CRTSⅡ型板式无砟轨道砂浆层快速更换技术研究

王禹程 中国铁路上海局集团有限公司上海高铁维修段

1 引言

CRTSⅡ型板式无砟轨道主要应用于设计时速350 km的高速线路上。我国CRTSⅡ型板式无砟轨道正线运营里程约为4 851.5 km，主要集中分布在华北、华东地区。CRTSⅡ型板式无砟轨道结构采用高精度预制轨道板，通过纵向张拉连接的方式，将轨道板纵向连成整体，以减少自由边并形成整体受力，轨道结构整体性大大提高，由此带来线路运行的高平顺性和高舒适性。CRTSⅡ型板式无砟轨道由钢轨、扣件、轨道板、水泥乳化沥青砂浆充填层（以下简称CA砂浆）以及支承层或底座板等组成，其中CA砂浆是轨道结构中的重要组成部分，厚度一般为20 mm～40 mm，主要由石油沥青、水泥、细骨料、水以及多种添加剂组成，现场施工时由沥青乳液和干料两种组分混合而成。在无砟道床中承担支撑调整、缓冲协调、黏结约束等功能。

2 病害情况

图1 板面植筋失效及冒浆

运营期间，在站内高封闭（封闭层面与轨道板上表面大致平齐）路基地段发生过多处CA砂浆伤损、脱空等病害，病害呈现三个共性特征：

（1）轨道几何尺寸变化明显，尤其是高低，最大时超过了临时补修标准。

（2）轨道板表面有泥浆及砂浆堆积，从失效植筋孔、接缝离缝等部位析出，如图1所示。

（3）CA砂浆伤损明显，用钢棒等工具可以轻易将CA砂浆碎块取出。砂浆碎块表面光滑无棱角，有被水流冲刷的痕迹，如图2所示，两侧脱空基本对称，每块板（长6.5 m）沿线路纵向脱空长约2.5 m～3.5 m。

图2 砂浆碎块及砂浆脱空

CA砂浆伤损、脱空是砂浆层不断劣化发展的结果，主要原因有以下两点：

（1）高封闭地段排水不良，雨水通过封闭层与轨道板间隙、宽接缝离缝处、失效植筋孔等处所渗入轨道板与砂浆离缝中。列车通过时，在周期性的动荷载作用下，不断拍打砂浆层，由于采取了高封闭层，水排不出去，使砂浆不断磨蚀，甚至成块碎裂。

（2）砂浆层结构不良。从运营维护角度来看，砂浆层结构状态整体不良，其强度与耐久性低于设计预期。运营过程中，在外部环境及周期性荷载作用下，CA砂浆层病害一般按照离缝、流浆、碎裂、挤出失效等阶段逐步恶化。而高封闭路基地段砂浆层病害由于遮挡无法检查，最终导致伤损脱空、轨道几何尺寸超限。

在CRTSⅡ型板式无砟轨道设计理念中，轨道板通过CA砂浆调整层、底座板（或支承层）粘结成一个整体共同受力，在力学上被视为只承受轴向力的杆件。CA砂浆调整层与底座板（或支承层）逐渐分层，无法实现共同受力，将导致CRTSⅡ型板结构失稳。

3 砂浆层更换技术

以影响运输效率最小化为原则，研究制定不切割钢轨，一个天窗内完成伤损砂浆层的清除及重新灌注的更换技术。主要施工步骤：宽窄接缝凿除并安装扣压装置，钢轨及轨道板同步抬升，砂浆层清理，轨道板精调，聚合物水泥砂浆灌注，张拉锁定及宽窄接缝恢复，板底注胶等。其基本施工流程如图3所示，其中关键工序需在一个天窗内完成。

图3 砂浆层更换基本施工流程

主要工艺流程如下：

（1）作业准备。对施工区域前后100 m线路扣件进行复紧；对作业区域内钢轨面与板面进行高程和平面测量；凿除两线间及路肩侧封闭层混凝土；施工区域两端锚固区植筋，如轨道板已有锚固植筋，需将失效钢筋取出，施工完毕后重新植筋锚固。凿除板两端宽窄接缝混凝土，凿除宽窄接缝混凝土并安装扣压装置。

（2）钢轨及轨道板抬升：提前测量实际锁定轨温，确定最佳作业温度条件。松开前后各3块轨道板扣件，抬高轨道板，并用木块垫起。

（3）清除原砂浆层：采用电镐、风镐等工具，从侧面迅速凿除伤损砂浆层。砂浆层清理如图4所示。

（4）轨道板就位、精调：通过调节精调爪，将轨道板置于目标高度位置，对轨道板进行定位。

（5）快硬聚合物水泥砂浆拌合及灌注：在轨道板侧面利用土工布、木板或钢板等材料进行封边，支立砂浆灌注模板，并设置排气口。采用专用的聚合物水泥砂浆搅拌机对砂浆进行搅拌，搅拌完成后迅速进行工作性能检测，检测合格后即可开展砂浆灌注工作。采用的聚合物水泥砂浆搅拌机。聚合物水泥砂浆拌制完成并检测合格后，开始灌注。

（6）作业收尾。拆除宽窄接缝扣压装置，安装张拉锁件并张拉锁定，安装钢筋笼，利用聚合物混凝土对宽窄接缝重新浇筑；对施工区域轨道板进行植筋锚固；对施工区域前后100 m范围内进行测量及轨道精调；对锚固区轨道板进行离缝注胶；线间或路肩封闭层浇筑并嵌缝。

图4 原砂浆层清理

4 结束语

通过砂浆层更换，砂浆层脱空得以彻底修复，并恢复轨面平顺性，经过一年多的运营未发生次生病害且动静态监测情况良好，形成了砂浆层快速更换的标准化作业流程。整治关键是开发运用能够满足CA砂浆快速修复的聚合物水泥砂浆；其次是研究宽接缝扣压及砂浆层清理工装，提高作业效率，满足天窗作业要求。

高封闭砂浆层伤损不易发现，如板面有冒浆需及时开挖检查处理，重点关注锚固植筋孔的状态，如发现胶体失效、钢筋窜出、积水冒浆等现象，需测量轨道几何尺寸，如发现轨面变化，及时采取限速等紧急措施，确保行车安全。日常需重视对砂浆层病害的统计分析，以安全性、经济性为原则，制定砂浆层离缝注胶、宽窄接缝离缝柔性填充、反水坡不足地段打磨的成区段综合整治方案，延缓砂浆层病害的发展速度。