CRTSⅡ型板式无砟轨道砂浆离缝原因分析及整治措施

2015-03-23 09:25姬寒尽中国铁道科学研究院
上海铁道增刊 2015年1期
关键词:离缝砂浆整治

姬寒尽 中国铁道科学研究院

贾 鹏 上海铁路局蚌埠工务段

CRTSⅡ型板式无砟轨道砂浆离缝原因分析及整治措施

姬寒尽 中国铁道科学研究院

贾 鹏 上海铁路局蚌埠工务段

分析京沪高铁蚌埠工务段管内CRTSⅡ型板式无砟轨道砂浆离缝病害产生的原因,阐述其对列车运行及轨道结构造成的影响,并提出整治措施和要求。

CRTSⅡ型轨道板;砂浆离缝;整治

1 问题描述

京沪高铁采用CRTSⅡ型板式无砟轨道,自2011年6月开通以来在经历了雨雪、列车运行对轨道板的振动冲击、夏季连续高温天气后,轨道板与CA砂浆层开始出现不同程度的离缝。

蚌埠工务段管辖京沪高铁上下行K804+000~K988+000。从对管内的线路调查来看,主要问题有:砂浆层裂纹、破损、掉块;轨道板与砂浆层离缝(见图1);侧向挡块破损、轨道板上拱等。轨道板与砂浆离缝位置的破损、变形达到一定程度,会影响轨道板的结构与受力,降低行车安全与平稳性。本文通过分析轨道板与CA砂浆离缝原因,提出整治措施,为CRTSⅡ型无砟轨道维修提供了参考。

图1 CA砂浆离缝、掉块

2 原因分析

水泥乳化沥青砂浆是CRTSⅡ型板式无砟轨道的重要组成部分,填充在轨道板与底座板(支承层)之间,起填充、承载、传力的作用。蚌埠工务段段管内离缝主要表现为砂浆层离缝;部分砂浆破损脱空;砂浆破损严重,部分地段完全脱空。共计35处。经分析,主要有以下几个原因:

2.1 前期灌浆施工不规范

CA砂浆主要靠沥青破乳和水泥水化两种过程作用形成,其施工工艺好坏直接影响后期质量。如封边的水泥砂浆及精调限位装置去除不及时,轨道板受力约束,无法与CA砂浆共同释放温度应力,导致相互运动,产生离缝。

另外,灌注速度不当,会使砂浆层排气不畅,产生气泡,砂浆凝固后,就会在轨道板与砂浆层间出现空洞。

2.2 环境影响

蚌埠工务段管内线路地处淮河中游与长江下游之间,属亚热带季风气候,四季分明,雨量充足。根据离缝病害出现数量的时段来看,主要呈现出易受高温、低温、多雨的影响。京沪高铁多建立在高架桥上,长期暴露在空气、日晒、雨雪下,再加上速度高、车载震动大的动车组荷载作用,轨道系统受力极复杂。

CA砂浆与轨道板主要由乳化沥青与混凝土构成。沥青在高温与低温时,会分别呈现粘滞性与脆性,这也导致了CA砂浆在温度过高或过低时抗压性和韧性下降。另外,砂浆达到一定温度后,会产生高温收缩现象[1],而混凝土是热胀冷缩材料,高温时,砂浆和混凝土将分别发生收缩和膨胀,导致结合处产生张力,使轨道板与砂浆层相对伸缩,从而易使其脱离、剥落。

此外,离缝为水进入轨道系统提供了条件。水的温度变化反复作用于沥青、水泥等,降低了砂浆的性能和强度,使其易粉化,脱落。

2.3 列车荷载作用

CRTSⅡ型无砟轨道中,轨道板、CA砂浆层及底座板为整体连接承载系统。其中,CA砂浆由于其特性,最薄弱。在长期列车荷载作用下,轨道板会翘曲变形,使其与砂浆在端部产生脱粘[2],再经雨雪的侵袭,及列车荷载耦合作用,砂浆层会从边缘向里开裂,甚至掉块。

此外,桥梁、底座板与轨道板的基频不同[3],会造成桥梁与轨道相互振动,不利于维持无砟轨道的整体性能,而CA砂浆最薄弱,易导致其在接触面与轨道板或底座板产生拉伸,造成结合面裂纹,继而剥落、离缝。

3 对轨道结构及列车运行的影响

CA砂浆层主要起调整、承载、减震等作用。当轨道板与CA砂浆离缝后,离缝区域的砂浆不再与轨道板粘结,既降低了砂浆对轨道板的约束,又增加了轨道板变形的可能,其变形达到一定程度,必然影响行车平稳及安全。

离缝后,列车荷载导致轨道板与CA砂浆相互冲击,使离缝周围的CA砂浆受力不均,加快了其破损,若不及时修补,离缝扩大,甚至脱空后,将要对轨道板临时支护,以限制几何形位,这增加了维修工作量,不利于工务部门日常养护。

CA砂浆层破损加剧,会加大轨道板受力不均,加速轨道板伤损,严重时可能导致整个轨道系统受力出现问题,对动车组行车带来危害。

4 整治措施

2013年8月我段管内离缝病害出现后,就已经开始对其整治。2013年整治此类病害17处,其中包括京沪高铁上行K941+660,K934+190,K938+885三处病害较严重,植筋处理后再灌胶的处所。2014年5月起,继续对离缝处所展开整治,截至7月共整治15处,两年累计整治32处。从病害类型来看,主要为轨道板离缝或横向贯通,上拱量值较大影响轨面高低;轨道板离缝,上拱量值较小不影响轨面高低。从离缝整治方法来看,主要为植筋后打开宽接缝重新张拉浇筑再处理,及直接进行注浆处理即可修复两种。本文主要讨论我段2014年以来采用后种方法,对15处离缝病害的整治。

