高速鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道維修技術(shù)探索

田衛(wèi)東

(北京鐵路局， 北京 100860)

1 CRTSⅡ型無砟軌道的應(yīng)用

2005年，我國在前期研究成果和消化吸收國外引進技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過京津城際鐵路的工程實踐，無砟軌道系統(tǒng)技術(shù)總結(jié)、系統(tǒng)技術(shù)再創(chuàng)新等工作，形成了CRTSⅡ型板式無砟軌道系統(tǒng)成套技術(shù)。該型軌道充分考慮了環(huán)境溫度對軌道的影響，每個區(qū)間段內(nèi)的軌道板縱連為一個整體，軌道板不易翹曲，并通過設(shè)計滑動層來消除梁體自由伸縮對無砟軌道的影響。又通過對底座板施加預(yù)應(yīng)力，使得底座板熱脹冷縮造成的影響降至最低。CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)受力合理，現(xiàn)場施工作業(yè)簡單方便，穩(wěn)定性、平順性、耐久性好，在京滬、京石、石武等高速鐵路上得到了廣泛應(yīng)用。

2 CRTSⅡ型無砟軌道運營中存在的問題

某城際鐵路區(qū)間正線鋪設(shè)CRTSⅡ型板式無砟軌道，自2008年開通運行至今，整體狀態(tài)良好，很少進行維修工作(除個別軌道板離縫整修外)。目前運營中出現(xiàn)的問題有：板端上翹、水泥瀝青砂漿層與軌道板離縫；軌道零部件的傷損；周期性軌道不平順；水泥瀝青砂漿破損；軌道板裂紋；軌道板間接縫裂紋；橋上側(cè)向擋塊出現(xiàn)斜裂紋；橋面防水層破損。

CRTSⅡ型板式無砟軌道在國內(nèi)應(yīng)用時間較短，已出現(xiàn)的各種問題隨著運量的增加、時間的推移、高低溫的變化，以及雨季、下雪等環(huán)境因素的影響可能會逐漸嚴(yán)重。在將來可能產(chǎn)生的問題還有：橋隧過渡段、路堤處的沉降對無砟軌道的影響；鋼軌的傷損；混凝土結(jié)構(gòu)物的裂縫。

3 CRTSⅡ型無砟軌道傷損分級

綜合某城際鐵路及國外經(jīng)驗，CRTSⅡ型板式無砟軌道的傷損形式可歸納為：軌道板裂紋、掉塊；承軌臺裂紋、掉塊；支承層(底座)裂縫、掉塊；水泥瀝青砂漿層滲水、裂縫、剝落，砂漿層與軌道板或底座之間的離縫；板間接縫裂縫、掉塊；側(cè)向擋塊裂縫、掉塊，軌道沉降。綜合傷損形式、評判指標(biāo)、等級劃分如下。

(1)傷損形式：裂縫(裂紋)、間隙、缺損。

(2)評判指標(biāo)：對于裂縫(裂紋)、間隙，主要用寬度來描述其大小，也可輔助之以長度、深度；對于缺損，主要用深度、面積來描述。

(3)等級劃分：傷損等級分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級。Ⅰ級傷損應(yīng)做好記錄，Ⅱ級傷損應(yīng)列入維修計劃并適時進行修補，Ⅲ級傷損應(yīng)及時修補。CRTSⅡ型板式無砟軌道傷損等級劃分如表1所示。

4 維修方法

某城際鐵路CRTSⅡ型板式無砟軌道目前所發(fā)現(xiàn)的問題傷損等級大多為Ⅰ級，需要繼續(xù)跟蹤觀察，基本上實現(xiàn)了少維修、免維修。以下是根據(jù)CRTSⅡ型板式無砟軌道特點，結(jié)合國內(nèi)外經(jīng)驗總結(jié)的一些維修措施。

