无砟轨道维修技术研究.docx

无砟轨道维修技术研究.docx

《无砟轨道维修技术研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无砟轨道维修技术研究.docx（6页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

无砟轨道维修技术研究

客运专线CRTSⅡ型无砟轨道维修技术研究

摘要：

深入调研遂逾线试验段、京津城际铁路、武广高速铁路等提速、高速线路无砟轨道的使用情况，并且考虑了德国博格板无砟轨道的使用经验，了解掌握CRTSⅡ型无砟轨道的伤损状态，研究提出了CRTSⅡ型无砟轨道轨下基础伤损维修标准及其维修方法。

关键词：

客运专线；CRTSⅡ型无砟轨道；伤损；维修

1、概述

1.1CRTSⅡ型板式无砟轨道的结构组成

（1）路基地段

CRTSⅡ型板式无砟轨道由钢轨、弹性扣件、预制轨道板、水泥沥青砂浆调整层、支承层等部件组成。

在曲线地段，超高在路基基床上设置。

（2）桥梁地段

CRTSⅡ型板式无砟轨道由钢轨、弹性扣件、预制轨道板、水泥沥青砂浆调整层、连续底座板、滑动层、硬泡沫塑料板及侧向挡块等部件组成，另外，每孔梁固定支座上方设置剪力齿槽固结机构；桥面设置65mm厚的加高平台厚度为15mm。

台后路基摩擦板、端刺及过渡板。

在曲线地段，超高在连续底座板上设置。

（3）隧道内

CRTSⅡ型板式无砟轨道由钢轨、弹性扣件、预制轨道板、水泥沥青砂浆调整层级支承层等部件组成。

曲线超高在隧道底板（或仰拱）上设置。

1.2CRTSⅡ型板式无砟轨道的应用概况

2006年，我国在遂逾线无砟轨道综合试验段的嘉陵江特大桥上铺设了长度750m的连续轨道板无砟轨道（即纵连板式轨道）。

遂逾线为客货共线铁路，设计速度：

客车200km/h，货车120km/h。

为满足我国科研专项的建设需要，2005年铁道部全面引进了国外高速铁路无砟轨道先进技术。

在我国无砟轨道前期研究成果和消化吸收国外引进技术的基础上，我国首次在设计时速350公里的京津城际高速铁路上采用了CRTSⅡ型板式无砟轨道，2008年8月正式投入运营。

2008年在设计时速350公里的武广高速铁路武汉综合试验段路基地段铺设1.6km的CRTSⅡ型板式无砟轨道。

CRTSⅡ型板式无砟轨道系统在我国高速铁路上首次应用，特别是桥上跨梁缝的连续结构，在世界铁路也属首次。

针对CRTSⅡ型板式无砟轨道系统，我国前期开展了大量的理论计算分析和室内外试验验证工作，并且通过京津城际高速铁路的运营实践，目前结构整体性能良好。

而在该系统的维修计算方面，国内外尚缺乏实践经验，需要通过较长实践的运营考验和观测，针对存在的一些问题采取相应的维修措施。

2CRTSⅡ型板式无砟轨道在运营中存在的问题

遂逾线无砟轨道综合试验段经过1年多的运营，现场主要发现以下几个问题；轨道板与砂浆层离缝；轨道板连接部件开裂；桥上侧向挡块破损；水泥沥青砂浆破损；轨道板裂纹；现场60%以上扣件系统铁垫板锚固螺栓积水，个别锚固螺栓还发生断裂破坏现象，且很难维修。

京津城际铁路区间正线铺设CRTSⅡ型板式无砟轨道，与2008月8月1日开通运营，目前每天开行59对CRH动车组和6对跨线运行的动车组，运营速度为300---350km/h（跨线运行为200---250km/h）。

经过调研发现，自2008年初京津城际铁路进行联调联试、试运行，直至正式运行至今，无砟轨道整体状态良好，很少进行维修工作（除个别轨道板离缝整修外），主要维修工作是根据轨检车检测数据来调整轨道几何形位。

