高鐵無砟軌道道床板施工縫起拱病害整修

荊 泰

(太原鐵路局，山西 太原 030013)

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高鐵無砟軌道道床板施工縫起拱病害整修

荊 泰

(太原鐵路局，山西 太原 030013)

結(jié)合大同至西安高速鐵路原平西至太原間高速綜合試驗(yàn)段的病害情況，分析了無砟軌道道床板施工縫起拱的原因，介紹了CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道的施工設(shè)計(jì)方法，并提出了病害的處理措施，確保了高鐵的穩(wěn)定性與平順性。

無砟軌道，道床板，施工縫，病害整修

1 概述

2014年7月1日，新建大同至西安鐵路太原南至西安北區(qū)段正式開通運(yùn)營(yíng)，正線全長(zhǎng)678.220 km。該鐵路線自北向南經(jīng)過系舟山余脈丘陵區(qū)、太岳山低山丘陵區(qū)、臨汾盆地、運(yùn)城盆地、渭北黃土臺(tái)塬及關(guān)中平原。正線軌道結(jié)構(gòu)全部采用CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道及岔區(qū)軌枕埋入式無砟軌道，WJ-8型扣件。2015年8月，新建大同至西安鐵路原平西至太原間高速綜合試驗(yàn)段在靜態(tài)驗(yàn)收過程中，發(fā)現(xiàn)CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道道床板存在施工縫起拱、道床板與支承層出現(xiàn)離縫病害。

2 病害情況

道床板起拱、道床板與支承層出現(xiàn)離縫病害發(fā)生在原平西站K165+808～K165+817(如圖1所示)，其中Ⅱ道(K165+808.5～K165+813)拱起7 mm，長(zhǎng)4.5 m；3道(K165+812.9～K165+817)拱起8.5 mm，長(zhǎng)4.1 m；4道(K165+812.6～K165+817)拱起7.5 mm，長(zhǎng)4.4 m。

該病害位于路基上CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道范圍，道床板出現(xiàn)起拱現(xiàn)象，道床板與支承層出現(xiàn)離縫，需要對(duì)無砟軌道缺陷進(jìn)行處理。

3 原因分析

1)道床板施工縫未按設(shè)計(jì)要求設(shè)置，道床板施工縫處設(shè)置了泡沫板，而未進(jìn)行鑿毛處理、未使用界面劑、未設(shè)置金屬網(wǎng)，造成縱連道床板中斷，實(shí)際上形成了縱連道床板終端結(jié)構(gòu)。若不設(shè)置錨固結(jié)構(gòu)，在年溫差反復(fù)作用下，該處軌道狀態(tài)將持續(xù)惡化，發(fā)展嚴(yán)重時(shí)將危及運(yùn)營(yíng)安全。

2)支承層頂面粗糙度不夠，支承層與道床板結(jié)合力降低。此處軌道結(jié)構(gòu)為連續(xù)道床板的薄弱環(huán)節(jié)，同時(shí)支承層為低塑性混凝土結(jié)構(gòu)，錨固植筋的效果有待進(jìn)一步驗(yàn)證，且連續(xù)道床板內(nèi)部的溫度力分布情況較為復(fù)雜，無法判斷，僅對(duì)道床板鑿除后進(jìn)行恢復(fù)的處理方案存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。

4 施工設(shè)計(jì)

4.1 結(jié)構(gòu)組成

路基上CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道由鋼軌、扣件、軌枕、道床板、支承層(底座板)組成。

4.2 道床板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。a.混凝土道床板采用強(qiáng)度等級(jí)為C40的混凝土，寬度2 800 mm，厚度260 mm。b.道床板的縱向鋼筋采用雙層配筋，上層9φ20 mm+下層11φ20 mm，HRB335 級(jí)鋼筋，在每?jī)筛壵黹g隔處設(shè)置上層2φ16 mm+下層1φ16 mm,HRB335 級(jí)橫向鋼筋。c.路基地段道床板連續(xù)澆筑，在路基道床板端部與橋梁或隧道地段無砟軌道間設(shè)置20 mm的預(yù)留縫，預(yù)留縫處采用20 mm的聚乙烯泡沫塑料板填充，表面30 mm范圍內(nèi)采用聚氨酯封縫膠填充。

