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        高速鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道維修技術(shù)探索

        2013-05-14 05:17:47田衛(wèi)東
        實(shí)驗(yàn)流體力學(xué) 2013年3期
        關(guān)鍵詞:離縫傷損板式

        田衛(wèi)東

        (北京鐵路局, 北京 100860)

        1 CRTSⅡ型無砟軌道的應(yīng)用

        2005年,我國在前期研究成果和消化吸收國外引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過京津城際鐵路的工程實(shí)踐,無砟軌道系統(tǒng)技術(shù)總結(jié)、系統(tǒng)技術(shù)再創(chuàng)新等工作,形成了CRTSⅡ型板式無砟軌道系統(tǒng)成套技術(shù)。該型軌道充分考慮了環(huán)境溫度對軌道的影響,每個區(qū)間段內(nèi)的軌道板縱連為一個整體,軌道板不易翹曲,并通過設(shè)計(jì)滑動層來消除梁體自由伸縮對無砟軌道的影響。又通過對底座板施加預(yù)應(yīng)力,使得底座板熱脹冷縮造成的影響降至最低。CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)受力合理,現(xiàn)場施工作業(yè)簡單方便,穩(wěn)定性、平順性、耐久性好,在京滬、京石、石武等高速鐵路上得到了廣泛應(yīng)用。

        2 CRTSⅡ型無砟軌道運(yùn)營中存在的問題

        某城際鐵路區(qū)間正線鋪設(shè)CRTSⅡ型板式無砟軌道,自2008年開通運(yùn)行至今,整體狀態(tài)良好,很少進(jìn)行維修工作(除個別軌道板離縫整修外)。目前運(yùn)營中出現(xiàn)的問題有:板端上翹、水泥瀝青砂漿層與軌道板離縫;軌道零部件的傷損;周期性軌道不平順;水泥瀝青砂漿破損;軌道板裂紋;軌道板間接縫裂紋;橋上側(cè)向擋塊出現(xiàn)斜裂紋;橋面防水層破損。

        CRTSⅡ型板式無砟軌道在國內(nèi)應(yīng)用時間較短,已出現(xiàn)的各種問題隨著運(yùn)量的增加、時間的推移、高低溫的變化,以及雨季、下雪等環(huán)境因素的影響可能會逐漸嚴(yán)重。在將來可能產(chǎn)生的問題還有:橋隧過渡段、路堤處的沉降對無砟軌道的影響;鋼軌的傷損;混凝土結(jié)構(gòu)物的裂縫。

        3 CRTSⅡ型無砟軌道傷損分級

        綜合某城際鐵路及國外經(jīng)驗(yàn),CRTSⅡ型板式無砟軌道的傷損形式可歸納為:軌道板裂紋、掉塊;承軌臺裂紋、掉塊;支承層(底座)裂縫、掉塊;水泥瀝青砂漿層滲水、裂縫、剝落,砂漿層與軌道板或底座之間的離縫;板間接縫裂縫、掉塊;側(cè)向擋塊裂縫、掉塊,軌道沉降。綜合傷損形式、評判指標(biāo)、等級劃分如下。

        (1)傷損形式:裂縫(裂紋)、間隙、缺損。

        (2)評判指標(biāo):對于裂縫(裂紋)、間隙,主要用寬度來描述其大小,也可輔助之以長度、深度;對于缺損,主要用深度、面積來描述。

        (3)等級劃分:傷損等級分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級。Ⅰ級傷損應(yīng)做好記錄,Ⅱ級傷損應(yīng)列入維修計(jì)劃并適時進(jìn)行修補(bǔ),Ⅲ級傷損應(yīng)及時修補(bǔ)。CRTSⅡ型板式無砟軌道傷損等級劃分如表1所示。

        4 維修方法

        某城際鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道目前所發(fā)現(xiàn)的問題傷損等級大多為Ⅰ級,需要繼續(xù)跟蹤觀察,基本上實(shí)現(xiàn)了少維修、免維修。以下是根據(jù)CRTSⅡ型板式無砟軌道特點(diǎn),結(jié)合國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的一些維修措施。

