鐵路隧道內無砟軌道結構病害檢測與快速修復技術

黨國棟

摘 要：無砟軌道結構病害嚴重威脅鐵路的安全使用，加強無砟軌道的病害檢測，提高無砟軌道病害的修復速度，研究適宜的無砟鐵道修復技術，是目前有關部門需要考慮的關鍵問題，因此本文就鐵路隧道內無砟軌道結構病害檢測與快速修復技術展開探究，并總結出鐵路隧道內無砟軌道結構病害的檢測技術與標準及切實有效的快速修復技術。

關鍵詞：鐵路隧道；無砟軌道；病害檢測；快速修復；技術

近年來，高速鐵路數量的增加，使我國各領域的發展均得到顯著提升，無砟軌道作為高速鐵路應用最為廣泛的鐵道技術，在高速鐵路發展中發揮著重要作用。使用年限的不斷增加，導致無砟軌道存在的問題日益增多，結構病害在諸多問題中尤為嚴重，做好病害的檢測與修復，無疑是保障無砟軌道安全使用所需要研究的主要的問題。

1 無砟軌道病害現狀

在長期的使用過程中，縉云山隧道結構與穩定性勢必受到影響，同時特殊的地形地貌使隧道內部的部分區域，出現了一定程度的沉降，給隧道的使用埋下安全隱患。縉云山隧道主要以幾何尺寸結構為支撐的主體，該結構可有效的減少外部壓力的影響，但在近年來的維修過程中，幾何尺寸結構近乎變形，原有的結構已無法保持，究其原因是列車在高強度的運行過程中，不斷地對下層土基層施壓，導致出現下層下沉與翻漿冒泥的現象，而如要對該情況進行維修，則需要長時間的停止縉云山隧道的使用，從地基開始進行重新的施工鋪設工作。縉云山隧道中的混凝土裂縫噴水現象也極為嚴重，主要由隧道結構病害引起，結構病害的存在，促使基巖與道床板出現嚴重的脫空，道床板內側結構與外側結構同時出現縱向的裂縫，由于失去了原有的固定力，道床開始急劇下沉，與原有混凝土結構之間出現空洞結構，在列車通過期間，受到外部壓力的擠壓，即出現了該問題。隧道裂縫噴水的問題，嚴重影響軌枕的安全性，導致其成為軌道使用的潛在危險。

2 病害修復技術

2.1 病害整治原則

2.1.1 快速修復

無砟軌道的車輛運行流量較高，中途間歇時間較短，難以完成無砟軌道的維修工作，如強行進行無砟軌道的修復，則必須停止列車的運行，進而造成嚴重的經濟損失。如無法將無砟軌道的維修在夜間進行，便要求維修人員，在極短的時間內完成無砟軌道的維修工作，以保證列車的安全順利運行。

2.1.2 基礎結構修復

道床是軌道結構的支撐體，在修復過程中，要盡量避免對道床的影響，應將幾何尺寸與墊板的維修，調控在可控的范圍內進行。在軌道與路基結構上，應在確保其能夠正常使用的情況下，進行維修。如在維修過程中，難以確保軌道與路基的正常使用，應及時的對相關部位做加固處理，以確保結構的穩定。

2.1.3 排水溝治理

排水溝的治理，應在軌道結構修復的過程中進行，一方面可以減少維修成本，降低多次作業的可能性。另一方面，也降低了排水溝治理對軌道結構產生的影響。

2.1.4 注意事項

在維修與治理過程中，要及時的降低對周邊環境的影響，尤其在主要住宅區域，要從光線、噪音等方面，降低影響。病害治理前，應制定周密的修復與治理計劃，并提供良好的施工環境與條件，確保施工人員的人身安全，從而保障施工的整體質量。

2.2 病害整治與修復方法

2.2.1 基底換填

隧道在長期使用過程中，難免受到地下水的影響，主要的受損部位是基底結構，軌道板在正常情況下，不會受到地下水的任何影響，因而即不需要進行軌道板的更換，只需要穩定基底結構，進行基底的換填作業。首先要將基底的上層結構與軟弱層結構從基底中清除，其次要進行混凝土的灌注操作，該方法對于穩定結構，提高軌道使用的安全性有著重要作用，但該方法也存在著施工工藝不完善的缺陷。

