CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道砂漿層離縫檢查及傷損限值研究

姜子清，施　成，趙坪銳( 1．中國(guó)鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所，北京　100081; 2．高速鐵路軌道技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京　100081; ．西南交通大學(xué)，四川成都　61001)

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CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道砂漿層離縫檢查及傷損限值研究

姜子清1，2，施成1，2，趙坪銳3
( 1．中國(guó)鐵道科學(xué)研究院鐵道建筑研究所，北京100081; 2．高速鐵路軌道技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100081; 3．西南交通大學(xué)，四川成都610031)

摘要:通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合ANSYS有限元分析，對(duì)高速鐵路CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道砂漿層離縫的傷損特征、傷損整治限值以及溫度荷載作用對(duì)軌道結(jié)構(gòu)受力變形的影響進(jìn)行研究，并對(duì)砂漿層離縫檢查方法進(jìn)行試驗(yàn)，提出不同工況的檢查方法。綜合考慮高速鐵路CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道砂漿層離縫對(duì)線路平順性和穩(wěn)定性的影響，建議對(duì)砂漿層離縫整治限值按離縫寬度W分Ⅰ級(jí)( 1. 5 mm≤W＜2. 0 mm)，Ⅱ級(jí)( 2. 0 mm≤W＜2. 5 mm)，Ⅲ級(jí)( W≥2. 5 mm)三級(jí)管理，并提出相應(yīng)的離縫深度和長(zhǎng)度整治限值。關(guān)鍵詞:軌道結(jié)構(gòu)砂漿層離縫檢查整治限值溫度荷載

CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道是一種縱向連續(xù)的軌道結(jié)構(gòu)。預(yù)制軌道板通過(guò)30 mm厚的砂漿層與底座板/支承層粘結(jié)成整體軌道結(jié)構(gòu)，共同承受列車荷載和溫度荷載等作用。砂漿層與軌道板或底座板/支承層之間產(chǎn)生離縫，會(huì)影響CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道平順性和穩(wěn)定性，增加軌道結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)維修工作量。砂漿層離縫的產(chǎn)生原因，對(duì)軌道結(jié)構(gòu)影響以及離縫維修方法前期研究相對(duì)較多［1-4］，研究結(jié)果表明:砂漿層離縫產(chǎn)生主要有軌道板溫度梯度引起的翹曲，軸向溫度荷載引起的軌道板/底座板或支承層溫度伸縮，砂漿層灌注不飽滿、列車動(dòng)力荷載及基礎(chǔ)不均勻沉降等原因。采用有效的隔熱或保溫措施，合理控制扣壓裝置和精調(diào)千斤頂?shù)牟鸪龝r(shí)間，可防止軌道結(jié)構(gòu)層間產(chǎn)生早期離縫。砂漿層離縫長(zhǎng)度達(dá)到1. 95 m時(shí)，軌道板翹曲變形和縱向應(yīng)力明顯增大［5］。

表1為現(xiàn)行規(guī)范要求的CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道砂漿層離縫傷損整治限值標(biāo)準(zhǔn)，將砂漿層離縫傷損等級(jí)分為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)，對(duì)Ⅰ級(jí)傷損應(yīng)做好記錄，對(duì)Ⅱ級(jí)傷損應(yīng)列入維修計(jì)劃并適時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，對(duì)Ⅲ級(jí)傷損應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)［6］。砂漿層離縫傷損整治限值主要根據(jù)我國(guó)高鐵建設(shè)初期CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道傷損調(diào)研結(jié)果確定，缺少理論計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)砂漿層離縫傷損測(cè)量統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)作支撐，在運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)維修過(guò)程中離縫寬度、深度、對(duì)角長(zhǎng)度等指標(biāo)實(shí)施困難。

表1 CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道砂漿層離縫傷損整治限值標(biāo)準(zhǔn)

本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)值模擬方法對(duì)CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道砂漿層離縫傷損整治合理限值進(jìn)行研究。

