曹永博 中國鐵路上海局集團有限公司合肥工務(wù)段

雙塊式無砟軌道是高速鐵路無砟軌道的一種主要結(jié)構(gòu)形式,合武高鐵作為我國率先開通運營的高速鐵路，自2009年4月1日正式運營以來近10年之久，隨著運營時間的增長，由于混凝土逐漸老化、結(jié)構(gòu)力變化等造成幾座長大隧道鋪設(shè)的CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道軌枕產(chǎn)生開裂、掉塊、破損等病害。本文就CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道軌枕病害整治技術(shù)及實踐經(jīng)驗進行闡述，為后期同類型病害的整治提供借鑒經(jīng)驗。

1 病害現(xiàn)狀

1.1 設(shè)備狀況

（1）該段高速鐵路于2005年開工建設(shè)，2009年開通運營，正線線間距4.6 m，最大坡度6‰，設(shè)計速度250 km/h。

（2）軌道結(jié)構(gòu)以有砟道床為主，其中在紅石埂、金寨和紅石巖等三座隧道長大隧道鋪設(shè)CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道，道床板均采用C40鋼筋混凝土，道床板寬2 800 mm，長6 230 mm，軌枕間距625 mm。道床板采用雙層配筋，上下層縱橫向鋼筋均采用直徑為20 mm的I級鋼筋。下層縱向鋼筋為18根，兩側(cè)最外側(cè)兩根鋼筋間距為120 mm，中間16根鋼筋間距為156 mm；橫向鋼筋間距為200 mm，上層縱向鋼筋為4根，放在雙塊式軌枕鋼筋桁架上，橫向鋼筋為兩根軌枕間一根。

（3）隧道地段CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道由鋼軌、彈性分開式扣件、雙塊式軌枕、道床板、底板等組成。采用U75V 60 kg/m百米定尺長鋼軌，隧道內(nèi)正線采用潘得路SFC型扣件，軌枕采用肆線-0701型雙塊式軌枕。

1.2 病害狀況

自2013年以來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)合武高鐵紅石埂、金寨和紅石巖三座長大隧道鋪設(shè)的CRTSⅠ型雙塊式軌枕不同程度出現(xiàn)軌枕傷損，達十多處，主要形式為軌枕開裂、軌枕掉塊、軌枕與軌道板離縫，詳見圖1、圖2。

圖1 雙塊式軌枕掉塊

圖2 雙塊式軌枕開裂

2 整治方法

2.1 整治思路

針對軌枕不同類型傷損病害及傷損嚴重程度，在不破壞原有軌道線型、道床板整體結(jié)構(gòu)的條件下，采取在傷損軌枕左右兩側(cè)安裝WJ-7型特殊扣件臨時處置，或采取在傷損軌枕左右兩側(cè)安裝WJ-7型特殊扣件以保證列車正常運行的情況下，對傷損軌枕進行局部鑿除修理或?qū)乐貍麚p軌枕進行更換，形成三種整治工藝，并對每種工藝的整治優(yōu)、缺點進行說明。

2.2 整治方法

方法一：采取WJ-7型特殊調(diào)整扣件進行預(yù)加固。具體如下：

（1）在傷損的雙塊式軌枕兩側(cè)軌枕盒內(nèi)安裝WJ-7型特殊調(diào)整扣件對鋼軌進行加固處理。具體在受損軌枕兩側(cè)軌枕盒道床板頂面標(biāo)注出WJ-7型特殊扣件安裝位置，用角磨機將道板頂面打磨平整，使其滿足扣件安裝要求。打磨完成后，平面尺寸不小于550 mm×200 mm。利用模具進行鉆孔定位，再用水鉆垂直道床板頂面進行鉆孔，孔直徑63 mm，孔深150 mm，鉆孔完成后用水將鉆孔清洗干凈。用定位模具對套筒進行定位，配制聚合物砂漿對套筒進行預(yù)埋，待砂漿硬化達到要求后，安裝WJ-7型特殊調(diào)高扣件。

WJ-7特殊扣件的布設(shè)如圖3～5圖所示，組裝圖如圖6所示。

圖3 平面布置圖

圖4 A-A橫斷圖

圖5 縱斷面圖

圖6 WJ-7特殊調(diào)整扣件組裝圖

（2）對于輕微傷損軌枕病害可采取聚合物材料進行局部修復(fù)，防止原傷損軌枕病害進一步發(fā)展，延長其使用壽命。

（3）按《WJ-7和WJ-8型特殊調(diào)整扣件暫行技術(shù)》（TJ/GW132-2015）要求進行定期專項評估。

整治效果分析：

優(yōu)點：工藝操作簡單，可較好適用于傷損較輕的雙塊式軌枕病害加固處置或用于突發(fā)性嚴重傷損病害的臨時應(yīng)急處置。1個作業(yè)天窗便可處置完畢。如圖7所示。

