朱永見（西南交通大學 高速鐵路線路工程教育部重點實驗室，四川 成都　610031）

道砟膠應用于有砟-無砟軌道過渡段的關鍵控制技術

朱永見
（西南交通大學 高速鐵路線路工程教育部重點實驗室，四川 成都610031）

通過對有砟-無砟軌道過渡段存在問題的分析，指出過渡段最主要的病害為接合部地段薄弱和后期道床沉降差異大；采用道砟膠將散粒體道砟粘結起來可以解決這2個問題。針對目前國內(nèi)采用道砟膠后存在的問題，總結了施工道砟膠的關鍵控制技術；提出應從設置位置、道砟質量、施工過程及材料質量、施工初期質量和施工后期質量5個方面來控制道砟膠的施工質量，并從根本上解決有砟-無砟軌道過渡段病害造成的頻繁維修問題，達到后期養(yǎng)護維修工作量少的目的。

有砟-無砟軌道；過渡段；道砟膠；施工控制

道砟膠應用于基礎沉降穩(wěn)定的有砟-無砟過渡段時，主要起穩(wěn)定碎石道床和減少養(yǎng)護維修工作量的目的［1］?；A沉降穩(wěn)定的有砟-無砟過渡段主要存在3個問題；一是道床剛度的巨大差異，二是道床沉降規(guī)律的巨大差異，三是扣件剛度的差異。因過渡段的后期沉降差對行車安全和舒適性的影響比軌道剛度差大［2-3］，故道床沉降規(guī)律差異對行車安全和舒適性的影響比道床或扣件剛度差異也要大。再加上有砟-無砟過渡段接合部有砟側（與無砟相接的3根軌枕）施工質量難以保證，且不易大機作業(yè)，進而成為一個薄弱地段；隨著列車的運行，還易形成暗坑，進而成為一個永久性病害而需要頻繁地維修。因此，有砟-無砟過渡段最主要的病害是接合部地段薄弱和道床后期沉降差異大。

采用道砟膠將散粒體道砟粘結成整體，一方面可以對接合部的薄弱地段進行加強，另一方面，通過限制道砟的移位和分段提高道床的支承剛度（即可以減小無砟道床與有砟道床的沉降差異性）。圖1是歐洲國家將道砟膠應用于有砟-無砟過渡段的平立面布置［4］，它清晰地顯示了接合部4根軌枕和通過改變斷面粘結形式形成四級剛度過渡來達到減小無砟-有砟道床沉降差異的目的。

目前，中國已在鄭西、哈大、六沾、成灌、大西、山西中南部通道等線的有砟-無砟過渡段上進行了道砟膠的初步應用。本文通過道砟膠施工工藝、應用過程中出現(xiàn)的返工問題和使用目的的分析總結，提出使用過程中應控制的關鍵技術。

圖1　道砟膠用于過渡段平立面布置

1　道砟膠施工工藝

道砟膠的施工溫度應在5～40℃，上膠前的道砟需滿足干燥、無油脂和無污泥污染，空氣潮濕度不大于70%；否則，禁止作業(yè)［1］。參照《聚氨酯道砟膠暫行技術條件》（TJ/GW 116—2013），并結合本人在施工現(xiàn)場的經(jīng)驗，道砟膠施工擬按以下步驟進行。

1）刨開枕底以上道砟及軌道部件防護

在過渡段范圍內(nèi)，將軌枕及其兩側200～250 mm范圍內(nèi)枕底以上的道砟全部刨開。道砟刨開后，應能看見軌枕底面及兩端面。與此同時，對粘結范圍內(nèi)的鋼軌、扣件系統(tǒng)等進行防護，避免施工時道砟膠飛濺的污染。

2）枕底道砟粘結

按照設計的枕下粘結厚度，粘結過渡段范圍內(nèi)軌枕底部的道砟，見圖2。

圖2　枕底道砟粘結

3）回填道砟及軌枕之間道砟的粘結

枕底道砟粘結完成30～120 min后（根據(jù)現(xiàn)場天氣情況，以道砟膠表干強度達到初期強度為標準），回填軌枕之間及枕端200～250 mm肩砟部分的道砟，見圖3。按設計要求，對軌枕之間的道砟進行整形，然后進行軌枕之間道砟的粘結，見圖4。

圖3　回填道砟

4）肩部道砟粘結

按照設計要求，對肩部道砟進行整形，粘結道床肩部道砟，見圖5。

圖4　粘結枕盒道砟

圖5　粘結肩部道砟

2　已施工的道砟膠地段

以國內(nèi)某家公司生產(chǎn)的道砟膠為例，自2009年使用以來，共計施工了54處，見表1。

從表1可以看出，從2009—2014年施工的54個地段，除了烏蒙山二號隧道等5個地段外，均沒有出現(xiàn)后期軌道幾何形位超限的情況，返工比例為9.3%。這5段均因施工后軌道幾何形位超限而造成無法完成靜態(tài)驗收，最終耗費很大的人力、物力和財力，才把粘結之后的道床破壞再行返工。雖然刨除時采用了降低道砟膠粘結強度的降解溶劑，但破壞作業(yè)仍是很困難的。