1砂漿層離縫現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

1. 1砂漿層離縫寬度特征

砂漿層離縫寬度( W)、深度( D)特征與環(huán)境溫度、施工質(zhì)量、材料性能、養(yǎng)護(hù)維修等因素相關(guān)。調(diào)研過(guò)程中，為較客觀地掌握砂漿層離縫情況，在環(huán)境溫度適中的5月份，選擇了華北、華東不同溫度環(huán)境區(qū)域京石、京滬、寧杭、合蚌、合福(安徽段)、滬昆(上海段)等CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道線路運(yùn)營(yíng)里程33 km區(qū)段。涵蓋橋梁和路基不同線下基礎(chǔ)的直線及曲線區(qū)段砂漿層，對(duì)其離縫狀態(tài)特征進(jìn)行調(diào)查分析，其中路基區(qū)段12 km，橋梁區(qū)段21 km?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查33 km區(qū)段內(nèi)共出現(xiàn)砂漿層離縫245處，均為砂漿層與軌道板間離縫，離縫寬度采用不同規(guī)格的塞尺測(cè)量，記錄寬度0. 5 mm及以上的離縫。

砂漿層離縫寬度統(tǒng)計(jì)分析參照《高速鐵路無(wú)砟軌道線路維修規(guī)則(試行)》相關(guān)規(guī)定，結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，按0. 5≤W＜1. 0 mm，1. 0≤W＜1. 5 mm，1. 5≤W＜2. 0 mm，2. 0≤W＜2. 5 mm，W≥2. 5 mm共5級(jí)分級(jí)統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表2和圖1所示。

表2砂漿層離縫寬度統(tǒng)計(jì)

圖1砂漿層離縫寬度統(tǒng)計(jì)

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析可見，《高速鐵路無(wú)砟軌道線路維修規(guī)則(試行)》中規(guī)定的Ⅰ級(jí)傷損( 0. 5≤W＜1. 0 mm)約占總量的30%，Ⅱ級(jí)傷損( 1. 0≤W＜1. 5 mm)約占21%，而達(dá)到Ⅲ級(jí)的傷損約占49%。即按規(guī)范要求近一半的砂漿層離縫傷損需及時(shí)修補(bǔ)，這將明顯增加現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急維修的工作量，缺少預(yù)見性和計(jì)劃性，不利于工務(wù)養(yǎng)護(hù)部門工作安排。若砂漿層離縫養(yǎng)護(hù)維修標(biāo)準(zhǔn)分別按1. 5，2. 0和2. 5 mm的3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，則需觀測(cè)記錄的Ⅰ級(jí)傷損約占總量的37% ;需適時(shí)修補(bǔ)的Ⅱ級(jí)傷損約占7% ;需及時(shí)安排修補(bǔ)的Ⅲ級(jí)傷損約占5%，這一劃分等級(jí)將砂漿層離縫傷損程度較為合理地進(jìn)行分類，及時(shí)將砂漿層離縫傷損影響消除，從現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)維修的角度考慮推薦采用此劃分等級(jí)。

直線區(qū)段和曲線區(qū)段砂漿層離縫寬度統(tǒng)計(jì)見圖2和圖3。對(duì)砂漿層離縫在直線區(qū)段和曲線區(qū)段離縫寬度分布情況進(jìn)一步分析，結(jié)果表明:直線區(qū)段砂漿層離縫共192處，其中寬度在2. 0 mm以下的約占直線區(qū)段離縫總量的92%，2. 0 mm及以上的約占8%，所占比例較小。曲線區(qū)段共53處，其中寬度在2. 0 mm以下的約占曲線區(qū)段離縫總量的71%，2. 0 mm及以上的約占29%。從分析結(jié)果可見，曲線區(qū)段寬度2. 0 mm及以上的砂漿層離縫明顯比直線區(qū)段多，即在曲線區(qū)段砂漿層離縫發(fā)展較快，離縫傷損程度較為嚴(yán)重。

圖2直線區(qū)段砂漿層離縫寬度統(tǒng)計(jì)

圖3曲線區(qū)段砂漿層離縫寬度統(tǒng)計(jì)

