【摘 要】廣州地鐵四號線在國內(nèi)城市板式道床軌道施工中首次采用預(yù)制混凝土板式道床、ZH砂漿填充墊層工藝。根據(jù)四號線日常養(yǎng)護作業(yè)中出現(xiàn)的病害，本文從板式道床施工工藝入手，對道床板日常狀態(tài)進行評估，分析病害發(fā)生的原因，對現(xiàn)有的檢修方式提出完善意見，依據(jù)病害整治原則，制定病害整治方案和建議，確保運營安全。

【關(guān)鍵詞】板式道床病害；病害成因；對策；施工工藝；日常狀態(tài)評估；預(yù)防及整治

【Abstract】using the first precast concrete slab track bed， ZH mortar filling cushion technology in Guangzhou metro line four in the domestic urban slab track bed rail construction. According to the daily maintenance line four operations in the disease， this article from the construction process of slab track bed， carries on the appraisal to the road bed daily status， analysis of the causes of disease occurrence， put forward suggestions on the existing basis of maintenance mode， disease treatment principle， the formulation of disease treatment scheme and suggestions to ensure operation safety.

廣州地鐵四號線在高架線上采用板式軌道結(jié)構(gòu)，全長60.37km，線路狀況為最小曲線半徑為300 m、相應(yīng)超高設(shè)置120 mm。橋面鋪設(shè)32mm厚C50的ZH砂漿層，ZH砂漿層上鋪設(shè)200mm厚C40預(yù)制混凝土板式道床，ZH砂漿層兩側(cè)鋪設(shè)自粘防水卷材，上部為50～60mm厚纖維混凝土防水層，軌道板與橋梁面用4個抗剪銷連接，抗剪銷為鋼材質(zhì)，Φ30@260，其中深入到橋面以內(nèi)部分為20mm。近些年四號線存在板式道床裂縫等現(xiàn)象，較重的出現(xiàn)道床下部砂漿層與橋面結(jié)合位松脫，上部道床與襯邊混凝土結(jié)合位出現(xiàn)剝離。常見病害主要為抗剪銷失效（一類）、混凝土防水層與道床板開裂（二類）、支撐層（ZH砂漿層）裂損造成道床板與支撐層局部剝離（三類）三種病害。圖1中a， b， c3個圈圈定分別代表四號線板式道床常見一、二、三類病害發(fā)育部位。

一、板式道床概況及施工工藝：

廣州市軌道交通4號線采用的道床板主要分為A、B、C、D4種類型。板式道床類型及幾何尺寸主要為A板長3525 mm 、寬2100 mm ，B板長2275 mm 、寬2100 mm，C板長1650 mm 、寬2100 mm，D板長2275 mm 、寬2100 mm。該線的轉(zhuǎn)道結(jié)構(gòu)主要為橋面基礎(chǔ)、ZH砂漿填充層、道床板、扣件、鋼軌等。道床板結(jié)構(gòu)見圖2。

本工程采用人工與機械配合施工，左右線交替進行；施工測量采用高精度的電子水準儀和全站儀，人工包樁，樁上設(shè)銅柱做點；施工材料（包括道床板、鋼軌、扣件、砂漿等）采用汽車吊上橋；ZH砂漿（一種用于填充軌道板由瀝青乳劑和水、水泥、細骨料等混合而成的水泥瀝青砂漿）灌注采用特制砂漿拌漿機施工；軌道調(diào)整采用螺旋千斤頂和鋼制斜支撐人工調(diào)整；道床板的調(diào)整采用人工配合小機具進行；軌道拼裝采用人工進行，電動扳手緊固螺栓。

二、板式道床病害成因分析

現(xiàn)階段板式道床有兩種主要的形式，分別為博格板式形式以及日本新干線A型板式，廣州地鐵四號線橋上板式道床結(jié)構(gòu)類似于德國博格板式形式，為預(yù)制混凝土道床。兩者最大的不同為抵擋道床板縱向以及橫向位移的裝置分別為抗剪銷和凸型擋臺。引用高耀耀以及高增增的文章，兩種板式無碴軌道的力學(xué)對比分析：同等條件下，采用抗剪銷的博格板式軌道比采用擋臺的A型板式軌道承受了橫向力大了一倍。易造成支撐層（ZH砂漿層）橫向裂損，道床板與支撐層局部剝離，同時較大的橫向力也容易造成施工中有缺陷的抗剪銷失效。抗剪銷的失效降低了板式道床抵抗橫向位移的能力，加重了道床板與支撐層的剝離程度。板式道床病害原因綜合起來主要分為受力因素、板式道床結(jié)構(gòu)的影響因素、施工工藝因素、施工質(zhì)量因素、鋼軌的伸長引起裂縫的因素、鋼軌爬行帶動道床板縱向位移的因素、水以及列車振動因素七大類。

三、開展板式道床日常狀態(tài)評估

對該模型有限元分析采用ANSYS軟件，道床、砂漿層和橋面基底采用實體solid45單元，鋼軌和剪力釘采用beam188單元，扣件采用combin14彈簧模擬，下部基礎(chǔ)采用不同剛度的combin14模擬所有的輸入?yún)?shù)，包括外形尺寸、材料參數(shù)和受力狀況，依據(jù)4號線A型道床設(shè)計圖紙，模型如下圖所示。

