徐永

摘要：通過(guò)對(duì)高鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程中板式無(wú)砟軌道離縫問(wèn)題進(jìn)行調(diào)查，系統(tǒng)分析了導(dǎo)致離縫問(wèn)題的主要原因，提出了相應(yīng)的施工整治方案，并在此基礎(chǔ)上提出了優(yōu)化及預(yù)防措施，以便為其他類似無(wú)砟軌道的營(yíng)運(yùn)線路相關(guān)情況提供借鑒和參考。

Abstract： Through the investigation of the problem of slab ballastless track separation during the operation of high-speed railway， the main reasons are systematically analyzed， and the corresponding construction remediation plan is put forward. Based on this， optimization and preventive measures are proposed to provide reference for other relevant lines of the innocent track.

關(guān)鍵詞：高速鐵路;高溫;板式無(wú)砟軌道;施工處理

Key words： high-speed railway;high temperature;slab ballastless track;construction treatment

中圖分類號(hào)：U213.2+44 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）14-0096-03

0 ?引言

我國(guó)高速鐵路 CRTS II型板式無(wú)砟軌道主要集中在華東和華北地區(qū)，截止目前其運(yùn)營(yíng)里程已超過(guò)5000km，被應(yīng)用在多條線路上，包括京津城際、津秦客專、杭甬客專、滬杭客專、京滬高鐵、合?？蛯?、寧杭客專、杭長(zhǎng)客專等線路。華東地區(qū)夏季高溫天氣多，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，而這種持續(xù)的高溫天氣對(duì)管內(nèi)Ⅱ型板式無(wú)砟軌道的縱連體系會(huì)造成極大的不利影響，再加上板式無(wú)砟軌道鋪設(shè)數(shù)量大，運(yùn)營(yíng)中極容易造成局部寬接縫破損、軌道板間寬接縫離縫、軌道板與砂漿離縫等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)全線軌道板天窗調(diào)查，主要存在軌道板與砂漿層間或底座板與砂漿層間出現(xiàn)離縫等情況。

①橋梁地段軌道板離縫。

橋上軌道板離縫個(gè)別地段，軌道板與砂漿離縫 4mm 左右，鋼軌高低1～2mm/10m。

②路基地段軌道板離縫。

路基上軌道板離縫個(gè)別地段，路基上以寬接縫為中心 1.3m 范圍內(nèi)離縫 1mm。（圖3）

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地查看，無(wú)論橋梁上還是路基上離縫，按照離縫地段長(zhǎng)度劃分：一類是局部（單塊軌道板）離縫，另一類是成區(qū)段（連續(xù)多塊軌道板）離縫。

1 ?無(wú)砟軌道離縫問(wèn)題成因分析

1.1 溫度梯度影響

根據(jù)氣象資料，當(dāng)年華東地區(qū)最高氣溫超過(guò)了40℃，平均氣溫也在38℃以上。一般來(lái)說(shuō)，軌道板白天正溫度梯度與凌晨負(fù)溫度梯度的設(shè)計(jì)值為80～85℃/m 和-40～-43℃/m，而實(shí)際上現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)的結(jié)果顯示，這兩項(xiàng)數(shù)值分別在100℃/m和-50℃/m，均高于設(shè)計(jì)推薦值。在極端溫度的作用下，軌道板內(nèi)會(huì)聚集大量的溫度應(yīng)力，且無(wú)法及時(shí)的得到釋放，如此將會(huì)極大的影響軌道板穩(wěn)定性。

由圖4、圖5可看出，軌道板在正溫度下，中間凸四角支承板;負(fù)溫度下中間凹，中間支承板，四個(gè)角翹曲，正、負(fù)溫度交替出現(xiàn)，容易導(dǎo)致軌道板與瀝青砂漿層、瀝青砂漿層與底座之間產(chǎn)生離縫或離縫擴(kuò)大。

1.2現(xiàn)場(chǎng)施工影響

正是由于板式無(wú)砟軌道縱向連續(xù)結(jié)構(gòu)的特殊性，要求施工溫度必須進(jìn)行合理控制，在實(shí)際鋪板施工時(shí)，若縱連合龍溫度低于設(shè)計(jì)溫度，在高溫作用下軌道板內(nèi)會(huì)聚集壓應(yīng)力，而一旦壓應(yīng)力超過(guò)規(guī)定值，就會(huì)導(dǎo)致接縫或軌道板破損。此外，造成離縫的重要原因還有寬接縫混凝土密實(shí)性差、個(gè)別處所張拉鎖件安裝不到位、部分線路軌道板縱向連接不及時(shí)等。