路基區(qū)段和橋梁區(qū)段砂漿層離縫寬度統(tǒng)計(jì)見圖4和圖5。通過(guò)對(duì)砂漿層離縫在路基區(qū)段和橋梁區(qū)段離縫寬度分布情況進(jìn)一步分析，結(jié)果表明:路基區(qū)段砂漿層離縫共43處，其中寬度在2. 0 mm以下的約占路基區(qū)段離縫總量的85%，2. 0 mm及以上的約占15%。橋梁區(qū)段共202處，其中寬度在2. 0 mm以下的約占橋梁區(qū)段離縫總量的89%，2. 0 mm及以上的約占11%。從分析結(jié)果可見，路基區(qū)段寬度2. 0 mm及以上的砂漿層離縫與橋梁區(qū)段基本相當(dāng)，砂漿層離縫分布與線下基礎(chǔ)類型無(wú)明顯關(guān)系。

1. 2砂漿層離縫深度特征

砂漿層離縫深度采用直徑0. 5 mm的高強(qiáng)彈簧鋼絲測(cè)量，統(tǒng)計(jì)分析參照《高速鐵路無(wú)砟軌道線路維修規(guī)則(試行)》相關(guān)規(guī)定，結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，按直徑D＜50 mm，50≤D＜100 mm，100≤D＜150 mm，150≤D＜200 mm，200≤D＜250 mm，250≤D＜300 mm，300≤D

＜350 mm，D≥350 mm共8級(jí)分級(jí)統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如表3和圖6所示。

圖4路基區(qū)段砂漿層離縫寬度統(tǒng)計(jì)

圖5橋梁區(qū)段砂漿層離縫寬度統(tǒng)計(jì)

表3砂漿層離縫深度統(tǒng)計(jì)

圖6砂漿層離縫深度統(tǒng)計(jì)

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析可見，《高速鐵路無(wú)砟軌道線路維修規(guī)則(試行)》中規(guī)定的Ⅰ級(jí)傷損( D＜50 mm)約占總量的5%，Ⅱ級(jí)傷損( 50≤D＜100 mm)約占19%，而達(dá)到Ⅲ級(jí)的傷損約占76%，即按規(guī)范要求3/4的砂漿層離縫傷損需及時(shí)修補(bǔ)。若砂漿層離縫養(yǎng)護(hù)維修標(biāo)準(zhǔn)分別按100 mm以下、100～350 mm(不含)和350 mm及以上3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，則需觀測(cè)記錄的Ⅰ級(jí)傷損約占總量的24% ;需適時(shí)修補(bǔ)的Ⅱ級(jí)傷損約占73% ;需及時(shí)安排修補(bǔ)的Ⅲ級(jí)傷損約占3%，這一劃分等級(jí)將砂漿層離縫傷損程度較為合理地進(jìn)行分類，從現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)維修的角度考慮推薦采用此劃分等級(jí)。

1. 3砂漿層離縫深度與寬度關(guān)系

砂漿層離縫深度和寬度關(guān)系如表4和圖7所示。對(duì)砂漿層離縫深度和寬度關(guān)系進(jìn)一步分析，結(jié)果表明:砂漿層離縫寬度在1. 5 mm以下時(shí)，離縫深度平均值和最大值變化不大;離縫寬度在1. 5 mm及以上時(shí)，離縫深度平均值和最大值相比1. 5 mm以下時(shí)明顯增大。可見，現(xiàn)場(chǎng)砂漿層離縫傷損養(yǎng)護(hù)維修管理過(guò)程中需重點(diǎn)關(guān)注1. 5 mm及以上的傷損。

表4砂漿層離縫深度和寬度關(guān)系　mm

圖7砂漿層離縫深度和寬度關(guān)系

2砂漿層離縫深度與長(zhǎng)度影響計(jì)算分析

2. 1計(jì)算模型和參數(shù)

采用ANSYS軟件建立不同砂漿層離縫的CRTSⅡ型板式軌道模型。模型主體結(jié)構(gòu)由鋼軌、扣件、軌道板、砂漿層、混凝土底座和路基基床等組成。模型選取三塊軌道板進(jìn)行計(jì)算以消除邊界效應(yīng)，并以中間軌道板作為研究對(duì)象。鋼軌等效為無(wú)限長(zhǎng)點(diǎn)支承梁，扣件等效成彈性元件，不計(jì)縱、橫向阻力，垂向等效為線性彈簧。離縫區(qū)域的砂漿與軌道板之間采用接觸單元來(lái)模擬砂漿與軌道板的摩擦和相對(duì)滑移，摩擦系數(shù)取0. 3。不考慮砂漿層與底座之間的離縫傷損。分別考慮正溫度梯度90℃/m和負(fù)溫度梯度45℃/m，以及軌道整體降溫10，15，20，25，30℃時(shí)，離縫對(duì)軌道結(jié)構(gòu)受力的影響。列車荷載取單軸雙輪150 kN。

