無(wú)砟軌道路基翻漿病害整治措施探討

陳 勛 上海鐵路局

無(wú)砟軌道路基翻漿病害整治措施探討

陳 勛 上海鐵路局

無(wú)砟軌道路基翻漿病害會(huì)影響線路穩(wěn)定，造成安全隱患。介紹了某無(wú)砟軌道線路存在的路基翻漿病害，分析了病害成因，并提出了注膠、疏排和封堵相結(jié)合的整治措施，整治后效果良好，措施對(duì)類(lèi)似工程有借鑒作用。

路基翻漿；無(wú)砟軌道；整治措施；施工方案

1 引言

路基翻漿是指路基面土（厚度小于0.5 m）受水浸濕軟化并在列車(chē)動(dòng)力作用下，泥化的土以泥漿的形態(tài)向道床或通過(guò)道床向外翻冒擠出的現(xiàn)象。鐵路路基翻漿是土質(zhì)、水、溫度、路基面與行車(chē)荷載等多種因素綜合作用的結(jié)果。目前，對(duì)于鐵路路基翻漿病害的發(fā)生機(jī)理、檢測(cè)方法以及整治措施等方面已經(jīng)有了較多的研究，但主要集中于有砟軌道路基翻漿病害。隨著我國(guó)高速鐵路的迅速發(fā)展，無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)以其穩(wěn)定性好、維修工作量少等特點(diǎn)，適應(yīng)了高速鐵路的發(fā)展需求，得到了廣泛應(yīng)用[7]。在無(wú)砟軌道的使用過(guò)程中，同樣出現(xiàn)了路基翻漿的病害。但是由于軌道結(jié)構(gòu)、線路特點(diǎn)以及養(yǎng)護(hù)維修方法的區(qū)別，傳統(tǒng)的針對(duì)有砟軌道的路基翻漿整治措施無(wú)法適用于無(wú)砟軌道，因此，開(kāi)展無(wú)砟軌道路基病害處理措施的研究具有工程實(shí)用意義。

2 無(wú)砟軌道路基翻漿病害

某鐵路線道床結(jié)構(gòu)采用無(wú)砟軌道CRTS-Ⅰ型，軌道結(jié)構(gòu)自上而下預(yù)應(yīng)力軌道板、CA砂漿灌注層、鋼筋混凝土承重層、碎石碾壓層等組成，如圖1所示。

圖1 道床結(jié)構(gòu)圖

日常檢查發(fā)現(xiàn)，在動(dòng)車(chē)通過(guò)時(shí)部分地段的混凝土承重層與碎石碾壓層結(jié)合部會(huì)伴有大量泥狀物被擠出，嚴(yán)重處滲出物達(dá)10～50 mm厚，而且雨天此現(xiàn)象尤其明顯。

該病害位置發(fā)生在鋼筋混凝土承重層與碎石碾壓層結(jié)合部，由于外界水的侵入，使碎石碾壓層的細(xì)骨料被軟化成泥狀。在列車(chē)高速荷載沖擊振動(dòng)下，承重層下部的泥化軟弱層被擠壓出來(lái)，形成吊空或空隙，并在抽吸作用下逐漸發(fā)展擴(kuò)大，對(duì)行車(chē)安全造成影響。

3 施工整治方案

3.1 整體施工方案

整治處理整體方案：對(duì)CRTSI型無(wú)碴軌道承重層與基床（碎石墊層）頂面間翻漿吊空地段采用注膠、疏排和封堵相結(jié)合的整治方案。施工程序圖如圖2所示。

圖2 施工程序圖

（1）注膠：在承重層兩側(cè)設(shè)置注膠孔，框架板地段，承重層中間設(shè)一排注膠孔，注膠孔間距1 m，注入中鐵瑞威公司205配方聚胺脂材料。

（2）疏排：在承重層兩側(cè)翻漿處二側(cè)設(shè)橫向排水盲溝，坡度2%及4%。ⅠⅡ道間增設(shè)C25鋼筋砼縱向排水溝，將線間盲溝水引入集水井。

（3）封堵：在承重層伸縮縫處鉆孔（φ理63 mm），灌注中鐵瑞威公司202配方聚胺脂材料，上部留出排水通道。

3.2 軌道板鉆孔注膠

（1）鉆孔安設(shè)注膠嘴

沿混凝土承重層的兩側(cè)（框架板地段，底座中間設(shè)一排間距100 cm的3個(gè)注膠孔），順線路方向每隔1 m鉆一個(gè)注膠孔，孔深約300 mm（以鉆頭混凝土承重層為準(zhǔn)）。孔徑8～20 mm（根據(jù)實(shí)際注膠量調(diào)整鉆孔直徑），距結(jié)構(gòu)邊緣100 mm。如圖3所示。