2)施工縫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。a.雙塊式無砟軌道道床板為連續(xù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)来舶迨┕らg斷時(shí)間不超過1 d，且道床板混凝土芯部溫度變化不大于20 ℃時(shí)，應(yīng)采用設(shè)置施工縫的方式連續(xù)施工。b.道床板施工過程中斷時(shí)，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求設(shè)置施工縫，施工縫設(shè)置在兩根軌枕中間，中斷施工時(shí)應(yīng)多留一段道床板混凝土，以滿足鑿毛后施工縫位于兩根軌枕中間；當(dāng)再次施工道床板時(shí)，必須對(duì)既有道床板進(jìn)行鑿毛處理，鑿到露出堅(jiān)實(shí)的骨料，清潔后提前進(jìn)行預(yù)濕處理，并使用界面劑，確保新老混凝土的結(jié)合。c.施工縫設(shè)置3.0 m×0.3 m金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)必須與道床板垂直。d.施工縫處設(shè)置U形筋和錨固鋼筋。U形筋在每處施工縫設(shè)置8根，采用直徑16 mm，HRB335級(jí)鋼筋，長(zhǎng)度為6.24 m。錨固鋼筋在施工縫兩側(cè)各設(shè)置5排25根，縱向間距為650 mm，每根長(zhǎng)度為0.605 m。

4.3 支承層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1)在路基基床表層鋪設(shè)水硬性混合料支承層。支承層底面寬度為3 400 mm，厚度為300 mm，支承層兩側(cè)邊設(shè)置3∶1的斜坡。

2)支承層應(yīng)連續(xù)攤鋪并在新澆筑狀態(tài)時(shí)每隔不大于5 m距離設(shè)一深度不小于105 mm的橫向切縫。如果支承層在新澆筑狀態(tài)不切縫，則必須在混凝土凝固后立即補(bǔ)切，最遲不能超過澆筑后24 h。切縫位置應(yīng)通過測(cè)量在兩軌枕的正中間設(shè)置，誤差不超過30 mm，避免伸縮假縫位置處于軌枕塊的下方。切縫斷面應(yīng)垂直于軌道中心線，施工縫應(yīng)設(shè)置在切縫處，或與其間距2.5 m處。

3)支承層澆筑完成后應(yīng)將其道床板寬度范圍內(nèi)的表面進(jìn)行拉毛，拉毛深度宜為1.5 mm～2.0 mm。

5 病害整修

該缺陷地段整治總工期安排為15 d連續(xù)施工，順序?yàn)椋合仁┳髟轿髡劲瘢颍?道，最后進(jìn)行4道施工；具體工期為Ⅰ道5 d，Ⅱ，3道10 d；Ⅰ，Ⅱ，3道施工完畢開始4道施工，直至施工完畢。

這套程序是不是和新聞中某些鏡頭很像？像就對(duì)了。實(shí)際上我就是按著新聞中的某些鏡頭描寫的，想來場(chǎng)景應(yīng)該不差。雖說雷同，但卻無意抄襲。

5.1 處理原則

1)原平西站Ⅰ道：對(duì)鄰近軌道結(jié)構(gòu)采用專用銷釘錨固后,拆除施工縫及其前后一定范圍內(nèi)的道床板，對(duì)道床板縱向鋼筋狀態(tài)(變形、銹蝕等)進(jìn)行全面檢查后，重新施工道床板。

2)原平西站Ⅱ，3，4道：對(duì)鄰近道床采用專用銷釘錨固后,拆除離縫范圍及其前后一定范圍內(nèi)軌道結(jié)構(gòu)，道床板留出鋼筋搭接區(qū)，重新設(shè)置底座及縱連道床板，確保結(jié)構(gòu)安全。

5.2 處理方案

1)錨固長(zhǎng)度的計(jì)算。

a.原平西站Ⅰ道：按道床板溫度變化10 ℃計(jì)算,則道床板溫度力為：F=αEΔTA=0.000 01×34 000×10× 2.8×0.26=2.475 MN。

支承層地段每根銷釘抗力取46 kN，則需要銷釘根數(shù)54根。按照每?jī)筛壵?650 mm)間設(shè)置6根,則需設(shè)置9排。

b.原平西站Ⅱ，3，4道：假定道床板溫度變化為15 ℃,則道床板溫度力為：F=αEΔTA=0.000 01×34 000×15×2.8×0.26=3.71 MN。

支承層地段每根銷釘?shù)目沽Π凑?6 kN計(jì)算，則需要銷釘根數(shù)81根。按照每?jī)筛壵?650 mm)間設(shè)置6根,則需設(shè)置14排。