1.3 列車荷載影響

運(yùn)營(yíng)狀態(tài)列車活載作用下，對(duì)軌道板產(chǎn)生的震動(dòng)，導(dǎo)致軌道板發(fā)生離縫;軌道板離縫后雨水的侵入，加速了軌道板與瀝青砂漿層、瀝青砂漿層與底座之間發(fā)生離縫的發(fā)展。

2 ?無(wú)砟軌道離縫施工處理

2.1 基本思路及工藝流程

采用對(duì)離縫處進(jìn)行注漿處理，恢復(fù)軌道板與底座板的粘結(jié)力，同時(shí)在適當(dāng)位置采取剪力釘植筋，增加對(duì)軌道板的約束;植筋位置、數(shù)量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)病害實(shí)際情況進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

工藝流程：安全技術(shù)交底→上線施工準(zhǔn)備→軌道板植筋錨固→板底注漿→軌道精調(diào)→檢查確認(rèn)→清理現(xiàn)場(chǎng)下線。

2.2 具體施工處理方案

無(wú)砟軌道離縫病害類型分為兩類：第一類是局部（單塊軌道板）離縫，第二類是成區(qū)段（連續(xù)多塊軌道板）離縫。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)離縫情況，對(duì)應(yīng)采取不同的施工處理方案，詳見(jiàn)表1。

2.2.1 局部離縫處理

方案一：離縫較?。?<離縫≤3），采用注膠方案

處理順序：板底注膠→鋼軌精調(diào)。

注膠范圍：注膠 3 塊板（1+1+1），以異常軌道板為中心，各增加一塊軌道板在大、小 里程每一端。

植筋范圍：無(wú)。

方案二：離縫較大（3<離縫≤5），采用（注膠+植筋）方案

處理順序：軌道板植筋錨固→板底注漿→軌道精調(diào)。

注膠范圍：注膠 3 塊板（1+1+1），以存在病害軌道板為中心，大、小里程每一端各增加 1 塊軌道板;

植筋范圍：植筋 3 塊板（6+8+6）根植筋，存在病害軌道板植 8 根，大、 小里程每一端軌道板各植 6 根。

方案三：離縫較大且貫通（5<離縫），采用（注膠+植筋）方案

處理順序：軌道板植筋錨固→板底注漿→軌道精調(diào)。

注膠范圍：注膠 5 塊板，以存在病害軌道板為中心，各增加 2 塊軌道板在大、小里程每一端;

植筋范圍：植筋 5塊板（4+6+8+6+4）根植筋，存在病害軌道板植 8 根，大、小里程每一端，相鄰第一塊軌道板各植 6 根，相鄰第二塊軌道板各植4 根。

2.2.2 成區(qū)段離縫施工處理

方案四：離縫較?。?<離縫≤3），采用注膠方案

處理順序：板底注膠→鋼軌精調(diào)。

注膠范圍：注膠（1+N+1）塊板，以存在病害軌道板為中心，各增加一塊軌道板在大、小里程每一端。

植筋范圍：無(wú)。

方案五：離縫較大（3<離縫≤5），采用（注膠+植筋）方案

處理順序：軌道板植筋錨固→板底注漿→軌道精調(diào)。

注膠范圍：注膠（1+N+1）塊板，存在病害軌道板區(qū)段和大、小里程每一端各增加 1 塊軌道板;

植筋范圍：植筋（1+N+1）塊板（6+8*N+6）根植筋，存在病害軌道板區(qū)段每塊板植 8 根，大、小里程每一端軌道板各植 6 根。

方案六：離縫較大且貫通（5<離縫），采用（注膠+植筋）方案

處理順序：軌道板植筋錨固→板底注漿→軌道精調(diào)。（圖11）

注膠范圍：注膠（2+N+2）塊板，存在病害軌道板區(qū)段和大、小里程每一端各增加 2 塊軌道板;

植筋范圍：植筋（2+N+2）塊板（4+6+8*N+6+4）根植筋，存在病害軌道板區(qū)段每塊板植 8 根，大、小里程每一端，相鄰第一塊軌道板各植 6 根， 相鄰第二塊軌道板各植 4 根。

2.2.3 軌道板植筋要求

依照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)用鉆機(jī)鉆孔，鉆孔深度L=390mm，鉆孔直徑為 35mm，誤差±20mm;采用 HRB500 級(jí) Φ28 鋼筋作為植筋，鋼筋長(zhǎng) L=350mm（軌道板內(nèi) 160mm，底座內(nèi) 160mm），誤差為±5mm。垂直于軌道板板面鉆孔，允許偏差1°。植筋膠性能指標(biāo)需滿足設(shè)計(jì)要求，本次全部選用喜利得植筋膠。（圖12）

