供充足的貨運(yùn)保障。3病害問題及維修方案3.1軌道板、道床板上拱離縫維修方案：底座板與路肩或線間封閉層結(jié)合部有部分泥水狀物被擠出的翻漿冒泥現(xiàn)象， 部分地段伴隨路肩或線間封閉層上拱，底座板下離縫或吊空。鑿除已傷損的寬、窄接縫混凝 土，解開張拉鎖件，接縫混凝土鑿除過程中采用棉絮或膠帶對(duì)板端及側(cè)面進(jìn)行封堵，注意混 凝土雜物等不得進(jìn)入軌道板下離縫中，達(dá)到避免離縫進(jìn)一步惡化及改善基床受力的目的。環(huán) 境溫度變化直接導(dǎo)致軌道板和寬接縫混凝土產(chǎn)生熱脹冷縮，一旦兩者不同步變形或變形量過 大，處于軌道結(jié)構(gòu)薄弱部位的界面處便發(fā)生開裂。雙塊式整治工

6、藝流程為檢查一鉆孔一植筋一注膠一收尾；板式整治工藝流程為檢查一鉆孔 植筋一寬接縫解鎖一軌道板張拉一寬接縫澆筑一寬接縫相鄰軌道板植筋一板底注漿一收尾。3.2軌道板與軌枕、砂漿層離縫軌道板與寬接縫混凝土界面一旦開裂，雨水、有害離子等介質(zhì)通過界面裂縫不斷滲透進(jìn) 入寬接縫混凝土、寬窄接縫界面、軌道板與砂漿層界面以及砂漿毛細(xì)孔內(nèi)部，在疲勞荷載、 水、溫度多重耦合作用下，混凝土與砂漿材料容易過早損傷劣化并引發(fā)結(jié)構(gòu)破壞，直接影響 到軌道結(jié)構(gòu)的服役性能和耐久性。解決寬接縫混凝土與軌道板界面裂縫問題，一方面通過采 用新型寬接縫結(jié)構(gòu)，使寬接縫結(jié)構(gòu)原設(shè)計(jì)的剛性粘結(jié)變?yōu)槿嵝哉辰Y(jié)，從而能夠消除溫度變化 導(dǎo)致的界面應(yīng)力，

7、進(jìn)而減少寬接縫與軌道板界面的開裂；另一方面通過采取移動(dòng)式混凝土攪 拌站，混凝土隨用隨拌，確保寬接縫混凝土的質(zhì)量。離縫采用填充硅酮密封材料嵌縫進(jìn)行封 堵，避免水通過伸縮縫滲入路基本體，達(dá)到改善基床環(huán)境的目的。軌枕板與軌枕工藝流程為檢查一切槽一埋設(shè)注漿管一封縫一注漿一收尾；軌枕板與砂漿層工 藝流程為檢查一清理縫隙一鉆孔一清孔一封閉邊緣縫隙一安裝注漿管一注漿一收尾。3.3道床板離縫冒漿及泄壓孔漏水路基地段底座與路肩封閉層間縱向側(cè)縫和路肩封閉層橫縫病害處理，路肩封閉層發(fā)生隆 起病害，封閉層原位澆筑及伸縮縫的設(shè)置。路基地段通過在線間設(shè)置PVC排水管，將線間自 然降水引入線間集水井，并盡快排出路基外，防止

8、雨水滲入路基本體，達(dá)到及時(shí)排水泄壓的 目的。冒漿整治工藝流程為檢查一封閉縫隙一鉆孔一安裝注漿管一注漿一收尾；泄壓孔整治工藝 流程為檢查一鉆孔一安裝排水管濾網(wǎng)一安裝排水管一收尾。3.4 CA砂漿層空洞CA砂漿層空洞采取重力灌漿的方法進(jìn)行維修整治，針對(duì)這種較大空洞，采用聚合物砂漿， 對(duì)空洞、傷損、掉塊處進(jìn)行修補(bǔ)。該產(chǎn)品具有固化時(shí)間快、早期強(qiáng)度高、流動(dòng)性好、耐久性 好等特點(diǎn)。聚合物水泥砂漿能在30分鐘的短時(shí)間內(nèi)凝結(jié)，適合天窗點(diǎn)短時(shí)間內(nèi)作業(yè)；早期 強(qiáng)度高，作業(yè)2小時(shí)后強(qiáng)度可達(dá)15Mpa；流動(dòng)性好，能快速填滿砂漿層空洞并滲透到周圍縫 隙中；耐久性好，能與結(jié)構(gòu)形成一體，滿足高速鐵路無砟軌道長(zhǎng)期服役要求。整

9、治工藝流程為檢查一清理砂漿層空洞一注漿模板安裝一灌漿一收尾。3.5軌道板與道床板裂紋及掉塊修補(bǔ)時(shí)通過采用環(huán)氧樹脂為主劑，配以固化促進(jìn)劑等一系列助劑，經(jīng)混合固化后形成一 種高強(qiáng)度、高粘結(jié)力的固結(jié)體，具有優(yōu)異的抗?jié)B、抗凍、防腐蝕性能及修補(bǔ)加固性能專用修 補(bǔ)材料。裂紋整治工藝流程為，壓力灌漿法:縫寬20.2mm使用，檢查及清理一埋設(shè)注漿管一封縫 密封檢查一灌注樹脂一封口處理一表面打磨一修飾表面一收尾；表面密封法：縫寬0.2mm 使用，檢查一清理表面一涂刷界面劑一涂刷修補(bǔ)膠一修飾表面一收尾。掉塊整治工藝流程為檢查一清理表面一安裝模具一涂刷界面劑一樹脂砂漿修補(bǔ)一修飾表面 一收尾。3.6防水材料失效嵌縫防

