高铁无砟轨道结构病害与维修技术的应用探讨

（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南 长沙 410004）

如今，无砟轨道在高速铁路中的应用越来越广泛，但由于高铁线路列车时速较快，加之受到环境气候等因素直接影响，使部分路段无砟轨道结构产生病害，对正常和安全通车造成影响。因此，需要在掌握病害情况的基础上，探讨有效维修处理技术。

1 工程概况

某铁路线路采用无砟轨道，除动车组列车外，还包括货车与普通客车，其中，动车组列车的限速为160 km/h，货车与普通客车的限速相同，均为120 km/h。路段中，K126+688～K139+825段无砟轨道存在病害。

病害基本情况为：K135+330～K135+365段轨道采用纵连板式，共7块板，其单边长35 m。经检查发现，其承重层与碎石碾压层之间存在翻浆冒泥现象，导致承重层下部产生空洞，且板中存在贯穿式裂缝，局部板角被损坏，导致轨道下沉或产生歪斜。

K137+040～K137+070与K137+080～K137+090段 轨 道采用单元板式，共8块，总长40 m，经检查发现其垫层和板与基座之间有裂缝，导致渗浆，局部CA砂浆完全失效，产生掉块与粉化，部分位置的掉块深度可以达到50 mm以上。外侧病害一般比内侧更加严重，砂浆层完全挤出，宽度最宽的位置可以达到20 cm，在轨道板的边缘将砂浆层切割开后，砂浆层已经被彻底挤碎，病害情况十分严重。

通过现场观察可知，当有列车经过时，轨道板与承重层都由于板底被掏空产生振动起伏，而且接缝部位的振幅较大，比如K135+350处，其振幅实测结果为2 cm。

2 病害维修

2.1 结构注浆

注浆材料：AB双组分高聚物氨酯材料，具有轻质、快凝、环保和双组分等特性，注入后能在很短的时间内凝固，在凝固的同时将产生一定膨胀力，提升结构。其性能标准为：①初始反应时间在5～15s范围内；②表面干燥时间在10～35 s范围内；③30 min后抗压强度不小于0.5 MPa，3 d后抗压强度不小于0.7 MPa；④3 d后抗拉强度不小于0.7 MPa；⑤3 d后断裂伸长率不小于0.5%；⑥耐酸性不小于70%，耐碱性不小于70%；⑦可溶性铅含量不超过20 mg/m2，可溶性镉含量不超过20 mg/m2；⑧挥发性有机物实际含量不超过35 mg/m2。

几何尺寸控制：根据速度不超过120 km/h的标准进行控制，在施工过程中，偏差不能超出Ⅱ级。在静止状态下，线路几何尺寸最大偏差不能超过以下要求：①作业验收标准：轨距偏差不超过6 mm、-2 mm，水平偏差不超过4 mm，高低偏差不超过4 mm，轨向偏差不超过4 mm，缓和曲线、轴线与圆曲线的偏差均不能超过4 mm，轨距的递减率不能超过0.67‰[1]；②经常保养标准：轨距偏差不超过7 mm、-3 mm，水平、高低、轨向偏差均不能超过6 mm，缓和曲线偏差不能超过5 mm，轴线与圆曲线的偏差不能超过6 mm，轨距的递减率不能超过0.83‰；③Ⅰ级偏差：轨距允许偏差一般在7 mm以上，水平、高低与轨向允许偏差都在6 mm以上，混合曲线允许偏差在5 mm以上，直线与圆曲线的允许偏差在6 mm以上，轨距的递减率不能超过1.00‰；④Ⅱ级偏差：轨距、水平、高低、轨向、直线与圆曲线的偏差都不能超过8 mm，轨距的递减率不能超过2.00‰；⑤Ⅲ级偏差：轨距的偏差不能超过9 mm和-4 mm，水平、高低、轨向的偏差均不能超过10 mm，缓和曲线偏差不能超过7 mm，直线与圆曲线偏差不能超过9 mm，轨距的递减率不能超过3.00‰。

注浆施工：施工工艺流程如图1所示，施工中应注意下列几点。

①施工开始前，测量专业人员先以轨道板的高差为依据确定适宜的抬升量，然后对注浆孔进行合理布置。一般注浆孔主要分布于线路的中心和道床板以外，按梅花形进行布置，间隔距离按50 cm控制。在布孔设计过程中，需要对轨道结构及其钢筋位置进行充分考虑，防止在钻孔的过程中对钢筋造成损伤；另外，钻孔位置还应躲避其他设施[2]。