表1　2009—2014年施作的道砟膠地段

3　關鍵控制技術

采用道砟膠后的道床參數(shù)與上膠前道床的密度、道砟的孔隙和表面清潔度等有密切關系。道砟的孔隙和清潔度直接影響粘結質量和軌枕底部的粘結厚度，而道床密度對道床參數(shù)的提高程度起著關鍵性的作用，尤其是道床支承剛度。此外，由于采用道砟膠后，軌枕的底部與道砟粘結在一起，無法進行起道、撥道和搗固作業(yè)；因此，采用道砟膠后軌道的幾何形位只能通過扣件系統(tǒng)進行調(diào)整。

鋪軌施工應在道砟膠施工前使軌道狀態(tài)達到投入運營前的技術指標，但道砟膠的施工工藝中缺少對道床質量和軌道幾何形位的復核控制，進而導致了施工初期不能滿足靜態(tài)驗收的要求而造成返工。

為保證有砟-無砟過渡段的施工質量并達到減少后期養(yǎng)護維修工作量的目的，應從設置位置、道砟質量、施工過程及材料質量、施工初期質量和施工后期質量5個方面，研究并提出道砟膠施工的關鍵控制技術。

3.1設置位置

為了盡可能地減小無砟道床與有砟道床的沉降差異性，減小后期的軌面不平順，有砟-無砟過渡段宜設置在基礎沉降穩(wěn)定的地段［1］，如隧道、橋梁地段等。如若設置在路基地段，應有必要的措施控制路基的后期沉降，或改變斷面粘結形式，使粘結后的軌道具有可維修性。如英國采用XITRACK技術的可維修的粘結形式（見圖6）；英國對這種軌道結構形式應用于黏土路基地段時的沉降規(guī)律進行了大量的疲勞試驗，結果表明，該軌道結構形式可顯著改善路基的受力狀態(tài)，大大減少其塑性變形，從而減少軌道的后期沉降，進而減小軌道后期的養(yǎng)護維修工作量。

圖6　XITRACK技術用于隧道有砟-無砟過渡段

3.2道砟質量

道砟膠可以把松散的道砟顆粒粘結起來，從而形成一個整體。但臟污嚴重的道床會影響道砟膠的下滲，從而達不到預期的粘結質量和粘結厚度。要想保證粘結質量和粘結厚度，一方面要求道砟表面要清潔，不能被污泥、油脂等雜物包裹；另一方面要求道砟顆粒之間要有足夠的孔隙，不能被小顆粒堵塞。

3.3施工過程及材料質量

采用道砟膠后軌道的后期沉降主要由未粘結的道砟層產(chǎn)生。因此，道砟膠應在道床完成初期沉降之后方可施工，一般應通過80～100萬t運量［5］。

為使有砟-無砟過渡段在采用道砟膠后達到較小的沉降差異，除了要保證上膠前道床的質量和穩(wěn)定性之外，還要對道砟膠的施工過程及材料質量進行把控。材料的質量可參照TJ/GW 116—2013進行相應的檢查和檢測；施工過程應從軌道穩(wěn)定性、枕下粘結厚度、肩部及軌枕之間回填道砟的粘結質量3個方面進行控制。

3.3.1軌道穩(wěn)定性

道砟膠在施工過程中，會把軌枕之間及肩部的道砟刨除，這在很大程度上降低了道床阻力，減小了對軌排的約束，尤其是橫向阻力的減小，對無縫線路的穩(wěn)定性特別不利［6］。因此，在夏季高溫季節(jié)刨開道砟時，不應將施工段的道砟一次全部刨除，而應分段刨除，且軌枕端部肩砟刨除時應保留枕底以上10 cm的部分，先將部分肩砟進行粘結以保證線路的穩(wěn)定性，然后再繼續(xù)下一段刨除作業(yè)。

以過渡段的3次噴涂工序為例，其施工工序見圖7，根據(jù)設計的斷面粘結形式，按照1，2，3的順序分段粘結相應的區(qū)域。在高溫季節(jié)，考慮到軌道板的穩(wěn)定性，建議其施工工序按圖8，分4次噴涂，施工工序為1，2，3，4。

圖7　道砟膠的施工工序

圖8　高溫季節(jié)的施工工序建議（單位：mm）

3.3.2枕下粘結厚度

采用道砟膠后的道床參數(shù)主要與枕下粘結厚度和枕底與道砟的粘結面積有關。為保證道床參數(shù)有較大的提高，需要保證枕下的粘結厚度和枕底與道砟的粘結面積。

根據(jù)道砟膠噴涂工序的不同，粘結每立方米道砟的用膠量為25～35 L，且噴涂施工用的噴槍與流量的關系能很容易地進行現(xiàn)場標定。因此，根據(jù)設計的斷面粘結形式計算每個枕跨的道砟膠用量，然后通過控制每個枕跨的噴膠時間，就可以有效控制枕下道砟的粘結厚度；另外，通過技術人員對噴槍的使用控制，盡可能地提高枕底與道砟的粘結面積。

