無砟軌道結構橫向糾偏修復解離界面研究

劉競 鄭新國 孫宏偉 童憶南 潘永健 高志宏 王雅慧 周駿

（1.中國鐵道科學研究院集團有限公司鐵道建筑研究所，北京 100081；2.中國鐵路設計集團有限公司，天津 300308；3.中國鐵路上海局集團有限公司南京橋工段，南京 210000；4.中鐵上海工程局集團第四工程有限公司，天津 300450）

層狀無砟軌道結構是我國高速鐵路主要的軌道結構形式，2007 年在遂渝（遂寧—重慶）高速鐵路進行試鋪，至今已經在京津城際鐵路、京滬高速鐵路等多條運營線上廣泛使用。隨著運營時間的推移，由于復雜的地質原因等，無砟軌道結構損傷逐漸累積，結構偏移成為當前無砟軌道常見的病害之一［1-2］，影響了軌道平順性，進而影響了行車安全性和旅客舒適性［3-5］。

基于高聚物化學解黏的無砟軌道結構糾偏修復技術［6］可實現在天窗時間內高精度修復無砟軌道結構橫向偏移問題。這一技術的關鍵是解離界面的正確選取。解離界面是無砟軌道結構中線糾偏時的分離及滑移面，橫向糾偏僅對分離面以上的軌道結構進行，分離面以下的結構不發生位移。因此，選取合適的解離界面，是實現在軌道結構傷損較小的前提下完成糾偏修復的關鍵。本文基于解離界面與無砟軌道結構的相對位置關系特征，遵循確保軌道結構安全、糾偏阻力小、工藝簡單的原則，對不同類型無砟軌道結構橫向糾偏整治時解離界面的選取進行分析研究，為工程中軌道糾偏的實踐提供依據。

1 基于軌道結構層間的解離界面

層狀無砟軌道結構的上層結構通過浮置、拉毛后澆或土工材料隔離等多種方式置于下層結構上，這為以軌道結構層間作為解離界面進行無砟軌道結構橫向糾偏修復提供了可能。

1.1 單元式無砟軌道

單元式無砟軌道包括CRTSⅠ型、CRTSⅢ型板式無砟軌道。路基、橋梁、隧道區段的單元式無砟軌道，均可基于軌道結構層間進行糾偏界面解離，具有解離界面明確、黏結力小、對原軌道無損傷、施工簡單高效等優點。

對CRTSⅠ型板式無砟軌道進行糾偏時，以水泥乳化瀝青砂漿層充填層作為解離界面，須在鑿除軌道板兩端凸形擋臺填充樹脂后對軌道板進行橫向調整（圖1）。根據TB 10754—2018《高速鐵路軌道工程施工質量驗收標準》［7］，凸型擋臺周圍填充樹脂厚度為30～50 mm。由于施工可能存在誤差，此方法可提供的軌道糾偏量較小。一般情況下，無砟軌道結構中線橫向糾偏量不大于10 mm 時，可選水泥乳化瀝青砂漿層充填層作為解離界面。

圖1 CRTSⅠ型板式軌道結構基于充填層間解離

CRTSⅢ型板式無砟軌道采用自密實混凝土作為填充層，通過限位凹槽實現與混凝土底座間的限位和縱橫向力的傳遞。在自密實混凝土和底座之間設置中間隔離層，通過軌道板上預留的灌注孔灌注自密實混凝土。自密實混凝土填充層與軌道板通過門形鋼筋及鋼筋網片澆筑為一個整體，但其與底座間設有中間隔離層，使其層間黏結力較小，可選該隔離層作為解離界面，解離后上部自密實混凝土與軌道板仍可以保持較好的整體性，如圖2所示。

圖2 CRTSⅢ型板式軌道結構基于軌道結構層間解離

雙塊式無砟軌道是將預制的雙塊式軌枕組裝成軌排，以現場澆筑混凝土方式將軌枕澆入均勻連續的鋼筋混凝土道床內，并適應ZPW-2000 軌道電路。其橋梁區段采用類似于CRTSⅢ型板式無砟軌道結構的限位凹槽進行現澆單元式道床板的縱橫向限位，同樣可以采取軌道結構層間解離后對限位凹槽進行改位的方式實施糾偏。

1.2 連續式無砟軌道

連續式無砟軌道包括路基、橋梁、隧道區段的CRTSⅡ型板式無砟軌道和路基、隧道區段縱向連續鋪設的雙塊式無砟軌道，均可基于軌道結構層間進行糾偏界面解離。

結合CRTSⅡ型板式無砟軌道層狀結構特點，水泥乳化瀝青砂漿作為調整層灌注于軌道板和支承層/底座板之間，具有一定的黏結性。但從現場揭板試驗以及工程實踐來看［8-9］，以水泥乳化瀝青砂漿層與軌道板間的界面作為解離界面（圖3）仍會造成軌道板被揭起，糾偏后須進行軌道板精調以及水泥乳化瀝青砂漿層的重新灌注。

圖3 CRTSⅡ型板基于軌道結構層間解離

路基、隧道區段的雙塊式無砟軌道為縱向連續結構，在基床表層采用滑模攤鋪或模筑法連續鋪設支承層。當以軌道結構層間（道床板與支承層/底座板之間）作為糾偏解離界面時（圖4），由于道床板與支承層/底座板之間的黏結力相對較小，軌道結構糾偏反力也較小。

