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    CRTSⅡ型板式無砟軌道砂漿層快速更換技術(shù)研究

    2019-11-15 02:03:44王禹程中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海高鐵維修段
    上海鐵道增刊 2019年2期
    關(guān)鍵詞:離縫傷損植筋

    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。

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