CRTSⅡ型板式無砟軌道砂漿層離縫修復技術(shù)

王建紅

【摘要】砂漿層離縫是CRTSⅡ型板式無砟軌道砂漿層傷損最常見的病害之一，離縫的存在將影響無砟軌道的平順性、穩(wěn)定性和耐久性。通過對CRTSⅡ型板式無砟軌道砂漿層離縫形成原因的分析，提出了離縫傷損判定標準和修復原則，給出修復方法和注意事項。對砂漿層離縫修復具有積極的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】無砟軌道；砂漿層；離縫；修復技術(shù)

CRTSⅡ型板式無砟軌道以其高可靠性、高平順性、高穩(wěn)定性和維修工作量少的優(yōu)點，成為高速鐵路無砟軌道的主要結(jié)構(gòu)形式之一。CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)由鋼軌、彈性不分開式扣件、軌道板、水泥瀝青砂漿層、底座板（橋梁）、支承層（路基）等組成。其中，砂漿層是CRTSⅡ型板式無砟軌道的重要組成部分，其作用是全面支承軌道板，調(diào)整軌道安裝精度和緩沖高速行車荷載。為此，砂漿層應(yīng)滿足一定的剛度和強度要求。一般來說，無砟軌道具有高穩(wěn)定性和耐久性，建成后很小需要維修，但無砟軌道結(jié)構(gòu)處于復雜的受力環(huán)境中，產(chǎn)生病害是不可避免的。而砂漿層又是CRTSⅡ型板式無砟軌道的關(guān)鍵部件和薄弱位置，一旦產(chǎn)生病害，將會影響無砟軌道的整體性和穩(wěn)定性，給行車埋下安全隱患。離縫是砂漿層傷損病害的主要形式之一。

1、離縫產(chǎn)生的原因

離縫就是砂漿層與軌道板或底座板（支承層）之間出現(xiàn)不同程度長度、寬度及深度的縫隙（如圖1、圖2）。離縫會降低無砟道床的整體性，影響軌道靜態(tài)幾何形位和動態(tài)穩(wěn)定性。離縫如不及時進行修復，在列車動荷載和環(huán)境因素共同作用下，會進一步加劇砂漿層的傷損程度，影響其使用壽命，且影響行車的平穩(wěn)性和安全性。因此，從提高軌道結(jié)構(gòu)的平穩(wěn)性和耐久性考慮，應(yīng)強化CRTSⅡ型板式無砟軌道砂漿層離縫傷損檢查力度，查清楚原因，制定相應(yīng)的處理方案，經(jīng)審查批準后進行修復。

通過現(xiàn)場調(diào)研和分析，溫度荷載、施工階段灌注不飽滿、線下工程沉降和變形、列車動荷載等因素均可引起砂漿層離縫傷損病害，且現(xiàn)場往往是多因素共同作用所致。

1.1溫度荷載

溫度荷載是使CRTSⅡ型板式無砟軌道砂漿層產(chǎn)生離縫的重要原因之一，其包括軸向溫度荷載和溫度梯度荷載。在軸向溫度荷載作用下，軌道板和底座板（支承層）之間產(chǎn)生伸縮變形差，引起軌道結(jié)構(gòu)縱向伸縮，降低砂漿層與軌道板或底座板（支承層）之間的粘結(jié)性。軸向溫度伸縮引起的離縫具有橫向貫通、離縫值較大且隨溫度發(fā)生變化等特點。軌道板內(nèi)部的溫度梯度荷載使軌道板產(chǎn)生的翹曲變形將由軌道板的自重和軌道板與砂漿層之間的粘結(jié)應(yīng)力來抵抗，當溫度梯度超過一定的數(shù)值時軌道板與砂漿層之間就會出現(xiàn)離縫。

1.2砂漿層灌注不飽滿

砂漿層灌注不飽滿會使軌道板與砂漿層之間產(chǎn)生離縫，這種現(xiàn)象在曲線超高地段最為明顯。在超高地段灌漿最容易產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷就是砂漿不充盈，不飽滿。由于曲線超高設(shè)置在底座板（支承層）上，底座板（支承層）表面有一定的坡度。如果施工過程中灌漿口的導管過早卸下，會使未達到初凝的水泥瀝青砂漿失去壓力向曲線內(nèi)側(cè)回落，造成砂漿灌注不飽滿現(xiàn)象，導致軌道板與砂漿層離縫。

1.3線下工程沉降和變形

由于受路基填料、路堤高度、地質(zhì)條件、水文氣候條件和建設(shè)工期等因素影響，一些區(qū)段的線下工程難免會出現(xiàn)沉降和變形，而這些沉降和變形大多發(fā)生在地質(zhì)條件較差或路橋過渡段等區(qū)段。對于軌道板縱向連續(xù)的CRTSⅡ型板式無砟軌道系統(tǒng)，線下工程沉降和變形可能會導致軌道板與砂漿層之間出現(xiàn)離縫現(xiàn)象，影響軌道結(jié)構(gòu)的整體性和穩(wěn)定性。

1.4列車動荷載

據(jù)相關(guān)研究，橋上CRTSⅡ型板式無砟軌道系統(tǒng)中橋梁、底座板和軌道板的基頻不同。在列車動荷載作用下，橋梁和軌道結(jié)構(gòu)的反相位振動將會引起橋梁——軌道相互拍打現(xiàn)象。這種拍打作用會對無砟軌道系統(tǒng)的整體性產(chǎn)生不利影響，會加劇砂漿充填層與軌道板或底座板間的離縫。

