双块式无砟轨道道床板离缝翻浆病害整治研究

0 引言

随着我国高速铁路快速发展，双块式无砟轨道已成为我国高速铁路无砟轨道主要结构体系。近年来，随着运营年限不断累积，双块式无砟轨道因其独特的结构形式及施工特点形成了不同的结构伤损病害，其中道床板离缝翻浆为主要的病害表现形式。道床板离缝翻浆会影响其上部所承载的轨道线路的平顺性，从而降低高速列车行驶品质，进一步发展可能对运营安全产生危害。针对贵广客专双块式无砟轨道的离缝病害，本文通过现场调查研究和病害成因分析，研究制定了针对性整治方案和具体施工工艺，通过现场实际验证了整治方案的可行性和有效性，对于建立高速铁路双块式无砟轨道技术和轨道结构长期运营维护机制具有参考价值。

1 工程概况

中国铁路南宁局集团有限公司管内贵广客专正线全长410.627km，贵广客专线下结构采用双块式无砟轨道。本文研究的道床板翻浆冒泥工程案例位于贵广客专其岭隧道，隧道地质条件主要为喀斯特地貌，围岩大部分为Ⅲ、Ⅳ级。

1.1 现场调查高速铁路线路遵循“动态检查为主，动、静态检查相结合，结构检查与几何尺寸检查并重”的原则。通过对存在翻浆冒泥病害的铁路区段线形动检车检测形成的波形图进行分析，该区段线路轨距、三角坑等衡量线形状态的参数劣化为明显，峰值达到2.79mm。经现场检查,道床板翻浆冒泥主要出现在K366+261至K368+436区段，道床板与底座之间流淌或堆积着由水与碎石垫层细颗粒混合而成的泥浆，个别处所泥状物被抽吸质道床板侧表面，且范围较广。

1.2 双块式道床板离缝翻浆成因分析双块式无砟轨道道床板离缝翻浆原因比较复杂，受多种因素综合形成，主要表现形式分为两个阶段：

1.2.1 道床板与支撑层间离缝双块式无砟轨道的施工工艺要求对道床板宽度范围内的支撑层或底座板进行拉毛处理，且在道床板浇筑前对支撑层进行湿润整治，两者之间是通过范德华力与机械咬合力进行粘结。混凝土是一种内部多孔隙结构的材料，在混凝土在初凝过程中可通过内部微孔隙的扩张释放部分应力，加上现场施工质量不良、拉毛处理不佳，道床板与支撑层或底座之间的粘结面成为薄弱界面，交界处周围易产生损伤，逐渐发展成细微裂缝，进而成为运营阶段道床板和支撑层之间离缝的诱因。

1.2.2 道床板翻浆冒泥贵广客专线路大部分地处我国南方多雨环境，雨水易渗入道床板既有裂缝之中，使其混凝土内部粘结力下降，出现脱落、粉化现象。道床板内自由水在高速列车重复荷载作用下产生动水压力，导致其结构松散、混凝土内部的细微颗粒不断从离缝间冒出，形成道床板翻浆。道床板离缝翻浆发展示过程示意如图1所示。

图1 道床板离缝翻浆形成过程示意图

1.3 病害成因确定经现场调查，该病害位置发生在道床板和支撑层结合部。由于外界水的侵入，使道床板和支撑层粘结面细骨料被软化成细小的颗粒状。在列车高速荷载冲击振动下细小的颗粒状骨料被挤压出来，形成吊空或空隙。周而复始，外界水不断进入此空隙，逐步形成抽吸现象并逐渐扩大，对线路稳定及行车安全造成极大影响。

2 工程整治方案

2.1 整治必要性根据现场调研可知，隧道内双块式无砟轨道在线路开通前期存在一定数量的道床板离缝现象，随着运营时间增加，在隧道渗水和列车荷载耦合作用下出现翻浆冒泥、离缝增大等现象，严重影响线路基础结构服役性能和耐久性能，需及时进行整治施工。

2.2 整治设计思路根据现场调查和成因分析，为提高存在翻浆冒泥的线路区段结构的稳定性和耐久性，研究决定采用注浆补强方式对病害区段线路进行加固补强。根据《高速铁路无砟轨道线路维修规则》相关规定，本次作业内容为道床离缝翻浆整治。为避免双块式无砟轨道离缝带来行车安全隐患和提高轨道结构的平顺性，采取“侧缝封闭+离缝钻孔注浆”施工工艺对隧道内双块式道床板离缝进行整治。其中，侧缝封闭的目的是将自由水或外界腐蚀性介质隔离在离缝外，离缝钻孔注浆的目的是对离缝内部空间进行填充，将道床板与底座之间牢固粘结，达到避免离缝进一步恶化及改善道床板受力的目的。