2. 2砂漿層離縫深度影響

計(jì)算取負(fù)溫度梯度荷載的最不利工況。圖8是負(fù)溫度梯度荷載作用下，軌道板和砂漿層最大拉應(yīng)力隨砂漿層離縫深度變化趨勢(shì)圖。由計(jì)算結(jié)果可見，軌道結(jié)構(gòu)離縫深度＜0. 3 m時(shí)，軌道板與砂漿層受力的增加趨勢(shì)較為緩慢，而深度超過(guò)0. 3 m時(shí)，受力增加較快，結(jié)構(gòu)對(duì)層間破壞傷損較為敏感。軌道板橫向拉應(yīng)力隨著離縫深度的增加呈先增大后減小的趨勢(shì)，在0. 75 m左右時(shí)達(dá)到最大應(yīng)力1. 7 MPa。

2. 3砂漿層離縫長(zhǎng)度影響

圖9是負(fù)溫度梯度荷載作用下軌道板拉應(yīng)力隨砂漿層離縫長(zhǎng)度的變化趨勢(shì)。由計(jì)算結(jié)果可見，隨著離縫長(zhǎng)度增加，軌道板縱、橫向拉應(yīng)力先增大后減小。在離縫長(zhǎng)度＜0. 65 m時(shí)，軌道板的應(yīng)力變化很快。在離縫長(zhǎng)度達(dá)到1. 3 m時(shí)，軌道板應(yīng)力達(dá)到最大。軌道板縱、橫向最大拉應(yīng)力分別是正常狀態(tài)的200%，110%。

圖8負(fù)溫度梯度荷載作用下軌道結(jié)構(gòu)受力隨砂漿層離縫深度變化曲線

圖9負(fù)溫度梯度荷載作用下軌道板拉應(yīng)力隨砂漿層離縫長(zhǎng)度變化曲線

2. 4砂漿層離縫傷損限值建議

基于以上調(diào)研和理論計(jì)算分析結(jié)果，在已頒布的《高速鐵路無(wú)砟軌道維修規(guī)則(試行)》的應(yīng)用基礎(chǔ)上，提出砂漿層離縫傷損等級(jí)分別為Ⅰ級(jí)，Ⅱ級(jí)，Ⅲ級(jí)，傷損等級(jí)判定標(biāo)準(zhǔn)如表5所示。對(duì)Ⅰ級(jí)傷損應(yīng)做好記錄，對(duì)Ⅱ級(jí)傷損應(yīng)列入維修計(jì)劃并適時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，對(duì)Ⅲ級(jí)傷損應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)。針對(duì)原《高速鐵路無(wú)砟軌道維修規(guī)則(試行)》中對(duì)角長(zhǎng)度的要求，CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道采用軌道板板端縱連、板間填筑微膨脹混凝土等技術(shù)措施，可有效降低板端翹曲影響，但對(duì)角離縫現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法直接測(cè)量，可執(zhí)行性較差，因此建議取消砂漿層離縫對(duì)角長(zhǎng)度的技術(shù)要求。

表5 CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道砂漿層離縫傷損等級(jí)判定建議值

3　砂漿層離縫檢查

CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道砂漿層離縫有兩種工況:其一為運(yùn)營(yíng)過(guò)程中由于軌道板溫度梯度翹曲、道床整體溫度伸縮變形和列車荷載等因素綜合作用，導(dǎo)致砂漿層與軌道板粘結(jié)逐步失效，出現(xiàn)砂漿層離縫;其二是由于短時(shí)間內(nèi)環(huán)境溫度升高，導(dǎo)致縱向連續(xù)軌道板失穩(wěn)上拱變形。兩種工況主要區(qū)別在于前者軌道板無(wú)明顯變形，砂漿層離縫發(fā)展過(guò)程中有較充裕的時(shí)間對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)、判別;而后者軌道板上拱變形具有突發(fā)性，且存在一定安全隱患。

