某高速鐵路路段典型區(qū)域大面積路基沉降整治技術(shù)研究

趙軍

摘 要：我國(guó)的高速鐵路事業(yè)發(fā)展速度在不斷的加快，而且發(fā)展規(guī)模逐漸的擴(kuò)大，加強(qiáng)高速鐵路的運(yùn)營(yíng)維護(hù)工作，是影響到日后的正常運(yùn)行的重要因素，必須要高度的重視。對(duì)于路基沉降而言，屬于高速鐵路路段中比較常見的一種問題，要采取科學(xué)的策略進(jìn)行處理，維護(hù)鐵路安全可靠的運(yùn)行。本文以實(shí)際案例的介紹形式，分析整治高速鐵路路段典型區(qū)域大面積路基沉降的技術(shù)。

關(guān)鍵詞：高速鐵路;典型區(qū)域;大面積路基沉降;整治技術(shù)

我國(guó)已經(jīng)建設(shè)完成“四縱四橫”高鐵網(wǎng)，不斷的增加運(yùn)營(yíng)里程。但是在高速鐵路運(yùn)行期間，也不斷的顯示出運(yùn)營(yíng)維護(hù)問題，其中最典型的就是路基沉降情況，嚴(yán)重的影響到列車的安全運(yùn)行。而且我國(guó)研究大面積路基沉降問題方面還較少，整治經(jīng)驗(yàn)并不多，所以加強(qiáng)分析高速鐵路路段典型區(qū)域大面積路基沉降整治技術(shù)至關(guān)重要。

一、工程病害概況

本文所講的高速鐵路具有每小時(shí)350千米的運(yùn)行速度，產(chǎn)生大面積路基沉降的部分是在K567+820—K567+950，沉降值超出扣件調(diào)整范圍允許的區(qū)間，最大是48.0mm。當(dāng)下此區(qū)段為了維護(hù)列車安全可靠的運(yùn)行，主要是進(jìn)行限速控制，即每小時(shí)運(yùn)行速度是120千米。并且由于此區(qū)段應(yīng)用的鋪設(shè)方式為雙塊式無(wú)砟軌道，所以主要的沉降分布狀態(tài)就是：在此段路，K567+840部位產(chǎn)生了最大的軌面沉降問題，超出了48.0mm，同時(shí)K567+880—K567+920段，基本上是在45mm，K567+820—K567+850段、K567+890—K567+900段，具有最大的軌面彎折角，分別是7.10%以及4.68%，跟規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)相比較均顯著的超出正常值（1.50%）。所以為確保列車可以穩(wěn)定的運(yùn)行工作，就要基于了解到這種問題影響到列車運(yùn)行的效果基礎(chǔ)上，找到科學(xué)的處理策略。

二、分析高速鐵路路段典型區(qū)域大面積路基沉降對(duì)于列車安全運(yùn)行的影響

在列車運(yùn)行過程中，需要很多指標(biāo)處于健康的狀態(tài)中，才能確保運(yùn)行可靠性，主要就是輪重減載率、垂向加速度、橫向輪軌作用力等。為了觀察以上的病害問題影響到列車安全運(yùn)行的效果情況，下面選擇不同的軌面彎折角（從1%o到8%o幾種狀態(tài)）進(jìn)行仔細(xì)的闡述。

首先，展開仿真分析準(zhǔn)備工作。構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)車輛、軌道以及路基參數(shù)的基礎(chǔ)上，形成三維數(shù)值仿真分析模型，即車輛-軌道-路基模型，進(jìn)行分析此段高速列車基于K567+820—K567+950段的運(yùn)行安全性情況。車輛主要是采取CRH390型動(dòng)車組參數(shù)展開仿真，軌道的鋪設(shè)運(yùn)用到每米60kg的鋼軌，以線性梁?jiǎn)卧归_仿真。另外，對(duì)于基床底層和表層、軌道板、路基填土以及摩擦板等等參數(shù)，主要是進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)所得。其次，仿真分析結(jié)果。展開仿真計(jì)算期間，對(duì)于距車輛啟動(dòng)在100米、制動(dòng)100米的部位進(jìn)行建立相異的軌面彎折角以后，列車在此部位通過的時(shí)候顯示，在軌面彎折角超過3%o以上時(shí)，車輛出現(xiàn)了脫軌的情況，所以4%o及以上的數(shù)值中斷計(jì)算，僅獲得1%o、2%o、3%o幾種狀態(tài)的數(shù)值。綜合觀察顯示，高速列車每小時(shí)350千米的運(yùn)行情況下，雖然可以在1%o-3%o的彎折角中通過，但是只是在1%o時(shí)，列車相應(yīng)指標(biāo)（輪軌橫向力、輪軌垂向力、垂向加速度、橫向加速度、脫軌系數(shù)、輪重減載率）沒有出現(xiàn)超標(biāo)的現(xiàn)象，在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，應(yīng)該重視2%o、3%o狀態(tài)中的不滿足規(guī)范的情況。