缺點：病害本身未得到根治，需按《WJ-7和WJ-8型特殊調(diào)整扣件暫行技術(shù)》（TJ/GW132-2015）要求需定期進行專項評估，并對特殊調(diào)整扣件進行周期性動靜態(tài)檢查。

圖7 整治效果圖

方法二：采取WJ-7型特殊調(diào)整扣件進行預(yù)加固，對受損軌枕進行局部鑿除、澆筑處理，并更換扣件系統(tǒng)?？紤]到雙塊式軌枕預(yù)制工藝的精密，尤其有擋肩軌枕對軌枕局部的修復(fù)很難達到廠制效果，故建議更換為無擋肩扣件系統(tǒng)。具體方法：

（1）在傷損的雙塊式軌枕兩側(cè)軌枕盒內(nèi)安裝WJ-7型特殊調(diào)整扣件對鋼軌進行預(yù)加固，具體方法同方法一。

（2）拆除原扣件，鑿除傷損軌枕及其前后部分道床板混凝土，鑿除寬度和長度與原軌枕底座相同，深度至軌枕底面，鑿出的混凝土界面應(yīng)垂直、水平、粗糙，在鑿除的過程中應(yīng)保留原桁架鋼筋。如圖8所示。

圖8 鑿除病害軌枕

（3）制作綁扎鋼筋籠，在原軌枕處綁扎鋼筋（如圖9所示）。并在原扣件處安裝WJ-7型扣件。

圖9 綁扎鋼筋籠

（4）在傷損軌枕周邊安裝模板，對混凝土界面進行灑水濕潤，按比例配制并澆筑聚合物混凝土，振搗后抹面，使混凝土面略高出緩沖墊板底面（3～5）mm，但不得淹沒緩沖墊板。如圖10、圖11所示。

圖10 安裝模具

圖11 澆筑抹面

（5）拆除扣件，對新澆筑混凝土臺頂面進行打磨，將多余部分磨除。

（6）待混凝土達到強度后，拆除傷損軌枕前后的WJ-7型特殊扣件，并在新軌枕安裝普通WJ-7型扣件。

（7）軌道精調(diào)。對軌道線路進行精調(diào)，必要時增加軌下調(diào)高墊板或平面調(diào)整扣件，使軌道平順，滿足運營要求。

整治效果分析：

優(yōu)點：對于軌枕松動、破損、失效等病害影響對鋼軌的縱橫向阻力，可采取本辦法進行維修（如圖12）。整治工藝對軌道板整體創(chuàng)傷面小，可在維修天窗實施，每根軌枕需要2-3個天窗，對行車安全影響較小。相對方案一進行了永久處理，并避免了《WJ-7和WJ-8型特殊調(diào)整扣件暫行技術(shù)》（TJ/GW132-2015）需定期專項評估的問題。

缺點：采取局部維修，整治后外觀效果很難達到廠制軌枕效果；使用于無擋肩軌枕整治；整治需改變原有扣件系統(tǒng)，采取無擋肩扣件系統(tǒng)。

圖12 整治效果圖

方法三：對于雙塊式軌枕松動、破損、開裂等采取其它措施不能保證無砟軌道穩(wěn)定性和行車平穩(wěn)性，應(yīng)及時更換雙塊式軌枕。通過采用WJ-7型特殊調(diào)整扣件進行支撐過渡，對受損軌枕進行鑿除更換。具體工藝如下：