3. 1軌道板未上拱的砂漿層離縫

此類砂漿層離縫傷損在各條CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道線路不同程度均有發(fā)生，檢查效率和檢查精度是滿足天窗時(shí)間內(nèi)砂漿層離縫檢查的重要指標(biāo)。由于受砂漿層離縫寬度相對(duì)較小，板側(cè)面離縫不規(guī)則、檢查空間小、軌道板布滿鋼筋等因素影響，目前主要采用塞尺、鋼板尺等工具進(jìn)行檢查，檢查精度、檢查效率均較低，無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)需求。對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)，國(guó)內(nèi)外采用的方法主要有遠(yuǎn)紅外線成像、電磁波雷達(dá)、超聲波、沖擊彈性波和振動(dòng)法等方法。通過(guò)對(duì)砂漿層離縫檢查方法的綜合調(diào)研分析，選取基于電磁波雷達(dá)、超聲波、沖擊彈性波和振動(dòng)法的檢測(cè)手段來(lái)進(jìn)行可行性試驗(yàn)。

1)基于電磁波雷達(dá)的檢測(cè)方法

混凝土雷達(dá)具有單面檢測(cè)，分辨率高，測(cè)深大，工作效率高，數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單，結(jié)果直觀等優(yōu)點(diǎn)。混凝土雷達(dá)的應(yīng)用范圍包括定位鋼筋位置及間距，混凝土內(nèi)金屬及非金屬管線或電纜，測(cè)量樓板結(jié)構(gòu)層及裝飾層厚度，空心磚填筑質(zhì)量，古建筑墻體剝離層，暗梁的位置等，但受金屬介質(zhì)和水的影響很大，且對(duì)空氣不敏感，在無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)檢查中較適合于離縫內(nèi)存水的檢測(cè)。

基于電磁波雷達(dá)的軌道板與砂漿層離縫的檢測(cè)，在砂漿層不同粘結(jié)工況的線下進(jìn)行過(guò)試驗(yàn)，但檢測(cè)結(jié)果并不十分理想。根據(jù)電磁波雷達(dá)對(duì)水的敏感性特點(diǎn)，對(duì)橋上底座與梁面由于凍脹產(chǎn)生的離縫，采用基于電磁波雷達(dá)的方法進(jìn)行檢測(cè)，共布置9條測(cè)線。檢測(cè)分析表明，所測(cè)結(jié)構(gòu)的部分位置存在接觸不密貼、凹陷等異常情況。后續(xù)對(duì)檢測(cè)部位進(jìn)行鉆孔，發(fā)現(xiàn)傷損部位底座與梁面之間存在空洞，空洞部位出現(xiàn)積水。但對(duì)于無(wú)明顯存水的軌道板與砂漿層離縫檢測(cè)，效果不明顯。

2)基于超聲波的檢測(cè)方法

采用非金屬超聲檢測(cè)儀對(duì)軌道板和砂漿層之間的離縫進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，用黃油將探頭和測(cè)試面耦合，通過(guò)對(duì)不同位置返回的超聲波信號(hào)強(qiáng)弱進(jìn)行離縫、脫空判斷。試驗(yàn)結(jié)果表明:此方法檢測(cè)效果不明顯，檢測(cè)效率偏低。

采用另一款基于單向回聲技術(shù)的俄制混凝土斷層超聲波無(wú)損檢測(cè)儀對(duì)砂漿層離縫進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，無(wú)需界面耦合劑直接對(duì)混凝土面進(jìn)行測(cè)量?？v坐標(biāo)100 mm位置為軌道板內(nèi)鋼筋，200～300 mm的超聲波由于受砂漿層與軌道板材質(zhì)相差較大產(chǎn)生回波，判斷為斷層區(qū)。試驗(yàn)結(jié)果表明:檢測(cè)儀對(duì)軌道結(jié)構(gòu)內(nèi)非勻質(zhì)材料較為敏感，即對(duì)軌道板內(nèi)鋼筋、軌道板斷層等檢測(cè)效果較好。但對(duì)砂漿層密貼工況和離縫工況的回波效果均較為明顯，無(wú)法判斷軌道板和砂漿層是否存在離縫。