3.3.3肩部及軌枕之間回填道砟的粘結質量

軌枕底面以下的道砟在施工過程中并沒有受到擾動，其粘結質量可通過控制用膠量得以保證。但經(jīng)刨開回填的道砟會變得比較松散（密實性降低），而道砟的密實性對道床阻力參數(shù)的提高具有重要作用。因此，僅通過控制用膠量來保證質量是不夠的，還要采取措施，使回填的道砟變得密實。

為使回填的道砟變得密實，TJ/GW 116—2013中提出應將刨開的道砟回填原狀并搗固密實；但這種方式在施工現(xiàn)場的可操作性不強。對肩部及軌枕之間的回填道砟進行分層夯拍，可以提高其密實性，進而提高道床的阻力參數(shù)［7］。因此，通過對回填道砟的分層夯拍和用膠量的控制，可保證回填道砟的粘結質量。

3.4施工初期質量

鑒于施工道砟膠后，軌道無法進行起道、撥道和搗固作業(yè)，只能通過扣件系統(tǒng)進行軌道幾何形位的調(diào)整，為滿足軌道靜態(tài)驗收的要求，不但要控制施工前軌道的幾何形位，即施工前對線路進行精調(diào)（當施工處于橋、隧地段時，還要與橋、隧進行聯(lián)合精調(diào)，以免橋、隧地段精調(diào)時影響過渡段軌道的幾何形位），還要控制道砟膠施工過程對軌道幾何形位的影響。

3.5施工后期質量

采用道砟膠的目的是減小有砟道床與無砟道床較大的沉降差異，對有砟-無砟接合部的薄弱區(qū)域進行加強，從而減少后期的養(yǎng)護維修工作量。為達到這2個目的，有砟-無砟過渡段不但要設置在沉降穩(wěn)定的基礎上，還要通過采用道砟膠固化道砟，使道床支承剛度有較大的提高，從而保證后期的累積變形比較小。

此外，為確保采用道砟膠后的過渡段具有較長的使用壽命，應配套使用較大調(diào)整量的扣件系統(tǒng)。

4　結論

通過對道砟膠施工工藝、應用過程中出現(xiàn)返工問題和使用目的的分析總結，提出施工過程中應控制的關鍵技術，主要結論如下：①有砟-無砟過渡段宜設置在基礎沉降穩(wěn)定的地段，否則應改變斷面粘結形式，使粘結后的軌道具有可維修性；②道砟級配滿足要求；③高溫季節(jié)施工時，應改變原有的施工工序；④對回填的道砟進行分層夯拍，并控制道砟膠的噴涂量；⑤施工前對線路進行精調(diào)或聯(lián)合精調(diào)，上膠前對軌道幾何形位復核確認；⑥施工前對道床的支承剛度或枕下密度進行檢測；⑦建議配套使用調(diào)整量大的扣件系統(tǒng)。

［1］中國鐵路總公司.TJ/GW 116—2013聚氨酯道砟膠暫行技術條件［S］.北京：中國鐵道出版社，2014.

［2］羅強，蔡英，李成輝.高速鐵路路橋過渡段的動力分析與結構設計［J］.路基工程，1998（1）：1-5.

［3］ESVELD C.現(xiàn)代鐵路軌道［M］.王平，陳嶸，井國慶，譯.2 版.北京：中國鐵道出版社，2014.

［4］LAKU?I S，AHAC M，HALADIN I.Track Stability Using Ballast Bonding Method［J］.Slovenski Kongres O Cestah In Prometu，2010（10）：332-340.

［5］許琰，李家林.瀝青道床新型軌下基礎［J］.鐵道建筑，1980 （1）：4-9.

［6］曾樹谷.鐵路散粒體道床［M］.北京：中國鐵道出版社，1997.

（責任審編孟慶伶）

Key Control Technologies in Application of Ballast Glue to Ballast-Ballastless Track Transition Zone

ZHU Yongjian
（MOE Key Laboratory of High-speed Railway Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu Sichuan 610031，China）

T hrough the analysis of the existing defects in ballast-ballastless track transition zone，the most important defects in transition zone are the weak joint zone and the large settlement difference of roadbed.T hese two problems can be solved by gluing ballast together by using ballast glue.In view of the existing problems after using ballast glue in China，the key control technologies of ballast glue during construction were summarized.T he construction quality of using ballast glue should be controlled through five aspects，which are the location，the ballast quality，the construction process and material quality，the early construction quality，and the late construction quality.T he frequent maintenance caused by the defects in ballast-ballastless track transition zone can be avoided fundamentally to achieve the purpose of maintenance reducing during later period.

Ballast-ballastless track；T ransition zone；Ballast glue；Construction control

U214.2

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2016.08.33

1003-1995（2016）08-0133-04

2016-02-26；

2016-05-23

朱永見（1987— ），男，博士研究生。