陆 文 文
(中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430063)
1 概述
某运营高速铁路已开通了近8年时间，线路整体状况良好。但近期在线路调查中发现双块式无砟轨道个别地段轨枕出现了松动吊空现象，轨枕周边道床板混凝土局部发生损伤。
轨枕作为轨道结构的重要组成部件，承受来自钢轨的各种荷载并有效保持轨道几何形位。轨枕吊空破坏了轨道结构支撑间距和轨下支撑刚度的变化周期性，造成吊空轨枕附近轮轨相互作用加剧；轨枕吊空使得道床无法为轨道结构提供阻尼，继续劣化将导致扣件失效和轨枕破坏；轨枕吊空破坏了与其前后毗邻的正常轨道结构的支撑状况，形成数倍轨枕间距范围内的线路几何与动力不平顺；轨枕吊空后削弱道床减震作用，影响其余频段的轨道结构动力性能，导致列车高速通过时将加剧轮轨间动力作用并造成该区段轨道结构的破坏[1-3]。为防止病害进一步发展和恶化，针对具体的病害情况，有必要采取相应的整治维修措施，保证线路运行的舒适性、稳定性和安全性。
本文以某运营高速铁路K1803处双块式无砟轨道轨枕吊空病害整治维修为例，通过现场调查，结合吊空病害现状，对病害产生的原因进行了分析，提出了病害整治维修方案和施工工艺及施工方法，进行了现场施工验证，取得了良好效果。
2 病害情况
工务人员在某运营高铁营业线进行全线病害排查中发现双块式无砟轨道部分位置存在轨枕吊空病害，如图1，图2所示。无砟轨道轨枕吊空病害主要表现有轨枕下吊空、轨枕与道床板离缝、轨枕周边泛浆，严重时出现道床板混凝土损伤。
3 轨枕吊空病害产生的原因
无砟轨道轨枕吊空的原因比较复杂，是多种因素共同作用的结果。主要有三个方面原因：
第一个方面是列车荷载的高频震动、冲击作用及温度荷载长期作用，使轨枕与道床板结合面产生塑性变形不断累积增加，产生微小缝隙；
第二个方面是自由水对混凝土的长期渗透、浸泡、化学作用，使轨道与道床板交界面处混凝土颗粒抗压强度降低，逐渐脱落并粉化；
第三个方面是列车荷载挤压作用，对轨枕底部积聚的自由水产生较大的压力，将水挤出，而水在流出时冲刷交界面混凝土颗粒，将交界面的混凝土细小颗粒冲刷掉并带出交界面。
在以上三个方面因素不断重复循环交替作用下，轨枕下产生较小缝隙，外部水进入轨枕下空隙，在列车动荷载作用下，积水形成动水压力，冲出并带走轨枕下压碎的细颗粒，使枕下空隙进一步扩大，如此反复，致使轨枕与道床板出现离缝，并随着时间的发展不断加大，最终形成吊空现象。轨枕吊空后，轨道结构内荷载破坏应力将逐渐增大，混凝土应力超过混凝土的抗拉强度后，轨道结构产生开裂破坏，形成轨枕吊空[4-6]。
轨枕吊空发展过程如图3所示。
4 病害整治维修方案
根据现场病害情况及成因分析，无砟轨道轨枕吊空病害的产生与枕下填充不密实和水的进入有着密切关系，因此本着“注浆填空，堵渗防漏”的原则进行整治。具体整治方案如下：
1)在道床顶面、侧面钻孔，钻透轨枕吊空区域，以此作为轨枕吊空排水、注浆通道，排出轨枕吊空部位积水后，注入SY101型裂缝修补胶填充轨枕吊空。
2)采用聚合物水泥砂浆对轨枕周边的破损道床板进行修复，消除道床板损伤。
3)采用硅酮对轨枕与道床板交界面进行嵌缝封闭。
主要维修设计方案见图4，图5。
5 施工流程及方法
5.1 轨枕吊空注浆填充整治施工流程及方法
1)清理吊空轨枕周边离缝、破损处的灰渣及疏松混凝土。
2)按钻孔布置图要求分别在道床板表面及侧面位置布置注浆孔并钻孔。
道床板顶面注浆孔直径为10 mm，注浆通道角度：与垂直方向成45°，注浆孔离轨枕垂直距离121 mm～126 mm，注浆孔钻孔深165 mm。
道床板侧面(道床板顶面下107 mm)钻孔，钻孔深度应横向伸入轨枕下至少50 mm，以确保能将内部积水抽出，如图6所示。
3)清理注浆孔内及周边施工灰渣，并施工封边胶埋设注浆管。
4)待封边胶固化后，将注浆管连接空压机，向轨枕下吹入压缩空气，将吊空处积水排出。
5)使用SY101型裂缝修补材料和注浆机低压通过注胶管对轨枕与道床板之间离缝进行注胶，确保轨枕下注满。SY101型裂缝修补胶性能指标见表1。
表1 SY101型裂缝修补胶性能指标
5.2 轨枕周边的混凝土破损修复流程及方法
1)首先用电镐对道床板表面破损部位进行清理，再使用角磨机进行打磨，使混凝土露出新面。
2)对注浆孔进行再次钻孔，钻孔深度为50 mm，用吹风机清理干净。
3)对注浆孔和破损混凝土表面涂刷界面剂，采用聚合物水泥砂浆对道床板缺损面进行修复。聚合物水泥砂浆性能指标如表2所示。
4)待聚合物砂浆达到一定强度，对表面凸出部位进行打磨，并清理灰尘及灰渣。
5.3 轨枕周边硅酮封闭施工流程及方法
1)界面清理。
轨枕与道床板间接缝及两侧清理。
2)表面防护。
表2 聚合物水泥砂浆性能指标
在接缝两侧粘贴防污胶带及泡沫胶带，胶带至伸缩边的距离不小于2 cm。
3)界面处理。
嵌缝前在混凝土表面均匀涂刷界面剂。
4)嵌缝涂注。
用胶枪将嵌缝材料缓慢涂布在混凝土表面，并用刮刀整修嵌缝材料外形，使得硅酮表面平滑，内部无气眼。
5)现场清理。
嵌缝完成后，立即拆除防护胶带，清理并运走施工器具和施工杂物。
6 整治效果
该高铁K1803处无砟轨道轨枕吊空病害按施工方案对轨枕吊空进行注胶填充、破损混凝土修复、对轨枕与道床板接缝进行嵌缝防水处理后，达到了“注浆填充，堵渗防漏”的整治效果，经现场运营验证整治效果良好(见图7)。
7 结语
1)采用以上整治方案，并在精心施工下，整治效果良好，达到了消除病害，确保行车安全的目的。
2)选用的轨枕吊空填充整治用裂缝修补材料、道床板修复用聚合物砂浆具有凝固时间短、强度增长快的特点，短时间可恢复道床板对轨枕的支承和约束作用，满足天窗点结束后列车通行条件。
3)实践表明，采用该轨枕吊空病害整治设计方案是可行的。通过对设计、施工全过程的探索，并在实践中不断优化本项整治技术。
参考文献：
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