高速铁路开通运营几年来,双块式无砟轨道病害逐渐产生,尤其是路基地段道床板与支撑层间､道岔板下发生离缝甚至渗白浆的现象较为普遍,不同程度地影响无砟轨道的耐久性及运行舒适度｡2012年,广州南高铁工务段针对该病害进行了系统分析和整治,取得了较好的效果｡
1 病害概况
1.1 双块式无砟轨道病害
路基地段双块式无砟轨道道床板与支承层间出现离缝､冒白浆现象,初步分析可能与部分地段排水不畅､道床板与支承层间连接不紧密有关(见图1)｡
图1 路基地段道床板与支承层间冒浆现象
1.2 板式道岔病害
根据现场分析,出现病害的道岔其预制道岔板自身状态基本良好,自密实底座层也无明显裂纹,但多处道岔板与自密实层间存在冒浆离缝现象｡从道床外侧观察,离缝处底座表层与道岔板交接处有部分底座混凝土呈块状剥落现象,且离缝处冒浆现象较为明显｡设于底座(宽于道岔板部分)两侧的横向排水坡无明显坡度,且表面及离缝处有青苔滋长状况,应为排水不畅且长期积水造成(见图2)｡
图2 道岔板与底座层间的离缝冒浆现象
2 原因分析
2.1 路基地段双块式无砟轨道设计概况
道床采用C40钢筋混凝土现场浇筑而成,宽2800mm,直线地段道床顶面设置0.7%的横向排水坡,道床厚度为240mm｡支承层宽3400mm,厚300mm｡HBL支承层连续摊铺,并每隔5m设一横向伸缩假缝,假缝深度为HBL厚的35%,假缝应在铺设支承层后5h内完成,并在假缝上铺设长0.2m､宽2.8m聚丙烯土工布｡支承层上两侧排水坡坡度为16%｡路基地段双块式无砟轨道横断面示意图见图3｡
图3 路基地段双块式无轨道横断面示意图
2.2 板式道岔无砟轨道设计概况
道岔板为C55钢筋混凝土预制,道岔板厚度230mm,其顶面承轨台高度10mm｡承轨台上预留扣件螺栓孔,承轨台之间设置预设裂缝､排气孔及0.5%的横向排水坡｡道岔板板缝一般宽100mm,用C30混凝土填塞｡道岔板与底座板之间通过道岔板预留钢筋连接｡在道岔板下部设置180mm厚,C40钢筋混凝土连续底座板,底座板在道岔板精调完成后采用C40自密实混凝土现场浇筑而成｡在路基基床表面与底座层之间设置C25混凝土找平层｡找平层连续浇筑,并每隔5m设置一横向伸缩缝,伸缩缝深度为找平层厚度的1/3,伸缩缝在找平层铺设后5h内完成,并在所切伸缩缝上铺设长0.2m,宽2.8m聚丙烯土工布｡板式道岔横断面示意图见图4｡
图4 板式道岔横断面示意图
2.3 原因分析
根据设计概况及现场病害产生情况进行分析,其主要原因有:由于道床板施工温度低,因温度升高形成的温度梯度导致道床板结构出现裂纹､离缝;施工期间,支撑层顶面常作为无砟轨道施工运输通道,以致表面粗糙度降低,粘结力降低;道床板施工间支撑层表面清理不干净,存在松散堆积物,出现空隙;线间填充层与道床板间及填充横向伸缩缝施工不满足要求,伸缩缝内填充物缺失､老化､破损严重｡
3 整治方法
3.1 双块式无砟轨道地段整治
3.1.1 方法一
1)总体思路｡
伸缩缝处理———填缝封闭;结构加固———植入钢筋(销钉);离缝处理———注浆填缝｡
2)整治方法｡a.伸缩缝封闭:对线间填充层与道床板间伸缩缝和填充层横向伸缩缝内的填充物进行清除,根据要求填充CARS-R型有机硅嵌缝材料｡b.钻孔植筋(销钉):对渗浆地段之
外未离缝､渗浆地段(前后各约10m长)道床板进行植筋(销钉)加固,植筋布置方式为3+2+0;对道床板与支撑层之间未离缝但渗浆地段进行植筋(销钉)加固,植筋布置方式为3+2+0;对道床板与支撑层之间离缝地段先注浆再进行植筋(销钉)加固,植筋布置方式为3+2｡道床板植筋(销钉)示意图见图5｡
图5 双块式无轨道(冒浆离缝地段)道床板植筋(销钉)示意图
3.1.2 方法二
