摘要：无砟轨道是一种纵向连续结构。由钢轨、紧固件、轨道板、水泥乳化沥青砂浆、基层板等组成。轨道结构整体温度的变化会引起纵向力和变形，沿轨道板深度方向的温度梯度会引起轨道板的温度翘曲变形。
关键词:高速铁路隧道无砟轨道板无缝渗流;控制措施;
近年来，我国客运专线发展迅速。通过引进、吸收和再创新，我国无砟轨道的设计、施工标准和技术要求已达到世界最先进的头等舱客运专线水平。无砟轨道具有施工周期短、技术水平高、施工难度大的特点。
一、高速铁路隧道无砟轨道板离缝渗水原因分析
1. 接缝分离形式。轨道板两端均有间隙，但中间无明显间隙。最常见的分离形式是注浆后最早的分离形式。轨道板中部有明显间隙，两端有轻微或无明显间隙。这种分离形式主要发生在轨道板表面的最高温度期，在浇注后轨道板的窄缝及时拉伸之前。节理分离的主要形式是由于施工不当造成的节理分离，如局部渗漏、泥浆排出量不足等。在整个轨道板范围内存在明显的间隙。轨道板受拉后，常出现板坯整体分离缝。灰浆充填后约1个月即发生剥离，这是一种常见的剥离形式，其宽度一般在0.5 ~ 2cm之间。
2.分离原因。1)材料方面。水泥乳化沥青砂浆主要由干料、乳化沥青、水、减水剂、消泡剂等原料制成。水泥乳化沥青砂浆的性能取决于其原材料的性能，特别是干粉料和乳化沥青的性能。如果原材料的性能不符合要求，砂浆就会出现出血、收缩等现象，最终导致水泥乳化沥青砂浆与轨道板和底板产生缝隙。水泥乳化沥青砂浆填充层应具有一定的膨胀性，而砂浆的膨胀性主要由干燥材料提供。如果干膨胀组分的数量不足或膨胀组分由于干物质的水分而失效，砂浆的膨胀率就会不足或不膨胀，导致收缩、出血等现象，最终导致砂浆早期断裂。当乳化沥青的蒸发残渣含量很低,也就是说,使用的基础沥青乳化沥青的生产是偏低和含水量偏高,导致实际的水灰比的水泥乳化沥青砂浆偏高,并导致了砂浆的体积收缩,增加在硬化过程中,导致早期断裂的一代。2)建设。水泥乳化沥青砂浆对环境高度敏感，施工工艺要求高，施工中任何环节控制不当都会导致水泥乳化沥青砂浆与轨道板、底板分离。封边拆除过早，未充分维护和封边拆除过早(如充填后24小时内)，封边拆除后砂浆未及时维护。水泥乳化沥青砂浆在外部环境的影响下，边缘失水快，收缩大，中期离析大。水泥乳化沥青砂浆在充填和观察孔中过早地被铲出。这种情况在曲线板超高侧更为明显。由于施工控制不到位，出现了微调爪内漏、缝缝注浆、缝缝注浆等现象。这种长期而持久的渗漏会导致水泥乳化沥青砂浆的填充完全变得不饱和，容易导致裂缝的形成分离。当微调爪旋回或拆卸时，受力过大，导致微调爪拆卸时间较晚。当微调爪拆除后，反向螺旋或用力过大，会对水泥乳化沥青砂浆造成破坏，导致裂缝的分离。此外，水泥乳化沥青砂浆硬化后收缩很小。当砂浆略微收缩，微调爪仍刚性支撑轨道板时，会加剧节理分离的发生。随着时间的增加，砂浆膨胀率降低，60分钟后砂浆体积收缩率降低0.1%。因此，当施工过程不紧密连接或设备发生故障时，搅拌与砂浆实际填充之间的时间间隔会变长，导致水泥乳化沥青砂浆膨胀不足或收缩轻微，导致裂缝的产生。由于轨道板拉伸不当，轨道板始终处于相对自由变形状态(仅受填充层砂浆粘结约束)。轨道板随环境温度的变化而变化。化而出现上翘或起拱，将导致水泥乳化沥青砂浆与轨道板或底座板产生离缝。
二、治理措施研究
1.材料技术要求。针对高速铁路露天服务环境（潮湿环境、温湿度变化）、循环疲劳荷载、填充层分层结构和天窗维护时间短的特点，为保证高速铁路板无碴轨道结构的稳定性和安全性，其性能填料层分离修补材料应满足以下要求：填料层分离宽度小，分离范围大。这就要求修补材料具有良好的流动性，即粘度低，能很好地填补间隙。由于维修天窗的时间短，为了满足维修作业完成后的维修要求，需要缝制修补材料具有快速固化的特点，即缩短胶凝时间和提高早期强度。由于循环疲劳载荷的存在，要求修补材料具有良好的柔韧性和抗疲劳性能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆结构设计要求填充层与轨道板、底板之间具有良好的粘结性能。这就要求修补材料与轨道板混凝土和填充层砂浆具有良好的粘结性能，修补材料的收缩率低，防止二次分离的发生。露天使用环境要求断缝修补材料具有良好的抗老化性能和环境适应性。
