绪论

绪论1.1 研究的目的中国铁道土木界科学地把握了高速铁路无砟轨道构建的基本规律,即线下工程基础稳固、轨道工程高精度化。

并已据此成功地构建了具有世界一流水平的CRTSⅠ型、Ⅱ型板式和双块式无砟轨道。

为了适应中国铁路“走出去”战略的需要，必需提升中国无砟轨道技术的自主创新,打造中国无砟轨道的自身品牌。

为此，在总结我国既有无砟轨道研究与应用经验的基础上，结合无砟轨道技术再创新研究成果，研发并铺设了具有完全自主知识产权的CRTSⅢ型板式无砟轨道。

1.2自主创新CRTSⅢ型板式无砟轨道是对既有无砟轨道的优化与集成,其主要创新点是:改变了板式轨道的限位方式、扩展了板下填充层材料、优化了轨道板结构、改善了轨道弹性及完善了设计理论体系等方面。

1.2.1 板下填充层材料Ⅲ型板式轨道通过轨道板板下两排U形筋，将内设钢筋网片的自密实混凝土与轨道板可靠连接成复合结构，结构整体性好，可以控制轨道板离缝、翘曲和板下填充层开裂；自密实混凝土与CAM填充层相比较，其工艺简单、性能稳定、耐久性好、成本低廉。

1.2.2板式轨道限位方式Ⅲ型板式轨道采用板下U形筋＋自密实混凝土＋底座凹槽的限位方式，彻底取消了Ⅰ型板的凸台、Ⅱ型板的端刺限位方式。

同时也 2取消了作为板下填充层材料用的CA砂浆。

从而，可简化施工工艺，减少环境污染，降低工程投资。

1.2.3轨道弹性轨道板改原用无挡肩板为有挡肩板，配套弹性不分开式扣件，有利于降低轨道刚度，提高轨道弹性。

1.3中国模式CRTSⅢ型板式无砟轨道已在成灌铁路成功铺设，迄今运营状态良好。

武汉城市圈城轨铁路已确定铺设再经优化、完善后的CRTSⅢ型板式无砟轨道。

同时，铁道部已批复在盘营客专、沈丹客专铁路上推广使用。

我们有理由相信，通过建设及运营实践的不断考核与检验，最终必将形成中国板式无砟轨道模式。

2.1 病害(缺陷)类型目前国内高速铁路采用的无砟轨道主要有两种, 即板式无砟轨道与双块式无砟轨道。

表1高速铁路无砟轨道中的主要病害类型及其原因2.2病害(缺陷)处理方法针对无砟轨道质量缺陷检测, 包含地质雷达法、瞬变电磁法、混凝土钢筋探测仪法、超声回弹法在内的多种方法可供考虑。

然而, 针对无砟轨道中出现的混凝土结构层间裂隙、层内不密实或空隙、各混凝土层的破损或破裂及钢筋缺失和错位此类病害 (缺陷 ), 根据混凝土轨道内部配筋密度, 天窗点限制及对病害准确定位的检测要求, 采用地质雷达法是开展该项检测的最佳方法。

2.2.1正常的无砟轨道正常的无砟轨道, 钢筋混凝土道床板 (轨道板 )、素混凝土支撑层 ( CA砂浆层 )与级配碎石 (路基基床表层 )分层性特征明显, 层间特征反射面光滑、平整;道床板内部钢筋反应清晰明显, 钢筋粗细及位置均一,表现在地质雷达图像上为形态相似的强反射区点。

层表征层内密实程度较好, 无不密实、空隙及空洞存在; 各层间反射同相轴较均一, 未见强烈反射, 表征道床板与支撑层, 支撑层与级配碎石层间接触良好, 无空隙或破损起伏。

2.2.2道床板与支撑层间病害道床板施工过程中, 由于未能对下层支撑层表面进行充分凿毛、浮渣去除、粉尘清除或两层施工间隔较长 (尤其相隔冬夏 )等原因, 混凝土在干缩与长期高速荷载冲击振动下, 导致道床板与支撑层间产生明显空隙或脱空现象。