圖3 鉆孔注膠方法圖（1）

之后采用快干封縫膠將注膠嘴安設(shè)在成孔處，注膠管深入孔中5 cm，外露5 cm，并使注膠管口傾斜朝向軌道外側(cè)，連接注膠泵，如圖4所示。

圖4 鉆孔注膠方法圖（2）

（2）清理邊縫并封閉

用角磨機(jī)、鋼絲刷打磨清理承重層與路肩保護(hù)層間離隙處的污物及軟弱層，并用高壓風(fēng)沖洗干凈。然后用W-21速凝砂漿沿離隙進(jìn)行封閉，保證承重層底部注膠空間的密封。W-21速凝砂漿初凝時(shí)間2～5 min，30 min后即可達(dá)到灌漿強(qiáng)度要求。邊縫封閉時(shí)每隔1 m設(shè)置1個(gè)出風(fēng)（漿）口。

（3）清理注膠孔腔

待注膠嘴封閉強(qiáng)度達(dá)到要求后，用高壓風(fēng)進(jìn)行清孔。通過(guò)快插接頭將風(fēng)管一端與注膠嘴管路連接密實(shí)，打開(kāi)空壓機(jī)開(kāi)關(guān)，風(fēng)量調(diào)到最大，將孔隙內(nèi)的水及灰漿沖洗干凈。盡量保持注膠管路及病害位置離隙干凈、暢通。

（4）注膠

注入聚氨酯材料，將注膠泵連接好后進(jìn)行壓力灌漿。注膠壓力保持恒定連續(xù)，保證一次性注膠飽滿。注膠過(guò)程中的灌注壓力應(yīng)不大于0.4 MPa，并設(shè)監(jiān)測(cè)人員對(duì)線路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。注膠過(guò)程中隨時(shí)觀察相鄰或?qū)γ娴淖⒛z嘴有無(wú)漿液冒出，如果出現(xiàn)串漿現(xiàn)象即停止注膠并封閉此注膠嘴，換孔灌注，直至徹底灌注飽滿方結(jié)束注膠。

（5）結(jié)束注膠并清理現(xiàn)場(chǎng)

注膠施工應(yīng)于天窗點(diǎn)結(jié)束前30 min或首列列車(chē)通過(guò)前90 min停止施工，以保證灌注材料有效的強(qiáng)度增長(zhǎng)時(shí)間，第二天的施工天窗再進(jìn)行注膠嘴的清理工作。

3.3 增設(shè)盲溝

（1）承重層二側(cè)對(duì)應(yīng)于伸縮縫及兩側(cè)開(kāi)設(shè)排水盲溝，按工作量表執(zhí)行，溝寬30、60 cm，溝底順既有排水坡面2%及4%排水坡。

（2）盲溝頂（砼封閉層以下）底面及周邊鋪設(shè)隔水布一層，并放置PVC排水管（直徑10 cm），盲溝內(nèi)PVC排水管管壁每隔10 cm交錯(cuò)打透水孔，進(jìn)水端頭及管身采用復(fù)合排水網(wǎng)封口，PVC管埋入電纜槽內(nèi)10 cm后套入直徑15 cmPVC管引到路肩排水溝處，槽底部用2 cm水泥砂漿抹面，槽內(nèi)填滿粗砂，槽頂部采用5 cm后素混凝土封閉。

（3）兩線間設(shè)鋼筋砼排水溝，將線間盲溝水引入線間集水井，如集水井堵塞必須同步清理疏通。排水溝采用C25砼鋼筋砼預(yù)制，外型截面尺寸寬36 cm，深40 cm，壁厚8 cm，每節(jié)長(zhǎng)0.5 m，兩端設(shè)接茬槽口，安裝時(shí)采用砂漿勾縫和外側(cè)墻填塞。

（4）排水溝與盲溝銜接處采用速凝堵水砂漿填塞。

3.4 伸縮縫封閉

對(duì)承重層伸縮縫處采用封堵的方法，即沿伸縮縫采用鉆孔（φ63 mm）且深入凸臺(tái)5 mm后，灌注聚氨酯材料，兩端采用速凝堵水砂漿封堵。上部留出排水通道。

3.5 軌道幾何尺寸控制

每日注膠施工前、中、后對(duì)線路進(jìn)行軌距、水平、方向、高低的測(cè)量，軌道板2塊及以下注膠時(shí)采用目視與弦繩檢測(cè)法檢測(cè)，軌道板3塊及以上注膠時(shí)采用電子水準(zhǔn)儀檢測(cè)。檢查時(shí)設(shè)置固定測(cè)點(diǎn)并做好記錄，注膠時(shí)嚴(yán)格監(jiān)控軌道幾何狀態(tài)變化情況，發(fā)現(xiàn)異常，立即停止施工，找到問(wèn)題的原因且處理后方可進(jìn)行下一步的施工。開(kāi)通前嚴(yán)密檢查，確認(rèn)符合開(kāi)通條件。

