成灌线CRTS Ⅲ型板式无砟轨道离缝修复工艺优化

杨晓刚，连兴平，杨 燕，刘上春，齐明东，王君瑞

(1.中国铁路成都局集团有限公司，四川 成都 610015；2.中铁成都轨道交通健康管理技术有限公司，四川 成都 610032)

成灌线CRTSⅢ型板式无砟轨道结构由钢轨、扣件、轨道板、自密实混凝土层、隔离层及具有限位结构的钢筋混凝土底座板等部分组成[1-3]。成灌线历经几年使用，由于受温度应力、降水及列车动荷载影响，路基段自密实混凝土层与底座板结合处出现不同程度的离缝及泛浆病害[4-7]，引起轨道结构动态不平顺，给列车运行的稳定性和安全性带来隐患。

本文针对CRTSⅢ型板式无砟轨道离缝及泛浆病害，结合成灌线无砟轨道结构的特殊性以及铁路运营线维护施工的复杂性，提出了CRTSⅢ型板式无砟轨道离缝的系统修复工艺技术，同时采用实时位移监测装置，对工艺进行了优化，使得离缝修复工艺更加高效、科学。

1 成灌线CRTSⅢ型板式无砟轨道离缝及泛浆病害现状

根据调研，成灌线CRTSⅢ型板式无砟轨道离缝及泛浆病害主要位于自密实混凝土层与底座板之间，按病害严重程度分为3类：

1)自密实混凝土层与底座板间积水，青苔杂草丛生，如图1(a)所示。

2)自密实混凝土层与底座板间泛浆，如图1(b)所示。

3)自密实混凝土层与底座板间严重脱空，脱空长度0.05～1.50 m，脱空深度0.05～0.40 m，缝宽2～5 mm，如图1(c)所示。

图1 成灌线CRTSⅢ型板式无砟轨道主要病害

2 导致无砟轨道离缝及泛浆病害的影响因素

通过对成灌线CRTSⅢ型板式无砟轨道的调研发现，导致离缝及泛浆病害的因素有：

1)温度应力。自密实混凝土层与底座板素混凝土层材质不同，具有不同的膨胀变形系数，层间结构长时间反复受温度应力的作用，导致层间逐渐脱离，产生离缝[6]。

2)列车动荷载循环。在列车动荷载作用下，自密实混凝土层与底座板按一定频率做往返垂向运动，因层间的弹性模量差异，使得其具有不同的弹性形变系数，导致层间变形量不一致，使层间结构部分位置应力应变相对集中，从而产生离缝[7-8]。

3)降水。自密实混凝土层与底座板之间难免会存在细小间隙，降雨时由于虹吸效应雨水进入层间间隙，列车通过时将产生“拍打”，使内部藏水不断挤出和吸入，导致层间进一步脱离。随着层间离缝的逐渐变大，在离缝周围形成白色泡沫，层间出现泛浆。

3 无砟轨道离缝修复工艺

根据离缝病害现状，结合成灌线CRTSⅢ型板式无砟轨道结构及运营线施工的特殊性，提出离缝及泛浆病害的总体修复工艺为：底座板重设排水坡；对离缝进行注浆填充；防水封闭处理。具体施工工艺流程如下：

1)底座板切割凿除。混凝土底座板外露部分顶面高于自密实混凝土底面4 cm，因此注浆施工之前，需要将混凝土底座板外露部分内侧宽4～6 cm、厚4～5 cm 的部分切割凿除，确保自密实混凝土层与混凝土底座板间离缝裸露。

