CRTSⅠ型無(wú)砟軌道板預(yù)應(yīng)力鋼棒斷裂修復(fù)施工探討

徐 健 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海高鐵維修段

1 前言

為了提高剛度和承載力，我國(guó)目前所采用的CRTSⅠ型無(wú)砟軌道板通過(guò)在軌道板的橫向和縱向配置預(yù)應(yīng)力鋼棒來(lái)施加預(yù)應(yīng)力。然而在實(shí)際運(yùn)行使用過(guò)程中，動(dòng)車組列車高速通行，會(huì)對(duì)對(duì)軌道板產(chǎn)生復(fù)雜的反復(fù)荷載作用，導(dǎo)致部分預(yù)應(yīng)力鋼棒斷裂失效并竄出，進(jìn)而導(dǎo)致軌道板在預(yù)應(yīng)力鋼棒的端部錨固區(qū)開裂，影響軌道板使用的耐久性，典型的開裂破壞如圖1所示。同時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼棒斷裂使得軌道板的預(yù)壓應(yīng)力損失，因此軌道板的結(jié)構(gòu)受力性能發(fā)生改變。從工程設(shè)計(jì)角度來(lái)看，由于軌道板有較大的設(shè)計(jì)強(qiáng)度冗余，因此軌道板仍具有足夠的承載力以保證列車的正常運(yùn)行，不會(huì)對(duì)列車的安全性造成影響。但為了保證軌道板的使用壽命，及時(shí)對(duì)斷裂預(yù)應(yīng)力鋼棒的軌道板進(jìn)行防護(hù)和修復(fù)顯得尤為重要。

有關(guān)學(xué)者和專家對(duì)上述問題進(jìn)行了詳細(xì)的研究和探討，本文則在簡(jiǎn)要介紹預(yù)應(yīng)力鋼棒斷裂防護(hù)和修復(fù)施工流程的基礎(chǔ)上，基于滬寧城際線實(shí)際的施工經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)探討了施工流程中需要注意的問題，對(duì)修復(fù)時(shí)鋼絞線的張拉順序進(jìn)行了討論，并針對(duì)需要注意的問題提出了改進(jìn)意見。

圖1 典型的鋼棒斷裂導(dǎo)致局部破壞示意圖

2 修復(fù)施工流程介紹

軌道板原先配置的橫向和縱向預(yù)應(yīng)力鋼棒施工工藝復(fù)雜，而現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)只能利用夜晚列車停止運(yùn)行的天窗期作業(yè)，因此在斷裂鋼棒修復(fù)時(shí)，采用工藝較為簡(jiǎn)單的預(yù)應(yīng)力鋼絞線代替原先的鋼棒，軌道板橫向和縱向預(yù)應(yīng)力鋼棒修復(fù)的工藝相同，工藝分為七個(gè)步驟，具體的修復(fù)施工流程如圖2所示：

圖2 鋼棒斷裂修復(fù)施工工藝流程圖

由于在實(shí)際施工過(guò)程中軌道板之間的縱向間距較?。▋H有70 mm，如圖1所示），機(jī)械張拉的作業(yè)面空間不夠，因此在修復(fù)縱向預(yù)應(yīng)力鋼棒時(shí)采用套筒扳手通過(guò)旋動(dòng)螺母進(jìn)行人工張拉（如圖3所示），通過(guò)伸長(zhǎng)量的測(cè)量控制使得拉力到達(dá)預(yù)定值，而在修復(fù)橫向預(yù)應(yīng)力鋼棒時(shí)則采用液壓機(jī)器張拉。鋼棒斷裂修復(fù)施工主要環(huán)節(jié)的現(xiàn)場(chǎng)施工情況如圖3。

圖3 主要環(huán)節(jié)的現(xiàn)場(chǎng)施工情況

另外由于預(yù)應(yīng)力鋼棒斷裂失效時(shí)會(huì)釋放出巨大的能量，會(huì)竄出破壞端部錨固區(qū)的混凝土，進(jìn)而影響列車的行駛安全。因此在軌道板橫向端部（預(yù)應(yīng)力鋼板端部錨固區(qū)位置）需要放置一塊槽鋼，防止預(yù)應(yīng)力鋼棒斷裂時(shí)端部錨固區(qū)混凝土飛出砸到運(yùn)行列車。在橫向鋼棒斷裂修復(fù)施工完成后要及時(shí)將該槽鋼安裝上去，并確保安裝的牢固性。

3 注意問題及改進(jìn)建議

由于施工時(shí)間的限制，如圖2所示的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)工藝流程較為簡(jiǎn)單，然而為了確保短時(shí)間內(nèi)軌道板達(dá)到較好的修復(fù)效果，同時(shí)確保在修復(fù)過(guò)程中不造成二次破壞，在實(shí)際施工中對(duì)應(yīng)每個(gè)環(huán)節(jié)都有一些需要注意的問題，具體改進(jìn)意見如下：

（1）鑿開錨穴環(huán)節(jié)。在本環(huán)節(jié)需注意在鑿開錨穴的過(guò)程中不要因?yàn)橛昧^(guò)大而對(duì)錨穴周邊的軌道板造成二次破壞，因此建議采用人工破除的方式進(jìn)行開鑿，盡量減小開鑿對(duì)軌道板的影響。

