高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)部件快速更換技術(shù)

甄相國

摘 ? 要：為了實(shí)現(xiàn)在高速鐵路運(yùn)行期間利用天窗時間對損害結(jié)構(gòu)部件進(jìn)行快速更換的目的，鐵路維修部門加強(qiáng)了對無砟軌道結(jié)構(gòu)部件更換裝備及更換材料的研究，提出部件快速更換技術(shù)，形成符合我國無砟軌道實(shí)際情況的維修技術(shù)體系，這對于提高我國高鐵運(yùn)行安全有重要意義。

關(guān)鍵詞：高速鐵路 ?無砟軌道 ?結(jié)構(gòu)部件 ?快速更換技術(shù)

中圖分類號：U213 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）05（a）-0037-02

無砟軌道主要結(jié)構(gòu)形式包括瀝青砂漿或混凝土，就道床維修而言與傳統(tǒng)鐵路有很大區(qū)別，無砟軌道具有運(yùn)行周期長、穩(wěn)定性好、安全性高、維修工作相對較少等特征[1]。但是在長期的運(yùn)行過程中，無砟軌道結(jié)構(gòu)部件也不免會出現(xiàn)的各種問題，需要及時更換，這就需要相關(guān)人員加強(qiáng)軌道結(jié)構(gòu)部件快速更換技術(shù)的研究，以便延長軌道的使用年限，提高軌道結(jié)構(gòu)的安全性。

1 ?無砟軌道結(jié)構(gòu)部件病害類型

當(dāng)前我國高鐵線路中無砟軌道的主要分為CRTSⅠ、CRTSⅡ、CRTSⅢ幾種類型，其中CRTSⅠ型屬于單元板式無砟軌道，CRTSⅡ型屬于縱連板式無砟軌道，CRTSⅢ型無砟軌道是對前兩種類型無砟軌道建設(shè)方式的借鑒和升級，雖然這三種類型的軌道在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在差異，但是，都屬于板式無砟軌道，在實(shí)際運(yùn)行中結(jié)構(gòu)部件容易發(fā)生的病害問題基本沒有太大差異。板式無砟軌道結(jié)構(gòu)部件主要包括預(yù)制混凝土軌道板、鋼軌、水泥乳化瀝青砂漿墊層、板間連接構(gòu)建、扣件、混凝土底座等等。

1.1 砂漿層失效

在無砟軌道結(jié)構(gòu)中砂漿層是作為支承層之間或者底座板與軌道板之間的調(diào)整層而存在的，是高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)組成中的主要部件之一，在軌道結(jié)構(gòu)中的主要作用是傳力、支撐、調(diào)整、乘力等，同時可以為軌道運(yùn)行提供一定的彈韌性和剛度，在列車荷載過程中還能夠起到一定的減震作用。無砟軌道運(yùn)行的舒適性與平順性是其填充層服役狀態(tài)好壞的綜合表現(xiàn)形式，而且填充層的服役狀態(tài)也會在一定程度影響軌道結(jié)構(gòu)的耐久性[2]。與底座、軌道板或支承層相比砂漿層的支撐強(qiáng)度較低，承受不同層狀結(jié)構(gòu)與列車疲勞荷載之間的相互約束作用，再加上填充層服役過程中長期暴露在自然環(huán)境中，會受到流體場、溫度場等多場耦合作用，在無砟軌道結(jié)構(gòu)部件中屬于較為薄弱的一環(huán)，在服役期間容易發(fā)生損傷。砂漿層常見的病害問題有開裂竄出、大面積缺損等。

1.2 軌道板失效

在無砟軌道結(jié)構(gòu)中軌道板屬于預(yù)制部件，從現(xiàn)在我國高速鐵路無砟軌道運(yùn)行狀況而言，軌道板服役狀況比較穩(wěn)定。從國內(nèi)外無砟軌道運(yùn)行和建設(shè)情況來看，在高鐵線路運(yùn)行過程中軌道板容易出現(xiàn)的問題有：檔肩破裂、承軌臺破損、嚴(yán)重開裂等。

1.3 嵌縫材料失效

我國在剛開始修建高速鐵路無砟軌道時，伸縮縫建設(shè)中采用的嵌縫材料以瀝青類為主，將這類材料作為嵌縫材料具有很多優(yōu)勢，如成本低、原料豐富等，但是，在實(shí)際應(yīng)用中瀝青類材料也存在不少缺點(diǎn)，如瀝青類材料需要在加熱后才能使用，會增加施工工藝的復(fù)雜性;溫度適應(yīng)性差，溫度過高的話容易流淌擠出，溫度過低的話又具有較大脆性;服役時間短等[3]。從當(dāng)前實(shí)際投入使用的情況而言，大部分瀝青類材料服役時間僅數(shù)年而已，使用幾年后就會失效，在無砟軌道結(jié)構(gòu)中一旦嵌縫材料失效，就會導(dǎo)致軌道結(jié)構(gòu)接縫部位喪失防水功能，水會通過接縫處進(jìn)入軌道結(jié)構(gòu)內(nèi)部，引起翻漿冒泥等問題，對軌道結(jié)構(gòu)的耐久性造成嚴(yán)重影響。嵌縫材料出現(xiàn)問題的主要表現(xiàn)形式為：流淌、碎裂、脫落等。

2 ?無砟軌道結(jié)構(gòu)部件快速更換技術(shù)

2.1 砂漿層結(jié)構(gòu)更換技術(shù)

