高速铁路线路病害与检测维修技术毕业论文 - 图文

XXXX学院道路与桥梁工程系

毕 业 论 文

高速铁路线路病害与检测维修技术

年 级： 学 号： 姓 名： 专 业：

指导教师： 职称： 论文提交日期： 年 月 日 论文答辩日期： 年 月 日 论文答辩通过日期： 年 月 日

年 月 日

毕业设计（论文）任务书

班级 学生姓名 指导教师 设计（论文）题目 高速铁路线路病害与检测维修技术 高速铁路线路各个组成部分的病害情况，以及针对病害的检测主要研究 维修方法的分析阐述。 内容 针对道岔、曲线、隧道、桥梁等铁路段的病害问题研究相应的主要技术指维修方案，保证高速铁路的行车高速性、舒适性、安全性。 标或研究 目标 基本要求 1、了解高速铁路线路的病害种类。 2、了解高速铁路线路各病害的产生原因。 3、总结高速铁路线路病害维修方法。 １、选题时间： 2012年10月29日 ２、查阅资料时间： 2012年10月30日—11月14日 论文完成 时间 ３、论文初稿写作时间：2012年10月30日—11月14日 ４、论文修改写作时间： ５、论文完稿写作时间： 主要参考资 料及文献 1、陈大磊，钟贞荣，杨仕教. 整体道床病害整治研究 [J]. 上海铁道科技，2008(1) 2、崔国庆. 双块式无砟轨道道床板裂缝控制研究[ J] . 铁道标准设 计, 2010( 1 ) : 66-68. 3、苏红立. CRTS#型双块式无砟轨道旭普林机械法与轨排法[ J] . 山西建筑, 2010, 36 ( 12) : 283-284.

毕业设计（论文）评审表一

（指导教师用）

班级： 姓名： 学号：

评价内容 具体要求 分值 论文选题 论文结构 论文质量 写作水平 参考文献 是否具有现实意义 是否具有一定的代表性 能结合实习的实际情况 基本问题表达是否清楚 是否有独特见解，有较强的说服力 文字是否准确，学术用语是否规范 是否符合本论文的需要 10 25 30 25 10 评分 成 指导教师评语： 绩 100 指导教师签名： 年 月 日 注：各专业可根据自己的具本情况，制定出适合本专业的毕业设计（论文）的具本要求和评分标准。

毕业设计（论文）评审表二

（评阅人用）

班级： 姓名： 学号： 评价内容 具体要求 分值 论文选题 论文结构 论文质量 写作水平 参考文献 是否具有现实意义 是否具有一定的代表性 能结合实习的实际情况 基本问题表达是否清楚 是否有独特见解，有较强的说服力 文字是否准确，学术用语是否规范 是否符合本论文的需要 10 25 30 25 10 评分 成 评阅人评语： 绩 100 评阅人签名： 年 月 日 注：各专业可根据自己的具体情况，制定出适合本专业的毕业设计（论文）的具体要求和评分标准。

毕业设计（论文）答辩情况记录

班级： 姓名： 学号： 对学生回答问题的评语 答辩题目 正确 基本 正确 经提示回答 不正确 未回答 答辩委员会（或小组）评语： 答辩负责人签名： 成绩： 年 月 日

毕业设计（论文）总成绩评定表

班级 姓名 学号 设计（论文）题目 高速铁路线路病害与检测维修技术 指导教师评分 评阅教师评分 答辩评分 总成绩 成绩 系毕业设计（论文）领导小组审核意见： 组长签名： 年 月 日 注：毕业设计（论文）总成绩中，指导教师评分占40%，评阅人评分占20%，答辩评分占40%。

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摘 要

随着高速铁路的大量建成与投入使用,我国铁路就面临着对这些铁路线路的病害分析、病害检测、养护维修等问题。而本文针对道岔、曲线、隧道线路、桥梁病害及维修对其进行了研究探讨，分析各病害的产生原因，病害治理的方案并进行优化对比。本文还就高速铁路线路中的无砟轨道进行无损检测阐述，对正常的无砟轨道、道床板与支撑层间病害、道床板内部病害、道床板内钢筋异常、支撑层(CA砂浆层)裂损进行分析检测说明。也针对高速铁路线路的养护维修问题进行了合理的统一阐述，根据轨道部件的使用状态，具体分为大规模修理施工和小规模修理施工两种，就线路维修标准、线路检查及周期也进行了完备的说明。

关键词：高速铁路；病害；检测；维修

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English abstract

High-speed railway subgrade engineering of soft soil we often encounter problems and handle quality and choice methods will directly affect the stability of track structure, so with safe use of soft soil foundation treatment technology is very important for high-speed railway construction. This paper firstly expounds the general of the soft soil foundation treatment method, especially lanzhou-xinjiang high-speed railway, the soft soil foundation for the common

characteristics of soft soil foundation treatment methods and new technology was summarized, and then proposed suits the lanzhou-xinjiang high-speed railway processing method of soft soil foundation and development and proposed high-speed railway of soft ground treatment of the new technology, high speed railway lanzhou-xinjiang soft roadbed commonly used treatment and construction technology were introduced in detail.