2.2.2 整體軌道板維修

在軌道板出現病害問題時，對軌道的使用影響較大，修復時間較長，維修期間需禁止任何列車的通行與使用。其操作流程主要是將存在病害的階段，進行鑿除與清理，清理工作應包括基底部位，如基底未出現病害問題，則不需要進行深度的清理。反之則應及時的進行加固，保證結構的穩定，也可采取增設仰拱的方式，增加結構的穩定性。在清理工作完成后，需要在第一時間進行灌注工作，以提高灌注材料的強度。

2.2.3 加強或增設排水設施

在受地下水影響較為嚴重的隧道中，應及時的加設排水設施，加強隧道的排水能力，防止水對隧道結構進行腐蝕。在排水設施的增設中，需要將地表水的排水與地下水的排水進行有效的區分。在設備增設前，需要對翻漿冒泥的位置深度進行測量，對翻漿冒泥的數量數據要進行詳細的計算，從而制定出符合標準的排水設施增設計劃，以便合理的進行排水設施的增設，避免排水系統的浪費。

2.2.4 增加扣件的可調變形量

無砟軌道扣件是固定軌道的主要部件，增加扣件的可調變形量，使扣件受到的軌道壓力與振動力的影響大大降低。在調整過程中，需要將其控制在適宜的范圍內，如果超過標準，則對軌道的使用產生安全問題，如若未能超過標準，則達不到增加扣件可調變形量的預期效果，使其效果大打折扣。

2.3 病害整治與修復技術

2.3.1 灌注水泥漿

灌注水泥漿需要使用液壓及氣壓設備，通過增加對縫隙內部的壓力，擠壓出其中的水、空氣及其余雜質，從而到達修復的目的，該方法修復強度較高，在后期的使用過程中，結構不易損壞，并具有一定的防水與防滲透性，從而降低了翻漿冒泥的可能性，保障了隧道內無砟軌道系統的安全使用。

2.3.2 軌道板裂紋病害修復

通常情況下，在軌道板出現裂紋病害的情況下，為防止問題的進一步加深，均采用軌道板更換的方式，但成本相對較高，容易造成不必要的資源浪費，因此需要采用修復技術，對軌道板進行修復，不僅節省的成本，更能夠節約資源的使用。在修復的第一階段，要進行表面及縫隙的清理工作，相關材料的準備也需要同步進行（鋼絲刷、真空吸塵器、熱風機、毛刷等是主要材料）。第二階段進行裂紋的修復，對存在裂紋的位置，進行首次的涂刷工作，要在開闊的空間內進行。

2.3.3 軌道板灌漿孔病害修復

軌道板灌漿孔病害并不常見，因而修復的流程也相對較為固定，應采用水泥纖維砂漿及納米荷葉表面劑，同樣需要通過噴涂的方式，進行修復。前期先要進行清理工作，對灌漿孔進行系統的清理，其次要進行表面的涂刷工作，在涂刷過程中，要注意首先使用基底界面劑進行涂刷，而后在使用納米荷葉表面劑。軌道板灌漿孔病害修復需要的主要工具有手錘、刨刀、毛刷、吸塵器等。

2.3.4 板間接縫破損病害修復

該病害的修復，需要采用具有高強度的混凝土復合材料，通過填補擠壓的方式，對其內部存在的雜質進行排除，并將混凝土符合材料有效的補充在病害部位。需要技術人員，首先進行噴涂基底界面劑，提高混凝土材料的融合性，其次要進行模板的布置工作，最后進行材料的填補與修復，在此期間，手錘、刨刀、吸塵器、毛刷、抹子等是主要使用的修復工具。

