铁路隧道内无砟轨道结构病害检测与快速修复技术

党国栋

摘 要：无砟轨道结构病害严重威胁铁路的安全使用，加强无砟轨道的病害检测，提高无砟轨道病害的修复速度，研究适宜的无砟铁道修复技术，是目前有关部门需要考虑的关键问题，因此本文就铁路隧道内无砟轨道结构病害检测与快速修复技术展开探究，并总结出铁路隧道内无砟轨道结构病害的检测技术与标准及切实有效的快速修复技术。

关键词：铁路隧道；无砟轨道；病害检测；快速修复；技术

近年来，高速铁路数量的增加，使我国各领域的发展均得到显著提升，无砟轨道作为高速铁路应用最为广泛的铁道技术，在高速铁路发展中发挥着重要作用。使用年限的不断增加，导致无砟轨道存在的问题日益增多，结构病害在诸多问题中尤为严重，做好病害的检测与修复，无疑是保障无砟轨道安全使用所需要研究的主要的问题。

1 无砟轨道病害现状

在长期的使用过程中，缙云山隧道结构与稳定性势必受到影响，同时特殊的地形地貌使隧道内部的部分区域，出现了一定程度的沉降，给隧道的使用埋下安全隐患。缙云山隧道主要以几何尺寸结构为支撑的主体，该结构可有效的减少外部压力的影响，但在近年来的维修过程中，几何尺寸结构近乎变形，原有的结构已无法保持，究其原因是列车在高强度的运行过程中，不断地对下层土基层施压，导致出现下层下沉与翻浆冒泥的现象，而如要对该情况进行维修，则需要长时间的停止缙云山隧道的使用，从地基开始进行重新的施工铺设工作。缙云山隧道中的混凝土裂缝喷水现象也极为严重，主要由隧道结构病害引起，结构病害的存在，促使基岩与道床板出现严重的脱空，道床板内侧结构与外侧结构同时出现纵向的裂缝，由于失去了原有的固定力，道床开始急剧下沉，与原有混凝土结构之间出现空洞结构，在列车通过期间，受到外部压力的挤压，即出现了该问题。隧道裂缝喷水的问题，严重影响轨枕的安全性，导致其成为轨道使用的潜在危险。

2 病害修复技术

2.1 病害整治原则

2.1.1 快速修复

无砟轨道的车辆运行流量较高，中途间歇时间较短，难以完成无砟轨道的维修工作，如强行进行无砟轨道的修复，则必须停止列车的运行，进而造成严重的经济损失。如无法将无砟轨道的维修在夜间进行，便要求维修人员，在极短的时间内完成无砟轨道的维修工作，以保证列车的安全顺利运行。

2.1.2 基础结构修复

道床是轨道结构的支撑体，在修复过程中，要尽量避免对道床的影响，应将几何尺寸与垫板的维修，调控在可控的范围内进行。在轨道与路基结构上，应在确保其能够正常使用的情况下，进行维修。如在维修过程中，难以确保轨道与路基的正常使用，应及时的对相关部位做加固处理，以确保结构的稳定。

2.1.3 排水沟治理

排水沟的治理，应在轨道结构修复的过程中进行，一方面可以减少维修成本，降低多次作业的可能性。另一方面，也降低了排水沟治理对轨道结构产生的影响。

2.1.4 注意事项

在维修与治理过程中，要及时的降低对周边环境的影响，尤其在主要住宅区域，要从光线、噪音等方面，降低影响。病害治理前，应制定周密的修复与治理计划，并提供良好的施工环境与条件，确保施工人员的人身安全，从而保障施工的整体质量。

2.2 病害整治与修复方法

2.2.1 基底换填

隧道在长期使用过程中，难免受到地下水的影响，主要的受损部位是基底结构，轨道板在正常情况下，不会受到地下水的任何影响，因而即不需要进行轨道板的更换，只需要稳定基底结构，进行基底的换填作业。首先要将基底的上层结构与软弱层结构从基底中清除，其次要进行混凝土的灌注操作，该方法对于稳定结构，提高轨道使用的安全性有着重要作用，但该方法也存在着施工工艺不完善的缺陷。