2)打磨清理自密实混凝土立面，对自密实混凝土立面与修补砂浆黏接部位进行湿水浸润20 min，清理明水残渣，以确保其与修补砂浆黏接牢固。

3)埋注浆管。用打孔器沿离缝处斜角45°左右打孔，打孔间距20 cm，深度0.5～1.0 cm，确保孔深贯穿离缝截面。将长8～10 cm的注浆管沿开孔方向放置。

4)界面处理。在界面与修补砂浆接触部位均匀涂刷界面剂，自密实混凝土立面涂刷高度>8 cm，确保立面黏接牢固。

5)填筑修补砂浆。按比例配制修补砂浆，确保砂浆搅拌均匀，填筑修补砂浆。由于板端为应力集中部位，为确保修补砂浆的强度及其在板端处的连续性，在板与板间各1 m的范围内铺设2 m长的碳纤维格栅，确保格栅在坡体表面1 cm以下。为保证底座板排水，应在修补砂浆成型前设置排水坡面，排水坡高度4～5 cm，宽度7 cm左右。最后用砂板进行毛面处理，确保坡面均匀平整。

6)湿热养护。修补砂浆成型后，立即进行盖布洒水养护，养护时间不少于30 min。

7)离缝注浆。采用专用轨道板离缝注浆材料，对离缝进行填充注浆，确保注浆饱满。

8)防水封闭处理。清理排水坡周围的尘土、杂物，采用专用防水封闭材料进行防水处理。离缝修复效果如图2所示。

图2 离缝修复效果

4 成灌线CRTSⅢ型板式无砟轨道离缝修复工艺的优化

目前，成灌线CRTSⅢ型板式无砟轨道离缝修复工艺主要存在几点不足：

1)离缝及泛浆病害排查过程中，无法判断修复前离缝脱空程度以及注浆后的修复效果，无法保证施工质量，导致盲目施工。

2)离缝注浆情况无法直接观察，不能确定注浆是否饱满，极易造成注浆量不够或过度注浆，影响施工质量及施工成本。

为避免盲目施工，提高施工质量，降低施工成本，采用实时位移监测装置，对成灌线CRTSⅢ型板式无砟轨道离缝修复工艺进行了优化，成功实现对轨道板离缝脱空程度及注浆饱满程度的精确监测，从而在施工过程中能够准确判断注浆量，提高注浆效率，避免盲目施工，使得成灌线CRTSⅢ型板式无砟轨道离缝修复工艺更加高效、科学。

4.1 实时位移监测装置的结构及组成

实时位移监测装置主要由高精度千分表、高清摄像机、计算机、固定架等组成。装置结构如图3所示。

图3 实时位移监测装置结构

4.2 实时位移监测结果分析

采用实时位移监测装置对轨道板垂向和横向动态位移及混凝土底座板垂向位移进行实时监测。监测点现场布置情况如图4所示。

图4 监测点现场布置情况

图5 离缝修复前相对位移时程曲线

图6 离缝修复后相对位移时程曲线

相对位移时程曲线见图5、图6。离缝修复前，在列车动荷载作用下，轨道板垂向最大动态相对位移为 0.009 2 mm；轨道板横向最大动态相对位移为 0.023 5 mm；混凝土底座板垂向最大动态相对位移为 0.003 0 mm。离缝修复后，在列车动荷载作用下，轨道板垂向最大动态相对位移为 0.003 0 mm，较修复前下降67.4%；轨道板横向最大动态相对位移为 0.007 0 mm，较修复前下降70.2%；混凝土底座板垂向最大动态相对位移为 0.002 0 mm，较修复前下降33.3%。

通过对轨道板及底座板的实时动态位移监测，结果表明，成灌线CRTSⅢ型板式无砟轨道离缝修复工艺能够有效降低在列车动荷载作用下轨道板及底座板的位移。

5 结语

通过对成灌线CRTSⅢ型板式无砟轨道离缝病害调研及其影响因素的分析，提出了一整套成灌线CRTSⅢ型板式无砟轨道离缝病害修复工艺。

采用实时位移监测装置对轨道板垂向和横向动态位移及混凝土底座板垂向位移进行实时监测，成功实现对离缝脱空程度的精确监测，且可以对离缝治理效果进行科学判断，能够有效提高施工效率，保证施工质量，降低施工成本。