3)基于沖擊彈性波和振動(dòng)法的檢測(cè)方法

基于沖擊彈性波和振動(dòng)法的檢測(cè)方法通過(guò)兩種手段實(shí)現(xiàn)離縫檢測(cè)，其一當(dāng)軌道板與砂漿層存在離縫時(shí)，由于空氣和軌道板阻抗存在較大差異，當(dāng)彈性波傳播到離縫區(qū)域時(shí)會(huì)產(chǎn)生較明顯的反射;而沒有離縫的位置，反射信號(hào)則較微弱。因此，通過(guò)對(duì)砂漿層反射信號(hào)有無(wú)及強(qiáng)弱的分析，即可推斷脫空的有無(wú)。其二激振的彈性波會(huì)繞過(guò)離縫區(qū)域?qū)е聫椥圆ǖ竭_(dá)底部界面的時(shí)刻延長(zhǎng)，因此，通過(guò)對(duì)底面的信號(hào)進(jìn)行聚焦成像也可判定離縫是否存在。

為提高檢測(cè)效率，采用單點(diǎn)激發(fā)、多點(diǎn)網(wǎng)狀接收系統(tǒng)。試驗(yàn)結(jié)果表明:采用基于沖擊彈性波和振動(dòng)法對(duì)砂漿層離縫進(jìn)行檢測(cè)的方法具有一定效果，每塊板的檢測(cè)時(shí)間大約3 min左右，可滿足現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)應(yīng)用。確定砂漿層離縫的區(qū)域和面積，檢測(cè)精度為最小半徑約20 cm的區(qū)域，但無(wú)法確定離縫寬度。

3. 2軌道板上拱引起的砂漿層離縫

對(duì)于軌道板在溫度荷載作用下上拱失穩(wěn)變形引起的砂漿層離縫，需要在一段時(shí)間內(nèi)對(duì)長(zhǎng)距離區(qū)段軌道進(jìn)行快速檢測(cè)或?qū)χ攸c(diǎn)區(qū)段進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。因此，地面人工檢測(cè)技術(shù)無(wú)法滿足現(xiàn)場(chǎng)需要。通過(guò)在合福高鐵安徽段和實(shí)尺試驗(yàn)場(chǎng)地的試驗(yàn)驗(yàn)證，針對(duì)某區(qū)段軌道板上拱變形可采用分布式光纖技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。而對(duì)于較長(zhǎng)區(qū)段線路軌道板上拱變形的快速檢測(cè)，可采用基于移動(dòng)式線路動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)車等為平臺(tái)的快速檢測(cè)設(shè)備，通過(guò)探底雷達(dá)、圖像檢測(cè)系統(tǒng)、激光監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)軌道板上拱的快速檢測(cè)。

4　結(jié)論

通過(guò)對(duì)CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道砂漿層離縫現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和計(jì)算分析、砂漿層離縫檢測(cè)方法對(duì)比試驗(yàn)驗(yàn)證，得到結(jié)論如下:

1)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道運(yùn)營(yíng)里程約33 km，記錄寬度0. 5 mm以上的離縫共245處，平均7處/km。路基區(qū)段砂漿層離縫共43處，其中寬度在2. 0 mm及以上的約占路基區(qū)段離縫總量的15% ;橋梁區(qū)段共202處，其中寬度在2. 0 mm及以上的約占橋梁區(qū)段離縫總量的11%，砂漿層離縫分布與線下基礎(chǔ)類型無(wú)明顯關(guān)系。直線區(qū)段砂漿層離縫共192處，其中寬度在2. 0 mm及以上的約占直線區(qū)段離縫總量的8%，所占比例較小;曲線區(qū)段共53處，其中寬度在2. 0 mm及以上的約占直線區(qū)段離縫總量的29%，曲線區(qū)段砂漿層離縫發(fā)展較快，離縫傷損程度較為嚴(yán)重。

2)砂漿層離縫寬度在1. 5 mm以下時(shí)，離縫深度平均值和最大值變化不大;離縫寬度在1. 5 mm及以上時(shí)，離縫深度平均值和最大值相比1. 5 mm以下時(shí)明顯增大。現(xiàn)場(chǎng)砂漿層離縫傷損養(yǎng)護(hù)維修管理過(guò)程中需重點(diǎn)關(guān)注1. 5 mm及以上的傷損。