2.2.2 整体轨道板维修

在轨道板出现病害问题时，对轨道的使用影响较大，修复时间较长，维修期间需禁止任何列车的通行与使用。其操作流程主要是将存在病害的阶段，进行凿除与清理，清理工作应包括基底部位，如基底未出现病害问题，则不需要进行深度的清理。反之则应及时的进行加固，保证结构的稳定，也可采取增设仰拱的方式，增加结构的稳定性。在清理工作完成后，需要在第一时间进行灌注工作，以提高灌注材料的强度。

2.2.3 加强或增设排水设施

在受地下水影响较为严重的隧道中，应及时的加设排水设施，加强隧道的排水能力，防止水对隧道结构进行腐蚀。在排水设施的增设中，需要将地表水的排水与地下水的排水进行有效的区分。在设备增设前，需要对翻浆冒泥的位置深度进行测量，对翻浆冒泥的数量数据要进行详细的计算，从而制定出符合标准的排水设施增设计划，以便合理的进行排水设施的增设，避免排水系统的浪费。

2.2.4 增加扣件的可調变形量

无砟轨道扣件是固定轨道的主要部件，增加扣件的可调变形量，使扣件受到的轨道压力与振动力的影响大大降低。在调整过程中，需要将其控制在适宜的范围内，如果超过标准，则对轨道的使用产生安全问题，如若未能超过标准，则达不到增加扣件可调变形量的预期效果，使其效果大打折扣。

2.3 病害整治与修复技术

2.3.1 灌注水泥浆

灌注水泥浆需要使用液压及气压设备，通过增加对缝隙内部的压力，挤压出其中的水、空气及其余杂质，从而到达修复的目的，该方法修复强度较高，在后期的使用过程中，结构不易损坏，并具有一定的防水与防渗透性，从而降低了翻浆冒泥的可能性，保障了隧道内无砟轨道系统的安全使用。

2.3.2 轨道板裂纹病害修复

通常情况下，在轨道板出现裂纹病害的情况下，为防止问题的进一步加深，均采用轨道板更换的方式，但成本相对较高，容易造成不必要的资源浪费，因此需要采用修复技术，对轨道板进行修复，不仅节省的成本，更能够节约资源的使用。在修复的第一阶段，要进行表面及缝隙的清理工作，相关材料的准备也需要同步进行（钢丝刷、真空吸尘器、热风机、毛刷等是主要材料）。第二阶段进行裂纹的修复，对存在裂纹的位置，进行首次的涂刷工作，要在开阔的空间内进行。

2.3.3 轨道板灌浆孔病害修复

轨道板灌浆孔病害并不常见，因而修复的流程也相对较为固定，应采用水泥纤维砂浆及纳米荷叶表面剂，同样需要通过喷涂的方式，进行修复。前期先要进行清理工作，对灌浆孔进行系统的清理，其次要进行表面的涂刷工作，在涂刷过程中，要注意首先使用基底界面剂进行涂刷，而后在使用纳米荷叶表面剂。轨道板灌浆孔病害修复需要的主要工具有手锤、刨刀、毛刷、吸尘器等。

2.3.4 板间接缝破损病害修复

该病害的修复，需要采用具有高强度的混凝土复合材料，通过填补挤压的方式，对其内部存在的杂质进行排除，并将混凝土符合材料有效的补充在病害部位。需要技术人员，首先进行喷涂基底界面剂，提高混凝土材料的融合性，其次要进行模板的布置工作，最后进行材料的填补与修复，在此期间，手锤、刨刀、吸尘器、毛刷、抹子等是主要使用的修复工具。