由于捣固不均或层间空隙发展, 致使素混凝土 ( CA 砂浆 )层发生磨损、破损并表现为层面裂损、起伏。

道床板与支撑层间空隙、裂缝的存在, 会加速道床板混凝土 (垂向 )裂缝的发育, 并最终两者贯通。

道床板与支撑层间空隙与垂向裂缝的贯通, 使得降水在空隙中积聚且由于周边封闭无法排出。

1.2.3道床板内部病害由于混凝土施工质量或施工过程中捣固不到位或捣固不均与裂缝发育等多种原因, 道床板上下两层钢筋网内部、下层钢筋与支撑层间混凝土常形成欠密实区域。

在高速荷载冲击振动之下, 欠密实区域多发展成为空隙或空洞, 形成道床板内部的病害。

1.2.4 道床板内钢筋异常钢筋混凝土道床板或钢筋混凝土底座, 配筋过程中, 常有配筋缺陷: 配筋大小不一、配筋密度不够、配筋位置发生错位。

这都影响着钢筋混凝土层的承载力和位置形态, 进而影响轨道的承载力和平顺性。

1.2.5支撑层(CA砂浆层)裂损双块式无砟轨道中的支撑层为素混凝土层, 板式无砟轨道中的 CA砂浆层为素水泥乳化沥青砂浆层,皆无配筋。

相对于钢筋混凝土构件, 在高速荷载冲击振动下, 无配筋混凝土或砂浆结构更易发生裂损破坏。

尤其在混凝土捣固不均区域, 破损常有发生。

3.1无砟轨道基底结构病害现状针对梨树沟隧道整体道床裂缝、下沉等病害，采用高强发泡树脂（4.75 #）进行注浆加固处理，对注浆前后动变形进行对比测试、物探测试和原位探测并进行分析，检验实际效果。

结合我国无砟轨道结构病害类型及产生机理，进一步研究无砟轨道结构病害检测与快速修复技术。

3.1.1 隧道内无砟轨道结构病害通常有三类：一是混凝土下沉破损，即轨道结构在列车载荷作用下产生下沉变形；二是无砟轨道结构上鼓破损，主要是地下水水位抬起造成破损，或基础处理不到位；三是无砟轨道结构受地下水侵蚀而破坏。

3.1.2 处理方法：线路几何尺寸变化应在扣件和垫板调整量范围，进行调整不扰动道床，超出调整量范围时需进行整治。

整治方案应根据超出管理值的大小分级治理，尽量少扰动轨道与路基结构，确保其功能不受影响。

排水沟整治应与轨道结构整治同步进行，避免重复作业。

（1）加强或增设排水设施。

整治关键是排导和疏干基底结构地下水，不能局限排除地表水。

发生翻浆冒泥等病害时，应增设地下排水设施，增加排水沟数量和深度。

（2）增加扣件的可调变形量。

提高隧道内无砟轨道扣件的可调变形量，以改善无砟轨道对列车振动和沉降变形的适应性。

（3）灌注水泥浆。

采用液压和气压装置，通过注浆管将水泥浆灌注到轨道与路基结构的裂缝和空隙中，水泥浆以充填、渗透和挤密等方式排挤裂缝中的水、空气和其他杂质，并充填其位置，形成高强度、防水性能好的新结构体。

此方法适用于轨道完整、基底空隙较多与翻浆冒泥地段，缺点是难以抬升轨道板结构。

梨树沟隧道无砟轨道病害整治方法针对京通快速铁路梨树沟隧道整体道床裂缝、下沉，以及翻浆冒泥等病害，采用注浆提升轨道板和精确定位方法。

常规注浆方法机具笨重，现场施工不便，天窗时间难以完成整治，常规的注浆材料短时间达不到黏结强度要求。

（4）基底换填。

隧道基底结构受地下水冲刷严重，但轨道板完整无破损，可将基底软弱层清除，重新灌注基础混凝土。

此方法整治彻底，缺点是施工工艺有待完善。

（5）整体轨道板维修。

主要用于轨道结构破损严重，为此采用双液（A、B）组分、高强发泡树脂（4.75 #）进行注浆加固处理，填充无砟轨道基底结构空洞和进行底面密封，精确提升轨道板。

混合比例1∶1，并采用特殊输送泵进行加温灌注。

其固化后对环境无任何污染。

采用注浆加压装置（压力为7～10 MPa）将浆液注入裂缝并充满。

由于高速铁路无砟轨道病害在国内大规模投入使用时间尚短, 对于其病害 (缺陷 ) 的检测经验尚少, 本工作是尝试性和验证性的。

根据对无砟轨道病害 (缺陷 )的检测, 分析, 可得出以下结论:1、利用地质雷达法, 能够采用相关技术手段对双块式与板式无砟轨道中的主要病害进行准确、快速、无损检测; 检测结果能够准确反映病害所发育的深度、范围及规模; 在目前各种检测手段中最为快捷、准确、方便;2、快速、准确的检测结果的获得, 必须结合对病害发生的机理、部位、特征等条件的分析, 具体情况具体对待;的裂缝和空隙中，水泥浆以充填、渗透和挤密等方式排挤裂缝中的水、空气和其他杂质，并充填其位置，形成高强度、防水性能好的新结构体。