三.整治高速鐵路路段典型區(qū)域大面積路基沉降的舉措和應(yīng)用效果

采取抬升底座板的模式展開解決這種問題，需要注意的事項(xiàng)就是，要維護(hù)線路上部結(jié)構(gòu)不受破壞影響，也就是具備良好的完整性，以此為前提進(jìn)行抬升，而且抬升以后，在板底部位需要進(jìn)行填充材料，凝結(jié)時(shí)間、凝結(jié)強(qiáng)度需要達(dá)到天窗點(diǎn)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

首先，整治策略。本次抬升于板頂?shù)奈恢貌扇型鋼梁，經(jīng)化學(xué)錨栓連接軌道板，并且對(duì)H型鋼梁抬升的時(shí)候，推動(dòng)軌道板上升，可以有效的防止抬升期間出現(xiàn)各抬升點(diǎn)出現(xiàn)不相同的豎向位移情況、軌道板損傷以及變形等問題。采取最優(yōu)的板底灌注材料，運(yùn)用最佳的灌注舉措，這是一項(xiàng)重點(diǎn)工作，也屬于難點(diǎn)。此次的板底灌注材料主要是選取改性環(huán)氧砂漿，因?yàn)檫@種材料比較適合板底環(huán)境，能夠采取現(xiàn)有的注漿設(shè)備展開灌注操作，而且價(jià)格經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。整治過程就是：抬起道板，按照抬升的高度，將板底注漿量科學(xué)計(jì)算，再通過運(yùn)用砂漿泵，在底座板兩側(cè)部位展開一起灌注，在漿液已經(jīng)具有飽滿狀態(tài)的填充之后，以及符合初凝強(qiáng)度，再收回千斤頂油缸，完成落板，操作結(jié)束。

其次，進(jìn)行數(shù)值分析測(cè)算。按照以上的提升策略以及有關(guān)參數(shù)，形成數(shù)值分析模型，并且軌道板以及結(jié)構(gòu)板，采取實(shí)體模型。此次頂升考慮結(jié)構(gòu)自重，1.5倍的安全系數(shù)，大概是1200kN的總頂升荷載，明確頂升點(diǎn)一共是22個(gè)（底座板的兩側(cè)分別是11個(gè)）。數(shù)值分析工作對(duì)于抬板全過程進(jìn)行模擬，并探究抬升后的軌道板、螺栓以及結(jié)構(gòu)板受力狀態(tài)，得到支撐點(diǎn)部分所受應(yīng)力，按照作用面積得到各根螺栓實(shí)際受力情況是13.28kN，跟M18螺栓設(shè)計(jì)最大拉力（40.43kN）相比明顯更小，所以表明本次的抬升是可靠且安全的。

最后，復(fù)測(cè)抬升后軌面的不平順性。基于前期階段仿真計(jì)算的前提下，予以K567+820—K567+950段結(jié)構(gòu)板以及軌道板展開抬升，并且進(jìn)行全部軌面平順性的復(fù)測(cè)，結(jié)果顯示抬升以后的軌面具有3.06mm的最大沉降量，而且具有0.31%o的最大彎折角，都達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)的效果。

結(jié) 語(yǔ)

本文進(jìn)行介紹某一高速鐵路路段路基沉降病害問題，針對(duì)這一問題給行車產(chǎn)生的危害性，主要是進(jìn)行數(shù)值模擬以及理論計(jì)算系統(tǒng)研究，并聯(lián)系起現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況，提出科學(xué)的整治大面積路基沉降的舉措，結(jié)果顯示應(yīng)用效果理想，可以提供給解決高速鐵路類似的工程問題重要借鑒。

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