高鐵無砟軌道結構病害與維修技術的應用探討

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004）

如今，無砟軌道在高速鐵路中的應用越來越廣泛，但由于高鐵線路列車時速較快，加之受到環境氣候等因素直接影響，使部分路段無砟軌道結構產生病害，對正常和安全通車造成影響。因此，需要在掌握病害情況的基礎上，探討有效維修處理技術。

1 工程概況

某鐵路線路采用無砟軌道，除動車組列車外，還包括貨車與普通客車，其中，動車組列車的限速為160 km/h，貨車與普通客車的限速相同，均為120 km/h。路段中，K126+688～K139+825段無砟軌道存在病害。

病害基本情況為：K135+330～K135+365段軌道采用縱連板式，共7塊板，其單邊長35 m。經檢查發現，其承重層與碎石碾壓層之間存在翻漿冒泥現象，導致承重層下部產生空洞，且板中存在貫穿式裂縫，局部板角被損壞，導致軌道下沉或產生歪斜。

K137+040～K137+070與K137+080～K137+090段 軌 道采用單元板式，共8塊，總長40 m，經檢查發現其墊層和板與基座之間有裂縫，導致滲漿，局部CA砂漿完全失效，產生掉塊與粉化，部分位置的掉塊深度可以達到50 mm以上。外側病害一般比內側更加嚴重，砂漿層完全擠出，寬度最寬的位置可以達到20 cm，在軌道板的邊緣將砂漿層切割開后，砂漿層已經被徹底擠碎，病害情況十分嚴重。

通過現場觀察可知，當有列車經過時，軌道板與承重層都由于板底被掏空產生振動起伏，而且接縫部位的振幅較大，比如K135+350處，其振幅實測結果為2 cm。

2 病害維修

2.1 結構注漿

注漿材料：AB雙組分高聚物氨酯材料，具有輕質、快凝、環保和雙組分等特性，注入后能在很短的時間內凝固，在凝固的同時將產生一定膨脹力，提升結構。其性能標準為：①初始反應時間在5～15s范圍內；②表面干燥時間在10～35 s范圍內；③30 min后抗壓強度不小于0.5 MPa，3 d后抗壓強度不小于0.7 MPa；④3 d后抗拉強度不小于0.7 MPa；⑤3 d后斷裂伸長率不小于0.5%；⑥耐酸性不小于70%，耐堿性不小于70%；⑦可溶性鉛含量不超過20 mg/m2，可溶性鎘含量不超過20 mg/m2；⑧揮發性有機物實際含量不超過35 mg/m2。

幾何尺寸控制：根據速度不超過120 km/h的標準進行控制，在施工過程中，偏差不能超出Ⅱ級。在靜止狀態下，線路幾何尺寸最大偏差不能超過以下要求：①作業驗收標準：軌距偏差不超過6 mm、-2 mm，水平偏差不超過4 mm，高低偏差不超過4 mm，軌向偏差不超過4 mm，緩和曲線、軸線與圓曲線的偏差均不能超過4 mm，軌距的遞減率不能超過0.67‰[1]；②經常保養標準：軌距偏差不超過7 mm、-3 mm，水平、高低、軌向偏差均不能超過6 mm，緩和曲線偏差不能超過5 mm，軸線與圓曲線的偏差不能超過6 mm，軌距的遞減率不能超過0.83‰；③Ⅰ級偏差：軌距允許偏差一般在7 mm以上，水平、高低與軌向允許偏差都在6 mm以上，混合曲線允許偏差在5 mm以上，直線與圓曲線的允許偏差在6 mm以上，軌距的遞減率不能超過1.00‰；④Ⅱ級偏差：軌距、水平、高低、軌向、直線與圓曲線的偏差都不能超過8 mm，軌距的遞減率不能超過2.00‰；⑤Ⅲ級偏差：軌距的偏差不能超過9 mm和-4 mm，水平、高低、軌向的偏差均不能超過10 mm，緩和曲線偏差不能超過7 mm，直線與圓曲線偏差不能超過9 mm，軌距的遞減率不能超過3.00‰。

注漿施工：施工工藝流程如圖1所示，施工中應注意下列幾點。

①施工開始前，測量專業人員先以軌道板的高差為依據確定適宜的抬升量，然后對注漿孔進行合理布置。一般注漿孔主要分布于線路的中心和道床板以外，按梅花形進行布置，間隔距離按50 cm控制。在布孔設計過程中，需要對軌道結構及其鋼筋位置進行充分考慮，防止在鉆孔的過程中對鋼筋造成損傷；另外，鉆孔位置還應躲避其他設施[2]。