目前在减少和运营中已出现的问题有：

板端上翘、水泥沥青砂浆层与轨道板离缝；轨道零部件的伤损；周期性轨道不平顺问题；水泥沥青砂浆破损；轨道板裂纹；轨道板间接缝裂纹；桥上侧向挡块出现斜裂纹；桥面防水层的破损。

由于CRTSⅡ型板式无砟轨道在中国运用时间较短，有点问题短时期内很难发现，因此借鉴德国的经验，在将来可能会产生的问题有：

业已存在的问题的逐步发展变化，在遂逾线和京津城际铁路已出现的各种问题随着运量的增加、时间的推移、高低温的变化以及雨季、下雪等环境因素的影响可能会逐渐严重；桥隧过渡段、路堤处的沉降对无砟轨道的影响；钢轨的伤损；混凝土结构物的裂缝。

综合以上京津城际铁路、遂逾线的现场调查情况及国外经验，可归纳处CRTSⅡ型无砟轨道的伤损或病害形式主要由：

轨道几何不平顺，垂向调整（高低、水平、扭曲）、横向调整（轨距、轨向）；轨道板裂纹、掉块；承轨台裂纹、掉块；支承层（底座）裂缝、掉块；水泥沥青砂浆层渗油、渗水，砂浆层裂缝、严溃，砂浆层与轨道板或底座之间的离缝；板间接缝裂缝、掉块，扣件系统零部件锈蚀、绝缘套管脱落；侧向挡块裂缝、掉块，轨道沉降。

3维修方法

3.1轨道部件维修管理标准（建议）

根据德国、日本以及中国舞砟轨道设计通用图等有关资料，课题组研究提出中国CRTSⅡ型无砟轨道轨下结构养护维修标准可以按以下几个部分进行细化，并对每一项提出相应的管理值。

（1）轨道部件名称：

在CRTSⅡ型无砟轨道结构维修标准中，随着管理的主要结构物的不同，对不同的结构物，伤损的要求也不相同。

CRTSⅡ型板式轨道的主要部件包括：

轨道板、水泥沥青砂浆调整层、支承层（底座）、侧向挡块、桥上滑动层、防水层、硬泡沫塑料板及台后路局摩擦板、端刺等。

（2）伤损形式：

裂缝（裂纹）、间隙、缺损。

裂缝（裂纹）指同一部件上出现的掉块、剥落等。

（3）伤损的评判指标名称：

对于裂缝（裂纹）、间隙，主要用宽度来描述其大小，也可辅助之以长度、深度；对于缺损，主要用深度、面积来描述。

（4）伤损的分级管理：

可以将无砟轨道的伤损分为三级来进行管理和维修，分别为：

1级---观察记录；2级---维修方案和计划制定；3级---立即维修。

对1级伤损定点观测、记录在案，并定期观察其发展变化；对2级伤损编制维修方案和计划，在适当的时候进行维修；对3级伤损应立即进行维修。

3.2各种伤损的维修措施

京津城际CRTSⅡ型无砟轨道目前所发现的问题对轨道结构并无大碍，但是仍需要继续跟踪观察，因此实际进行的维修并不多，基本上实现了少维修、免维修，但是作为轨道基础设施。

应有完善的维修体系和维修措施应对可能发生的问题。

以下是课题研究根据结构物特点，结合德国博格板和日本部分维修经验总结的一些维修措施，个别在建设中得以应用，取得了较好的效果。

（1）轨道板端部上拱及离缝的处理措施

针对京津城际铁路在建设中，轨道板L2799、L2800在交接处出现板端上拱和离缝问题，采取了以下处理方案，具体步骤为：

①分别在L2799、L2800各自相邻的轨道板L2798、L2801上各设置6根￠28mm的锚固筋；②凿除L2799、L2800轨道板宽、窄接缝处的混凝土，并清理干净；拆除有问题的张拉锁件；③在轨道板周围进行密封，采用无压或有压方式灌注轨道板与CA砂浆层间的离缝；④在L2799、L2800轨道板上各设置6根￠28mm的锚固筋；⑤安装新的张拉锁件，张拉轨道板，并浇注宽、窄接缝；⑥调整扣件，使用轨道的平面、高程位置符合作业验收标准。

