无砟轨道养护维修

第二部分无砟轨道养护维修主要特点•优点：稳定性好、轨道几何尺寸保持持久、维修工作量少、耐久性好，桥梁二期恒载小，可降低隧道净空减少开挖面积，综合经济效益高；•缺点：维修工作量大，初期投资大，建设工期较长。CRTSⅠ型双块式无砟轨道CRTSII型双块式无砟轨道CRTSⅠ型板式无砟轨道CRTSII型板式无砟轨道一、概述•随着高速铁路的发展，无砟轨道在我国也得到了广泛的研究应用，虽然无砟轨道与有砟轨道比较有维修量少的特点，但对我国来说，无砟轨道的应用时间较短，技术还不成熟，生产工艺较为落后。•部分生产企业责任心不强，材料存在缺陷，以及意外事故的发生，使得无砟轨道存在着部分的损坏现象。因此，无砟轨道的维修也就成了关注的焦点。•损坏现象大体上可划分为两种情形：1、无砟轨道上部范围受到损坏：包括扣件的损坏、锚固件的损坏、支承点或承轨台的损坏以及支承层表面轨枕，轨枕承轨台侧面隆起处的点状失效。2、较长范围内的支承层以上无砟轨道全面损坏或系统无效；轨道或无砟轨道发生沉降和位置变化，而且在钢轨扣件调整量范围内无法修正。一般来说无砟轨道的维修标准与新建标准相同。有混凝土支承层的无砟轨道的修复包括替换有缺陷和损坏的混凝土构件（出现沉降时除外），修复时可以使用下列重要材料和方法：（1）就地浇注混凝土/水泥砂浆；（2）采用合成材料调配的水泥粘结物（PCC聚合物—水泥—混凝土）；（3）采用反应树脂系统（PC聚合物—混凝土）。（4）在对混凝土结构物裂纹进行修复时，可以按照修复目的和裂纹情况使用下列方法和材料：灌注环氧树脂、压注环氧树脂、压注水泥浆、水泥悬胶液）以及压注聚氨脂。下面根据可能出现的损坏现象和修复方法简单概述无砟轨道维修方法”。以传统的Rheda式无砟轨道为例进行说明。二、埋入式轨枕的维修•通常轨枕的损坏形式有轨枕的松动、轨枕裂纹、由于外力作用产生的混凝土枕枕肩的碎裂、轨枕钢轨垫板损坏以及严重的钢轨垫板和轨枕的损伤，这些问题都给行车带来了安全隐患。因此，必须采取办法对其进行维修。（1）轨枕松动采用的修复方法•轨枕的松动是由于预制轨枕和新充填混凝土的生产过程和变形可能不同，导致在接缝处的混凝土粘合性比较差，因此动力荷载能够导致轨枕与混凝土支承层分离。•若损伤进一步发展下去，对轨枕的松动大多可从轨枕周区的白色边缘和棱角毁损现象辩认出来。•轨道和支承层之间要边接结合，同时要满足60年的使用寿命。鉴于对稳定性的考虑，对迄今发现的所有损坏都进行了修复整治。•双头轨枕由于晶格桁架的固化作用，能够良好的锚固于混凝土板中。因此，对轨枕松动的锚固，可以使用注浆材料加以恢复。这种维修方法必须由有自己的材料技术和装备的有相应实力的公司担任。•首先必须在轨枕的侧边为封隔器钻一与垂直轴线方向成45º的注浆孔，这个注浆孔必须与轨道平面交叉。灌注孔封隔器•在插入孔封隔器后注浆必须沿着一个方向进行，以确保完全填满混凝土板与轨枕间的空隙。插入孔封隔器如果注浆材料不能在轨枕周围获得均匀流动，则在轨枕的四周填加孔封隔器。注射环氧树脂•注浆压力不得超过受压强度的1/3：对B35混凝土，注浆压力不得超过12MPa以避免损坏混凝土板或使裂缝加大。•环境温度必须保持在8℃-30℃之间，以确保使用环氧树脂适当的反应。•在灌浆完成后（大约12小时）轨道位置必须通过测量检查，并在必要的情况下，对可能使用的钢轨扣件进行精确调节。工作步骤•（1）清扫松动轨枕与混凝土板间的连接部位；•（2）钻封隔器进气孔并清洁封隔器进气孔和安装孔封隔器；•（3）准备注浆设备和注浆材料；•（4）对松动的轨枕进行注浆；•（5）去除封隔器并清洁混凝土枕表面；•（6）清洗工具（机器设备）；•（7）注浆材料的硬化。（2）单根轨枕的更换如果损坏的轨枕无法修复，那么就需要更换整个损坏的轨枕。此外，也可以在修复松动时更换轨枕，或在工后修正单根轨枕高度时更换轨枕。应先在无砟轨道与应更换轨枕相连的部位用垂直设置的钢筋连接。在把钢轨松开和提升后，通过切割和抬升把损坏的轨枕从充填混凝土或混凝土支承层中挖出。