鉆孔放樣尺寸：中心距離擋肩 166.6mm，距離軌道板橫向中心線 205mm，若地段的砂漿厚度超過(guò)30mm，鉆孔及錨固鋼筋長(zhǎng)度可依據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)增加砂漿層厚度。

鉆孔施工時(shí)應(yīng)選用無(wú)震動(dòng)鉆孔設(shè)備及專用鉆頭，在正式開始鉆孔前，應(yīng)先使用雷達(dá)或者其他設(shè)備進(jìn)行必要的鋼筋布置情況探測(cè)，然后再合理設(shè)計(jì)植筋位置，杜絕鉆斷軌道板和底座內(nèi)鋼筋。鉆孔時(shí)應(yīng)合理控制鉆孔深度和鉆孔位置，且鉆孔后應(yīng)及時(shí)將周圍異物清除干凈，保證孔內(nèi)整潔和干燥。植筋完成且植筋膠完全固化后，才能開展下一環(huán)節(jié)施工。（圖13）

3 ?施工過(guò)程注意事項(xiàng)

①軌道板與砂漿離縫地段，接縫、軌道板、側(cè)向擋塊傷損等問(wèn)題加強(qiáng)觀測(cè)、檢測(cè)和監(jiān)測(cè)，確保后續(xù)行車安全。

②錨固區(qū)板底注膠，可以安排在軌道板鉆孔植筋之前或之后進(jìn)行，但必須確保注膠錨固區(qū)板底期間，砂漿與軌道板下表面和底座板上表面之間無(wú)積水和潮濕問(wèn)題，保證干燥無(wú)異物。解鎖軌道板之前，保證已完成錨固區(qū)軌道板植筋錨固;已完成寬接縫相鄰軌道板鉆孔，但不植筋。

③在施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)軌道板與砂漿離縫狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，避免軌道板在剪力釘處承受過(guò)大的局部應(yīng)力，防止局部出現(xiàn)裂紋。當(dāng)發(fā)現(xiàn)軌道板與砂漿出現(xiàn)錯(cuò)位或離縫現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)加強(qiáng)錨固，確保安全。

④因處于天窗施工，相關(guān)單位必須嚴(yán)格依照相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)合理安排人員和設(shè)備，保證保質(zhì)保量按時(shí)完成天窗內(nèi)的各項(xiàng)工作，且要求每次施工完必須認(rèn)真清理現(xiàn)場(chǎng)，保證任何異物都不留在現(xiàn)場(chǎng)，確保行車安全。

⑤現(xiàn)場(chǎng)使用的各項(xiàng)材料應(yīng)得到相關(guān)單位的認(rèn)可，且可符合天窗時(shí)間內(nèi)修補(bǔ)、天窗時(shí)間后列車通行要求。其中：選用鐵科院研究的TK-A型修補(bǔ)材料進(jìn)行水泥乳化瀝青砂漿離縫，該材料適用于 CRTS Ⅱ型水泥乳化瀝青砂漿離縫的注漿修復(fù)，是一種可快速固化的雙組份注漿材料;植筋膠應(yīng)符合 A 級(jí)膠的相關(guān)要求，優(yōu)先需用喜利得植筋膠，該材料具有施工時(shí)間可調(diào)、強(qiáng)度發(fā)展可控等特點(diǎn)。

4 ?優(yōu)化預(yù)防措施

首先，軌道板離縫問(wèn)題基本以采用植筋結(jié)合注膠的方式進(jìn)行綜合處理。綜合現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)實(shí)際情況及植筋對(duì)軌道板的破壞影響，在不影響現(xiàn)場(chǎng)注膠質(zhì)量的前提下，應(yīng)適當(dāng)減少植筋的范圍和數(shù)量。其次，充填砂漿層的粘接失效及雨水沖刷是導(dǎo)致離縫問(wèn)題的主要原因之一，應(yīng)考慮研究新型砂漿材料替代原有填充材料，以強(qiáng)化砂漿層作用。再次，高溫季節(jié)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)軌道板離縫施工處理地段及相鄰地段的觀測(cè)巡檢頻次，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，避免離縫繼續(xù)發(fā)展危及行車安全。

5 ?結(jié)論

結(jié)合在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)軌道板離縫實(shí)地調(diào)查、參與制定設(shè)計(jì)方案、施工處理過(guò)程，得出以下結(jié)論：

①夏季高溫是引起CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道離縫病害的主要外部因素，高溫天氣應(yīng)加強(qiáng)對(duì)全線軌道板的巡檢，特別要加強(qiáng)施工處理地段及其相鄰地段的巡檢頻次。

②對(duì)于軌道板離縫問(wèn)題處理，主要采用注漿結(jié)合剪力釘植筋技術(shù)解決。一般情況，可根據(jù)文中方案結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行細(xì)化處置。

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