（2）抽出鋼棒環(huán)節(jié)。在本環(huán)節(jié)需注意在截?cái)噤摪舴止?jié)取出的過(guò)程中要避免乙炔切割產(chǎn)生的高溫對(duì)旁邊軌道的影響，因此建議采用常溫機(jī)械切割的方式進(jìn)行切割，盡量減小高溫對(duì)軌道的影響。

（3）清理錨穴環(huán)節(jié)。在本環(huán)節(jié)需注意檢查錨穴內(nèi)是否有水分，如有則需要完全清理干凈，由于施工時(shí)間限制，因此建議采用高效干燥劑進(jìn)行水分清理，盡量減少錨穴內(nèi)水分對(duì)鋼絞線的腐蝕。

（4）注入油脂環(huán)節(jié)。在本環(huán)節(jié)需注意使油脂均勻涂抹在護(hù)套孔道的內(nèi)壁，由于孔道是水平的，油脂不易進(jìn)去，因此建議采用壓力較大的黃油槍進(jìn)行油脂注入，盡量使得油脂在護(hù)套孔內(nèi)覆蓋均勻。

（5）穿鋼絞線環(huán)節(jié)。在本環(huán)節(jié)需注意在鋼絞線從護(hù)套孔道另一端穿出時(shí)，避免孔道內(nèi)被擠出的油脂污染錨穴，因此建議在另一端設(shè)置專門的導(dǎo)管引流被擠出的油脂，盡量減小擠出油脂對(duì)錨穴的污染。

（6）應(yīng)力張拉環(huán)節(jié)。在本環(huán)節(jié)需注意在鋼絞線張拉時(shí)控制好張拉應(yīng)力，尤其是縱向鋼棒修復(fù)時(shí)采用的是人工張拉，因此建議規(guī)范人工張拉流程，嚴(yán)格控制張拉量，盡量不改變軌道板原有受力特性。

（7）封錨養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)。在本環(huán)節(jié)需注意留足最后的封錨時(shí)間，避免封錨后砂漿強(qiáng)度還未到達(dá)設(shè)計(jì)值列車便開始運(yùn)行，因此建議在砂漿中加入早強(qiáng)劑等摻合料，盡量減少封錨砂漿形成一定強(qiáng)度的時(shí)間。

與此同時(shí)，在端部錨具放置的地方要注意開鑿的平整以及錨具放置的平整，避免在張拉或者后期使用過(guò)程中由于應(yīng)力集中造成錨具周圍混凝土的剪切破壞。

4 張拉順序和效果的討論

由預(yù)應(yīng)力施工方法可知，在進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉時(shí)應(yīng)遵循對(duì)稱張拉的原則，而對(duì)于軌道板的預(yù)應(yīng)力張拉順序如圖4所示，其中平面圖中所標(biāo)注的數(shù)字為橫向預(yù)應(yīng)力鋼棒的張拉順序，剖面圖中所標(biāo)注的數(shù)字為縱向預(yù)應(yīng)力鋼棒的張拉順序。橫向方式為單端張拉，縱向張拉方式為雙向同步張拉。

圖4 軌道板的預(yù)應(yīng)力張拉順序

因此在預(yù)應(yīng)力鋼棒斷裂修復(fù)施工過(guò)程中也要考慮修復(fù)的順序，建議按照?qǐng)D4中軌道板的預(yù)應(yīng)力張拉順序進(jìn)行修復(fù)張拉，同時(shí)在張拉過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力的大小。避免修復(fù)張拉的順序以及張拉力過(guò)大或者過(guò)小對(duì)軌道板的受力產(chǎn)生影響。

另外軌道板預(yù)應(yīng)力鋼棒斷裂修復(fù)施工過(guò)程中僅對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼棒斷裂的地方進(jìn)行替換修復(fù)，因此修復(fù)后的軌道板由先前完好的預(yù)應(yīng)力鋼棒和現(xiàn)在替換的預(yù)應(yīng)力鋼絞線提供預(yù)應(yīng)力共同工作。然而預(yù)應(yīng)力鋼棒和預(yù)應(yīng)力鋼絞線兩者的材料性能不同，兩者錨固的方式也不同，兩者放置的時(shí)間也不同。因此修復(fù)替換后的軌道板和未替換修復(fù)的軌道板之間的受力性能差別有多大不得而知，因此作者認(rèn)為該修復(fù)方法的有效性需要進(jìn)行深入的科學(xué)驗(yàn)證。就現(xiàn)階段而言，可在修復(fù)施工過(guò)程中在替換的鋼絞線上放置應(yīng)力傳感器，監(jiān)測(cè)修復(fù)后的鋼絞線的受力情況，進(jìn)而可以獲知修復(fù)后的軌道板的受力特性。

5 結(jié)論

本文在簡(jiǎn)要介紹鐵路CRTSⅠ、Ⅲ型無(wú)砟軌道板預(yù)應(yīng)力鋼棒斷裂修復(fù)施工流程的基礎(chǔ)上，基于實(shí)際工程對(duì)施工流程中需要注意的問題進(jìn)行了詳細(xì)探討，并針對(duì)需要注意的問題提出了相應(yīng)的改進(jìn)建議，通過(guò)改進(jìn)建議可提高修復(fù)效果。