现场跟踪调查发现，该处采用此方案处理后，目前未出现新问题，说明采用这种处理措施是有效的，因此，其他类似的轨道板与砂浆层、砂浆层与支承层（底座板）之间的离缝问题也可采取相似的做法。

（2）破损的修补

对于承轨台、轨道板、水泥沥青砂浆层、底座板等结构的剥离、掉块，可相应的采取混凝土、树脂或砂浆材料进行修补，如下表所示。

序号

掉块部分

修理措施

1

轨道板挡肩

宜采用环氧树脂砂浆进行修复或应安装代用承轨台修复（详细步骤见以下有关描述）

2

轨道板承轨台

应采用环氧树脂砂浆修复或安装代用承轨台修复

3

轨道板边缘等部位掉块、板间接缝

应采用环氧树脂砂浆修复

4

水泥沥青砂浆层

宜采用环氧树脂砂浆等材料对脱落部件进行补浆修复

5

底座板、混凝土支承层、侧向挡块

宜采用环氧树脂砂浆修复；侧向挡块内的弹性垫层损坏时，应清除侧向挡块后全面更换、修复，采用不锈钢板接触面，要求确保接触面的纵向阻力不至于剪坏结构

（3）裂缝的维修

如果结构物的裂纹、裂缝超过了允许宽度和深度，必须采用树脂进行修补。

裂缝形式可分为两种：

裂缝深度为几毫米，称之为表面裂缝；如果裂缝深度为几厘米，就不能满足钢筋的防锈要求。

如果不知道裂缝的深度，可通过钻芯进行确定。

表面裂缝一般对钢筋的防锈没有不利影响，针对表面裂缝和细小的裂纹，可采用高流动性的树脂材料通过侵润方式进行密封。

针对较宽、较深的裂缝必须采用加压灌注方式进行修补，如下表所示。

序号

部分

修理措施

1

轨道板

宜采用环氧树脂侵润、压注等方法全面封闭

2

水泥沥青砂浆层

宜采用环氧树脂压注、轨底板上植入剪力筋等方法进行修复，全面封闭裂缝

3

底座板、支承层

宜采用环氧树脂侵润、压注等方法全面封闭

4

板间接缝

宜采用环氧树脂侵润、压注等方法全面封闭

5

侧向挡块

宜采用环氧树脂侵润、压注等方法全面封闭

在京津城际翠享路中桥的京、津方两侧路桥结合部的轨道板与CA砂浆发生离缝现象，京方最大离缝宽度已经达到3.5mm,列车通过时有明显的张合现象，该离缝采用了加压灌注的方法进行处理。

具体步骤为：

①对离缝区域进行清理，确保待灌注区域的清洁干燥，便于灌注胶与轨道板和CA砂浆层的良好粘结；②用封闭胶对离缝表面进行封闭，并保留灌注口（透气口）和注胶底座；③待封闭胶达到强度要求后开始对离缝区域进行灌注，为保证博格板内部灌胶饱满，采用博格板两端同时灌注的方式，直到整个离缝区域填充密实为止，完成此次灌注施工。

