高速鐵路CRTSⅢ型板式無砟軌道養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)研究①

甄相國

(湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南衡陽 421000)

現(xiàn)在我國投入運(yùn)行的CRTSⅢ型無砟軌道的建設(shè)是在CRTSⅠ型、CRTSⅡ型應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)研究基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，但是在實(shí)際修建過程中還需要結(jié)合我國各地區(qū)的實(shí)際地理情況。軌道組成結(jié)構(gòu)基本相同，主要包括隧道、橋梁、路基等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，再加上預(yù)制軌道板、鋼軌、自密實(shí)混凝土填充層、扣件系統(tǒng)、混凝土底座、以及隔離層等部分組成[1]。由于CRTSⅢ型板式無砟軌道在我國高速鐵路運(yùn)行中投入使用的時間并不長，軌道線路維修養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)較少，相應(yīng)技術(shù)還需進(jìn)一步提高。

1 軌道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)傷損情況的原因分析

1.1 軌道板裂縫產(chǎn)生的原因

在CRTSⅢ型板式無砟軌道運(yùn)行過程中軌道板產(chǎn)生裂縫的主要表現(xiàn)形式為荷載裂縫與間接裂縫兩種，在軌道線路實(shí)際運(yùn)營中，通常情況下兩種工況相互作用，同時存在。

軌道板產(chǎn)生間接裂縫的主要原因是受到溫度收縮以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力等影響，在軌道未投入運(yùn)行前，軌道板側(cè)面出現(xiàn)大小不一的裂縫就屬于間接裂縫。軌道板出現(xiàn)這種裂縫對其承載能力幾乎不會造成影響，但是會增加軌道板結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕的發(fā)生幾率，進(jìn)而影響軌道板使用的耐久性。

軌道板產(chǎn)生荷載裂縫的主要原因是受到列車荷載壓力的影響，軌道板由于下部支撐狀態(tài)不良而導(dǎo)致表面發(fā)生開裂情況，或者軌道板底部因?yàn)槭艿綇澙饔枚霈F(xiàn)裂縫[2]。相關(guān)調(diào)查研究顯示，軌道板發(fā)生大跨度裂縫的主要原因是受到自密實(shí)混凝土狀態(tài)不良的影響。列車在荷載情況下，由于下部支撐不良引起的軌道板裂縫被稱為荷載裂縫，這種裂縫的表現(xiàn)特點(diǎn)就是寬度較大，會嚴(yán)重影響軌道幾何狀態(tài)和軌道結(jié)構(gòu)，一旦發(fā)現(xiàn)，需及時進(jìn)行處理，不然很可能會引起自密度混凝土或軌道板等道床結(jié)構(gòu)的損壞，甚至?xí)r效，對高速鐵路運(yùn)行的安全性影響較大。

1.2 自密實(shí)混凝土與軌道板產(chǎn)生離縫的原因

一方面，是因?yàn)槭┕べ|(zhì)量沒有達(dá)到國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，致使自密實(shí)混凝土灌注不飽和而引起離縫，這種軌道傷損現(xiàn)象在曲線超高地段的發(fā)生率較大。另一方面，因?yàn)镃RTSⅢ型板式無砟軌道建設(shè)過程中，自密實(shí)混凝土層與軌道板之間能夠粘結(jié)成一個整體是在預(yù)制軌道板預(yù)埋“門”型鋼筋作用下實(shí)現(xiàn)的。由于受到溫度梯度荷載作用的影響，板端極易出現(xiàn)下凹或翹曲現(xiàn)象，影響自密實(shí)混凝土灌溉成型后結(jié)構(gòu)層質(zhì)量以及施工的順利進(jìn)行，增加軌道板與自密實(shí)混凝土層發(fā)生離縫情況的幾率，尤其是軌道板板端位置[3]。若離縫發(fā)生情況并不嚴(yán)重，并不會對軌道靜態(tài)幾何形位造成較大影響，但是會在很大程度上影響板端位置軌道動態(tài)平順性。

1.3 軌道底座混凝土產(chǎn)生裂縫的原因分析

一是施工人員在進(jìn)行大體積混凝土澆筑施工時，保溫工作及降溫工作沒做到位，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差過大或者內(nèi)部溫度過高，致使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫；二是在施工過程中現(xiàn)場教導(dǎo)混凝土?xí)r，插入或振搗工作存在失誤，致使存在振搗棒抽撤過快、過振或漏振等情況，對混凝土的均勻性和密實(shí)性造成影響，有道裂縫的產(chǎn)生；三是路基沉降不均勻引起的裂縫；四是相關(guān)人員對于軌道線路實(shí)行的養(yǎng)護(hù)工作存在缺失，混凝土早期脫水，引起收縮裂縫。