3)將砂漿層離縫傷損等級(jí)分為Ⅰ級(jí)，Ⅱ級(jí)，Ⅲ級(jí)進(jìn)行管理。建議取消《高速鐵路無(wú)砟軌道維修規(guī)則(試行)》中對(duì)角長(zhǎng)度的技術(shù)指標(biāo)要求，改為對(duì)砂漿層離縫的寬度、深度和長(zhǎng)度要求:離縫寬度按照1. 5，2. 0 和2. 5 mm及以上3級(jí)進(jìn)行管理;深度按照100 mm以下、100～350 mm(不含)和350 mm及以上3級(jí)進(jìn)行管理;離縫長(zhǎng)度按照300 mm以下、300～1 000 mm(不含)和1 000 mm及以上3級(jí)進(jìn)行管理。

4)對(duì)于軌道板未出現(xiàn)上拱失穩(wěn)變形的砂漿層離縫傷損，采用基于沖擊彈性波和振動(dòng)法的檢測(cè)方法，檢測(cè)效率約3 min/塊板，檢測(cè)精度為最小半徑約20 cm的區(qū)域，可滿足現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)需要。對(duì)于軌道板上拱失穩(wěn)變形的砂漿層離縫傷損，可采用分布式光纖的方法進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)或采用基于移動(dòng)式線路動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)車等為平臺(tái)的快速檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行快速檢測(cè)。

參考文獻(xiàn)

［1］劉鈺，趙國(guó)堂．CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)層間早期離縫研究［J］．中國(guó)鐵道科學(xué)，2013，34( 4) : 1-7．

［2］姜子清，江成，王繼軍，等．CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道砂漿層傷損修復(fù)研究［J］．鐵道建筑，2013( 1) : 118-122．

［3］何川．CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道砂漿離縫的影響及維修指標(biāo)研究［M］．成都:西南交通大學(xué)出版社，2013．

［4］李書明，謝永江，鄭新國(guó)，等．CRTSⅡ型水泥乳化瀝青砂漿收縮性能的主要影響因素研究［J］．鐵道建筑，2011( 3) : 126-128．

［5］徐浩，劉霄，徐金輝，等．溫度作用下軌道板與CA砂漿離縫對(duì)CRTSⅡ型板式軌道的影響分析［J］．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013 ( 9) : 9-12．

［6］中華人民共和國(guó)鐵道部．TG/GW 115—2012高速鐵路無(wú)砟軌道線路維修規(guī)則(試行)［S］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2012．

(責(zé)任審編趙其文)

Crack detecting of mortar layer for CRTSⅡslab-type ballastless track and its damage limit

JIANG Ziqing1，2，SHI Cheng1，2，ZHAO Pingrui3
( 1．Railway Engineering Research Institute，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China;
2．State Key Lab of Track Technology of High-Speed Railway，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China; 3．Southwest Jiaotong University，Chengdu Sichuan 610031，China)

Abstract:T hrough the field survey and statistics，the mortar layer crack damage characteristics and damage regulation limit of CRT SⅡslab-type ballastless track in high speed railway and the effect of mortar layer crack on the track structure force and deformation under the temperature load were studied，the mortar layer crack detecting method was tested and detecting methods for different working conditions were proposed by combing with ANSYS finite element analysis．Considering the effect of CRT SⅡslab-type ballastless track mortar layer crack in high speed railway on railway line smoothness and stability，mortar layer crack regulation limit should have three management classes according to the crack width W，which areⅠclass 1. 5 mm≤W＜2. 0 mm，Ⅱclass 2. 0 mm≤W＜2. 5 mm andⅢclass W≥2. 5 mm，the corresponding crack depth and length regulation limit were also put forward．

Key words:T rack structure; M ortar layer; Crack detecting; Regulation limit; T emperature load

文章編號(hào):1003-1995( 2016) 01-0059-04

中圖分類號(hào):U213．2+42

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

DOI:10．3969 /j．issn．1003-1995．2016．01．12

作者簡(jiǎn)介:姜子清( 1983—)，男，助理研究員，碩士。

基金項(xiàng)目:中國(guó)鐵路總公司科技研究開發(fā)計(jì)劃課題( Z2013-G001，2014G001-A)

收稿日期:2015-10-30;修回日期: 2015-11-20