成灌線CRTS Ⅲ型板式無砟軌道離縫修復(fù)工藝優(yōu)化

楊曉剛，連興平，楊 燕，劉上春，齊明東，王君瑞

(1.中國鐵路成都局集團(tuán)有限公司，四川 成都 610015；2.中鐵成都軌道交通健康管理技術(shù)有限公司，四川 成都 610032)

成灌線CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)由鋼軌、扣件、軌道板、自密實(shí)混凝土層、隔離層及具有限位結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土底座板等部分組成[1-3]。成灌線歷經(jīng)幾年使用，由于受溫度應(yīng)力、降水及列車動荷載影響，路基段自密實(shí)混凝土層與底座板結(jié)合處出現(xiàn)不同程度的離縫及泛漿病害[4-7]，引起軌道結(jié)構(gòu)動態(tài)不平順，給列車運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性帶來隱患。

本文針對CRTSⅢ型板式無砟軌道離縫及泛漿病害，結(jié)合成灌線無砟軌道結(jié)構(gòu)的特殊性以及鐵路運(yùn)營線維護(hù)施工的復(fù)雜性，提出了CRTSⅢ型板式無砟軌道離縫的系統(tǒng)修復(fù)工藝技術(shù)，同時(shí)采用實(shí)時(shí)位移監(jiān)測裝置，對工藝進(jìn)行了優(yōu)化，使得離縫修復(fù)工藝更加高效、科學(xué)。

1 成灌線CRTSⅢ型板式無砟軌道離縫及泛漿病害現(xiàn)狀

根據(jù)調(diào)研，成灌線CRTSⅢ型板式無砟軌道離縫及泛漿病害主要位于自密實(shí)混凝土層與底座板之間，按病害嚴(yán)重程度分為3類：

1)自密實(shí)混凝土層與底座板間積水，青苔雜草叢生，如圖1(a)所示。

2)自密實(shí)混凝土層與底座板間泛漿，如圖1(b)所示。

3)自密實(shí)混凝土層與底座板間嚴(yán)重脫空，脫空長度0.05～1.50 m，脫空深度0.05～0.40 m，縫寬2～5 mm，如圖1(c)所示。

圖1 成灌線CRTSⅢ型板式無砟軌道主要病害

2 導(dǎo)致無砟軌道離縫及泛漿病害的影響因素

通過對成灌線CRTSⅢ型板式無砟軌道的調(diào)研發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致離縫及泛漿病害的因素有：

1)溫度應(yīng)力。自密實(shí)混凝土層與底座板素混凝土層材質(zhì)不同，具有不同的膨脹變形系數(shù)，層間結(jié)構(gòu)長時(shí)間反復(fù)受溫度應(yīng)力的作用，導(dǎo)致層間逐漸脫離，產(chǎn)生離縫[6]。

2)列車動荷載循環(huán)。在列車動荷載作用下，自密實(shí)混凝土層與底座板按一定頻率做往返垂向運(yùn)動，因?qū)娱g的彈性模量差異，使得其具有不同的彈性形變系數(shù)，導(dǎo)致層間變形量不一致，使層間結(jié)構(gòu)部分位置應(yīng)力應(yīng)變相對集中，從而產(chǎn)生離縫[7-8]。

3)降水。自密實(shí)混凝土層與底座板之間難免會存在細(xì)小間隙，降雨時(shí)由于虹吸效應(yīng)雨水進(jìn)入層間間隙，列車通過時(shí)將產(chǎn)生“拍打”，使內(nèi)部藏水不斷擠出和吸入，導(dǎo)致層間進(jìn)一步脫離。隨著層間離縫的逐漸變大，在離縫周圍形成白色泡沫，層間出現(xiàn)泛漿。

3 無砟軌道離縫修復(fù)工藝

根據(jù)離縫病害現(xiàn)狀，結(jié)合成灌線CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)及運(yùn)營線施工的特殊性，提出離縫及泛漿病害的總體修復(fù)工藝為：底座板重設(shè)排水坡；對離縫進(jìn)行注漿填充；防水封閉處理。具體施工工藝流程如下：

1)底座板切割鑿除?；炷恋鬃逋饴恫糠猪斆娓哂谧悦軐?shí)混凝土底面4 cm，因此注漿施工之前，需要將混凝土底座板外露部分內(nèi)側(cè)寬4～6 cm、厚4～5 cm 的部分切割鑿除，確保自密實(shí)混凝土層與混凝土底座板間離縫裸露。

2)打磨清理自密實(shí)混凝土立面，對自密實(shí)混凝土立面與修補(bǔ)砂漿黏接部位進(jìn)行濕水浸潤20 min，清理明水殘?jiān)源_保其與修補(bǔ)砂漿黏接牢固。

3)埋注漿管。用打孔器沿離縫處斜角45°左右打孔，打孔間距20 cm，深度0.5～1.0 cm，確?？咨钬灤╇x縫截面。將長8～10 cm的注漿管沿開孔方向放置。

