高速鐵路CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道維修技術(shù)探索

田衛(wèi)東

(北京鐵路局， 北京 100860)

1 CRTSⅡ型無(wú)砟軌道的應(yīng)用

2005年，我國(guó)在前期研究成果和消化吸收國(guó)外引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)京津城際鐵路的工程實(shí)踐，無(wú)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(wú)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(duì)軌道的影響，每個(gè)區(qū)間段內(nèi)的軌道板縱連為一個(gè)整體，軌道板不易翹曲，并通過(guò)設(shè)計(jì)滑動(dòng)層來(lái)消除梁體自由伸縮對(duì)無(wú)砟軌道的影響。又通過(guò)對(duì)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(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)受力合理，現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)簡(jiǎn)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(wú)砟軌道運(yùn)營(yíng)中存在的問(wèn)題

某城際鐵路區(qū)間正線鋪設(shè)CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道，自2008年開(kāi)通運(yùn)行至今，整體狀態(tài)良好，很少進(jìn)行維修工作(除個(gè)別軌道板離縫整修外)。目前運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)的問(wèn)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(wú)砟軌道在國(guó)內(nèi)應(yīng)用時(shí)間較短，已出現(xiàn)的各種問(wèn)題隨著運(yùn)量的增加、時(shí)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(huì)逐漸嚴(yán)重。在將來(lái)可能產(chǎn)生的問(wèn)題還有：橋隧過(guò)渡段、路堤處的沉降對(duì)無(wú)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(wú)砟軌道傷損分級(jí)

綜合某城際鐵路及國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道的傷損形式可歸納為：軌道板裂紋、掉塊；承軌臺(tái)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(píng)判指標(biāo)、等級(jí)劃分如下。

(1)傷損形式：裂縫(裂紋)、間隙、缺損。

(2)評(píng)判指標(biāo)：對(duì)于裂縫(裂紋)、間隙，主要用寬度來(lái)描述其大小，也可輔助之以長(zhǎng)度、深度；對(duì)于缺損，主要用深度、面積來(lái)描述。

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

4 維修方法

某城際鐵路CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道目前所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題傷損等級(jí)大多為Ⅰ級(jí)，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(wú)砟軌道特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的一些維修措施。

表1 CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道傷損等級(jí)劃分

4.1 軌道板上拱及離縫的處理

在建設(shè)過(guò)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(wèn)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(wèn)題的張拉鎖件；③在軌道板周圍進(jìn)行密封，采用無(wú)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(chǎng)跟蹤調(diào)查，處理后未出現(xiàn)新問(wèn)題，說(shuō)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(wèn)題也可適用。

4.2 破損的修補(bǔ)

對(duì)于承軌臺(tái)、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(shù)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(guò)鉆芯進(jìn)行確定：對(duì)表面裂縫和細(xì)小的裂紋，可采用高流動(dòng)性的樹(shù)脂材料通過(guò)浸潤(rùn)方式進(jìn)行密封；對(duì)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(wú)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(guò)時(shí)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(duì)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(duì)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(kāi)始對(duì)離縫區(qū)域進(jìn)行灌注(采用兩端同時(shí)灌注的方式)，直到整個(gè)離縫區(qū)域填充密實(shí)為止。

后期對(duì)灌注區(qū)域進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，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(méi)有發(fā)生明顯異常。實(shí)踐證明，離縫灌注施工方法對(duì)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(tái)的修理

若承軌臺(tái)的支座發(fā)生損壞，但承軌臺(tái)支承作用折減量不大于50%，可采用合適的樹(shù)脂或者砂漿重新澆筑一個(gè)等高的支座。若承軌臺(tái)完全失效(承軌臺(tái)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(tái)，并采用專用的扣件系統(tǒng)，如Vossloh DFF300-1。

拆除損壞的承軌臺(tái)和安裝新的承軌臺(tái)作業(yè)步驟：①拆除已損壞承軌臺(tái)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(tái)旁邊的軌道板混凝土表面；③鉆孔、清孔，以便扣件與承軌臺(tái)、軌道板連接；④為新承軌臺(tái)灌漿設(shè)立模板；⑤用填充材料灌注4個(gè)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(shí)，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(shí)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(kāi)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(chǎng)，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(wú)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(shí)，必須將軌道板抬高來(lái)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(shí)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(kāi)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(duì)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(shù)脂材料，充填空隙。

5 建議

(1)CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道的受力與施工時(shí)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(duì)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(cè)、精心分析、精細(xì)修理的過(guò)程控制，根據(jù)其狀態(tài)的變化規(guī)律和傷損等級(jí)，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(shí)修理。日常保養(yǎng)指根據(jù)動(dòng)靜態(tài)檢測(cè)結(jié)果及軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化情況，以整修扣件及無(wú)砟道床傷損為重點(diǎn)，對(duì)無(wú)砟軌道進(jìn)行經(jīng)常性修理。臨時(shí)修理指及時(shí)整修超過(guò)臨時(shí)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(dòng)組織，提高檢修質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少對(duì)線路行車的影響。

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