对于纵向钢筋穿过轨枕或穿过轨枕钢筋桁架的无砟轨道型式，应切断该钢筋并使伸到相邻轨枕盒去的连接钢筋裸露出来。•抽出损坏的轨枕后，把轨枕盒中裸露的混凝土表面清扫干净，然后铺入新轨枕，并将直径适宜穿入新轨枕的钢筋焊接到裸露的钢筋上。•对于轨枕无钢筋连接的无砟轨道结构型式，应通过配筋混凝土组成的锚件加固新浇筑充填混凝土的配筋连接。•对铺入的新轨枕进行调整以及对裸露混凝土表面进行适当预处理之后，可以使用适合的材料浇注轨枕盒。应使用收缩性尽可能小的混凝土或以水泥为基础的高流动性和高早强性的灰浆。（3）混凝土轨枕裂纹的修复•对在混凝土板内有裂纹的轨枕不准进行修理，而且在安装上层轨道板结构之前要清理出来；•对于已经安装了的混凝土板外部有裂纹的轨枕，则无论其宽度如何，都必须进行裂纹修复。•唯一修复混凝土轨枕裂纹的方法是灌浆。使用的灌浆材料是环氧树脂或聚氨脂，这种方法必须由有材料技术和装备的有能力或专业化的公司担任。•首先，必须由有经验的人自觉的进行轨道结构分析。要求受损坏的表面必须干净和干燥（使用打磨机、真空净化器、空气喷嘴、水进行表面清洁）。胶粘剂封隔器须固定在距裂纹上面大约20-30厘米处。全部裂缝（宽度大约10cm）必须用适当的灌浆化合物密封以免从轨枕表面流出灌浆材料。仅在裂缝末端必须保留一个通气孔。同时，必须准备速凝材料以便修复在灌浆过程中可能发生的泄漏点。灌浆压力必须向一个方向推进。注浆必须从最外的封隔器开始。如果灌浆材料从下一个封隔器流出，则必须对前一个封隔器进行封闭。这个过程将一直持续到末端的裂纹处，以确保完全填充。•灌浆压力不得超过6MPa以免损害到封隔器的固定和裂缝的密封。环境温度必须保持在8℃-30℃，以确保所使用环氧树脂的能进行适当的反应。•具体工作步骤：•（1）清洗混凝土枕裂缝周围表面（使用混凝土打磨机、真空清洁机和水）；•（2）准备灌浆材料（胶粘剂封隔器），根据灌浆需求分析固定胶粘剂封隔器；•（3）用灌浆化合物密封裂缝；•（4）胶粘剂封隔器和灌浆化合物的硬化密封；•（5）准备灌浆材料（环氧树脂或聚氨脂），进行裂缝灌浆；•（6）灌浆完毕后，清洗工具（机器设备），等待灌浆材料硬化，适时拆除封隔器并清洁混凝土枕表面。（4）混凝土枕枕肩碎裂•由于意外事故上部结构的整体混凝土枕身通常会被挤碎，例如列车脱轨事故等。较为典型的轻度损害首先是部分枕肩被挤碎，如最大的损坏面积规定为80cm²，挤碎的最大深度为5cm，同时要求枕肩承力功能的减少不能超过50%。在这种情况下，使用适当的材料和模具就能重新修整枕肩。对于这部分枕肩损坏的修复是没有标准的枕肩模具以供使用的，主要是因为枕肩的形状根据所采用的混凝土枕的类型不同而有所差异。因此，根据维修需要设计和准备适当的模具系统将是有必要的。•具体工作步骤：（1）松开受损和相邻部分的钢轨扣件，然后提升起钢轨（在需要的情况下）；（2）在需要的情况下去除掉钢轨扣件；（3）清除松散的混凝土枕部分，然后将受损坏的混凝土表面部分用铁锤、钢丝刷和空气喷嘴清理干净；（4）将受损混凝土表面部分润湿；（5）在受损混凝土表面涂抹上一层粘结材料层；（6）安装轨枕模具；（7）配制适当的PCC砂浆（最低环境温度为5℃）并将PCC砂浆灌入轨枕模具；（8）清洗工具，同时等待PCC砂浆的硬化（最低环境温度为5℃），包括处理后的蒸发保护；（9）安装新的钢轨扣件或扣件组件并放低还原钢轨，最后用适当的扭矩锁紧固定住钢轨扣件。需要注意的是，对于混凝土枕身严重的碎裂损坏（枕肩承力功能减少超过了50%，裂缝深度超过了5cm，损坏面积超过了80cm²）必须更换轨枕。（5）损伤后补装单独支承点•当轨枕或钢轨垫板上出现损伤时，作为轨枕更换的一种可选方案是安装单独支承点。新的支承点安装在与损坏轨枕相邻的轨枕盒中，在修复措施结束后用它承受全部荷载。采用这种方式可重新恢复无砟轨道系统的使用性。损坏的轨枕连同旧的钢轨支承点留在原处，以节省时间并避免出现其他损坏现象。