②將鉆孔位置標記好后，用錘鉆開始鉆孔。對于注漿孔，可以分成中間孔與側孔兩種，其中，中間孔需在板表面沿垂直方向鉆進，側板則在支承層表面以一定角度鉆進。待鉆孔完成之后，立即對粉塵進行清理，以免對現場環境造成污染，同時用木塞等材料對注漿孔實施封閉，以免雜物或雨水進入。

③先對殘留的封閉膠進行清理，然后把注漿管插到孔內，使用大力鉗把外管夾住，再用扳手將管上螺母擰緊。

④注漿開始前，先對注漿設備進行必要的調試，確保其能夠正常運轉，然后測試所用注漿材料進行起發與表干需要的時間，滿足要求后開始注漿。注漿時，應嚴格按照預定程序及單元實施，壓力通常按照7～12 MPa控制，每注完5 s就停頓5 s。

⑤注漿完成以后，及時將注漿孔的注漿管拆除，并使用強度等級在C30以上的砂漿完全封堵注漿孔，避免漏漿[3]。

圖1 結構注漿施工工藝流程

2.2 砂漿層更換

其施工工藝流程如圖2所示，具體的施工工藝與注意事項為。

在有病害的軌道板底座設置連接桿，以此為聚合物砂漿的灌注作業做好準備工作。然后在凸臺上設置標釘，用全站儀對精調數據予以測量，同時根據測量結果進行平差，確定適宜的抬升量。

先對現場的溫度進行測量，若實測溫度和鎖定扣件溫度達到相同，則將兩側扣件松開，對精調爪進行安裝。

將凸臺上的樹脂鑿除干凈，為后續軌道板的抬升提供方便；然后在適當的位置放好千斤頂，在四角對軌道板進行均勻抬升，到可以方便鑿除已經損壞的砂漿為止。

由人工使用風鎬或電鎬，在側面對損傷的砂漿層進行鑿除，同時利用掃把等工具和高壓風對底座進行清掃，直至干凈[4]。

根據相關技術標準提出的要求，對新砂漿灌注袋進行鋪設。在鋪設的過程中，需在底座周圍均勻涂刷一道黏結膠，把灌注袋直接粘在底座表面，避免由于灌注袋不平導致灌注沒有達到飽滿的狀態。

通過對精調爪的適當調節，使軌道板處在目標高度處，對精調三腳架和全站儀等設備進行安裝，開始精調軌道板，經精調達到合格以后，對壓緊裝置進行安裝，為后續的砂漿灌注做好各項準備工作。

對灌漿需要用到的砂漿數量進行準確的計算和稱量，然后使用專門的攪拌機對砂漿進行攪拌，在攪拌完成之后立即檢測其工作性能，經檢測確認合格后方可開始灌注。

砂漿灌注按照以下流程進行：檢查底座表面是否保持清潔，確認達到潔凈后鋪設并定位灌注袋，對輸料管進行安裝和連接，然后開始灌注砂漿，使灌注袋被砂漿充滿，充滿后關閉接口，用鋼絲對袋口進行綁扎，完成灌漿，此時要注意將灌注口處的砂漿擠出，對下一塊進行灌注。

完成灌注后，對凸形擋臺灌注點進行清掃，使表面達到干燥，同時對軌道板和凸形擋臺之間存在的間隔縫進行測量，要求達到30 mm以上，檢測合格后開始灌注，在灌注的過程中，應保持緩慢和連續，高度和軌道板保持平齊。如果軌道超高，樹脂無法一次性灌注至指定位置，則應采取二次灌注的方法[5]。

灌漿結束1 h以后，對砂漿的固化情況進行檢查，若已固化，則對壓緊裝置和精調爪進行拆除。將精調爪拆除之后，復測一遍軌道結構，根據復測結果進行精調，使其達到設計與相關規范的要求。

圖2 砂漿層更換施工工藝流程

3 結語

經過6個月的觀察和雨水等因素的考驗，病害段未發生翻漿病害，并且承重層和碾壓層之間的封閉始終良好，軌道板具有良好的整體性，表面的標高沒有明顯變化，使列車的運營保持平穩，實現了預期維修目標。經砂漿層更換維修處理以后的軌道板，實際狀態良好，表面標高沒有明顯變化，能使列車的運營保持平穩，實現了預期的維修目標。說明以上維修方法合理可行，值得類似路段參考借鑒，保證無砟軌道病害維修處理的有效性。