②将钻孔位置标记好后，用锤钻开始钻孔。对于注浆孔，可以分成中间孔与侧孔两种，其中，中间孔需在板表面沿垂直方向钻进，侧板则在支承层表面以一定角度钻进。待钻孔完成之后，立即对粉尘进行清理，以免对现场环境造成污染，同时用木塞等材料对注浆孔实施封闭，以免杂物或雨水进入。

③先对残留的封闭胶进行清理，然后把注浆管插到孔内，使用大力钳把外管夹住，再用扳手将管上螺母拧紧。

④注浆开始前，先对注浆设备进行必要的调试，确保其能够正常运转，然后测试所用注浆材料进行起发与表干需要的时间，满足要求后开始注浆。注浆时，应严格按照预定程序及单元实施，压力通常按照7～12 MPa控制，每注完5 s就停顿5 s。

⑤注浆完成以后，及时将注浆孔的注浆管拆除，并使用强度等级在C30以上的砂浆完全封堵注浆孔，避免漏浆[3]。

图1 结构注浆施工工艺流程

2.2 砂浆层更换

其施工工艺流程如图2所示，具体的施工工艺与注意事项为。

在有病害的轨道板底座设置连接杆，以此为聚合物砂浆的灌注作业做好准备工作。然后在凸台上设置标钉，用全站仪对精调数据予以测量，同时根据测量结果进行平差，确定适宜的抬升量。

先对现场的温度进行测量，若实测温度和锁定扣件温度达到相同，则将两侧扣件松开，对精调爪进行安装。

将凸台上的树脂凿除干净，为后续轨道板的抬升提供方便；然后在适当的位置放好千斤顶，在四角对轨道板进行均匀抬升，到可以方便凿除已经损坏的砂浆为止。

由人工使用风镐或电镐，在侧面对损伤的砂浆层进行凿除，同时利用扫把等工具和高压风对底座进行清扫，直至干净[4]。

根据相关技术标准提出的要求，对新砂浆灌注袋进行铺设。在铺设的过程中，需在底座周围均匀涂刷一道黏结胶，把灌注袋直接粘在底座表面，避免由于灌注袋不平导致灌注没有达到饱满的状态。

通过对精调爪的适当调节，使轨道板处在目标高度处，对精调三脚架和全站仪等设备进行安装，开始精调轨道板，经精调达到合格以后，对压紧装置进行安装，为后续的砂浆灌注做好各项准备工作。

对灌浆需要用到的砂浆数量进行准确的计算和称量，然后使用专门的搅拌机对砂浆进行搅拌，在搅拌完成之后立即检测其工作性能，经检测确认合格后方可开始灌注。

砂浆灌注按照以下流程进行：检查底座表面是否保持清洁，确认达到洁净后铺设并定位灌注袋，对输料管进行安装和连接，然后开始灌注砂浆，使灌注袋被砂浆充满，充满后关闭接口，用钢丝对袋口进行绑扎，完成灌浆，此时要注意将灌注口处的砂浆挤出，对下一块进行灌注。

完成灌注后，对凸形挡台灌注点进行清扫，使表面达到干燥，同时对轨道板和凸形挡台之间存在的间隔缝进行测量，要求达到30 mm以上，检测合格后开始灌注，在灌注的过程中，应保持缓慢和连续，高度和轨道板保持平齐。如果轨道超高，树脂无法一次性灌注至指定位置，则应采取二次灌注的方法[5]。

灌浆结束1 h以后，对砂浆的固化情况进行检查，若已固化，则对压紧装置和精调爪进行拆除。将精调爪拆除之后，复测一遍轨道结构，根据复测结果进行精调，使其达到设计与相关规范的要求。

图2 砂浆层更换施工工艺流程

3 结语

经过6个月的观察和雨水等因素的考验，病害段未发生翻浆病害，并且承重层和碾压层之间的封闭始终良好，轨道板具有良好的整体性，表面的标高没有明显变化，使列车的运营保持平稳，实现了预期维修目标。经砂浆层更换维修处理以后的轨道板，实际状态良好，表面标高没有明显变化，能使列车的运营保持平稳，实现了预期的维修目标。说明以上维修方法合理可行，值得类似路段参考借鉴，保证无砟轨道病害维修处理的有效性。