        表1 CRTSⅡ型板式無砟軌道傷損等級劃分

        4.1 軌道板上拱及離縫的處理

        在建設(shè)過程中,某城際鐵路L2799、L2800軌道板在交接處出現(xiàn)板端上拱和離縫問題,采取了以下處理措施:①在L2799和L2800各自相鄰的L2798、L2801軌道板上各設(shè)置6根φ28 mm的錨固筋;②鑿除L2799、L2800軌道板寬窄接縫處的混凝土,拆除有問題的張拉鎖件;③在軌道板周圍進(jìn)行密封,采用無壓或有壓方式灌注軌道板與CA砂漿層間的離縫;④在L2799、L2800軌道板上各設(shè)置6根φ28 mm的錨固筋;⑤安裝新的張拉鎖件,張拉軌道板,并澆筑寬、窄接縫;⑥調(diào)整扣件,使得軌道的平面、高程位置符合作業(yè)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

        現(xiàn)場跟蹤調(diào)查,處理后未出現(xiàn)新問題,說明采用這種處理措施是有效的,其他類似的軌道板與砂漿層、砂漿層與支承層(底座板)之間的離縫問題也可適用。

        4.2 破損的修補(bǔ)

        對于承軌臺、軌道板、水泥瀝青砂漿層、底座板等結(jié)構(gòu)的剝離和掉塊,可采取混凝土、樹脂或砂漿材料進(jìn)行修補(bǔ),如表2所示。

        4.3 裂縫的維修

        裂縫形式可分為兩種:裂縫深度為幾毫米,稱之為表面裂縫;如果裂縫深度為幾厘米,已不能滿足鋼筋的防銹要求。裂縫深度可通過鉆芯進(jìn)行確定:對表面裂縫和細(xì)小的裂紋,可采用高流動性的樹脂材料通過浸潤方式進(jìn)行密封;對較寬、較深的裂縫,必須采用加壓灌注方式進(jìn)行修補(bǔ),如表3所示。

        表2 無砟軌道破損修補(bǔ)措施

        表3 裂縫修補(bǔ)措施

        某城際鐵路翠享中橋兩端路橋結(jié)合部的軌道板與CA砂漿發(fā)生離縫現(xiàn)象,最大離縫寬度已經(jīng)達(dá)到3.5 mm,列車通過時有明顯的張合現(xiàn)象。該離縫采用加壓灌注的方法進(jìn)行處理,具體步驟為:①對離縫區(qū)域進(jìn)行清理,確保待灌注區(qū)域的清潔干燥;②用封閉膠對離縫表面進(jìn)行封閉,保留灌注口、透氣孔;③待封閉膠達(dá)到強(qiáng)度要求后開始對離縫區(qū)域進(jìn)行灌注(采用兩端同時灌注的方式),直到整個離縫區(qū)域填充密實(shí)為止。

        后期對灌注區(qū)域進(jìn)行連續(xù)觀測,未發(fā)現(xiàn)灌注膠與軌道板、CA砂漿發(fā)生剝離現(xiàn)象,填充區(qū)域軌面高程在灌注膠灌注前后沒有發(fā)生明顯異常。實(shí)踐證明,離縫灌注施工方法對于軌道板與CA砂漿層離縫病害的整修可行。

        4.4 失效承軌臺的修理

        若承軌臺的支座發(fā)生損壞,但承軌臺支承作用折減量不大于50%,可采用合適的樹脂或者砂漿重新澆筑一個等高的支座。若承軌臺完全失效(承軌臺支承作用折減量大于50%),可以在相鄰的軌底板表面設(shè)置新的承軌臺,并采用專用的扣件系統(tǒng),如Vossloh DFF300-1。

        拆除損壞的承軌臺和安裝新的承軌臺作業(yè)步驟:①拆除已損壞承軌臺的鋼軌扣件;②修復(fù)軌道板的表面,清潔或者鑿毛損壞的承軌臺旁邊的軌道板混凝土表面;③鉆孔、清孔,以便扣件與承軌臺、軌道板連接;④為新承軌臺灌漿設(shè)立模板;⑤用填充材料灌注4個孔,按照塑料套管與螺紋道釘整體,用同樣的材料灌注鐵墊板下部;⑥灌注材料達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度,拆除模板。

