高速鐵路線下結構典型病害分析及快速無損檢測方法分析

石春陽

摘要：隨著時代的進步，人們對于高速鐵路營運也提出了更高的要求，而在高速鐵路營運時間日益增加的同時，高鐵線下結構問題也引起人們的高度重視。在此之上，本文簡要分析了高速鐵路線下結構典型病害的現狀、成因及解決方案，并從無損檢測法的原理、現場數據采集、無損檢測系統三個方面進一步詮釋了無損檢測法在高速鐵路線下結構中發揮的作用。

關鍵詞：高速鐵路;病害分析;快速無損檢測

前言：高速鐵路由于自身具備速度快、運行穩定、安全性強等優勢深受大眾喜愛，成為了當前人們日常出行主要的交通工具之一。然而，隨著高速鐵路客運量的提高，高速鐵路線下結構受到多方面因素的影響，逐漸出現病害問題，包括貫穿裂縫、CA砂漿層層間離隙等，為了提高高速鐵路的運行水平，需要開展無損檢測，以此保障高鐵線下結構的工程質量。

一、高速鐵路線下結構典型病害的分析

1.線下結構典型病害的現狀

高速鐵路具有有砟軌道與無砟軌道兩種類型，傳統的線下結構往往采用有砟軌道，但隨著科技的進步，有砟軌道開始逐漸出現噪音大、破損嚴重等問題。而無砟軌道相比之下更加穩定且沉降小，更加適合在粘土深路地帶或者松軟路基鋪設。根據目前高鐵線路路段來看，普通高鐵線下結構常出現路基頂部脫空、CA砂漿層脫空等病害，這對于橋梁結構的穩定性具有重大影響，因此需要重視線下結構病害的處理。

2.線下結構典型病害的成因

在一般路段中，引起高鐵線下結構出現病害的方式主要有：（1）鐵路澆筑時，制模精讀不高致使軌道板彎曲;（2）設計配筋時，配筋大小不一致也會造成軌道板內部出現孔洞等病害;（3）CA砂漿層施工時，灌注工藝、養護方式等與設計標準不匹配，導致支撐板在實際施工時鋼筋綁扎錯位，引起支撐板開裂現象。

3.線下結構典型病害的解決方案

對于高鐵線下結構的病害需采取針對性解決方案：（1）道床病害，需要相關人員加強地表和機床排水設施，并定期清渣;（2）路基深層凍害，這種問題多由地下水所致，因此需對地下水進行攔截疏干，盡量降低地下水水位，并對軟土路基加固、碾壓夯實;（3）路基表層凍害，對已出現的裂縫加以封填，并在路基表面做好表層防水裝置，確保凍脹路基有效的進行排水。

二、高速鐵路快速無損檢測方法

1.無損檢測法的原理

高鐵線下結構從上到下是由軌道板、CA砂漿層、支撐板、路基組合而成。從列車行進的方向可將高鐵線下結構看作層狀介質，而從垂直方向來看則視為三維空間分布結構。目前，快速無損檢測法中的彈性波法已經實現了但分量多通道檢測的目的。它主要的工作原理是當高鐵線下結構發生局部變化時，波的傳播特性也會隨之改變，此時，采用點-點式采集法進行數據采集，可以通過對響應信號的處理來推斷線下結構的實際情況。由于波的傳播是從地表向下傳播，一旦遇到介質就會發生反射，而不同介質反射的情況有所差異，所以根據反射波的強弱程度，進而推測處地下環境中介質狀況。

2.CA砂漿層病害檢測

CA砂漿層是板式軌道主要彈性調整層，它承受著由鋼軌和軌道板之間向下傳遞的壓力與振動，并為高速列車的快速行駛提供減震作用。因此，CA砂漿層的性能將直接決定軌道結構的安全性和持久性。目前對于CA砂漿層的檢測主要采用動檢車檢測、車載雷達檢測法等。其中動檢車檢測是通過動檢車輛放大振動響應來評價路段狀態的方式，它可以判斷軌道板振動的幅度，但卻無法辨別病害類型。而車載雷達檢測法則是在軌道檢測車輛上安裝雷達天線，當車輛行駛時，列車可以通過一定速度發射或接收到高頻脈沖電磁波信號，應用追蹤手段對線下結構的病害進行劃分，通常情況下，車載雷達所需電磁信號容易受到金屬的干擾，而軌道板存在鋼筋網，這對于雷達檢測結果極易造成巨大誤差[1]。

3.快速檢測系統與三維數據采集系統

一般情況下，快速檢測法主要需要地震儀、耦合裝置、檢波器、計算機、主電纜、電源、激發裝置等設備，借助這些裝置可實現對高鐵線下結構的有效檢測。在以往的無損檢測法中，檢波器都是單個排列，每發動一次檢波器就會造成堅持速度變慢，為了實現高鐵的正常運行，檢測時間為凌晨0點到4點，所以為了在這四小時內完成檢測工作，必須提高工作效率，為達到快速檢測的目的，對此建立了針對性三維數據采集技術，為了保障檢測人員的安全，檢測時需要身穿反光衣，所有儀器皆貼上反光膠帶，并確保出場時無任何遺留物件[2]。

結論：綜上所述，快速無損檢測法對于高鐵路線線下結構出現的CA砂漿層層間離隙、貫穿裂縫等病害具有良好的操作效果。線下結構病害一旦嚴重會導致軌道板振動或者噪音擴大，長此以往，必然造成高速鐵路運行出現安全隱患，針對鐵路路線檢測速度快、要求高等特點，研發出快速檢測系統，由此提高高速鐵路運行的質量，為人們的出行提供便捷。

參考文獻：

[1]鐘鵬飛，車愛蘭，馮少孔，張騰瑜.高速鐵路線下結構典型病害分析及快速無損檢測方法研究[J].振動與沖擊，2017，36（11）：154-160.

[2]江凱，蘇謙，白皓，劉朝軍.大數據環境下高速鐵路線下結構檢測數據管理平臺設計與分析[J].鐵道標準設計，2016，60（03）：24-28.