論有砟固化道床在高速客專運(yùn)用的可行性

孟慶垚

摘要：近十年來，國(guó)內(nèi)高速鐵路客運(yùn)專線有著很大的發(fā)展。目前來說，高速客運(yùn)專線以無砟軌道道床形勢(shì)為主，該種道床優(yōu)點(diǎn)顯著，在使用周期、施工時(shí)間、可靠性和耐久性等因素上具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。但也有其一定的缺陷，軌道彈性差，一旦受到外力破壞后搶修難、影響時(shí)間長(zhǎng)等。據(jù)作者本人了解聚氨酯道床的特性剛好能彌補(bǔ)解決無砟道床的缺陷，本文結(jié)合大西鐵路客運(yùn)專線有砟固化試驗(yàn)段，對(duì)聚氨酯固化道床現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)施工過程及成型后試驗(yàn)階段道床整體情況進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，談?wù)劰袒来步窈笤诟咚倏瓦\(yùn)專線運(yùn)用的可行性。

關(guān)鍵詞：高速客專；聚氨酯道床；可行性

大西高鐵是從山西大同到陜西西安的一條鐵路客運(yùn)，是國(guó)家中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃的一條客運(yùn)專線，也是中國(guó)”八縱八橫”客運(yùn)專線網(wǎng)的其中京昆通道的重要組成部分。該線路北起山西大同市，經(jīng)朔州、忻州、太原、晉中、臨汾、運(yùn)城、永濟(jì)、渭南等9市31縣（區(qū)）至陜西西安，全長(zhǎng)859公里。中鐵二十五局集團(tuán)第一工程有限公司承擔(dān)了忻州至太原區(qū)段的長(zhǎng)軌鋪設(shè)，根據(jù)鐵路總公司自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)綜合實(shí)驗(yàn)要求，在大西客專該標(biāo)段內(nèi)正線DKl73+579-DKl74+455.73處進(jìn)行有砟道床聚氨酯固化試驗(yàn)，單線長(zhǎng)度877m。本文結(jié)合該段聚氨酯固化道床施工控制過程、工藝流程及實(shí)驗(yàn)過程道床情況進(jìn)行了研究和總結(jié)，也會(huì)從經(jīng)濟(jì)性等方面為今后聚氨酯固化道床是否便于廣泛應(yīng)用于高速鐵路提供參考。

一、聚氨酯固化道床結(jié)構(gòu)如何形成

作者在施工前，向鐵科院專家了解到，聚氨酯固化道床是一種新型軌道結(jié)構(gòu)，是在已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定的有砟道床內(nèi)，澆注由異氰酸酯與多元醇等組成的混合料。混合料在道砟問短時(shí)間內(nèi)會(huì)完成發(fā)泡、膨脹直到凝固形成泡沫狀聚氨酯彈性材料。擠滿道砟問的空隙，牢牢粘粘道砟顆粒，形成具有較好彈性整體道床結(jié)構(gòu)。

二、聚氨酯固化道床施工工藝流程

聚氨酯泡沫固化道床試驗(yàn)段有砟軌道工程施工各分項(xiàng)工程依次為：在瀝青墊層上進(jìn)行碎石底砟鋪設(shè)→鋪軌前預(yù)鋪道砟→鋪枕鋪軌鋪軌后分層上砟整道→長(zhǎng)軌焊接、應(yīng)力放散及鎖定→軌道精調(diào)整理→聚氨酯泡沫固化道床澆筑→發(fā)泡完成形成固化道床。

三、施工過程的控制

1.有砟道床的材料選用

按《鐵路碎石道砟》（TB/2140-2008）相關(guān)技術(shù)要求及聚氨酯復(fù)合材料性能來說，應(yīng)采用特級(jí)水洗道砟。結(jié)合山西境內(nèi)暫無特級(jí)道砟資質(zhì)廠家，與相關(guān)試驗(yàn)人員研究后，進(jìn)行了普通一級(jí)道砟固化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明（詳見圖3），普通一級(jí)道砟固化結(jié)果并不理想，主要因?yàn)楹唷⒑伊枯^大，影響了復(fù)合發(fā)泡效果以及與道砟粘接強(qiáng)度。為了能取得最終符合實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡慕Y(jié)果，選用了由山東泰安特級(jí)道砟廠生產(chǎn)的特級(jí)水洗道砟。