此方法适用于轨道完整、基底空隙较多与翻浆冒泥地段，缺点是难以抬升轨道板结构。

梨树沟隧道无砟轨道病害整治方法针对京通快速铁路梨树沟隧道整体道床裂缝、下沉，以及翻浆冒泥等病害，采用注浆提升轨道板和精确定位方法。

常规注浆方法机具笨重，现场施工不便，天窗时间难以完成整治，常规的注浆材料短时间达不到黏结强度要求。

（4）基底换填。

隧道基底结构受地下水冲刷严重，但轨道板完整无破损，可将基底软弱层清除，重新灌注基础混凝土。

此方法整治彻底，缺点是施工工艺有待完善。

（5）整体轨道板维修。

主要用于轨道结构破损严重，为此采用双液（A、B）组分、高强发泡树脂（4.75 #）进行注浆加固处理，填充无砟轨道基底结构空洞和进行底面密封，精确提升轨道板。

混合比例1∶1，并采用特殊输送泵进行加温灌注。

其固化后对环境无任何污染。

采用注浆加压装置（压力为7～10 MPa）将浆液注入裂缝并充满。

4.1无砟轨道病害研究的结论由于高速铁路无砟轨道病害在国内大规模投入使用时间尚短, 对于其病害 (缺陷 ) 的检测经验尚少, 本工作是尝试性和验证性的。

根据对无砟轨道病害 (缺陷 )的检测, 分析, 可得出以下结论:1、利用地质雷达法, 能够采用相关技术手段对双块式与板式无砟轨道中的主要病害进行准确、快速、无损检测; 检测结果能够准确反映病害所发育的深度、范围及规模; 在目前各种检测手段中最为快捷、准确、方便;2、快速、准确的检测结果的获得, 必须结合对病害发生的机理、部位、特征等条件的分析, 具体情况具体对待;3、地质雷达检测能够有效揭示确认轨道板、道床板中的不密实、空隙等病害 (缺陷 );4、对各主要病害的准确, 快速, 无损检测可以有效指导对病害的整治处理。

5、已获得的典型病害图像, 为尝试建立病害快速检测系统增加样本数据与图像特征。

对于客运专线无砟轨道病害的检测, 尚处于初始阶段, 需要投入更多的关注与时间。

为维护客运专线的长期正常运营, 积极主动的检测工作亟待开展。

4.1无砟轨道养护与维修的初步探究无砟轨道因其高平顺性，高可靠性而得到广泛应用。

无砟轨道另一个突出的特点是“少维修”或“免维修”，这个特点对高速铁路来讲尤为重要。

但是另一方面，犹豫完全不同于有砟轨道的结构特点，无砟轨道一旦产生不平顺，其整治将使非常困难的。

我国基于日本板式无砟轨道和德国雷达2000无砟轨道养护维修方法，确定无砟轨道养护的一些方法。

5.1无砟轨道养护与维修阶段及特点无砟轨道的养护与维修课分为日常巡检，临时补修，经常维修和综合维修等阶段。

日常巡检：每日由专人分段对管辖范围内轨道状态进行检查并做好记录，对不良所在个人力所能及的条件下采取临时性补救，并及时向工长汇报，以便安排临时补救。

临时补修：及时整修超过补修容许偏差管理值及其他不良所处的临时性修理，以保证行车平稳和安全。

经常维修：根据技术人员对轨道状态的检查及日常巡查出现得问题，在全年度和线路全长范围内进行有计划，有重点的养护，以保持轨道质量经常处于良好状态。

综合维修：根据轨道变化规律和特点，以全面改善轨道的弹性，调整轨道的几何尺寸和更换失效零件为重点，安周期有计划的对轨道进行综合维修，以恢复线路的完好技术状态。