如果砂漿層與軌道板之間產(chǎn)生離縫問題，就當(dāng)前為我國對于無砟軌道快速維修方式即為注漿維修法?，F(xiàn)在在軌道維修中常見的注漿方式有高壓注漿、常壓注漿以及低壓注漿，在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)離縫嚴(yán)重程度合理選擇注漿方式。因?yàn)闊o砟軌道具有一定開放性，再加上離縫高度的微小性，經(jīng)過多年的實(shí)踐操作和實(shí)驗(yàn)研究，得出如下結(jié)論，在砂漿層與軌道板出現(xiàn)離縫問題時，應(yīng)用高壓注漿技術(shù)，無法確保維修材料注入的準(zhǔn)確性，致使材料流入不改進(jìn)入的軌道部件中;常壓注漿技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中離縫注漿飽滿性不足;低壓注漿技術(shù)最符合離縫注漿維修要求。在無砟軌道運(yùn)行中，高速列車對軌道砂漿層的擠壓強(qiáng)度在0.1MPa左右，而低壓注漿機(jī)的灌注壓強(qiáng)為0.1MPa，這也表示，在進(jìn)行注漿修復(fù)時，砂漿層和軌道板不會受到注漿壓力的破壞[4]。

在對1mm以上的離縫進(jìn)行連續(xù)注漿封閉后，需要在注漿段的最遠(yuǎn)端設(shè)立觀察孔，以便對注漿的飽滿程度進(jìn)行判斷;對1mm以下的離縫進(jìn)行連續(xù)注漿修復(fù)時，在砂漿層上沿每隔30cm處用細(xì)鉆頭打注漿孔，注漿至相鄰注漿孔漏漿為止，對于砂漿層與軌道板之間出現(xiàn)的不連續(xù)離縫問題，可以采用細(xì)絲離縫處進(jìn)行探明后，采用多點(diǎn)注漿方式，多點(diǎn)注漿方式與連續(xù)注漿方式并無差異，其維修施工步驟如下：

（1）將設(shè)置的觀察孔位置和注漿孔位置明確標(biāo)注在軌道板上;

（2）對離縫進(jìn)行密封處理，密封材料可以選用專門的密封帶、密封膠等;

（3）將注漿孔和觀察孔分別插入注漿管和觀察器，之后進(jìn)行注漿操作;

（4）注漿需要到相鄰注漿孔漏漿或至觀察器部位后，停止注漿;

（5）密封材料拆除操作需在注漿材料固化后進(jìn)行，如果發(fā)現(xiàn)注漿存在不飽滿情況，需要對離縫進(jìn)行二次封閉，后實(shí)施重新注漿;

（6）將施工垃圾帶離現(xiàn)場，保持環(huán)境。

2.2 高速鐵路無砟軌道嵌縫材料快速更換技術(shù)

高速鐵路無砟軌道在運(yùn)行過程中出現(xiàn)嵌縫材料失效問題，鐵力維修人員需要在夜間天窗期內(nèi)進(jìn)行快速修補(bǔ)處理，留給維修人員的施工時間較少。對于多組分或雙組分修補(bǔ)材料，需要利用稱量工具嚴(yán)格按照規(guī)定配比量完成材料混合后進(jìn)行攪拌，這樣會導(dǎo)致人為誤差和施工環(huán)節(jié)的增加。而且，由于高鐵線路風(fēng)力比較大，降低稱量工具準(zhǔn)確性，無法保證修補(bǔ)材料的使用性能。而液態(tài)型修補(bǔ)材料需要采用密封措施，避免材料外流，在很大程度上影響施工效率。而且液態(tài)修補(bǔ)材料在灌注時難度較大，容易滴灑，對軌道板造成污染。尤其是在風(fēng)力較大的時間段，會進(jìn)一步增加灌注難度，材料外溢、飄灑嚴(yán)重。因此在高速鐵路無砟軌道嵌縫材料更換修補(bǔ)時可以選用硅酮嵌縫材料，這種材料不僅具有較強(qiáng)的抗破壞能力，穩(wěn)定性強(qiáng)，便于操作，且對施工時間和施工環(huán)境的要求較低，具有其他嵌縫材料無法替代的優(yōu)勢。

3 ?結(jié)語

綜上所述，隨著高速鐵路在我國發(fā)展速度的不斷加快，無砟軌道在鐵路線路建設(shè)中的應(yīng)用越來越廣泛，同時也相繼出現(xiàn)常見的病害問題。由于高速鐵路在運(yùn)行過程中，速度較快，運(yùn)行率較高，維修人員只能利用夜間空窗期進(jìn)行搶修，維修時間較短，因此，需要結(jié)合無砟軌道結(jié)構(gòu)部件特性，應(yīng)加強(qiáng)快速維修技術(shù)和新材料的研究，并投入到高鐵無砟軌道結(jié)構(gòu)傷損維修中，取得顯著效果，對于促進(jìn)高速鐵路無砟軌道維修技術(shù)的進(jìn)一步提高有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 汪全新.高鐵無砟軌道結(jié)構(gòu)病害與維修技術(shù)的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（16）：167-168.

[2] 李家偉.高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)全壽命維修養(yǎng)護(hù)措施研究[J].南方農(nóng)機(jī)，2019，50（1）：248.

[3] 易忠來，李化建，謝永江.高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)部件快速更換技術(shù)[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新，2015（2）：59-63.

[4] 李志明，唐錢龍.高速鐵路無砟軌道-橋梁結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)試驗(yàn)研究[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2019， 38（7）：26-33.