CRTSⅡ型板式無砟軌道砂漿層快速更換技術(shù)研究

王禹程 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海高鐵維修段

1 引言

CRTSⅡ型板式無砟軌道主要應(yīng)用于設(shè)計時速350 km的高速線路上。我國CRTSⅡ型板式無砟軌道正線運(yùn)營里程約為4 851.5 km，主要集中分布在華北、華東地區(qū)。CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)采用高精度預(yù)制軌道板，通過縱向張拉連接的方式，將軌道板縱向連成整體，以減少自由邊并形成整體受力，軌道結(jié)構(gòu)整體性大大提高，由此帶來線路運(yùn)行的高平順性和高舒適性。CRTSⅡ型板式無砟軌道由鋼軌、扣件、軌道板、水泥乳化瀝青砂漿充填層（以下簡稱CA砂漿）以及支承層或底座板等組成，其中CA砂漿是軌道結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，厚度一般為20 mm～40 mm，主要由石油瀝青、水泥、細(xì)骨料、水以及多種添加劑組成，現(xiàn)場施工時由瀝青乳液和干料兩種組分混合而成。在無砟道床中承擔(dān)支撐調(diào)整、緩沖協(xié)調(diào)、黏結(jié)約束等功能。

2 病害情況

圖1 板面植筋失效及冒漿

運(yùn)營期間，在站內(nèi)高封閉（封閉層面與軌道板上表面大致平齊）路基地段發(fā)生過多處CA砂漿傷損、脫空等病害，病害呈現(xiàn)三個共性特征：

（1）軌道幾何尺寸變化明顯，尤其是高低，最大時超過了臨時補(bǔ)修標(biāo)準(zhǔn)。

（2）軌道板表面有泥漿及砂漿堆積，從失效植筋孔、接縫離縫等部位析出，如圖1所示。

（3）CA砂漿傷損明顯，用鋼棒等工具可以輕易將CA砂漿碎塊取出。砂漿碎塊表面光滑無棱角，有被水流沖刷的痕跡，如圖2所示，兩側(cè)脫空基本對稱，每塊板（長6.5 m）沿線路縱向脫空長約2.5 m～3.5 m。

圖2 砂漿碎塊及砂漿脫空

CA砂漿傷損、脫空是砂漿層不斷劣化發(fā)展的結(jié)果，主要原因有以下兩點(diǎn)：

（1）高封閉地段排水不良，雨水通過封閉層與軌道板間隙、寬接縫離縫處、失效植筋孔等處所滲入軌道板與砂漿離縫中。列車通過時，在周期性的動荷載作用下，不斷拍打砂漿層，由于采取了高封閉層，水排不出去，使砂漿不斷磨蝕，甚至成塊碎裂。

（2）砂漿層結(jié)構(gòu)不良。從運(yùn)營維護(hù)角度來看，砂漿層結(jié)構(gòu)狀態(tài)整體不良，其強(qiáng)度與耐久性低于設(shè)計預(yù)期。運(yùn)營過程中，在外部環(huán)境及周期性荷載作用下，CA砂漿層病害一般按照離縫、流漿、碎裂、擠出失效等階段逐步惡化。而高封閉路基地段砂漿層病害由于遮擋無法檢查，最終導(dǎo)致傷損脫空、軌道幾何尺寸超限。

在CRTSⅡ型板式無砟軌道設(shè)計理念中，軌道板通過CA砂漿調(diào)整層、底座板（或支承層）粘結(jié)成一個整體共同受力，在力學(xué)上被視為只承受軸向力的桿件。CA砂漿調(diào)整層與底座板（或支承層）逐漸分層，無法實(shí)現(xiàn)共同受力，將導(dǎo)致CRTSⅡ型板結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。

3 砂漿層更換技術(shù)