（1）在傷損的雙塊式軌枕兩側(cè)軌枕盒內(nèi)安裝WJ-7型特殊調(diào)整扣件對鋼軌進行支撐。其平面布置、縱橫斷面如圖13～圖15所示。

（2）拆除原扣件，鑿除傷損軌枕及其前后部分道床板混凝土，將損壞的軌枕從混凝土道床中取出，軌枕底部鑿除不少于25 mm深的空間，并清理干凈。

圖13 平面布置圖

圖14 A-A橫斷圖

圖15 縱橫面圖

（3）對于縱向鋼筋穿過雙塊式軌枕鋼筋桁架的無砟軌道結(jié)構(gòu)，切斷鋼筋并使相鄰軌枕盒的連接鋼筋裸露出來。

（4）對裸露混凝土表面進行鑿毛，對連接鋼筋表面除銹處理后，清理軌枕盒內(nèi)松散顆粒及灰塵，放入新雙塊式軌枕就位。

（5）選擇合適長度、直徑的鋼筋，將其焊接道到裸露軌道板縱向連接鋼筋上。

（6）用螺桿調(diào)節(jié)器支撐雙塊式軌枕，安裝WJ-7型調(diào)整扣件，精細調(diào)整軌枕標(biāo)高和左右位置，并固定。

（7）對裸露混凝土面進行潤濕處理，注入低收縮性、早強、粘結(jié)性能和流動性較好的聚合物砂漿材料，砂漿從軌枕一側(cè)注入，直至填滿整個開鑿面，整平表面，并對道床板頂面進行打磨。

（8）待混凝土砂漿達強度到30 MPa及以上后，拆除傷損軌枕前后的WJ-7型特殊扣件，重新安裝新軌枕扣件并對軌道進行精調(diào)。

整治效果分析：

優(yōu)點：對傷損軌枕進行永久處理，病害從根本得到整治，相對方案二采用原廠制雙塊式軌枕，整治后可達到原有外觀。適用于軌枕病害嚴重，影響軌道結(jié)構(gòu)健康及行車安全的永久性處理。

缺點：施工工藝復(fù)雜，程序較多，對道床板的創(chuàng)傷面積較大，整治過程需慢行，對行車組織有一定影響。

3 材料要求

灌漿材料性能指標(biāo)見表1。聚合物混凝土材料性能指標(biāo)見表2。

扣件下灌漿、套筒預(yù)埋材料及無砟軌道混凝土結(jié)構(gòu)缺損的快速修復(fù)材料應(yīng)具有固化速度快、抗開裂性能好等優(yōu)點。

本次整治所采用的聚合物砂漿，以無機材料為主，經(jīng)聚合物改性，輔以多種助劑，具有施工時間可調(diào)、強度發(fā)展可控等特點，能夠滿足天窗時間內(nèi)灌漿、天窗時間后列車通行的要求。

（1）良好的早期施工性能。灌漿材料的工作性能能夠滿足現(xiàn)場施工要求，且施工時間可調(diào)。

（2）匹配的強度發(fā)展性能。灌漿材料30 min即可拆模，2 h即可達到通車所需強度要求。

（3）良好的界面粘結(jié)性。與老混凝土界面間具有較好的粘結(jié)強度，消除新老界面之間裂縫。

（4）優(yōu)良的體積穩(wěn)定性。灌漿材料具有較好的韌性和很低的收縮性能，抗開裂能力高。

4 注意事項

（1）由于屬運營高速鐵路作業(yè)，施工人員必須嚴格遵守各項有關(guān)安全規(guī)定。進、出施工現(xiàn)場，必須根據(jù)高鐵相關(guān)手續(xù)對上道人員、機工具及材料進行清點，所有工具、材料均按規(guī)定粘帖反光膜。

（2）砂漿灌注前，應(yīng)進行配比試驗，對砂漿的流動度、2小時抗壓強度等指標(biāo)進行測試，滿足要求后方可進行灌漿施工。

（3）施工過程中，混凝土界面務(wù)必要清理干凈，并按規(guī)定涂刷界面劑或灑水潤濕，以確保新老混凝土間的粘結(jié)力滿足要求。

（4）注漿前必須進行相關(guān)試驗，以確保能夠充填飽滿，不影響道床板的穩(wěn)定和無砟軌道的使用壽命。

（5）注膠過程中，應(yīng)嚴格控制注膠壓力并對軌道的變形進行監(jiān)控，以確保軌道平縱斷面不發(fā)生變化，同時確保灌注的樹脂漿液充分擴散充填縫隙。

（6）施工適宜溫度5℃～30℃，低溫下施工時可加溫水進行砂漿和混凝土的拌制，澆筑完成后還應(yīng)采取保溫措施進行養(yǎng)護。

表1 灌漿材料性能指標(biāo)

表2 聚合物混凝土性能指標(biāo)

5 結(jié)束語

雙塊式無砟軌道作為高速鐵路無砟軌道的一種主要結(jié)構(gòu)形式，目前較多的應(yīng)用于我國高速鐵路無砟軌道的鋪設(shè)，合武高鐵作為我國率先開通運營的高速鐵路，隨著運營時間增長，軌枕病害逐步出現(xiàn)，本文通過整治實踐，總結(jié)三種整治工藝，可為后期同類型病害整治提供借鑒經(jīng)驗。