此外，離縫如果不及時修復，會導致水泥乳化瀝青砂漿調(diào)整層破壞加快，軌道板出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，對高速列車和板式軌道系統(tǒng)的振動響應(yīng)加劇，進一步損壞軌道結(jié)構(gòu)部件，增大了軌道結(jié)構(gòu)的幾何形位變化和層間拍打接觸，嚴重降低了高速列車運行的平穩(wěn)性、安全性和舒適性。

2、離縫判定標準及修復原則

對于CRTSⅡ型板式無砟軌道，依據(jù)砂漿層傷損嚴重程度，將離縫傷損分為三級（見表1）。對Ⅰ級傷損應(yīng)做好記錄，定期觀察其發(fā)展變化；對Ⅱ級傷損應(yīng)列入維修計劃并適時進行修補；對Ⅲ級傷損應(yīng)及時進行修補。

表1 CRTSⅡ型板式軌道砂漿充填層傷損形式及傷損等級判定標準

傷損形式 判定項目 評定等級

Ⅰ Ⅱ Ⅲ

離縫 寬度（mm） 0.5 1.0 1.5

深度（mm） 20～50 50～100 ≥100

對角長度（mm） 20～30 30～50 ≥50

3、離縫修復技術(shù)

對于砂漿層離縫傷損病害，首先應(yīng)對傷損產(chǎn)生的原因進行全面分析，然后制定針對性措施，從根本上避免修復后再次出現(xiàn)離縫現(xiàn)象。對溫度荷載引起的砂漿層與軌道板或底座板（支承層）間的離縫（離縫貫通、且縫隙較大并隨溫度發(fā)生變化），應(yīng)在軌道板設(shè)計縱連鎖定軌溫范圍內(nèi)對軌道板進行應(yīng)力放散、重新鎖定，同時采用低粘度樹脂材料按相關(guān)要求對離縫傷損進行注漿修復；對線下工程沉降和變形引起的砂漿層離縫傷損，應(yīng)在解決沉降和變形的基礎(chǔ)上對離縫進行修復。

3.1修復材料

為減小對修補材料早期強度的要求，CRTSⅡ型板式無砟軌道砂漿層離縫修補材料宜采用低粘度樹脂料。CARS-A型雙組份低粘度灌漿樹脂專用于高速鐵路無砟軌道裂縫及離縫的修補。其具有以下優(yōu)點：極低的粘度與極小的表面張力，可以滲透到細小的裂縫中；固化時間快，可以在較短的天窗時間內(nèi)完成修補，不影響行車；具有較好的環(huán)境適應(yīng)性，可以在較低的溫度及潮濕環(huán)境中固化；具有較高的粘接強度、抗拉強度和抗壓強度，可以對結(jié)構(gòu)起到較好的補強作用。

3.2修復工藝流程

CRTSⅡ型板式無砟軌道砂漿層離縫修復工藝流程見圖3.

3.3修復方法

（1）查清離縫的長度、寬度、深度、走向、貫穿及漏水等情況，確定離縫注漿施工方案。

（2）根據(jù)施工方案提前做好設(shè)備及材料準備，修補、封邊材料的性能應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。

（3）清理雜物及浮塵。使用鋼絲刷、真空除塵器或高壓氣泵等對離縫區(qū)域表面的浮塵及雜物進行清理，確保待灌注區(qū)域清潔干燥。

（4）離縫封閉。采用封邊帶配合封閉材料將離縫表面進行封閉，封邊時留出注漿口。

（5）安裝注漿嘴。根據(jù)離縫的長度、寬度和深度等現(xiàn)場實際情況，在離縫的較寬處及離縫端部等位置合理設(shè)置注漿嘴。注漿嘴安裝過程中，應(yīng)特別注意涂抹封縫膠時保持注漿嘴通暢。

（6）連接注漿管。在離縫的任意一端，把連接管連接到注漿嘴上，保證所有的注漿嘴都處于打開狀態(tài)。

（7）樹脂膠灌注。將雙組份料筒連接混合管，混合管與注漿管連接。開始灌注修補材料，當下一注漿嘴有漿液漏出時，關(guān)閉注漿嘴，同時繼續(xù)注射直至無法再注入修補材料，拔下注漿管，關(guān)閉本注漿嘴，把注漿管連接到最后有漿液漏出的注漿嘴上，繼續(xù)注漿。依此，直至離縫另一端的注漿嘴中有漿液流出時，關(guān)閉所有的未關(guān)閉端口，完成離縫注漿。對于大面積的砂漿離縫，可采用注漿機向離縫內(nèi)部注入修補材料。在灌注過程中，監(jiān)測板面高程并記錄，防止注膠引起線路高低變化。

（8）拆封。修補材料固化以后，拆除注漿嘴和封邊帶。

（9）清理。對砂漿側(cè)面修正，清除現(xiàn)場雜物等。

4、注意事項

（1）離縫填充施工成敗的關(guān)鍵在于封邊和灌注材料的選取及其施工工藝。所選取的材料性能必須要滿足軌道結(jié)構(gòu)的受力要求，施工工藝應(yīng)按照離縫產(chǎn)生的原因和離縫傷損程度合理制定，并且滿足施工天窗時間的需要。此外，對關(guān)鍵技術(shù)指標還應(yīng)提前進行線下試驗。

（2）離縫修復施工適宜溫度為5℃～30℃，雨雪天不宜施工。

參考文獻

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