4.1 修补材料及施工时间节点

采用中国铁道科学研究院研发的无砟轨道专用CARS-A型双组分低粘度灌浆树脂。施工时间节点:下达封锁命令,设置防护(1 min)-清理离缝区域及周边灰尘杂质(30 min)-选择注浆口,封闭离缝(60 min)-注浆(90 min)-清理多余封浆材料,打磨(20 min)-检查线路,确认是否达到开通条件(20 min)-清理现场,撤除防护,开通线路(19 min),计240 min。

4.2 施工组织

根据离缝情况,从2014年5月22日到6月 15日,利用14个维修天窗,按图定综合天窗内封锁240 min,对京沪高铁上下行K871+000~K986+000范围内的15处离缝处所进行注浆整治。施工后不限速。

施工流程:设置防护-清理离缝处灰尘-设置注浆孔-离缝封闭-调试注浆机-离缝注浆-打磨-杂物清理-检查轨道几何尺寸-恢复线路。

注浆方案:

(1)处理顺序:板底注浆→钢轨精调。

(2)注浆范围:注浆3块板1号~3号,以存在病害轨道板2号为中心,大、小里程每一端各增加一块轨道板1号、3号(见图2)。

图2 轨道板处理示意图

4.2.1 施工准备

蚌埠高铁线桥车间在施工前两天,检查轨道几何尺寸,并在轨道板上标注。提前对发电机、冲击钻、照明工具等机械设备进行检查保养,确保性能良好。所需防护备品及工、机具 (见表1、表2)。

表1 防护备品表

表2 工、机具表

4.2.2 封锁点内作业

(1)根据早期调查数据,再次检查离缝情况,确定注浆口。用钢丝刷、毛刷清理离缝表面灰尘、浮渣,为了确保整治效果良好,可以用吹风机等对离缝内杂物、灰尘及积水尽量清除。

(2)在离缝较宽处,或离缝端部设置注浆口(见图3)。注浆口的间距保持约20 cm~30 cm。然后用冲击钻沿离缝中心钻入,深度至少15 cm。开钻时要保持均匀,钻孔过大过小都不利于低压注浆。

图3 设置注浆口

(3)用专用F型封缝材料封闭离缝表面(见图4),封缝过程中防止材料堵塞注浆口。

图4 封闭离缝口

(4)注浆前,要用工业酒精清洗一遍注浆机内部。将调试好的双组分材料加入双组分料筒,连接好混合管与注浆管,从离缝的任意端把注浆管连接到注浆口,保证注浆口周围封闭良好,无法漏浆。

2.2 两组患者术后并发症发生情况比较 B组术后多器官功能障碍综合征(multiple organ dysfunction syndrome,MODS)发生率为2.9%(1/34),显著低于A组的8.3%(2/24),差异有统计学意义(P<0.05)。两组患者PND、短暂神经系统并发症、急性肾损伤、病死率比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。

(5)注浆中,当相邻注浆口有浆液溢出时,封闭注浆口,并继续注浆直至材料无法再注入。把注浆管拿出,同时封闭此注浆口,将注浆管连接到有浆液溢出的注浆口,继续注浆,以此类推,当离缝另一端注浆口中浆液溢出时,封闭所有未封闭的注浆口,完成注浆。

(6)修补材料固化后,去除注浆口及封闭材料。打磨表面,使其平整。

(7)检查、清理线路,核对清点人员及工机具,材料,安全防护用品数量,并检查施工区域,确定无任何工具材料遗漏,轨道几何尺寸符合标准后方可撤除防护开通线路。

4.2.3 开通后作业

(1)当日指派干部添乘确认车,并添乘动车组进行检查。

(2)首趟车添乘后此处的添乘数据应立即反馈段调度,确保后续列车提速正常。

4.2.4 安全风险及控制

(1)认真填写三确认单,清点和登记工具材料。对机具进行保养,确保性能良好。

(2)施工人员要经过专业培训合格。

(3)施工过程中应加强轨道板与砂浆离缝状态的监测,避免因施工不当对轨道几何尺寸产生影响,确保运营安全。

(4)应配备足够的人员和设备,确保在每个天窗内完成所要求的工作,每次施工完下道前清理现场,确保不留杂物。

(5)机械作业由专职人员指挥,实行“一机一人”,机械的移位、运转等动作,需在指挥人员许可下进行。

(6)雨雪天气杜绝施工。学措施整治离缝病害。建立CRTSⅡ型轨道板离缝数据库,为重点监控和深入分析提供依据;建立轨道板病害台账,详细记录结构情况及轨面高低、方向、轨距等数据,并拍摄照片入库。同时进行周期检查,更新完善每处数据,使轨道结构病害处于动态监控中。

5 整治效果

2014年5月起我段管内完成15处砂浆离缝的注浆修补。目前修补处所没有发现再次离缝现象,轨道几何尺寸及轨道板结构状态良好,修补地段无人体感觉不良及Ⅰ级以上超限数据,动车组运行平稳、安全。

6 结束语

CRTSⅡ型轨道结构较为复杂,所受环境影响也极复杂,在长期高速、高频的列车荷载下,砂浆层会产生离缝。工务部门应加强轨道结构的检查,及时采取科

[1]何川.CRTSⅡ型板式无砟轨道砂浆离缝的影响及维修指标研究[D].西南交通大学,2013.

[2]刘学毅,赵坪锐,杨荣山,王平.客运专线无砟轨道设计理论与方法[M].成都:西南交通大学出版社,2010.

[3]姜子清,江成,王继军,易忠来.CRTSⅡ型板式无砟轨道砂浆层伤损修复研究 [J].铁道建筑, 2013,(1):118-122.

责任编辑:王 华

来稿日期:2014-12-29

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