2.3 整治工序设计双块式无砟轨道道床板离缝泛浆病害整治处理工序：清理离缝—钻点选取—侧缝封闭—离缝钻孔—钻孔清理—注浆管安装—离缝注浆—插管摘除，具体操作方法如下。

1）清理离缝：确定施工段离缝整治范围，见图2。作业人员使用冲击钻、角磨机等工具将道床板与底座板离缝部位破损的原密封材料剥离并清理干净，露出离缝，并在混凝土表面打毛，以便于封缝材料可以更好地粘结。

图2 隧道段离缝施工整治示意图

2）钻点选取：钻孔位置在施工前由标记组利用卷尺及钢尺测量确定，并用记号笔标记孔位，位于在轨道板偏上位置。先在离缝较大、孔洞处布置钻孔，再在孔间增加钻孔，一般间距50cm，孔间距范围30～80cm，无离缝处不设钻孔。

3）侧缝封闭：采用强力吹风机将离缝裂缝周边的粉尘和杂物吹扫干净。待仔细核对完所要注浆的离缝情况后，用灰刀将封缝胶沿着离缝表面的走向涂刮，使其牢固地封闭离缝。用于封堵裂缝的材料应满足表1的规定要求。

表1 封缝材料性能指标要求

4）离缝钻孔：按照标记的钻点和需要钻入的深度，用冲击钻进行骑缝钻孔，钻头直径为14mm，深度约为150mm～300mm。

5）钻孔清理：钻孔后先用高压风机清理出孔内杂物，再用试管刷刷出尘土，确保注浆孔内清洁、干燥。同时也要注意清理离缝中的粉尘杂物。

6）注浆管安装：钻孔清理完成后，将注浆管插入至孔底再抽回5cm防止出胶孔堵住，并用封边胶封住注浆孔与注浆管外部的缝隙。约20min，封口胶硬化后即可开始注浆作业。

7）离缝注浆：注浆过程中随时观察相邻的注浆管有无胶液冒出，当附近注浆孔或其他部位有浆液流出时，采用塞子进行封堵，并继续注浆，直到胶液无法注入，拆除注浆机和注浆管连接端，移至其他未出胶的注浆孔继续注浆，如此直至彻底灌注饱满方可结束注浆，封闭所有注浆孔。注浆完成后及时清理并收集注浆机剩余桶料。用于注浆加固的材料应满足表2的规定要求。

表2 注浆材料性能指标

8）插管摘除：待离缝内与注浆管内的注浆材料完全固化后，用较坚硬的器具碰触其表面，无明显压痕为合格工艺。用切割机切除多余的注浆管，并对封边部位进行打磨保持平整，重新用封边胶对切割过的区域封口。

2.4 过程卡控事项

1）注浆前应对设备、材料的配比及固化情况进行检查，以确保能够充填饱满，不影响道床板的稳定和无砟轨道的使用寿命。

2）注浆过程中应严格控制注浆压力，密切注意轨面和轨道板高程变化，确保轨道变化在允许范围内，同时确保注浆加固材料充分扩散、充填缝隙和有效加固道床板。

3）注浆过程中，注浆人员应配戴护目镜，并对钢轨和扣件进行覆盖，防止管道破裂造成胶液喷溅。

3 整治效果

3.1 离缝渗水整治效果良好部分渗水严重的区段，通过加密注浆孔布设，加大钻孔深度，注浆完成后，有效充填了轨道结构中空洞与裂隙，水渗流现象明显得到改善。

3.2 轨道状态保持稳定施工结束后，应用轨道测量小车测量出轨道高程、平面坐标与设计线位之间的绝对偏差量，制定轨道精调精整方案，进行轨道精调后，线路质量长期保持稳定。

4 结束语

本文以贵广客专其岭隧道道床板翻浆整治工程为案例，分析了双块式无砟道床板离缝翻浆主要原因是雨水渗入道床板与底座之间的裂缝后致排泄不畅，在高速列车重复荷载作用下混凝土粉化后反复抽吸造成泥浆溢出，导致道床板空吊。针对病害成因研究设计双块式道床板离缝渗水病害的整治方案，并进行工程实践验证。实践表明，采用“侧缝封闭+离缝钻孔注浆”的整治方案是可行的。该整治方法可以将自由水或外界腐蚀性介质隔离在离缝外，并对离缝内部的空间进行有效填充，将道床板与底座之间牢固粘结，达到避免离缝进一步恶化及改善道床板受力的目的，整治效果良好，能有效地消除病害，有效保障行车安全，可为类似工程提供参考。

文章来源：

原文名称：双块式无砟轨道道床板离缝翻浆病害整治研究

作者信息：李建辉¹，胡秋霞²（1.中国铁路南宁局集团有限公司工务部，高级工程师，广西南宁530029；2.中国铁路南宁局集团有限公司桂林高铁工务段，工程师，广西桂林）

期刊信息：铁道运营技术  2021年10月