2.施工過程控制

（1）嚴(yán)格采用合格的特級(jí)水洗道砟，裝車過程監(jiān)理共同旁站、運(yùn)輸工程采取封閉車皮，進(jìn)場(chǎng)后對(duì)道砟質(zhì)量和清潔度的驗(yàn)收按照標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格執(zhí)行。驗(yàn)收合格后攤鋪底砟。

（2）底砟整平后用18t壓路機(jī)碾壓6遍后達(dá)到150mm厚，平整度小于20mm/m3，密實(shí)度大于1.6g/cm3（監(jiān)理旁站情況下采用灌水法檢測(cè)）。

（3）道砟整平后用8t壓路機(jī)碾壓4遍后達(dá)到200mm厚，平整度小于20mm/3密實(shí)度大于1.6g/cm3（鐵科院利用BH5049y道床密度測(cè)試儀檢測(cè)）。

（4）人工配合挖掘機(jī)吊鋪軌枕，將擺放在右線中的長(zhǎng)鋼軌撥上左線鋪設(shè)。

（5）搗固作業(yè)采用DCL-32連續(xù)走行搗固車，穩(wěn)定作業(yè)采用WD-320K穩(wěn)定車。搗固作業(yè)6次，穩(wěn)定作業(yè)16遍。完成后鐵科院進(jìn)行道床狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)，達(dá)到開通前客專標(biāo)準(zhǔn)，見下表。

（61四次整道后采用K922型移動(dòng)焊接機(jī)焊接，按2km一個(gè)單元軌節(jié)進(jìn)行應(yīng)力放散及鎖定。

（7）調(diào)整軌距和軌距變化率。軌距與標(biāo)準(zhǔn)軌距（1435mm）偏差±hnm，軌距變化率不大于1/1500。

（8）鐵科院進(jìn)行道床狀態(tài)參數(shù)檢測(cè)后進(jìn)行聚氨酯澆筑作業(yè)，通過烘干冷卻設(shè)備使用熱風(fēng)對(duì)道砟進(jìn)行烘干除濕，烘干后再吹風(fēng)冷卻道床，最后在道床濕度、溫度滿足要求的前提下，采用澆注設(shè)備澆注聚氨酯材料，同時(shí)采用保壓小車和施工車輛對(duì)軌道保壓，發(fā)泡完成形成聚氨酯固化道床。

四、有砟道床聚氨酯固化自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果

一系列試驗(yàn)施工階段結(jié)束，大西高鐵于2015年6月開始全方位自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)實(shí)驗(yàn)，截至2017年8月，歷時(shí)兩年有余的試驗(yàn)全部結(jié)束并獲取了大量實(shí)際數(shù)據(jù)。向現(xiàn)場(chǎng)參加試驗(yàn)過程專家了解到聚氨酯固化道床能兼具有有砟軌道和無砟軌道的優(yōu)點(diǎn)：夠保證列車運(yùn)行的安全性，不會(huì)受高速列車運(yùn)行影響出現(xiàn)飛砟；彈性好，可長(zhǎng)期保持整體性和穩(wěn)定性；對(duì)軌道結(jié)構(gòu)減振、降噪效果明顯；具有良好的防污染功能，維修搶修方便、迅速。

五、結(jié)論與建議

該段線路選擇在路基橋梁過渡段，從試驗(yàn)結(jié)果來看，優(yōu)勢(shì)明顯。就本文談?wù)摰姆较騺碚f，且目前技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)具備。聚氨酯固化道床具備在高速鐵路應(yīng)用的可行性。但現(xiàn)階段僅應(yīng)用于無砟道床受損搶修，不具備全面推廣應(yīng)用的條件，原因有以下幾點(diǎn)：

1.特級(jí)道砟的選用針對(duì)很多地域來說經(jīng)濟(jì)性不高。

2.全面組織施工過程繁瑣、成本角度先期投入高于其他兩種通用道床。

3.質(zhì)量控制受外部干擾大，特別風(fēng)沙地區(qū)很難確保固化效果。

為此，建議解決一下問題后再研究全面推廣的可行性：

1.解決道砟材質(zhì)與聚氨酯復(fù)合材料高標(biāo)準(zhǔn)匹配問題，對(duì)符合材料深化改良，降低對(duì)道砟級(jí)配及清潔度的要求。

2.降低聚氨酯復(fù)合材料成本及施工成本，提高工效及降低經(jīng)濟(jì)性投入。