高速鐵路無砟軌道結構部件快速更換技術

甄相國

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

關鍵詞：高速鐵路 ?無砟軌道 ?結構部件 ?快速更換技術

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

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

1 ?無砟軌道結構部件病害類型

當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方式的借鑒和升級，雖然這三種類型的軌道在結構設計上存在差異，但是，都屬于板式無砟軌道，在實際運行中結構部件容易發生的病害問題基本沒有太大差異。板式無砟軌道結構部件主要包括預制混凝土軌道板、鋼軌、水泥乳化瀝青砂漿墊層、板間連接構建、扣件、混凝土底座等等。

1.1 砂漿層失效

在無砟軌道結構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整層而存在的，是高速鐵路無砟軌道結構組成中的主要部件之一，在軌道結構中的主要作用是傳力、支撐、調整、乘力等，同時可以為軌道運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。無砟軌道運行的舒適性與平順性是其填充層服役狀態好壞的綜合表現形式，而且填充層的服役狀態也會在一定程度影響軌道結構的耐久性[2]。與底座、軌道板或支承層相比砂漿層的支撐強度較低，承受不同層狀結構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境中，會受到流體場、溫度場等多場耦合作用，在無砟軌道結構部件中屬于較為薄弱的一環，在服役期間容易發生損傷。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

在無砟軌道結構中軌道板屬于預制部件，從現在我國高速鐵路無砟軌道運行狀況而言，軌道板服役狀況比較穩定。從國內外無砟軌道運行和建設情況來看，在高鐵線路運行過程中軌道板容易出現的問題有：檔肩破裂、承軌臺破損、嚴重開裂等。

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勢，如成本低、原料豐富等，但是，在實際應用中瀝青類材料也存在不少缺點，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雜性;溫度適應性差，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]。從當前實際投入使用的情況而言，大部分瀝青類材料服役時間僅數年而已，使用幾年后就會失效，在無砟軌道結構中一旦嵌縫材料失效，就會導致軌道結構接縫部位喪失防水功能，水會通過接縫處進入軌道結構內部，引起翻漿冒泥等問題，對軌道結構的耐久性造成嚴重影響。嵌縫材料出現問題的主要表現形式為：流淌、碎裂、脫落等。

2 ?無砟軌道結構部件快速更換技術

2.1 砂漿層結構更換技術

如果砂漿層與軌道板之間產生離縫問題，就當前為我國對于無砟軌道快速維修方式即為注漿維修法。現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，在實際應用中根據離縫嚴重程度合理選擇注漿方式。因為無砟軌道具有一定開放性，再加上離縫高度的微小性，經過多年的實踐操作和實驗研究，得出如下結論，在砂漿層與軌道板出現離縫問題時，應用高壓注漿技術，無法確保維修材料注入的準確性，致使材料流入不改進入的軌道部件中;常壓注漿技術在實際應用中離縫注漿飽滿性不足;低壓注漿技術最符合離縫注漿維修要求。在無砟軌道運行中，高速列車對軌道砂漿層的擠壓強度在0.1MPa左右，而低壓注漿機的灌注壓強為0.1MPa，這也表示，在進行注漿修復時，砂漿層和軌道板不會受到注漿壓力的破壞[4]。

在對1mm以上的離縫進行連續注漿封閉后，需要在注漿段的最遠端設立觀察孔，以便對注漿的飽滿程度進行判斷;對1mm以下的離縫進行連續注漿修復時，在砂漿層上沿每隔30cm處用細鉆頭打注漿孔，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的不連續離縫問題，可以采用細絲離縫處進行探明后，采用多點注漿方式，多點注漿方式與連續注漿方式并無差異，其維修施工步驟如下：

（1）將設置的觀察孔位置和注漿孔位置明確標注在軌道板上;

（2）對離縫進行密封處理，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行，如果發現注漿存在不飽滿情況，需要對離縫進行二次封閉，后實施重新注漿;

（6）將施工垃圾帶離現場，保持環境。

2.2 高速鐵路無砟軌道嵌縫材料快速更換技術

高速鐵路無砟軌道在運行過程中出現嵌縫材料失效問題，鐵力維修人員需要在夜間天窗期內進行快速修補處理，留給維修人員的施工時間較少。對于多組分或雙組分修補材料，需要利用稱量工具嚴格按照規定配比量完成材料混合后進行攪拌，這樣會導致人為誤差和施工環節的增加。而且，由于高鐵線路風力比較大，降低稱量工具準確性，無法保證修補材料的使用性能。而液態型修補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。而且液態修補材料在灌注時難度較大，容易滴灑，對軌道板造成污染。尤其是在風力較大的時間段，會進一步增加灌注難度，材料外溢、飄灑嚴重。因此在高速鐵路無砟軌道嵌縫材料更換修補時可以選用硅酮嵌縫材料，這種材料不僅具有較強的抗破壞能力，穩定性強，便于操作，且對施工時間和施工環境的要求較低，具有其他嵌縫材料無法替代的優勢。

3 ?結語

綜上所述，隨著高速鐵路在我國發展速度的不斷加快，無砟軌道在鐵路線路建設中的應用越來越廣泛，同時也相繼出現常見的病害問題。由于高速鐵路在運行過程中，速度較快，運行率較高，維修人員只能利用夜間空窗期進行搶修，維修時間較短，因此，需要結合無砟軌道結構部件特性，應加強快速維修技術和新材料的研究，并投入到高鐵無砟軌道結構傷損維修中，取得顯著效果，對于促進高速鐵路無砟軌道維修技術的進一步提高有重要意義。

參考文獻

[1] 汪全新.高鐵無砟軌道結構病害與維修技術的應用研究[J].科技創新與應用，2019（16）：167-168.

[2] 李家偉.高速鐵路無砟軌道結構全壽命維修養護措施研究[J].南方農機，2019，50（1）：248.

[3] 易忠來，李化建，謝永江.高速鐵路無砟軌道結構部件快速更換技術[J].鐵路技術創新，2015（2）：59-63.

[4] 李志明，唐錢龍.高速鐵路無砟軌道-橋梁結構動力響應試驗研究[J].重慶交通大學學報：自然科學版，2019， 38（7）：26-33.