論有砟固化道床在高速客專運用的可行性

孟慶垚

摘要：近十年來，國內(nèi)高速鐵路客運專線有著很大的發(fā)展。目前來說，高速客運專線以無砟軌道道床形勢為主，該種道床優(yōu)點顯著，在使用周期、施工時間、可靠性和耐久性等因素上具有相當?shù)膬?yōu)勢。但也有其一定的缺陷，軌道彈性差，一旦受到外力破壞后搶修難、影響時間長等。據(jù)作者本人了解聚氨酯道床的特性剛好能彌補解決無砟道床的缺陷，本文結(jié)合大西鐵路客運專線有砟固化試驗段，對聚氨酯固化道床現(xiàn)場的現(xiàn)場施工過程及成型后試驗階段道床整體情況進行簡要介紹，談?wù)劰袒来步窈笤诟咚倏瓦\專線運用的可行性。

關(guān)鍵詞：高速客專；聚氨酯道床；可行性

大西高鐵是從山西大同到陜西西安的一條鐵路客運，是國家中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃的一條客運專線，也是中國”八縱八橫”客運專線網(wǎng)的其中京昆通道的重要組成部分。該線路北起山西大同市，經(jīng)朔州、忻州、太原、晉中、臨汾、運城、永濟、渭南等9市31縣（區(qū)）至陜西西安，全長859公里。中鐵二十五局集團第一工程有限公司承擔了忻州至太原區(qū)段的長軌鋪設(shè)，根據(jù)鐵路總公司自主知識產(chǎn)權(quán)綜合實驗要求，在大西客專該標段內(nèi)正線DKl73+579-DKl74+455.73處進行有砟道床聚氨酯固化試驗，單線長度877m。本文結(jié)合該段聚氨酯固化道床施工控制過程、工藝流程及實驗過程道床情況進行了研究和總結(jié)，也會從經(jīng)濟性等方面為今后聚氨酯固化道床是否便于廣泛應(yīng)用于高速鐵路提供參考。

一、聚氨酯固化道床結(jié)構(gòu)如何形成

作者在施工前，向鐵科院專家了解到，聚氨酯固化道床是一種新型軌道結(jié)構(gòu)，是在已經(jīng)達到穩(wěn)定的有砟道床內(nèi)，澆注由異氰酸酯與多元醇等組成的混合料?；旌狭显诘理膯柖虝r間內(nèi)會完成發(fā)泡、膨脹直到凝固形成泡沫狀聚氨酯彈性材料。擠滿道砟問的空隙，牢牢粘粘道砟顆粒，形成具有較好彈性整體道床結(jié)構(gòu)。

二、聚氨酯固化道床施工工藝流程

聚氨酯泡沫固化道床試驗段有砟軌道工程施工各分項工程依次為：在瀝青墊層上進行碎石底砟鋪設(shè)→鋪軌前預(yù)鋪道砟→鋪枕鋪軌鋪軌后分層上砟整道→長軌焊接、應(yīng)力放散及鎖定→軌道精調(diào)整理→聚氨酯泡沫固化道床澆筑→發(fā)泡完成形成固化道床。

三、施工過程的控制

1.有砟道床的材料選用

按《鐵路碎石道砟》（TB/2140-2008）相關(guān)技術(shù)要求及聚氨酯復(fù)合材料性能來說，應(yīng)采用特級水洗道砟。結(jié)合山西境內(nèi)暫無特級道砟資質(zhì)廠家，與相關(guān)試驗人員研究后，進行了普通一級道砟固化實驗。實驗結(jié)果表明（詳見圖3），普通一級道砟固化結(jié)果并不理想，主要因為含泥、含灰量較大，影響了復(fù)合發(fā)泡效果以及與道砟粘接強度。為了能取得最終符合實驗?zāi)康牡慕Y(jié)果，選用了由山東泰安特級道砟廠生產(chǎn)的特級水洗道砟。

2.施工過程控制

（1）嚴格采用合格的特級水洗道砟，裝車過程監(jiān)理共同旁站、運輸工程采取封閉車皮，進場后對道砟質(zhì)量和清潔度的驗收按照標準嚴格執(zhí)行。驗收合格后攤鋪底砟。

（2）底砟整平后用18t壓路機碾壓6遍后達到150mm厚，平整度小于20mm/m3，密實度大于1.6g/cm3（監(jiān)理旁站情況下采用灌水法檢測）。

（3）道砟整平后用8t壓路機碾壓4遍后達到200mm厚，平整度小于20mm/3密實度大于1.6g/cm3（鐵科院利用BH5049y道床密度測試儀檢測）。

（4）人工配合挖掘機吊鋪軌枕，將擺放在右線中的長鋼軌撥上左線鋪設(shè)。

（5）搗固作業(yè)采用DCL-32連續(xù)走行搗固車，穩(wěn)定作業(yè)采用WD-320K穩(wěn)定車。搗固作業(yè)6次，穩(wěn)定作業(yè)16遍。完成后鐵科院進行道床狀態(tài)參數(shù)檢測，達到開通前客專標準，見下表。

（61四次整道后采用K922型移動焊接機焊接，按2km一個單元軌節(jié)進行應(yīng)力放散及鎖定。

（7）調(diào)整軌距和軌距變化率。軌距與標準軌距（1435mm）偏差±hnm，軌距變化率不大于1/1500。

（8）鐵科院進行道床狀態(tài)參數(shù)檢測后進行聚氨酯澆筑作業(yè)，通過烘干冷卻設(shè)備使用熱風對道砟進行烘干除濕，烘干后再吹風冷卻道床，最后在道床濕度、溫度滿足要求的前提下，采用澆注設(shè)備澆注聚氨酯材料，同時采用保壓小車和施工車輛對軌道保壓，發(fā)泡完成形成聚氨酯固化道床。

四、有砟道床聚氨酯固化自主知識產(chǎn)權(quán)實驗過程及結(jié)果

一系列試驗施工階段結(jié)束，大西高鐵于2015年6月開始全方位自主知識產(chǎn)權(quán)實驗，截至2017年8月，歷時兩年有余的試驗全部結(jié)束并獲取了大量實際數(shù)據(jù)。向現(xiàn)場參加試驗過程專家了解到聚氨酯固化道床能兼具有有砟軌道和無砟軌道的優(yōu)點：夠保證列車運行的安全性，不會受高速列車運行影響出現(xiàn)飛砟；彈性好，可長期保持整體性和穩(wěn)定性；對軌道結(jié)構(gòu)減振、降噪效果明顯；具有良好的防污染功能，維修搶修方便、迅速。

五、結(jié)論與建議

該段線路選擇在路基橋梁過渡段，從試驗結(jié)果來看，優(yōu)勢明顯。就本文談?wù)摰姆较騺碚f，且目前技術(shù)標準已經(jīng)具備。聚氨酯固化道床具備在高速鐵路應(yīng)用的可行性。但現(xiàn)階段僅應(yīng)用于無砟道床受損搶修，不具備全面推廣應(yīng)用的條件，原因有以下幾點：

1.特級道砟的選用針對很多地域來說經(jīng)濟性不高。

2.全面組織施工過程繁瑣、成本角度先期投入高于其他兩種通用道床。

3.質(zhì)量控制受外部干擾大，特別風沙地區(qū)很難確保固化效果。

為此，建議解決一下問題后再研究全面推廣的可行性：

1.解決道砟材質(zhì)與聚氨酯復(fù)合材料高標準匹配問題，對符合材料深化改良，降低對道砟級配及清潔度的要求。

2.降低聚氨酯復(fù)合材料成本及施工成本，提高工效及降低經(jīng)濟性投入。