2)拆除前處理段落。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)支承層假縫的位置對(duì)以上處理段落進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證道床板、支承層拆除邊緣位于支承層假縫位置，且拆除長(zhǎng)度不小于12 m。

3)施工方案。

a.施工溫度要求。

選擇與原道床板混凝土澆筑合龍溫度溫差變化相對(duì)較小的時(shí)段施工，各工序(軌道結(jié)構(gòu)拆除、道床板、底座板的重新施工)施工溫度與原道床板混凝土澆筑合龍時(shí)溫度相差不超過Ⅰ道10 ℃；Ⅱ，3，4道15 ℃。

b.植筋加固(見圖2)。

植筋范圍及數(shù)量。Ⅰ道：對(duì)道床板鑿除范圍外兩側(cè)各10根軌枕間采取銷釘加固，相鄰軌枕間布置6根。Ⅱ，3，4道：對(duì)道床板鑿除范圍外兩側(cè)各15根軌枕間進(jìn)行加固，共設(shè)置14排銷釘，相鄰軌枕間布置6根。鉆孔植筋技術(shù)要求:銷釘采用喜利得HCC-DCT M27×350專用銷釘，鉆孔直徑30 mm，鉆孔深度470 mm。植筋膠采用喜利得RE500SD改性環(huán)氧類膠粘劑，需滿足GB 50728—2011工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范所要求Ⅰ類A級(jí)膠標(biāo)準(zhǔn)。

c.道床板拆除。

Ⅰ道：鑿除施工縫兩側(cè)各2根軌枕范圍內(nèi)道床板混凝土，道床板宜采用從外向內(nèi)分幅鑿除方式，不得一次性全部鑿開(見圖3)。

Ⅱ，3，4道：鑿除前述范圍內(nèi)道床板、支承層，相鄰道床板留出鋼筋搭接區(qū)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)支承層假縫的位置對(duì)拆除段落進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證道床板、支承層鑿除邊緣位于支承層假縫位置，且拆除長(zhǎng)度不小于12 m(見圖4)。

施工過程中應(yīng)注意保護(hù)預(yù)留搭接區(qū)的縱向鋼筋，其余縱筋及橫向鋼筋全部拆除，采用新鋼筋；鑿除施工應(yīng)盡量減少對(duì)相鄰軌道結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)；對(duì)既有鋼軌增加防護(hù)罩進(jìn)行保護(hù)。

d.軌道結(jié)構(gòu)重新施工。

鑿除范圍內(nèi)采用底座板+道床板結(jié)構(gòu)，道床板與底座間通過銷釘錨固，每?jī)筛壵黹g設(shè)置6根。

底座板施工。底座板施工前應(yīng)對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行清理，基礎(chǔ)應(yīng)滿足鋪設(shè)無砟軌道的要求，基礎(chǔ)頂面應(yīng)平整。底座板施工前應(yīng)對(duì)路基表面進(jìn)行清潔，灑水濕潤(rùn)但無多余的水并保濕。按照《路基地段CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》(圖號(hào)：大西原運(yùn)施修軌01-11)布置混凝土底座板鋼筋。按照相關(guān)要求設(shè)置銷釘。采用早強(qiáng)混凝土(配合比等技術(shù)指標(biāo)需經(jīng)審核)澆筑底座板混凝土，嚴(yán)格控制新澆筑混凝土的出機(jī)及入模溫度，混凝土澆筑后應(yīng)盡早全面覆蓋及保濕，按照相關(guān)規(guī)范要求對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

道床板施工。道床板鋼筋綁扎及軌枕布置。道床板混凝土鑿除后，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，對(duì)已斷開道床板縱向鋼筋采用與縱向鋼筋同型號(hào)的HRB400 級(jí)鋼筋進(jìn)行連接(搭接長(zhǎng)度、搭接率等應(yīng)滿足規(guī)范相關(guān)要求，同一連接區(qū)段內(nèi)縱向鋼筋的焊接接頭面積百分率不應(yīng)大于25%,鋼筋綁扎搭接接頭連接區(qū)段的長(zhǎng)度為1.3倍搭接長(zhǎng)度)。

除縱、橫向接地鋼筋交叉點(diǎn)按規(guī)定焊接外，其余縱向鋼筋與橫向鋼筋(含軌枕桁架橫向鋼筋)交叉點(diǎn)處均設(shè)置絕緣卡做絕緣處理，絕緣卡應(yīng)滿足相關(guān)技術(shù)要求(見圖5)。