2.3.5 砂浆层离缝病害修复

砂浆层存在的病害修复工作流程较为简单，但施工难度较大，如操作不够规范，则对无砟轨道其余系统的正常使用产生影响，因此在该病害的处理过程中，应格外注意细节问题的处理。需要的材料主要是硅树脂胶，根据离缝的大小，要在施工前，进行表面整形的设计，然后对离缝进行清理与封堵工作，在确保封堵结构稳定后，进行灌注与修复工作，最后进行表面整形与封闭。

2.4 检查与维护

无砟轨道的病害检查，可采用钢板尺及米尺等工具，对容易产生病害的部位，进行详细的检查，外部的观察与测量，是判断其是否存在病害问题的关键，对相关人员的工作经验与技术水平是巨大的考验。相关运营单位，要制定定期检查与维护的计划，对存在问题的部分，要在最短的时间内进行修复，修复尽量避免对列车正常运行造成影响。

3 效果检验

3.1 注浆前后动力性能测试

在无砟轨道的使用过程中，轨道变形极为常见，所以需要定期进行维修工作，以避免其产生不必要的安全问题。现代的修复技术虽然较为完善，但仍需要对修复的效果进行检验，从而加强修复的可靠性。

3.1.1 传感器埋设

基准点的选择是测试的关键，根据无砟轨道设计的不同，要求基准点的选择要在距离水平方向测点相对较远的位置，以提升测试的效果。作为重要的分析数据，基准点的选择要充分的考虑到脱空与裂缝的问题，隧道内结构坏损的程度，也对数据的结果产生影响。

3.1.2 结果分析

货物列车的压强较大，在通过存在有脱空位置的隧道时，其高强度的振动与压力，迫使其中的积水一涌而出，在裂缝的两侧，也有不同程度的积水。轨道加固有效的将其中的积水与杂物排除在外，避免了水等杂质对隧道系统侵蚀。

3.2 注浆前后物探测试

目前大部分的隧道填充，均采用高强发泡树脂进行加固。在进行加固前需要对加固位置的详细情况进行了解，一般采用雷达进行轨枕板混凝土的检测，同时结合基岩脱空裂痕的数据，制定修复方案。在完成填充加固后，可进行雷达探测信息数据的对比，进而判断出填充加固的效果。

结果分析：

雷达探测信息较为详细的表露出隧道存在的问题，轨道板密实度严重降低，脱空位置碎裂也极为严重，是雷达探测结果得出的最为严重的问题，需要在第一时间进行隧道系统的加固作业。

3.3 原位探测

3.3.1 轨道板抬升

轨道板与基岩的脱空，导致其进一步沉淀，轨道板的结构整体发生下沉，因而需要充分的利用脱空的缝隙，通过注入高压发泡树脂，对其形成冲压作用，使轨道板逐渐上升。由于脱空部位分布较为复杂，内部结构不够均匀，容易给轨道板的抬升造成一定的难度，所以在高压发泡树脂注入前，要进行系统的清理工作，为后期的填充与抬升，准备好充分的空间。

3.3.2 现场取芯

现场取芯对流程标准较为严苛，在施工工作开始前夕，要进行系统的取样工作，取样位置，应随机选择在加固点进行取样，取样要求在5处加固点同时进行。一般情况下在轨道板与基岩脱空空间较小的位置，进行高强度发泡树脂的填充，正常的填充厚度为1-6mm，需根据其化学组分，进行现场取芯工作。

结束语

随着时间的推移，无砟轨道的超期高强度使用，促使问题不断凸显，缙云山隧道是我国首个经全面修复试验的无砟轨道，其总结的经验与试验的技术，均适用于不同种类及多个地区的无砟轨道，为后期各地区的无砟轨道修复与保养，提供了宝贵的试验数据。无砟轨道中存在的问题较多，需要修复人员对出现的每一个问题進行仔细的探究，进而设计出符合区域实际情况的无砟轨道病害的检测与处理方案。

参考文献

[1]郭福强，胡通海，彭宇，王蕾.高铁无砟轨道隐患无损排查技术[J].科技创新导报，2014（05）.