4)界面處理。在界面與修補(bǔ)砂漿接觸部位均勻涂刷界面劑，自密實(shí)混凝土立面涂刷高度>8 cm，確保立面黏接牢固。

5)填筑修補(bǔ)砂漿。按比例配制修補(bǔ)砂漿，確保砂漿攪拌均勻，填筑修補(bǔ)砂漿。由于板端為應(yīng)力集中部位，為確保修補(bǔ)砂漿的強(qiáng)度及其在板端處的連續(xù)性，在板與板間各1 m的范圍內(nèi)鋪設(shè)2 m長的碳纖維格柵，確保格柵在坡體表面1 cm以下。為保證底座板排水，應(yīng)在修補(bǔ)砂漿成型前設(shè)置排水坡面，排水坡高度4～5 cm，寬度7 cm左右。最后用砂板進(jìn)行毛面處理，確保坡面均勻平整。

6)濕熱養(yǎng)護(hù)。修補(bǔ)砂漿成型后，立即進(jìn)行蓋布灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于30 min。

7)離縫注漿。采用專用軌道板離縫注漿材料，對離縫進(jìn)行填充注漿，確保注漿飽滿。

8)防水封閉處理。清理排水坡周圍的塵土、雜物，采用專用防水封閉材料進(jìn)行防水處理。離縫修復(fù)效果如圖2所示。

圖2 離縫修復(fù)效果

4 成灌線CRTSⅢ型板式無砟軌道離縫修復(fù)工藝的優(yōu)化

目前，成灌線CRTSⅢ型板式無砟軌道離縫修復(fù)工藝主要存在幾點(diǎn)不足：

1)離縫及泛漿病害排查過程中，無法判斷修復(fù)前離縫脫空程度以及注漿后的修復(fù)效果，無法保證施工質(zhì)量，導(dǎo)致盲目施工。

2)離縫注漿情況無法直接觀察，不能確定注漿是否飽滿，極易造成注漿量不夠或過度注漿，影響施工質(zhì)量及施工成本。

為避免盲目施工，提高施工質(zhì)量，降低施工成本，采用實(shí)時(shí)位移監(jiān)測裝置，對成灌線CRTSⅢ型板式無砟軌道離縫修復(fù)工藝進(jìn)行了優(yōu)化，成功實(shí)現(xiàn)對軌道板離縫脫空程度及注漿飽滿程度的精確監(jiān)測，從而在施工過程中能夠準(zhǔn)確判斷注漿量，提高注漿效率，避免盲目施工，使得成灌線CRTSⅢ型板式無砟軌道離縫修復(fù)工藝更加高效、科學(xué)。

4.1 實(shí)時(shí)位移監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)及組成

實(shí)時(shí)位移監(jiān)測裝置主要由高精度千分表、高清攝像機(jī)、計(jì)算機(jī)、固定架等組成。裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 實(shí)時(shí)位移監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)

4.2 實(shí)時(shí)位移監(jiān)測結(jié)果分析

采用實(shí)時(shí)位移監(jiān)測裝置對軌道板垂向和橫向動態(tài)位移及混凝土底座板垂向位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。監(jiān)測點(diǎn)現(xiàn)場布置情況如圖4所示。

圖4 監(jiān)測點(diǎn)現(xiàn)場布置情況

圖5 離縫修復(fù)前相對位移時(shí)程曲線

圖6 離縫修復(fù)后相對位移時(shí)程曲線

相對位移時(shí)程曲線見圖5、圖6。離縫修復(fù)前，在列車動荷載作用下，軌道板垂向最大動態(tài)相對位移為 0.009 2 mm；軌道板橫向最大動態(tài)相對位移為 0.023 5 mm；混凝土底座板垂向最大動態(tài)相對位移為 0.003 0 mm。離縫修復(fù)后，在列車動荷載作用下，軌道板垂向最大動態(tài)相對位移為 0.003 0 mm，較修復(fù)前下降67.4%；軌道板橫向最大動態(tài)相對位移為 0.007 0 mm，較修復(fù)前下降70.2%；混凝土底座板垂向最大動態(tài)相對位移為 0.002 0 mm，較修復(fù)前下降33.3%。

通過對軌道板及底座板的實(shí)時(shí)動態(tài)位移監(jiān)測，結(jié)果表明，成灌線CRTSⅢ型板式無砟軌道離縫修復(fù)工藝能夠有效降低在列車動荷載作用下軌道板及底座板的位移。

5 結(jié)語

通過對成灌線CRTSⅢ型板式無砟軌道離縫病害調(diào)研及其影響因素的分析，提出了一整套成灌線CRTSⅢ型板式無砟軌道離縫病害修復(fù)工藝。

采用實(shí)時(shí)位移監(jiān)測裝置對軌道板垂向和橫向動態(tài)位移及混凝土底座板垂向位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，成功實(shí)現(xiàn)對離縫脫空程度的精確監(jiān)測，且可以對離縫治理效果進(jìn)行科學(xué)判斷，能夠有效提高施工效率，保證施工質(zhì)量，降低施工成本。