3.6 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）注膠施工

在承重層兩側(cè)及（框架板）中心線順線路方向按間距1 m鉆φ8-20 mm的孔，插入注膠管，用注膠泵逐孔注膠，直到承重層下部飽滿為止，注膠壓力控制在0.4 MPa。

（2）注膠材料的技術(shù)要求

材料具備一定的親水性，能與水發(fā)生反應(yīng)，將空隙內(nèi)的水反應(yīng)清除；材料早期強(qiáng)度能滿足天窗點(diǎn)施工要求。90 min抗壓強(qiáng)度不小于3 MPa；材料的可注性好具有良好的流動(dòng)性，能使孔隙填充飽滿。采用中鐵瑞威公司205配方，動(dòng)彈性模量宜在55 MPa～65 MPa（即灌注材料的動(dòng)彈性模量大于級(jí)配碎石層動(dòng)彈性模量，而小于底座混凝土動(dòng)彈性模量）。

（3）透水土工布

重量不小于200 g/m2，CBR頂破強(qiáng)度不小于1.5 kN/m，滲透系數(shù)不小于 1～9.9×10-3cm/s。

（4）PVC排水管

采用硬聚氯乙烯PVC濾管，直徑100 mm。

（5）復(fù)合排水網(wǎng)

復(fù)合排水網(wǎng)是由三維土工網(wǎng)芯雙面熱合無(wú)紡?fù)杆凉げ冀M成的土工排水材料。主要技術(shù)指標(biāo)：復(fù)合體單位面積質(zhì)量不小于1 400 g/m2，厚度不小于7 mm；復(fù)合體縱向抗拉強(qiáng)度不小于18 kN/m。橫向抗拉強(qiáng)度不小于10 kN/m；網(wǎng)芯與透水無(wú)紡?fù)凉げ嫉膭冸x強(qiáng)度不小于0.3 kN/m。三維土工網(wǎng)芯厚度不小于5.0 mm，網(wǎng)芯縱向抗拉強(qiáng)度不小于15 kN/m，無(wú)紡?fù)凉げ紗挝幻娣e質(zhì)量不小于200 g/m2，法向滲透系數(shù)不小于0.3 cm/s。

（6）聚氨酯材料

材料延展性應(yīng)在30%以上，擠壓不發(fā)生剪切破壞，極限拉伸不發(fā)生開(kāi)裂，且壓縮量和與混凝土粘結(jié)力應(yīng)滿足要求。

4 整治效果

路基翻漿現(xiàn)象會(huì)使無(wú)砟軌道產(chǎn)生幾何不平順，影響行車(chē)安全與舒適度。本文以軌道質(zhì)量指數(shù)（TQI）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)比了路基翻漿病害區(qū)段在施工作業(yè)前后的軌道平順性狀態(tài)。路基翻漿病害區(qū)段為2 km，即包含10個(gè)單元區(qū)段，分別計(jì)算上、下行各單元區(qū)段的TQI指標(biāo)。根據(jù)《高速鐵路無(wú)砟軌道線路維修規(guī)則》第6.2.4條規(guī)定，該線路軌道質(zhì)量指數(shù)（TQI）的管理值為5。路基翻漿病害區(qū)段上、下行線軌道質(zhì)量指數(shù)（TQI）如圖5和圖6所示。

由圖5和圖6可知，路基翻漿病害區(qū)段上、下行線的軌道質(zhì)量指數(shù)（TQI）在施工作業(yè)后呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，軌道幾何不平順得到一定改善：上、下行線的平均改善率分別為10.03%和9.54%。此外，根據(jù)施工作業(yè)后的日常檢測(cè)結(jié)果，病害區(qū)段路基基床穩(wěn)定，原翻漿現(xiàn)象極為嚴(yán)重的地段未發(fā)現(xiàn)新的病害，取得了較好的整治效果。

圖5 路基翻漿病害區(qū)段上行軌道質(zhì)量指數(shù)

圖6 路基翻漿病害區(qū)段下行軌道質(zhì)量指數(shù)

綜上所述，對(duì)于無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)，采用注膠、疏排和封堵相結(jié)合的方法是整治路基翻漿病害的一種可行的技術(shù)。

責(zé)任編輯：宋飛 龔佩毅

來(lái)稿時(shí)間：2013-03-28