按照原有位置重新布置軌枕，精確調(diào)整軌距、水平、高程后，方可進(jìn)行道床混凝土澆筑。

澆筑混凝土。當(dāng)再次施工道床板時(shí)，必須對(duì)既有道床板進(jìn)行鑿毛處理，鑿到露出堅(jiān)實(shí)的骨料，清潔后提前進(jìn)行預(yù)濕處理，并使用界面劑，確保新老混凝土的結(jié)合。

澆筑混凝土前，要確保底座板表面上無雜物，應(yīng)用高水壓槍對(duì)底座板表面進(jìn)行清洗，并拉毛處理，確保道床板與底座板的連接質(zhì)量。

澆筑混凝土?xí)r應(yīng)防止對(duì)模板及鋼筋絕緣卡的撞擊。道床澆筑后按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行抹面，混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前禁止在道床上行車及碰撞軌枕。

道床混凝土澆筑開始至終凝前應(yīng)選擇溫度變化相對(duì)較小的時(shí)候。

混凝土澆筑后及時(shí)松開扣件，松開扣件的時(shí)機(jī)應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定。

采用早強(qiáng)混凝土(配合比等技術(shù)指標(biāo)需經(jīng)審核)進(jìn)行澆筑，嚴(yán)格控制新澆筑混凝土的時(shí)機(jī)，確保道床板合龍溫度與原道床板合龍溫度一致。

軌道結(jié)構(gòu)施工時(shí)應(yīng)注意混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境類別和環(huán)境作用等級(jí)，嚴(yán)格控制混凝土的最大水膠比和最小膠凝材料的用量，滿足TB 10005—2010鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定。

按照相關(guān)規(guī)范要求對(duì)混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保證混凝土質(zhì)量。

5.3 施工注意事項(xiàng)

1)本處理方案應(yīng)在要求的溫度范圍內(nèi)施工。2)道床板混凝土應(yīng)精細(xì)鑿除，不得損壞軌道結(jié)構(gòu)。3)鉆孔深度應(yīng)滿足470 mm，確保植筋加固，監(jiān)護(hù)人員應(yīng)逐處測(cè)量，做好記錄。4)整治過程中加強(qiáng)對(duì)相鄰線路及既有設(shè)備的保護(hù)，密切關(guān)注相鄰軌道結(jié)構(gòu)的情況，發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)補(bǔ)救。5)采取必要措施保證新老混凝土的結(jié)合質(zhì)量。6)線間封閉層及防水層應(yīng)按設(shè)計(jì)要求重新施工，保證排水暢通。

6 結(jié)語

通過15 d的連續(xù)施工整治，重新施作了底座及縱連道床板，通過精測(cè)精調(diào)，恢復(fù)了軌道平順性，整治前后高程對(duì)比見圖6。

CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道道床板施工縫起拱，道床板與支承層出現(xiàn)離縫的病害得到了徹底解決；但是該類病害的整治難度大，施工周期長(zhǎng)，因此，要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的前期檢查及驗(yàn)收卡控，確保高鐵各類病害隱患能夠提前發(fā)現(xiàn)并得到科學(xué)整修，必須在整修過程中，摸清病害發(fā)生的原因，科學(xué)合理的制定施工整修方案，確保高鐵的高可靠性、高穩(wěn)定性、高平順性。

[1] 鄒 洵.雙塊式無砟軌道道床板施工裂縫形成與整治探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2012(4)：69-72.

[2] 周會(huì)學(xué).高速鐵路雙塊式無砟軌道道床板裂縫成因及處理措施[J].民營(yíng)科技，2011(2)：98-101.

[3] 陸達(dá)飛.雙塊式無砟軌道裂縫形式及控制標(biāo)準(zhǔn)研究[J].鐵道勘察，2011(3)：89-92.

On arch camber maintenance of construction cracks at road bed plates of ballastless rails

Jing Tai

(TaiyuanRailwayBureau,Taiyuan030013,China)

Combining with the diseases at Yuanping-Taiyuan Railway comprehensive trial sections along Datong-Xi’an Expressway Railway, the paper analyzes the reasons for the construction cracks at the road bed plate of ballastless rails, introduces the construction design methods for CRTSⅠ double-block ballastless rails, and points out the treatment of diseases, so as to ensure the stability and smoothness of express railways.

ballastless rail, road bed plate, construction joint, disease maintenance

1009-6825(2016)05-0155-03

2015-12-01

荊 泰(1982- )，男，工程師

U213.244

A