圖4 雙塊式無砟軌道基于軌道結構層間解離

1.3 無砟道岔

無砟道岔分為長枕埋入式無砟道岔和板式無砟道岔。長枕埋入式無砟道岔結構中，帶鋼桁架的混凝土岔枕與現澆鋼筋混凝土板緊密連接［10］，不宜基于軌道結構層間解離。板式無砟道岔系統由多層結構組成，自下而上為找平層、混凝土支承層/底座板、預制道岔板，解離界面明確，適合基于軌道結構層間解離。

綜上，以無砟軌道結構層間作為糾偏解離界面的適用范圍見表1。

表1 以無砟軌道結構層間作為解離界面的適用范圍

2 基于軌道結構下部的解離界面

根據不同類型無砟軌道的結構特點，對于不具備層間解離條件的無砟軌道結構，或者存在層間解離對軌道結構影響較大以及恢復無砟軌道結構難度大等問題，鑒于對無砟軌道結構進行整體糾偏對軌道結構影響更小，提出了適用于路基、隧道區段的以軌道結構下部作為糾偏解離界面的無砟軌道整體糾偏方案。

2.1 路基區段

路基區段無砟軌道結構和無砟道岔均可基于軌道結構下部進行糾偏界面解離。路基區段無砟軌道包括CRTSⅠ型、CRTSⅡ型、CRTSⅢ型板式無砟軌道和雙塊式無砟軌道，其結構下部均為約0.4 m 厚的級配碎石。以軌道結構下部作為解離界面糾偏時需要克服支承層/底座板抗彎剛度產生的反力，并且整個結構單位長度自重大，糾偏時需要提供較大的反力。路基區段無砟軌道結構抬升實踐表明［11］，在級配碎石表層注漿，對無砟軌道結構進行整體同步均勻抬升時，軌道結構狀況良好；且抬升后再進行糾偏，可大幅降低糾偏阻力。經相關仿真計算［12］，以級配碎石層作為糾偏的解離界面，若糾偏工藝控制合理，糾偏時對無砟結構的整體性影響較小。

路基區段無砟道岔軌道結構自重大，橫向剛度大。以結構寬度為8.4 m，高度為0.8 m的雙線整體式無砟道岔軌道為例，每延米質量可達16.8 t，且基床表層級配碎石中摻入了一定量的水泥，進一步增大了無砟軌道底座與級配碎石層間的黏結力和摩阻力，這決定了在進行道岔糾偏時所需反力極大。為保證道岔整體結構的安全性、穩定性，須同步對道岔軌道板與底座進行整體糾偏，以經過特殊工藝加強的反力結構提供糾偏反力。對于長枕埋入式無砟道岔，選取級配碎石表層與底座的界面作為糾偏解離界面（圖5）。對于板式無砟道岔，因底座下部的混凝土找平層與底座黏結良好，所以選取軌道結構下部級配碎石與找平層的界面作為糾偏解離界面。

圖5 路基區段長枕埋入式無砟道岔基于軌道下部解離

2.2 橋梁區段

橋梁區段無砟軌道結構不適合基于軌道結構下部解離。這是因為橋梁區段CRTSⅠ型板式無砟軌道中心2.6 m 范圍內的梁面在預制時一般會進行拉毛處理，梁體采用預埋套管植筋與底座連接，解離較為困難。即使輔以特殊技術進行解離，由于整治后不能在梁面打孔，結構難以有效恢復。橋梁區段CRTSⅡ型板式無砟軌道的底座兩側有側向限位擋塊和限位板結構，要從軌道結構下部解離則勢必需要破壞原側向限位擋塊和限位板，對軌道結構影響較大。橋梁區段CRTSⅢ型板式無砟軌道的底座與梁體間采用預埋套管植筋連接，軌道結構下部（底座與梁體間）解離較為困難。橋梁區段雙塊式無砟軌道的底座一般采用C40鋼筋混凝土直接澆筑在橋面上，橋面上底座分塊澆筑，長度與寬度與道床板相同，底座與梁體間一般設置有連接鋼筋，因此不能以軌道結構下部作為解離界面進行糾偏。

2.3 隧道區段

隧道區段無砟軌道結構除無仰拱區段CRTSⅠ型板式無砟軌道外，均可基于軌道結構下部解離。有仰拱隧道區段CRTSⅠ型板式無砟軌道的底座連續澆筑在隧道仰拱回填層上，因此可以在軌道結構下部進行解離。無仰拱隧道區段CRTSⅠ型板式無砟軌道的底座為雙線整體，一般不適用于在軌道結構下部進行解離糾偏。隧道區段CRTSⅡ型、CRTSⅢ型板式無砟軌道的底座鋪設在隧道仰拱回填層（有仰拱區段）或隧道底板（無仰拱區段）上，故可以在軌道結構下部即底座與仰拱回填層間或底板進行解離。隧道區段雙塊式無砟軌道無支承層或者底座結構，其道床板直接連續澆筑在隧道仰拱回填層或底板上，可以在軌道結構下部進行解離。

綜上，以無砟軌道結構下部作為糾偏解離界面的適用范圍見表2。

3 結論

1）路基區段無砟軌道結構和板式無砟道岔結構均可選取結構層間和軌道結構下部作為糾偏解離界面，其中結構下部解離對軌道結構損傷更小，為優選方案。

2）橋梁區段無砟軌道結構可選取軌道結構層間作為糾偏解離界面。

3）除隧道內的雙線整體式結構，隧道區段無砟軌道結構均可選取結構層間和軌道結構下部作為糾偏解離界面，其中結構下部解離對軌道結構損傷更小，為優選方案。