本次道床結(jié)構(gòu)分析采用一個轉(zhuǎn)向架加載，在鋼軌上方施加四輪加載，同時承受豎向、橫向和縱向三項最不利荷載組合。輪距也即軸距2m，考慮動荷載系數(shù)1.5，最終施加在模型上的單輪豎向荷載為1.5*80kN，橫向荷載0.8*80kN，縱向荷載0.1*80kN。

在荷載作用下當(dāng)?shù)来舶宥瞬肯鄬χ胁肯鲁粒瑥亩辜袅︶敭a(chǎn)生相對向上位移，使剪力釘對道床板產(chǎn)生沖切作用，類似于倒置筏板樁受力模型，剪力釘擠壓四周混凝土，從而產(chǎn)生與剪力釘四周砂漿的粘結(jié)應(yīng)力。因此需進行剪力釘最大粘結(jié)應(yīng)力理論計算與并與實際拉拔測試對比，分析抗剪銷冒出道床板原因。

測試方案：①道床板混凝土強度測試—②ZH砂漿強度和混凝土測試—③抗剪銷抗拔力測試—④裂縫檢測

四、板式道床預(yù)防及整治方案

現(xiàn)階段國內(nèi)地鐵檢修模式多以人工巡檢為主，普通的巡道工巡檢以及工班的日常保養(yǎng)對于僅是數(shù)毫米最多厘米級混凝土裂縫，靠人眼從外表上難以發(fā)現(xiàn)，更難發(fā)現(xiàn)道床內(nèi)部的不密實、裂損乃至空洞。

1.預(yù)防措施

為了保證板式道床的正常工作狀態(tài)，應(yīng)對板式道床進行定期檢查觀測，及早準確的檢測發(fā)現(xiàn)問題及時補修，需對現(xiàn)有維規(guī)進行補充細化、優(yōu)化。

1.1 檢查板式道床表面尤其是道床與襯邊混凝土結(jié)合位以及是否出現(xiàn)裂縫，記錄裂縫寬度、長度及形狀，并跟蹤記錄是否持續(xù)發(fā)展。

1.2 檢查道床有無拱起或者下沉現(xiàn)象，并跟蹤記錄是否有發(fā)展。1.3 檢查排水系統(tǒng)是否通暢，是否有淤塞，及時進行清理。

1.4 采用地質(zhì)雷達法進行年檢，檢測混凝土結(jié)構(gòu)層間裂隙、層內(nèi)不密實或空隙、各混凝土層的破損或破裂及鋼筋缺失和錯位此類病害（缺陷）?，F(xiàn)廣州地鐵一號線等隧道結(jié)構(gòu)檢測中已多處采用了地址雷達法，檢測效果良好。建議試行按照3 km /h速度進行檢測。

2.整治方案

根據(jù)板式道床的傷損情況，制定不同的病害整治方法，如表面涂膜法、灌漿加固處理法。借鑒鐵路、建筑行業(yè)的混凝土結(jié)構(gòu)病害整治的先進技術(shù)，積極采用如低壓注漿補縫技術(shù)、碳纖維加固、高強無收縮注漿料等新技術(shù)、新材料、新工藝，與傳統(tǒng)方法相結(jié)合，使整治施工簡便、性能可靠，并且降低費用，提高經(jīng)濟效益。

2.1 表面涂膜法

裂縫寬度在0.5mm以下的細微裂縫，采用防水涂料如環(huán)氧樹脂進行涂膜覆蓋，起到封閉裂縫和防水作用，防止裂縫進一步發(fā)展。裂縫寬度大于0.5mm時，沿著裂縫方向?qū)⒒炷凌彸蒛型槽，采用環(huán)氧樹脂補平，達到封閉裂縫的目的。該法僅對淺層裂縫有效果，無法深入到深層次內(nèi)

2.2灌漿加固處理法

通過表面涂抹法無法處理的，以及采用地質(zhì)雷達法檢測出支撐層等內(nèi)部空隙甚至空洞等病害，采用灌漿加固處理法。該法已在四號線低涌～東涌上行ZDK40+090處樁號490、493部位道床得到應(yīng)用。采用灌漿加固處理法務(wù)必做好道床檢測措施，監(jiān)測工作分灌漿前、灌漿中、灌漿后三個過程進行，當(dāng)監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)道床抬動變形量超過允許的變形范圍，則應(yīng)立即停止灌漿，并打開灌漿管卸壓，直至道床恢復(fù)正常。施工工藝流程：①勘縫→②鑿槽→③布孔→④埋管→⑤封縫→⑥灌漿→⑦閉漿、待凝→⑧拆除灌漿管→⑨出清建筑垃圾、恢復(fù)飾面。

結(jié)束語：本文分析了四號線板式道床裂縫等病害在設(shè)計、施工中存在的問題，給出了一些日常檢修的完善措施，并提出了一套病害整改的辦法和指導(dǎo)意見，這些措施可為其他橋上板式道床相關(guān)病害問題起到一定借鑒作用，特別是對于采用環(huán)氧類化學(xué)漿材處理道床病害等有很好的參考性，當(dāng)然更多病害整治措施有待在實踐中不斷完善。

參考文獻：

1、王菁 廣州地鐵4號線板式軌道墊層ZH砂漿受力分析 鐵道標準設(shè)計 2007

2、高耀耀 兩種板式無碴軌道的力學(xué)對比分析 四川建筑 2009

3、高文虎 廣州地鐵4號線高架段板式道床鋪設(shè)應(yīng)用 鐵道標準設(shè)計 2007