高速铁路无砟轨道结构病害和快速维修方法探究

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1、高速铁路无砟轨道结构病害和快速维修方法探究　　摘要：本文结合高速铁路的运营案例，提出砂浆层与轨道板结构离缝、砂浆层缺损、预埋套管伤损、混凝土伤损快速维修方法和施工步骤，在高速铁路无砟轨道结构中使用效果良好。关键词：高速铁路无砟轨道病害维修中图分类号：U238文献标识码：A文章编号：我国无砟轨道线路长、区域大，维修量大，一旦发现问题维修较难，不可避免地出现损坏和老化，高速行驶的列车对无砟轨道的破坏更加严重，若不及时维修，无法正常运营。无砟轨道是新生事物，无砟轨道维修技术是高速铁路长期安全运营的保障。我国高速铁路运营安全要求及天窗时间，并通过对京津城际铁路、

2、石太客运专线、沪宁城际铁路调研，将常见无砟轨道结构病害进行分类，研发了维修材料和快速维修方法，并在多条高速铁路无砟轨道结构中使用，效果良好。1、无砟轨道病害我国高速铁路的无砟轨道主要类型为CRTSI型和CRTSⅡ型，其中CRTS8I型为单元板式无砟轨道，CRTSⅡ型为纵连板式无砟轨道，虽然结构设计不同，但同为板式无砟轨道，出现的结构病害大体相同。1．1砂浆垫层与轨道板结构离缝砂浆层与轨道板结构离缝又称轨道板吊空。CRTSI型无砟轨道的砂浆层与轨道板结构离缝主要出现在轨道板四角，部分出现在轨道板中部，造成轨道板吊空原因：一是轨道板四角翘曲；二是灌注砂浆不饱

3、满；三是轨道板与砂浆层热胀冷缩速率不同；四是钢轨精调时由扣件引起。根据国外高速铁路经验和对我国高速铁路的调研，砂浆层与轨道板离缝在2mm及以上时，轨道结构造成的危害表现为：(1)动车组列车高速通过时，轨道板对砂浆层产生高频率拍打，加速砂浆层伤损和老化；(2)大面积的轨道板吊空，造成轨道结构不平顺，动车组列车高速通过时，车体摇晃，影响舒适性；(3)轨道板四角吊空，动车组列车通过时轨道板表面应力增大，承受的屈折应力远大于设计要求，造成轨道板伤损；(4)动车组列车通过时，轨道板上下晃动影响轨道板上的相应扣件系统，造成扣件系统不同程度伤损。CRTSII型无砟轨道

4、的砂浆层和轨道板结构离缝与CRTSI型不同。CRTSⅡ型无砟轨道为纵连板式结构，1mm以下离缝，即便是贯穿缝，也较难被轨检车发现，目前主要靠人工排查。随着雨雪侵蚀及动车组列车通过时对轨道板与砂浆层的拍打，离缝逐渐加深加大，往往伤损轨道板。81．2砂浆层缺损结构病害砂浆层缺损指砂浆因过度老化导致砂浆层断裂和剥落，主要出现在我国早期的无砟轨道试验段。新建线路开通时间短，砂浆层采用了优化的砂浆配方，以及灌注袋的保护，尚未出现此类病害，长期运营可能会出现。1．3预埋套管伤损无砟轨道扣件系统紧固部件普遍采用预埋尼龙套管，部分尼龙套管随着线路运营老化，造成扣件系统失

5、效，影响行车安全。1．4混凝土伤损混凝土伤损指无砟轨道混凝土结构伤损，主要包括轨道板承轨槽掉块且扣件系统无法紧固、轨道板混凝土掉块且钢筋裸露、侧向挡块大面积掉块、混凝土底座及路基混凝土裂缝等。2、维修原则与材料选择2．1维修原则(1)快速维修。目前，我国高速铁路昼间行车密度大，无法对运营线路进行检查，日常养护维修普遍放在夜间，一般养护维修天窗时问为4h内，病害整治维修时间必须在天窗时间完成，材料强度必须在天窗时间达到，否则将影响正常运营。(2)8“可二次”维修性。对维修后出现的二次伤损需能进行再次维修，要求维修材料具有“可维修”性，或从无砟轨道结构病害处

6、彻底剔除，或维修材料可以进行反复维修，新旧维修材料融合良好。2．2材料的选择根据无砟轨道结构病害类型和维修原则，早期用于无砟轨道快速维修的材料为无机材料快干水泥砂浆价格便宜，黏结强度较低，自身强度不高，主要用于非受力混凝。水泥乳化沥青砂浆作为砂浆层修补材料，曾被大量应用于新干线的无砟轨道结构砂浆层维修，因其耐腐蚀性和耐冻融性差，在维修后3～5年出现不同程度的二次伤损，目前逐渐被乙烯基树脂代替。无机材料不能满足无砟轨道养护维修需求，有机材料被大量用于无砟轨道快速维修，主要有环氧树脂、乙烯基树脂、异丁烯树脂和有机硅材料。环氧树脂因其良好的机械性能和对混凝土优

7、良黏结性能用于混凝土裂缝和缺损维修；异丁烯树脂和乙烯基树脂用于砂浆层离缝和缺损维修；有机硅因其高昂价格和特殊的材料性能用于混凝土伸缩缝。这些有机材料具有“可二次”维修性，新材料可在旧材料基础上进行维修，无需清除。3、维修方法无砟轨道快速维修使用的维修材料为自主研发，符合《高速铁路无砟轨道线路维修规则》中的各项指标要求。83．1砂浆层与轨道板结构离缝维修针对砂浆层与轨道板结构离缝维修，目前最有效的方法是注浆。根据压力大小，注浆分为常压注浆法、低压注浆法和高压注浆法。由于轨道系统的开放性和离缝高度的微小性，在实验中发现，高压注浆法使维修材料流入不该进入的轨道

8、部件中；常压注浆法难以将缝隙灌注饱满；低压注浆法最为合理，动车组列车通过时轨道板