表1 CRTSⅡ型板式無砟軌道傷損等級劃分

4.1 軌道板上拱及離縫的處理

在建設(shè)過程中，某城際鐵路L2799、L2800軌道板在交接處出現(xiàn)板端上拱和離縫問題，采取了以下處理措施：①在L2799和L2800各自相鄰的L2798、L2801軌道板上各設(shè)置6根φ28 mm的錨固筋；②鑿除L2799、L2800軌道板寬窄接縫處的混凝土，拆除有問題的張拉鎖件；③在軌道板周圍進行密封，采用無壓或有壓方式灌注軌道板與CA砂漿層間的離縫；④在L2799、L2800軌道板上各設(shè)置6根φ28 mm的錨固筋；⑤安裝新的張拉鎖件，張拉軌道板，并澆筑寬、窄接縫；⑥調(diào)整扣件，使得軌道的平面、高程位置符合作業(yè)驗收標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)場跟蹤調(diào)查，處理后未出現(xiàn)新問題，說明采用這種處理措施是有效的，其他類似的軌道板與砂漿層、砂漿層與支承層(底座板)之間的離縫問題也可適用。

4.2 破損的修補

對于承軌臺、軌道板、水泥瀝青砂漿層、底座板等結(jié)構(gòu)的剝離和掉塊，可采取混凝土、樹脂或砂漿材料進行修補，如表2所示。

4.3 裂縫的維修

裂縫形式可分為兩種：裂縫深度為幾毫米，稱之為表面裂縫；如果裂縫深度為幾厘米，已不能滿足鋼筋的防銹要求。裂縫深度可通過鉆芯進行確定：對表面裂縫和細(xì)小的裂紋，可采用高流動性的樹脂材料通過浸潤方式進行密封；對較寬、較深的裂縫，必須采用加壓灌注方式進行修補，如表3所示。

表2 無砟軌道破損修補措施

表3 裂縫修補措施

某城際鐵路翠享中橋兩端路橋結(jié)合部的軌道板與CA砂漿發(fā)生離縫現(xiàn)象，最大離縫寬度已經(jīng)達(dá)到3.5 mm，列車通過時有明顯的張合現(xiàn)象。該離縫采用加壓灌注的方法進行處理，具體步驟為：①對離縫區(qū)域進行清理，確保待灌注區(qū)域的清潔干燥；②用封閉膠對離縫表面進行封閉，保留灌注口、透氣孔；③待封閉膠達(dá)到強度要求后開始對離縫區(qū)域進行灌注(采用兩端同時灌注的方式)，直到整個離縫區(qū)域填充密實為止。

后期對灌注區(qū)域進行連續(xù)觀測，未發(fā)現(xiàn)灌注膠與軌道板、CA砂漿發(fā)生剝離現(xiàn)象，填充區(qū)域軌面高程在灌注膠灌注前后沒有發(fā)生明顯異常。實踐證明，離縫灌注施工方法對于軌道板與CA砂漿層離縫病害的整修可行。

4.4 失效承軌臺的修理

若承軌臺的支座發(fā)生損壞，但承軌臺支承作用折減量不大于50%，可采用合適的樹脂或者砂漿重新澆筑一個等高的支座。若承軌臺完全失效(承軌臺支承作用折減量大于50%)，可以在相鄰的軌底板表面設(shè)置新的承軌臺，并采用專用的扣件系統(tǒng)，如Vossloh DFF300-1。

拆除損壞的承軌臺和安裝新的承軌臺作業(yè)步驟：①拆除已損壞承軌臺的鋼軌扣件；②修復(fù)軌道板的表面，清潔或者鑿毛損壞的承軌臺旁邊的軌道板混凝土表面；③鉆孔、清孔，以便扣件與承軌臺、軌道板連接；④為新承軌臺灌漿設(shè)立模板；⑤用填充材料灌注4個孔，按照塑料套管與螺紋道釘整體，用同樣的材料灌注鐵墊板下部；⑥灌注材料達(dá)到規(guī)定強度，拆除模板。