以影響運(yùn)輸效率最小化為原則，研究制定不切割鋼軌，一個天窗內(nèi)完成傷損砂漿層的清除及重新灌注的更換技術(shù)。主要施工步驟：寬窄接縫鑿除并安裝扣壓裝置，鋼軌及軌道板同步抬升，砂漿層清理，軌道板精調(diào)，聚合物水泥砂漿灌注，張拉鎖定及寬窄接縫恢復(fù)，板底注膠等。其基本施工流程如圖3所示，其中關(guān)鍵工序需在一個天窗內(nèi)完成。

圖3 砂漿層更換基本施工流程

主要工藝流程如下：

（1）作業(yè)準(zhǔn)備。對施工區(qū)域前后100 m線路扣件進(jìn)行復(fù)緊；對作業(yè)區(qū)域內(nèi)鋼軌面與板面進(jìn)行高程和平面測量；鑿除兩線間及路肩側(cè)封閉層混凝土；施工區(qū)域兩端錨固區(qū)植筋，如軌道板已有錨固植筋，需將失效鋼筋取出，施工完畢后重新植筋錨固。鑿除板兩端寬窄接縫混凝土，鑿除寬窄接縫混凝土并安裝扣壓裝置。

（2）鋼軌及軌道板抬升：提前測量實(shí)際鎖定軌溫，確定最佳作業(yè)溫度條件。松開前后各3塊軌道板扣件，抬高軌道板，并用木塊墊起。

（3）清除原砂漿層：采用電鎬、風(fēng)鎬等工具，從側(cè)面迅速鑿除傷損砂漿層。砂漿層清理如圖4所示。

（4）軌道板就位、精調(diào)：通過調(diào)節(jié)精調(diào)爪，將軌道板置于目標(biāo)高度位置，對軌道板進(jìn)行定位。

（5）快硬聚合物水泥砂漿拌合及灌注：在軌道板側(cè)面利用土工布、木板或鋼板等材料進(jìn)行封邊，支立砂漿灌注模板，并設(shè)置排氣口。采用專用的聚合物水泥砂漿攪拌機(jī)對砂漿進(jìn)行攪拌，攪拌完成后迅速進(jìn)行工作性能檢測，檢測合格后即可開展砂漿灌注工作。采用的聚合物水泥砂漿攪拌機(jī)。聚合物水泥砂漿拌制完成并檢測合格后，開始灌注。

（6）作業(yè)收尾。拆除寬窄接縫扣壓裝置，安裝張拉鎖件并張拉鎖定，安裝鋼筋籠，利用聚合物混凝土對寬窄接縫重新澆筑；對施工區(qū)域軌道板進(jìn)行植筋錨固；對施工區(qū)域前后100 m范圍內(nèi)進(jìn)行測量及軌道精調(diào)；對錨固區(qū)軌道板進(jìn)行離縫注膠；線間或路肩封閉層澆筑并嵌縫。

圖4 原砂漿層清理

4 結(jié)束語

通過砂漿層更換，砂漿層脫空得以徹底修復(fù)，并恢復(fù)軌面平順性，經(jīng)過一年多的運(yùn)營未發(fā)生次生病害且動靜態(tài)監(jiān)測情況良好，形成了砂漿層快速更換的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)流程。整治關(guān)鍵是開發(fā)運(yùn)用能夠滿足CA砂漿快速修復(fù)的聚合物水泥砂漿；其次是研究寬接縫扣壓及砂漿層清理工裝，提高作業(yè)效率，滿足天窗作業(yè)要求。

高封閉砂漿層傷損不易發(fā)現(xiàn)，如板面有冒漿需及時開挖檢查處理，重點(diǎn)關(guān)注錨固植筋孔的狀態(tài)，如發(fā)現(xiàn)膠體失效、鋼筋竄出、積水冒漿等現(xiàn)象，需測量軌道幾何尺寸，如發(fā)現(xiàn)軌面變化，及時采取限速等緊急措施，確保行車安全。日常需重視對砂漿層病害的統(tǒng)計分析，以安全性、經(jīng)濟(jì)性為原則，制定砂漿層離縫注膠、寬窄接縫離縫柔性填充、反水坡不足地段打磨的成區(qū)段綜合整治方案，延緩砂漿層病害的發(fā)展速度。