10、水材料是由硅酮、多種助劑以及少量無機(jī)填料復(fù)合而成的高耐候性嵌縫材料。該 材料嵌入到接縫處能夠承受接縫處溫度變形，并能夠抵抗腐蝕介質(zhì)的腐蝕作用，達(dá)到氣密性、 水密型等耐久性防護(hù)的目的。整治工藝流程為檢查一清理縫隙一鑲嵌襯條一軌道防護(hù)一涂刷界面劑或硅酮一注膠一收尾。3.7扣件套管失效針對(duì)螺栓失效的狀況，采用將預(yù)埋套筒用高性能鉆機(jī)取出，利用早期強(qiáng)度高、界面粘結(jié) 性能好、耐腐耐候性好的樹脂材料重新植入套筒，再恢復(fù)扣件系統(tǒng)。整治工藝流程為檢查一拆除扣件一切除螺栓一鉆孔定位一鉆孔一孔壁鑿毛一清孔一植筒一 恢復(fù)線路一檢查。3.8剪力筋上串和流漿軌道板植筋膠材料在剪力銷整修方案中至關(guān)重要，根據(jù)目前線路情況，應(yīng)

11、采用適應(yīng)開裂 混凝土性能的化學(xué)粘結(jié)劑，滿足規(guī)范對(duì)于開裂混凝土中后錨固的相關(guān)要求，并能在軌道板或 底座板產(chǎn)生裂縫的情況下，保證錨固構(gòu)件有效工作。整治工藝流程為檢查一取筋一清空一植筋一收尾。3.9軌道板抬升、路基地段沉降為有效抬升沉降區(qū)域無砟軌道軌道結(jié)構(gòu)，恢復(fù)扣件可調(diào)整量，保證軌道結(jié)構(gòu)的線路平順 性，依據(jù)有關(guān)要求采用高聚物注漿抬升技術(shù)對(duì)軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行注漿抬升，即采用具有良好充盈 性、快速凝結(jié)及膨脹特點(diǎn)的高聚物注漿材料，通過注漿設(shè)備及注漿管注入到支承層下的級(jí)配 碎石中，利用注漿壓力以及注入漿體的膨脹力，對(duì)上部軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速抬升。通過注漿材 料性能與注漿管間距良好匹配使注漿材料對(duì)軌道結(jié)構(gòu)抬升后形成的空

12、隙填充飽滿，維持軌道 結(jié)構(gòu)的整體性，保證軌道結(jié)構(gòu)的正常使用。整治工藝流程為檢查一測(cè)量放線定位一鉆孔一安裝袖閥管一下灌套殼料一連接注漿設(shè)備、 預(yù)注漿、觀測(cè)軌道變形一去除外露注漿孔一封孔一收尾。3.10橋梁橋墩損壞由于多種因素的綜合影響，橋梁橋墩會(huì)出現(xiàn)以下問題，主要表現(xiàn)在混凝土表面顏色不均 勻、蜂窩麻面、砂線、局部錯(cuò)臺(tái)超標(biāo)、砼表面有刮傷，局部缺棱掉角的現(xiàn)象，整體外觀質(zhì)量 較差。整治工藝流程為檢查一施工準(zhǔn)備一支架架設(shè)一鋼護(hù)套構(gòu)件加工一砼鑿毛處理一植筋、清洗 砼澆注施工一養(yǎng)護(hù)一收尾。3.11軌道數(shù)據(jù)采集及精調(diào)失準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集及精調(diào)前安排專人對(duì)需要測(cè)量地段進(jìn)行全面檢查，檢查鋼軌、扣件干凈無污染， 無缺少和損

13、壞，軌枕無空吊現(xiàn)象，扣件扭矩和扣壓力是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。消除扣件扣壓力不 足、軌距擋塊與鋼軌、鋼軌和軌下墊板不密貼、鋼軌工作邊有殘留混凝土等情況，力爭(zhēng)達(dá)到 良好效果。整治工藝流程為前期準(zhǔn)備一數(shù)據(jù)采集一數(shù)據(jù)對(duì)比分析一第一次精調(diào)一檢驗(yàn)一第二次精調(diào)一 復(fù)驗(yàn)。3.12 CPU、CPm建網(wǎng)失控軌道控制網(wǎng)cpm是指沿線路布設(shè)的三維控制網(wǎng)，起閉于基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)（cpi）或線路 控制網(wǎng)（CPU），一般在線下工程施工完成后進(jìn)行施測(cè)，為軌道施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的基準(zhǔn)。 CPM網(wǎng)按自由設(shè)站邊角交會(huì)方法測(cè)量。點(diǎn)間距為縱向60m左右、橫向?yàn)榫€路結(jié)構(gòu)物寬度，測(cè) 量精度為相鄰點(diǎn)位的相對(duì)點(diǎn)位中誤差小于1mm。有砟軌道整治工藝流程為建網(wǎng)一上道