1)总体思路｡排水处理———打磨排水坡;离缝处理———注胶填缝;防水处理———涂刷防水｡2)整治方法｡a.检查打磨排水坡:检查区间路基地段的排水坡,对不满足设计要求的进行重新打磨施工｡b.离缝注胶:在注胶灌缝前,必须清理离缝内杂物并用高压风吹干缝内水分,对表面已破损混凝土必须清除,再对离缝处进行注胶处理,以消除离缝｡c.防水封闭:灌注完成后须在道床板与支承层两层交界处采用聚氨酯防水涂料进行防水密封处理｡
3.1.3 整治效果
通过以上方法,离缝冒浆现象得到有效的控制,整治效果良好(见图6,图7)｡
图6 方法一整治后效果图 图7 方法二整治后效果图
3.2 板式无砟道岔地段整治
3.2.1 方法一
1)总体思路｡结构加固———植入销钉;排水处理———打磨排水坡;离缝处理———注胶填缝;防水处理———涂刷防水｡
2)整治方法｡a.打磨排水坡:将所有道岔区原有底座层两侧的排水坡打磨成坡度为4%的排水坡,以防积水｡b.钻孔植销钉:在冒浆离缝病害长度范围内的道岔板内钻孔植入M27抗剪销钉,因道床区道岔板宽度不一､板内钢筋较密,每根销钉钻孔位置应根据现场钢筋探测仪探测情况确认,销钉孔应避开道岔板预裂缝位置｡销钉距道岔板边缘､预裂缝､预埋螺栓孔及灌注孔位置净间距不应小于250mm,建议单排销钉植入的横向间距不小于500mm,销钉埋入自密实底座层深度不得小于150mm｡道岔板植销钉示意图见图8｡c.离缝注胶:在注胶灌缝前,必须清理离缝内杂物并用高压风吹干缝内水分,对表面已破损混凝土必须清除,再对离缝处进行注胶处理,以消除离缝｡d.防水封闭:灌注完成后须在道岔板与自密实底座层两层交界处采用聚氨酯防水涂料进行防水密封处理｡
3.2.2 方法二
1)总体思路｡离缝处理———注浆填缝;伸缩缝处理———填缝封闭｡
2)整治方法｡a.离缝注浆:对道岔板与自流平混凝土层离缝内进行注浆｡b.伸缩缝封闭:对线间填充层与道岔板间伸缩缝和填充层横向伸缩缝内的填充物进行清除,根据要求填充CARSR型有机硅嵌缝材料｡
3.2.3 整治效果
通过以上方法,离缝冒浆现象得到有效的控制,整治效果良好(见图9,图10)｡
图9 方法一整治后效果图 图10 方法二整治后效果图
3.3 整治方法对比分析
综合上述整治方法可以看出,不论双块式无砟轨道还是板式无砟道岔的离缝冒浆病害整治,方法一与方法二的共同点均是对已产生离缝病害的地段进行注浆填缝处理以消除离缝,同时增强道床板的防水性能,但它们也存在明显的区别,就是是否采取钻孔植筋的方式对轨道结构进行加固｡从现场病害整治情况来看,这样处理的方式确实能起到进一步加强病害地段轨道结构的目的,但一方面轨道板与支撑层锚固在一起后,现场防水及排水措施如果处理不到位,长期行车的条件下,支撑层与路基之间是否还会产生离缝,需要时间来检验;另一方面采用钻孔植筋的方式在一定程度上也增加了病害整治的成本,需要结合现场病害实际情况进行综合考虑｡
4 结语
双块式无砟轨道及板式无砟道岔离缝冒浆病害是高速铁路开通几年来,近期较为集中出现的病害,虽然整治方法各有不同,但整治原则归纳概括有三点:
1)对区间路基地段及道岔区已有离缝地段应进行加固､填充及封闭处理,以保证轨道结构稳定性;
2)加强区间路基地段及岔区防排水措施,对排水坡进行整治,并对底座层与道岔板接缝外侧做防水处理;
3)对已产生离缝的地段应实施灌胶填充处理｡
我们在日常病害处理过程中要结合现场实际情况,因地制宜､有的放矢,对应制定不同的整治措施,同时由于高速铁路无砟轨道养护维修在我国还处于起步阶段,手段及经验还不成熟,我们要定期跟踪检查病害处理效果,不断改进整治手段,提高病害整改效率｡
文章来源：
原文名称：谈双块式无砟轨道及板式无砟道岔离缝冒浆整治
作者信息：刘兴平( 广深铁路股份有限公司广州南高铁工务段，广东广州511487)
期刊信息：山西建筑 2013 年7月