        4.5 失效軌道板的更換

        軌道板破損失效時,需拆除失效的軌道板,并更換新的軌道板。操作方法如下:①利用錨固筋將受損軌道結(jié)構(gòu)兩端一定數(shù)量的軌道板與支承層或底座板進(jìn)行錨固,錨固筋的數(shù)量和布置根據(jù)軌道板施工時的縱連鎖定溫度、維修作業(yè)期間的溫度計(jì)算確定。②松開受損部位一定范圍的扣件,切斷鋼軌。③使用混凝土切割機(jī),在軌道板寬接縫的接縫處進(jìn)行切割,采用鑿子、風(fēng)鎬等工機(jī)具清除板間接縫混凝土,拆除張拉鎖件。④采用專用索鋸,沿線路縱向,水平切割軌道板與砂漿結(jié)合面,分離軌道板與砂漿層。將受損軌道板、砂漿層清運(yùn)出現(xiàn)場,并將支承層或底座板表面清理干凈。⑤運(yùn)輸、鋪設(shè)新軌道板,精調(diào)并固定。⑥采用模筑法灌注固化速度較快、力學(xué)性能與充填層材料相當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)材料。用快凝混凝土澆筑窄接縫。⑦安裝張拉鎖件,按規(guī)定扭矩縱向連接軌道板。⑧接縫兩側(cè)支立模板,并用夾具固定,防止漏漿。⑨按設(shè)計(jì)鎖定軌溫要求鎖定線路。⑩軌道狀態(tài)精調(diào),恢復(fù)線路。

        另一種方法無需切斷鋼軌,只是將需要更換的軌道板的扣件系統(tǒng)拆除,并將此處的鋼軌適當(dāng)墊高。切斷與兩側(cè)軌道板的連接后,可從側(cè)面安裝千斤頂,給需要更換的軌道板施加水平力,將軌道板與砂漿層脫離,然后從軌道側(cè)面、鋼軌底下抽換板。

        4.6 較大沉降處的維修方案

        若路基沉降較大,軌面高程變化超出扣件調(diào)整范圍,此時,必須將軌道板抬高來進(jìn)行調(diào)整。具體步驟:①利用錨固筋將受損軌道結(jié)構(gòu)兩端一定數(shù)量的軌道板與支承層進(jìn)行錨固,錨固筋的數(shù)量和布置根據(jù)軌道板施工時的縱連鎖定溫度、維修作業(yè)期間的溫度計(jì)算確定。②松開受損部位一定范圍的扣件。③使用混凝土切割機(jī),在軌道板寬接縫的接縫處進(jìn)行切割,采用鑿子、風(fēng)鎬等工機(jī)具清除板間接縫混凝土,拆除張拉鎖件。④采用專用索鋸,沿線路縱向,水平切割軌道板與砂漿結(jié)合面,分離軌道板與砂漿層,清理支承層上的剩余物。⑤對軌道板進(jìn)行精調(diào)。⑥~⑩與失效軌道板的更換步驟相同。

        4.7 硬泡沫塑料板的更換

        梁接縫處硬泡沫塑料板的更換步驟為:①采取措施從軌道兩側(cè)將擠塑板取出,并用高壓風(fēng)將內(nèi)部清理干凈;②梁面滾刷黏結(jié)劑,將新擠塑板表面覆蓋一層薄膜,并放入;③密閉底座板與擠塑板周邊,壓注樹脂材料,充填空隙。

        5 建議

        (1)CRTSⅡ型板式無砟軌道的受力與施工時縱連鎖定溫度有直接關(guān)系,應(yīng)在設(shè)計(jì)縱連鎖定溫度范圍內(nèi)進(jìn)行應(yīng)力放散、重新鎖定。對于軌道板預(yù)裂縫處裂縫、支承層裂縫、橋梁地段底座板(含后澆帶)混凝土裂縫、軌道板間連接部位離縫等傷損,嚴(yán)禁在冬季進(jìn)行注漿修補(bǔ)作業(yè)。

        (2)應(yīng)貫徹“預(yù)防為主、防治結(jié)合、重檢慎修”的原則,堅(jiān)持精確檢測、精心分析、精細(xì)修理的過程控制,根據(jù)其狀態(tài)的變化規(guī)律和傷損等級,安排養(yǎng)護(hù)與維修,有效預(yù)防和整治病害。

        (3)應(yīng)根據(jù)線路設(shè)備條件和狀態(tài),結(jié)合季節(jié)特點(diǎn),合理安排日常保養(yǎng)和臨時修理。日常保養(yǎng)指根據(jù)動靜態(tài)檢測結(jié)果及軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化情況,以整修扣件及無砟道床傷損為重點(diǎn),對無砟軌道進(jìn)行經(jīng)常性修理。臨時修理指及時整修超過臨時修理容許偏差管理值或影響結(jié)構(gòu)功能的傷損及其他不良處所,以保證行車平穩(wěn)和安全。

        (4)應(yīng)積極推行信息化技術(shù),建立維修管理信息系統(tǒng),逐步實(shí)現(xiàn)信息化管理。并積極采用新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新工藝和先進(jìn)的施工作業(yè)方法,優(yōu)化勞動組織,提高檢修質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率,減少對線路行車的影響。

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