在灌注中出现了由于铁路高频荷载对封边胶的冲击性影响导致封闭胶渗漏，因此在后期对封闭胶选用了弹性较好的材料，完成了此次离缝的修补。

后期对灌注区域进行连续观测，未发现灌注胶与轨道板、CA砂浆发生剥离现象，填充区域轨面高程在灌注胶灌注前后没有发生明显异常。

实践证明，离缝灌注施工方法对于无砟轨道轨道板与CA砂浆层离缝病害的整修时正确可行的。

（4）失效承轨台的修理

如果承轨台的支座发生损坏，但承轨台支承作用折减量不大于50%，则必须采用合适的树脂或者砂浆重新浇筑处一个等高的支座。

要对断裂面进行相应的预处理，保证浇筑材料与混凝土之间的牢固连接。

如果承轨台完全失效（承轨台支承作用折减量大于50%），可以在相邻的轨底板表面设置新的承轨台，并采用专用的扣件系统，如VosslohDFF300---1。

拆除损坏的承轨台和安装新的承轨台的作业步骤为：

①拆除已损坏承轨台的钢轨扣件；②修复轨道板的表面；③清洁或者凿毛损坏的承轨台旁边的轨道板混凝土表面；④钻孔、清孔，以便将DFF300---1承轨台与轨道板连接；⑤为新承轨台灌浆设立模板；⑥用填充材料灌注4个孔，按照塑料套管与螺纹道钉整体，然后用同样的材料灌注铁垫板下部；⑦灌注材料达到规定强度，拆除模板；⑧将精调过的钢轨安装在DFF300---1承轨台上。

（5）扣件系统伤损的处理

扣件系统伤损包括：

弹条位置不正、螺钉位置不正、轨距挡板破裂及伤损、螺旋套管损坏等形式。

①对于弹条位置不正，可拧松螺钉，将轨距挡板、弹条等调整到正确位置再拧紧螺钉即可，或更换新的备件。

②对于螺钉位置不正、轨距挡板破裂及伤损，按照规定更换新的备件即可。

③对于损坏的锚固螺栓的绝缘套管，可采用以下方法将这些套管取出来，重新安装新的套管。

一种方法是采用比螺旋套管外径稍小的钻头将损坏的套管壁打薄，然后用改锥或刀具将残留的套管取出来，并清理干净，然后在新套管外侧抹上粘结剂，拧上新套管，最好清理工作面。

这种方法的好处是不会损坏轨道板上带螺纹的套管孔，便于更换套管。

另一种方法是用直径比套管外径稍大的钻头打掉套管及周围的混凝土，重新采用粘结剂固定新套管。

（6）道岔板扣件系统的维修

在京津城际铁路上安装的道岔是由BWG公司提供的，道岔板上没有混凝土承轨台，取而代之的是BWG公司的弹性垫板座（ERL）承轨台，通过穿透道岔板的长螺杆固定。

在BWG承轨台扣件系统损坏时，将受损的扣件拆除，如果穿透式连接还是正常的，这时只需更换、安装整套新的扣件即可。

如果道岔板上的贯穿孔区域由于破坏不能使用，则必须进行整修，有以下两种修理方法：

一种方法是采用模板仅修补伤势部位，具体修理步骤为：

①用适当直径的钻头将受损钻孔稍微打得深一些，清除钻孔四周松散的混凝土并清洁；②设置模板，浇注树脂砂浆等填充材料；③填充材料硬化后，去除模板并打磨、清理钻孔；④穿入长螺杆，拧紧扣件。

另一种方法是浇注填充材料，植入套筒，具体步骤为：

①清除钻孔四周松散的混凝土，然后用合成树脂砂浆灌注破坏位置及钻孔；②在修补材料硬化后植入一个用于锚固钢轨扣件的套筒；③将扣件螺栓拧入套筒，紧固扣件。

方法一仅需修补伤损的混凝土，扣件系统保持不变；方法二除了需要修补伤损的混凝土，还要植入套筒或套筒，并采用与之相配的螺栓。

（7）轨道板破损失效时的更换

当轨道板破损失效时，需拆除失效的轨道板，并更换新的轨道板。

操作方法如下：

①用轨道挖掘机消除失效轨道板侧面的道砟或填土；②在路基地段，沿着失效的轨道板，挖除线路中间的混凝土，大约宽50cm，深度至其下方的支承层；③切断一定范围的钢轨并放置一旁；④用锚筋固定失效轨道板两端的正常轨道板，每边安装8列￠28mm锚筋，每列2根，锚筋需将轨道板和支承层（或底座板）锚固起来；⑤将正常轨道板端面的接缝处清理干净；⑥采用混凝土切割锯垂直切割轨道板及砂浆层；用起重机移去已切割开的轨道板；⑦