•为了补偿钢轨支承点底面与混凝土支承层面顶面之间的高度差，必须在轨枕盒中采取调节高度的辅助措施，例如可以用相应的灰浆或合成树脂进行高度补偿。•对支承点用灌注在钻孔洞中的锚栓或套管来固定，由于迄今为止尚未用这种方式对无砟轨道进行维修，因此，这种维修方法有待进一步的实验证明。三、混凝土支撑层的损坏•（1）支承层或表层上有微小裂纹的修复在混凝土支承层上裂纹宽度不超过0.5mm是可以接受的，不需要进行任何维修工作。如果裂纹的宽度超过了0.5mm将被认为需要用饱和的环氧树脂进行修理。（2）混凝土支承层上较宽或较深裂纹的修复混凝土支承层裂纹的修复方法：修复混凝土板上述宽度裂纹合适的方法就是使用环氧树脂或聚氨脂灌浆。首先必须进行自觉的裂纹结构分析，其次受侵袭的混凝土板表面必须干净和干燥。接下来进行胶粘剂封隔器的固定，固定位置在裂纹上面大约20cm～30cm处。全部裂纹必须用合适的注浆化合物密封起来（宽度大约为10cm）以避免灌浆材料从混凝土板表面流出。仅在裂纹末端留一个通气孔。另外，需要准备速凝材料去修复可能在灌浆过程中发生的泄漏点。灌浆压力必须沿一个方向进行，注浆必须从外层封隔器开始（与开的通气孔相反的末端）。如果灌浆材料从下一个封隔器流出，则前一个封隔器必须封闭，注浆能够在上述封隔器继续进行。这个过程将一直持续到末端的裂纹处，以确保完全填充。•灌浆压力不得超过6MPa以免损害到封隔器的固定和裂缝的密封。环境温度必须保持在8℃-30℃以确保使用环氧树脂的适当反应。如果温度低于8℃，必须通过适当的装置如加热装置和帐蓬去提升到这个最低温度。因此和环氧树脂接触的材料温度必须通过适当的方法加热。•修复的具体操作步骤：（1）清洗混凝土板表面裂纹周围区域（使用角磨机、真空净化器和水）；（2）准备灌浆化合物（胶粘剂封隔器）并根据分析要求固定胶粘剂封隔器；（3）用灌浆化合物密封裂纹，实现胶粘剂和灌浆化合物的硬化密封；（4）配制灌浆材料（混合物）并进行裂纹灌浆；（5）清洗工具或机器设备同时等待灌浆材料的硬化；（6）去除封隔器并清洗混凝土板表面。（3）混凝土支承层浅表层损害修复•修复损坏的具体方法：所有松散的混凝土部分必须去除掉（用铁锤、钢丝刷或无油空气喷嘴）保证缺陷的表面必须被清扫干净和适当的润湿。选择粘结层材料涂刷在表面，之后立即用各自的修复用砂浆填入缺陷的孔洞中。如果是需要修复的孔洞较小，它可以选择灌浆化合物和浮筒。•在修复工作完成后要保证适当的必要的愈合时间并应采取一定保护措施以确保能达到所要求的修复质量（这将依据所使用的材料）。例如使用PCC砂浆的环境温度超过5℃时需采取适当的蒸发保护措施。（4）大面积更换混凝土支承层•如果由于混凝土支承层的损坏而无法保证轨枕或钢轨支承点的荷载的均匀分布和位置的稳定性，并且采用其他措施也不能修复时，则必须一段一段地完全更换混凝土支承层。在这种修复方式下，无论在何种情况下我们都应最大程度地保证水硬性支承层的完好性。导致需大面积更换混凝土支承层的病害形式可大体分为以下两种。•第一种：混凝土支承层较深的缺陷（类型A）•第二种：混凝土支承层较深的缺陷（类型B）轨道类型A：6.5m•（1）切掉钢轨末端，放松有缺陷部分的钢轨扣件；•（2）移去有缺陷的支承层部分上的钢轨并将损坏的混凝土支承层部分全部切割成可进行整体运输混凝土板；•（3）移去已损坏的混凝土支承层部分，同时清扫水硬性支承层；•（4）中间粘结材料层定位；•（5）去掉损坏的榫钉（在需要的情况下，钻取芯孔）；•（6）安装新的榫钉（在需要的情况下）、安装轨道模板、安装轨道侧面和间隙处的模板、浇注新的支承层部分的混凝土，而后安装新轨道部分的钢轨及扣件（根据需要，在混凝土充分硬化后）；•（7）根据所采用的安装方法对轨道位置进行定位；•（8）等待新浇注的混凝土硬化，然后用适当的扭矩固定钢轨扣件；•（9）最后检查轨道部位并在钢轨扣件内校正轨道位置。轨道类型B:连续道床板•首先毗邻的没有损坏的混凝土支承层末端必须锚固在水硬性支承层去防止由于温度导致