華東地區(qū)CRTSⅡ型板式無砟軌道傷損現(xiàn)狀及主要特征

李群LI Qun

（滬杭鐵路客運專線股份有限公司，上海200032）

0 引言

CRTSII 型無砟軌道因其結(jié)構(gòu)性能好、穩(wěn)定性強、安全性高等特點，在京滬、京武、滬杭、寧杭等高速鐵路和客運專線中得到應(yīng)用。但由于多種因素影響，在個別地段存在一些傷損現(xiàn)象，特別是在華東地區(qū)，由于高溫天氣作用與高密度的列車荷載等原因，部分CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生傷損，最主要表現(xiàn)形式為軌道板與砂漿層之間的層間離縫、相鄰軌道板之間寬窄接縫傷損等。

本文通過研究華東地區(qū)CRTSⅡ型板式無砟軌道的傷損病害類型和特點，分析形成原因，有助于掌握CRTSⅡ型板式無砟軌道傷損現(xiàn)狀和主要特征，為養(yǎng)護(hù)維修提供指導(dǎo)和建議。

1 典型傷損類型及傷損特點

1.1 軌道板與砂漿層離縫

軌道板與填充砂漿層的粘結(jié)處作為無砟軌道結(jié)構(gòu)體系中最薄弱環(huán)節(jié)，其所產(chǎn)生的離縫問題將嚴(yán)重影響高速鐵路行車速度與安全。現(xiàn)場調(diào)查表明，軌道板和砂漿層出現(xiàn)離縫病害的表現(xiàn)形式不同，主要的傷損形式為的粘結(jié)界面離縫并伴隨局部漿體鹽分的大量流失與砂漿層掉空現(xiàn)象，如圖1 所示。

1.2 板間寬窄接縫病害

寬窄接縫作為軌道結(jié)構(gòu)中的重要連接部分，其結(jié)構(gòu)的完整性對于軌道整體的結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)有重要的影響。現(xiàn)場調(diào)查表明，寬窄接縫處的病害形式主要為接縫破壞如圖2所示。

圖1 砂漿層掉空

圖2 接縫受損

1.3 軌道板裂縫病害

為了減少軌道板整體的縱向熱脹冷縮作用，將CRTSⅡ軌道板分成10 個小單元，并在相鄰單元之間預(yù)先設(shè)置假縫。現(xiàn)場調(diào)查表明，軌道板裂縫病害的主要形式沿軌道板預(yù)應(yīng)力鋼筋位置處的縱向貫通裂縫。（圖3）

2 傷損形成原因

根據(jù)現(xiàn)場實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)現(xiàn)有病害主要為軌道板與砂漿層之間的離縫和板間寬窄接縫病害，下面對離縫和板間寬窄接縫病害的形成原因進(jìn)行介紹。

圖3 縱向貫通裂縫

2.1 離縫病害產(chǎn)生原因

無砟軌道結(jié)構(gòu)長期暴露于自然條件中，隨著氣象參數(shù)的改變，無砟軌道結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度也會發(fā)生相應(yīng)的變化。然而無砟道床結(jié)構(gòu)傳熱性能相對較差，不同深度的溫度變化相對于表面存在一定的滯后性，在結(jié)構(gòu)內(nèi)部上易產(chǎn)生非線性的溫度梯度，造成縱連板式無砟軌道結(jié)構(gòu)不同層間出現(xiàn)較大的剪切應(yīng)力，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂與離縫等問題，影響軌道結(jié)構(gòu)的可靠性與耐久性，降低其服役性能。

2.2 寬窄接縫病害產(chǎn)生原因

寬窄接縫的狀態(tài)很大程度上決定了軌道板的實際縱連狀態(tài)，同時也就決定了軌道板中溫度力的傳遞狀態(tài)。對寬窄接縫破壞狀態(tài)進(jìn)行分析，可知在軌道板縱向力傳遞過程中，窄接縫受力更為不利，存在一定的應(yīng)力集中，一般先于寬接縫破壞。隨著窄接縫的破壞，寬窄接縫受力中心偏移，寬接縫應(yīng)力水平升高，甚至發(fā)生擠碎或劈裂破壞。寬窄接縫的破壞，往往伴隨著軌道板的上拱，對行車造成不利影響。

3 傷損發(fā)展規(guī)律

根據(jù)現(xiàn)場實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)現(xiàn)有病害主要為軌道板與砂漿層之間的離縫和板間寬窄接縫病害，下面對離縫和板間寬窄接縫病害的發(fā)展規(guī)律進(jìn)行介紹。

3.1 離縫病害分析

利用天窗時間對高鐵現(xiàn)場軌道板的離縫病害進(jìn)行統(tǒng)計分析，根據(jù)所統(tǒng)計記錄的27 處軌道板離縫所在位置進(jìn)行統(tǒng)計分析，如圖4 所示。

圖4 離縫分布位置所在比例

總結(jié)：離縫的產(chǎn)生和發(fā)展受多種環(huán)境因素影響，離縫的發(fā)展大致經(jīng)過鹽分的析出、堆積、掉空以及破損四個環(huán)節(jié)。離縫的整體分布沒有隨線路方向的不同而存在明顯改變，但板端分布較板中集中。因此，在對軌道板進(jìn)行日常維修過程中需加強對軌道板離縫病害的檢查，并采取有效的預(yù)防和修復(fù)措施。

3.2 寬窄接縫病害分析

為了分析寬窄接縫病害的發(fā)展規(guī)律，現(xiàn)場調(diào)研是對板間寬窄接縫病害拍攝多張照片進(jìn)行分析，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)寬窄接縫發(fā)展規(guī)律為：寬窄接縫連接處斷裂——窄接縫失效——窄接縫脫空——寬窄接縫同時破壞，分別如圖5-圖6 所示。

圖5 寬窄接縫之間斷裂

圖6 寬窄接縫同時破壞

總結(jié)：相較于寬接縫，窄接縫破壞比較嚴(yán)重，根據(jù)分析可知寬窄接縫病害的發(fā)展規(guī)律為：寬窄接縫連接處斷裂——窄接縫失效——窄接縫脫空——寬窄接縫同時破壞。

4 結(jié)論

①根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研，華東地區(qū)CRTSⅡ型板式無砟軌道傷損類型主要為軌道板與砂漿層之間的離縫、相鄰軌道板之間寬窄接縫傷損、軌道板裂縫、底座板裂縫和側(cè)向擋塊劈裂等病害情況。其中以軌道板的層間離縫和板間寬窄接縫較為嚴(yán)重。

②通過對離縫的病害統(tǒng)計分析可知，軌道板離縫多集中于板端；離縫的發(fā)展趨勢由砂漿層經(jīng)雨水沖刷，內(nèi)部鹽分的溶解析出，當(dāng)鹽分析出并大量堆積在底座板，在層間連接部位形成掉空，并影響內(nèi)部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，造成離縫周圍的軌道板破損及掉塊現(xiàn)象。

③通過對板間寬窄接縫的病害統(tǒng)計分析可知，最常見的形式為寬接縫完好，窄接縫破壞。

寬窄接縫發(fā)展規(guī)律為：寬窄接縫連接處斷裂—窄接縫失效—窄接縫脫空—寬窄接縫同時破壞。