2.预防控制措施。根据现场调查分析水泥乳化沥青砂浆接缝产生的原因，通过室内外试验，提出以下有针对性的防治措施，可以有效地控制和减少水泥乳化沥青砂浆从原材料中起到的作用，除要求对本工程进行常规检查的频次，还进行了水泥乳化沥青砂浆的搅拌试验，确保搅拌后的浆体膨胀后适当，无泌水，主要用于施工前。原料进入市场后，应按不同品种、不同频率存放在防雨、防潮、抗旱通风的原料库中，避免因干燥物料受潮而导致膨胀件失效。干湿结块的材料应清除干净，严禁在正线施工中使用。精细边缘密封结构，避免浆体轨道板边缘密封的长期泄漏，纵向边缘密封技术应与边缘密封带加角钢，横向边缘密封（端缘密封）应用于刚性泡沫；当密封边缘时，应确保密封材料接触。在砂浆灌注期间和灌注后，轨道板应紧密粘附，以防止长期连续渗漏。合理控制填孔、观察孔多余砂浆的起铲时间。当灌注孔和观测孔内多余的水泥乳化沥青砂浆加厚，压后变形无法恢复时，可进行水泥乳化沥青砂浆的挖除工作。同时，对密封材料用洒水湿润或砂浆表面刷养护液的方式进行养护。喷灌固化时间不应少于7d；去除密封材料后，可立即进行喷涂固化液，喷涂次数为2次。当同一条件下保持的水泥乳化沥青砂浆抗压强度达到1兆帕时，应及时拆除微调爪，使轨道板与砂浆紧密接触，以防止水泥乳化沥青砂浆因路面刚性支撑而出现脱缝现象。在微缩过程中调整爪形。合理安排各工序的衔接，水泥乳化沥青砂浆拌入板腔的时间间隔不超过30分钟，搅拌后40分钟水泥乳化沥青砂浆未灌入板腔时，应进行垃圾处理。轨道板的纵向连接和剪切连接应及时进行。根据轨道板温度变化特性对板间分离缝的影响，当水泥乳化沥青砂浆填充层强度大于9MPa，窄缝混凝土强度大于20MPa时，应及时进行轨道板的纵向连接和抗剪连接，以利环境温度变化时轨道板的屈曲变形。
3.充填层离缝修复工艺。充填层处于轨道板与底座板中间夹层位置，其服役状态直接关系到整个无砟轨道结构的服役性能，其特殊的位置决定了其修补的难度，同时充填层的修补不能影响行车，必须在较短的天窗时间内完成修补过程，这就要求充填层修补工艺快速简单，修补机具便捷高效。通过实验室内试验和现场实践，研究提出了一套行之有效的充填层离缝修复工艺。查清裂缝的长度、宽度、深度、走向、贯穿及漏水等情况，确定离缝注浆位置; 采用钢丝刷清理离缝表面的灰尘、浮渣及松散层，并用高压空气吹扫，尽量清除离缝内的灰尘杂物及积水。在离缝的较宽处及离缝端部等位置合理地设置注浆口，注浆口方向与离缝平行。然后将注浆管插入注浆口内部，并采用封缝材料将注浆口及离缝全部封闭，待封缝材料固化后，从离缝的任意一端，将双组分注浆机的注浆管与注浆口连接，开始注浆。当下一注浆口有浆液漏出时，封堵该出浆口，同时继续注浆直至无法再注入修补材料，然后再把注浆管连接到最后有浆液漏出的注浆口上，继续注浆。依此，直到离缝另一端的注浆口中有浆液流出时，离缝全部注满浆液，完成离缝注浆，待修补材料完全固化后，清除封缝材料和注浆管，并将离缝表面打磨平整，
导致充填层离缝的原因包括施工、材料、设计以及服役环境等多个方面。由于离缝导致充填层与轨道板或底座板的粘结部分甚至全部失效，充填层离缝会影响无砟轨道结构的耐久性和稳定性，充填层离缝后需要及时进行修复。充填层离缝修复材料要求具有黏度低、固化速度快、早期强度高、粘结强度高、柔韧性好、收缩率低、耐久性好等特点。将提出的充填层离缝修复工艺与研发的修补材料用于实际病害修补，效果良好。
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论文作者:何亚乾 宋瑞城 李凯 李鹏
论文发表刊物:《城镇建设》2019年10期
论文发表时间:2019/8/15
标签：砂浆论文; 轨道论文; 沥青论文; 水泥论文; 注浆论文; 材料论文; 性能论文; 《城镇建设》2019年10期论文;