2 CRTSⅢ型板式無砟軌道維修技術(shù)

2.1 低壓注漿技術(shù)

如果在CRTSⅢ型板式無砟軌道運(yùn)行過程中，軌道板出現(xiàn)較為嚴(yán)重的傷損或裂縫寬度較大，維修人員可以采用低壓注漿技術(shù)將樹脂材料填在裂縫中完成修補(bǔ)，在完成注漿后利用專用封縫帶、聚合物快硬水泥漿或者專用封縫材料等進(jìn)行封縫操作。用低壓注漿法填補(bǔ)軌道板裂縫，所選用的材料以及施工工藝等都需要符合我國鐵路維修的相關(guān)規(guī)定。

2.2 自密實(shí)混凝土層離縫維修技術(shù)

在CRTSⅢ型板式無砟軌道運(yùn)行過程中自密實(shí)混凝土層出現(xiàn)離縫損傷，鐵路維修人員可以采用低粘度樹脂材料進(jìn)行修補(bǔ)，材料性能應(yīng)滿足如下要求：粘度小于等于100mPa·s、拉伸強(qiáng)度隨時間延長而增大（2h拉伸強(qiáng)度大于等于6MPa；24h拉伸強(qiáng)度大于等于10MPa；7d拉伸強(qiáng)度大于等于15MPa）、凝膠時間小于等于30min、抗壓強(qiáng)度隨著時間延長而增大（2h大于等于15MPa；24h大于等于20MPa；7d大于等于30MPa）、粘結(jié)強(qiáng)度7d大于等于3MPa等等，離縫損傷修補(bǔ)完成后可以采用封邊帶或者封邊材料進(jìn)行封邊操作[4]。在自密實(shí)混凝土層離縫修補(bǔ)過程中工具和機(jī)械設(shè)備主要包括：鋼絲刷、注漿泵、真空除塵器等。修補(bǔ)工作應(yīng)選在氣溫在5℃～30℃的時間段，雨雪天氣會對施工造成不利影響，因此不宜施工。下面詳細(xì)介紹修補(bǔ)工藝。

①離縫區(qū)域表面的清潔工作需要利用壓縮空氣、真空除塵器或者鋼絲刷等工具來完成。

②利用封邊帶或封邊材料對自密實(shí)混凝土層離縫進(jìn)行封邊操作時，需要預(yù)留排氣孔和注漿口。

③樹脂修補(bǔ)材料的配比一定要符合相關(guān)規(guī)定。利用注漿泵從注漿口將修補(bǔ)材料注入離縫區(qū)域，注滿為止。

④封邊帶或封邊材料的拆除工作需要在修補(bǔ)材料固化以后才能實(shí)施，并檢查注漿是否飽滿，如飽滿程度不符合要求，需要重新注漿。

2.3 軌道底座裂縫修補(bǔ)技術(shù)

CRTSⅢ型板式無砟軌道底座在運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)的損傷問題就是混凝土裂縫，底座混凝土裂縫可分為三個等級，出現(xiàn)Ⅰ級裂縫時維修人員需要對裂縫位置和情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，底座混凝土出現(xiàn)Ⅱ級裂縫時，維修人員可以采用表面封閉方式進(jìn)行修補(bǔ)；軌道底座混凝土出現(xiàn)Ⅲ裂縫時，維修人員可以采用立模修補(bǔ)方式或者無壓注漿方式進(jìn)行修補(bǔ)。

2.4 板間樹脂砂漿傷損修補(bǔ)技術(shù)

CRTSⅢ型板式無砟軌道線路在運(yùn)行過程中出現(xiàn)沉降情況，致使板縫間樹脂砂漿出現(xiàn)損傷的時候，鐵路維修人員對樹脂砂漿的傷損程度進(jìn)行分析和評估，以根據(jù)實(shí)際傷損情況制定相應(yīng)的維修方案。若僅為板間端面出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，可以才開裂部位鑿開一條間隙，在清理干凈間隙雜物后，采用粘度較低的環(huán)氧樹脂進(jìn)行灌注修補(bǔ)操作；若是樹脂砂漿本體彈性模量大幅增加或者出現(xiàn)大量開裂老化現(xiàn)象時，就需要將軌道線路受損地段的軌道板進(jìn)行頂升操作，將受損樹脂砂漿全部清除掉，之后采用重新灌注環(huán)氧樹脂砂漿的方式來修復(fù)受損的樹脂砂漿本體。

3 結(jié)語

綜上所述，我國對于CRTSⅢ型板式無砟軌道的研究和建設(shè)時間還比較短，很多技術(shù)研究和理念研究還不夠完善，因此，CRTSⅢ型板式無砟軌道在運(yùn)行過程中一旦出現(xiàn)損傷情況，維修人員一定要按照既有的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行科學(xué)的養(yǎng)護(hù)與維修。