2.3.5 砂漿層離縫病害修復

砂漿層存在的病害修復工作流程較為簡單，但施工難度較大，如操作不夠規范，則對無砟軌道其余系統的正常使用產生影響，因此在該病害的處理過程中，應格外注意細節問題的處理。需要的材料主要是硅樹脂膠，根據離縫的大小，要在施工前，進行表面整形的設計，然后對離縫進行清理與封堵工作，在確保封堵結構穩定后，進行灌注與修復工作，最后進行表面整形與封閉。

2.4 檢查與維護

無砟軌道的病害檢查，可采用鋼板尺及米尺等工具，對容易產生病害的部位，進行詳細的檢查，外部的觀察與測量，是判斷其是否存在病害問題的關鍵，對相關人員的工作經驗與技術水平是巨大的考驗。相關運營單位，要制定定期檢查與維護的計劃，對存在問題的部分，要在最短的時間內進行修復，修復盡量避免對列車正常運行造成影響。

3 效果檢驗

3.1 注漿前后動力性能測試

在無砟軌道的使用過程中，軌道變形極為常見，所以需要定期進行維修工作，以避免其產生不必要的安全問題。現代的修復技術雖然較為完善，但仍需要對修復的效果進行檢驗，從而加強修復的可靠性。

3.1.1 傳感器埋設

基準點的選擇是測試的關鍵，根據無砟軌道設計的不同，要求基準點的選擇要在距離水平方向測點相對較遠的位置，以提升測試的效果。作為重要的分析數據，基準點的選擇要充分的考慮到脫空與裂縫的問題，隧道內結構壞損的程度，也對數據的結果產生影響。

3.1.2 結果分析

貨物列車的壓強較大，在通過存在有脫空位置的隧道時，其高強度的振動與壓力，迫使其中的積水一涌而出，在裂縫的兩側，也有不同程度的積水。軌道加固有效的將其中的積水與雜物排除在外，避免了水等雜質對隧道系統侵蝕。

3.2 注漿前后物探測試

目前大部分的隧道填充，均采用高強發泡樹脂進行加固。在進行加固前需要對加固位置的詳細情況進行了解，一般采用雷達進行軌枕板混凝土的檢測，同時結合基巖脫空裂痕的數據，制定修復方案。在完成填充加固后，可進行雷達探測信息數據的對比，進而判斷出填充加固的效果。

結果分析：

雷達探測信息較為詳細的表露出隧道存在的問題，軌道板密實度嚴重降低，脫空位置碎裂也極為嚴重，是雷達探測結果得出的最為嚴重的問題，需要在第一時間進行隧道系統的加固作業。

3.3 原位探測

3.3.1 軌道板抬升

軌道板與基巖的脫空，導致其進一步沉淀，軌道板的結構整體發生下沉，因而需要充分的利用脫空的縫隙，通過注入高壓發泡樹脂，對其形成沖壓作用，使軌道板逐漸上升。由于脫空部位分布較為復雜，內部結構不夠均勻，容易給軌道板的抬升造成一定的難度，所以在高壓發泡樹脂注入前，要進行系統的清理工作，為后期的填充與抬升，準備好充分的空間。

3.3.2 現場取芯

現場取芯對流程標準較為嚴苛，在施工工作開始前夕，要進行系統的取樣工作，取樣位置，應隨機選擇在加固點進行取樣，取樣要求在5處加固點同時進行。一般情況下在軌道板與基巖脫空空間較小的位置，進行高強度發泡樹脂的填充，正常的填充厚度為1-6mm，需根據其化學組分，進行現場取芯工作。

結束語

隨著時間的推移，無砟軌道的超期高強度使用，促使問題不斷凸顯，縉云山隧道是我國首個經全面修復試驗的無砟軌道，其總結的經驗與試驗的技術，均適用于不同種類及多個地區的無砟軌道，為后期各地區的無砟軌道修復與保養，提供了寶貴的試驗數據。無砟軌道中存在的問題較多，需要修復人員對出現的每一個問題進行仔細的探究，進而設計出符合區域實際情況的無砟軌道病害的檢測與處理方案。

參考文獻

[1]郭福強，胡通海，彭宇，王蕾.高鐵無砟軌道隱患無損排查技術[J].科技創新導報，2014（05）.