4.5 失效軌道板的更換

軌道板破損失效時，需拆除失效的軌道板，并更換新的軌道板。操作方法如下：①利用錨固筋將受損軌道結(jié)構(gòu)兩端一定數(shù)量的軌道板與支承層或底座板進行錨固，錨固筋的數(shù)量和布置根據(jù)軌道板施工時的縱連鎖定溫度、維修作業(yè)期間的溫度計算確定。②松開受損部位一定范圍的扣件，切斷鋼軌。③使用混凝土切割機，在軌道板寬接縫的接縫處進行切割，采用鑿子、風(fēng)鎬等工機具清除板間接縫混凝土，拆除張拉鎖件。④采用專用索鋸，沿線路縱向，水平切割軌道板與砂漿結(jié)合面，分離軌道板與砂漿層。將受損軌道板、砂漿層清運出現(xiàn)場，并將支承層或底座板表面清理干凈。⑤運輸、鋪設(shè)新軌道板，精調(diào)并固定。⑥采用模筑法灌注固化速度較快、力學(xué)性能與充填層材料相當(dāng)?shù)男扪a材料。用快凝混凝土澆筑窄接縫。⑦安裝張拉鎖件，按規(guī)定扭矩縱向連接軌道板。⑧接縫兩側(cè)支立模板，并用夾具固定，防止漏漿。⑨按設(shè)計鎖定軌溫要求鎖定線路。⑩軌道狀態(tài)精調(diào)，恢復(fù)線路。

另一種方法無需切斷鋼軌，只是將需要更換的軌道板的扣件系統(tǒng)拆除，并將此處的鋼軌適當(dāng)墊高。切斷與兩側(cè)軌道板的連接后，可從側(cè)面安裝千斤頂，給需要更換的軌道板施加水平力，將軌道板與砂漿層脫離，然后從軌道側(cè)面、鋼軌底下抽換板。

4.6 較大沉降處的維修方案

若路基沉降較大，軌面高程變化超出扣件調(diào)整范圍，此時，必須將軌道板抬高來進行調(diào)整。具體步驟：①利用錨固筋將受損軌道結(jié)構(gòu)兩端一定數(shù)量的軌道板與支承層進行錨固，錨固筋的數(shù)量和布置根據(jù)軌道板施工時的縱連鎖定溫度、維修作業(yè)期間的溫度計算確定。②松開受損部位一定范圍的扣件。③使用混凝土切割機，在軌道板寬接縫的接縫處進行切割，采用鑿子、風(fēng)鎬等工機具清除板間接縫混凝土，拆除張拉鎖件。④采用專用索鋸，沿線路縱向，水平切割軌道板與砂漿結(jié)合面，分離軌道板與砂漿層，清理支承層上的剩余物。⑤對軌道板進行精調(diào)。⑥～⑩與失效軌道板的更換步驟相同。

4.7 硬泡沫塑料板的更換

梁接縫處硬泡沫塑料板的更換步驟為：①采取措施從軌道兩側(cè)將擠塑板取出，并用高壓風(fēng)將內(nèi)部清理干凈；②梁面滾刷黏結(jié)劑，將新擠塑板表面覆蓋一層薄膜，并放入；③密閉底座板與擠塑板周邊，壓注樹脂材料，充填空隙。

5 建議

(1)CRTSⅡ型板式無砟軌道的受力與施工時縱連鎖定溫度有直接關(guān)系，應(yīng)在設(shè)計縱連鎖定溫度范圍內(nèi)進行應(yīng)力放散、重新鎖定。對于軌道板預(yù)裂縫處裂縫、支承層裂縫、橋梁地段底座板(含后澆帶)混凝土裂縫、軌道板間連接部位離縫等傷損，嚴(yán)禁在冬季進行注漿修補作業(yè)。

(2)應(yīng)貫徹“預(yù)防為主、防治結(jié)合、重檢慎修”的原則，堅持精確檢測、精心分析、精細(xì)修理的過程控制，根據(jù)其狀態(tài)的變化規(guī)律和傷損等級，安排養(yǎng)護與維修，有效預(yù)防和整治病害。

(3)應(yīng)根據(jù)線路設(shè)備條件和狀態(tài)，結(jié)合季節(jié)特點，合理安排日常保養(yǎng)和臨時修理。日常保養(yǎng)指根據(jù)動靜態(tài)檢測結(jié)果及軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化情況，以整修扣件及無砟道床傷損為重點，對無砟軌道進行經(jīng)常性修理。臨時修理指及時整修超過臨時修理容許偏差管理值或影響結(jié)構(gòu)功能的傷損及其他不良處所，以保證行車平穩(wěn)和安全。

(4)應(yīng)積極推行信息化技術(shù)，建立維修管理信息系統(tǒng)，逐步實現(xiàn)信息化管理。并積極采用新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新工藝和先進的施工作業(yè)方法，優(yōu)化勞動組織，提高檢修質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率，減少對線路行車的影響。

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