Keywords：Soft soil High-speed railway features

Foundation treatment

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目 录

摘 要 ........................................................................................................................................................ I 1绪论 ........................................................................................................................................................ 1

1.1高速铁路的概念.......................................................................................................................... 1 1.2高速铁路的发展.......................................................................................................................... 1 1.3铁路线路病害分析 ...................................................................................................................... 2 1.4高速铁路养护维修特点 .............................................................................................................. 2 2铁路线路工程病害分析......................................................................................................................... 3

2.1道岔、曲线病害及整治 .............................................................................................................. 3

2.1.1道岔病害分析及整治方案 ............................................................................................... 3 2.1.2 曲线主要病害分析及整治方案 ...................................................................................... 7 2.2隧道内线路病害及检测维修 ...................................................................................................... 9

2.2.1 梨树沟隧道病害现状 .................................................................................................... 10 2.2.2 病害维修技术 .............................................................................................................. 10 2.2.3 效果检验...................................................................................................................... 13 2.2.4 原位探测...................................................................................................................... 16 2.3桥梁线路病害检测与维修 ........................................................................................................ 17

2.3.1 概 述............................................................................................................................ 17 2.3.2 桥梁养护与维修的技术要点 ...................................................................................... 24

3高速铁路线路无损检测....................................................................................................................... 31

3.1病害(缺陷)机理分析 ................................................................................................................. 31 3.2方法选择 ................................................................................................................................... 32 3.3典型探测 ................................................................................................................................... 33

3.3.1 正常的无砟轨道 ............................................................................................................ 33 3.3.2 道床板与支撑层间病害 ................................................................................................ 34 3.3.3 道床板内部病害 ............................................................................................................ 35 3.3.4道床板内钢筋异常 ......................................................................................................... 36 3.3.5支撑层(CA砂浆层)裂损 ............................................................................................... 37 3.4 结论 .......................................................................................................................................... 37

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4高速铁路线路养护维修....................................................................................................................... 39

4.1线路设备修程修制 .................................................................................................................... 39

4.1.1大规模修理施工 ............................................................................................................. 39 4.1.2小规模修理施工 ............................................................................................................. 39 4.2线路设备维修标准 .................................................................................................................... 40 4.3线路检查及周期........................................................................................................................ 41

4.3.1静态检查......................................................................................................................... 41 4.3.2动态检查......................................................................................................................... 42 4.3.3钢轨探伤......................................................................................................................... 42 4.3.4线路维修天窗 ................................................................................................................. 43 4.3.5线路养护主要流程 ......................................................................................................... 43 4.3.6主要作业手段和方法 ..................................................................................................... 43

结束语 ..................................................................................................................................................... 45 参考文献 ................................................................................................................................................. 46 致 谢 ..................................................................................................................................................... 46

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1绪论

现在高速铁路飞速发展，大规模修建高速铁路客运专线，发展了各种类型的无砟轨道、有砟轨道、无砟道岔等，运行速度达到350km/h，最高速度达到了394km/h，在修建高速铁路技术方面已列居世界首位。但是，我国自首条350km/h高速客运专线京津城际开通运行以来，陆续开通了石太、武广等多条客运专线，工务设备的养护维修问题就成了当前首要研究项目。

1.1高速铁路的概念

高速铁路一般是指运行速度达到200km/h以上的铁路，是由适合于高速运行的基础设施、固定设备、移动设备、安全保障系统和运输组织方法有机结合起来的系统工程，是当代高新技术的综合集成。

截止2010年底，中国高铁营业里程达到8358公里，在建里程1.7万公里，无论是路网规模还是速度等级，都跃居世界第一。

2012年，我国铁路营业里程达到11万公里以上，其中新建高速铁路将达到1.3万公里。到2020年，我国铁路营业里程将达到12万公里以上，其中新建高速铁路将达到1.6万公里以上，铁路快速客运网将达到5万公里以上，连接所有省会城市和50万人口以上城市，覆盖全国90%以上人口，铁路维修市场广阔。

1.2高速铁路的发展

高速铁路是现代世界铁路的一项重大技术成就，它集中反映了一个国家铁路牵引力、线路结构、车辆技术、列车运行控制、运输组织和经济管理水平等方面的发展和进步，也集中体现了一个国家科技和工业化发展的水平，以及铁路运输管理的水平。

自日本新干线高速铁路投入运营以来，高速铁路以其安全可靠、技术创新、节能环保、快捷舒适、服务优质等特色不仅为铁路产业的发展带来了新的机遇，也为国民经济的发展带来了巨大的动力。高速铁路的成功，不仅使铁路产业在各种交通运输工具的竞争中呈现勃勃生机，也有力地促进了国民经济的增长和社会的进步。当今世界许多国家都开始考虑建设高速铁路，就连过去曾因铁路不景气而大量拆掉铁路线路的“汽车王国”美国，也在着手高速铁路建设准备。据统计，目前，全世界拥有或正在建设高速铁路的有德国、法国、西班牙、意大利、瑞典、荷兰、比利时、英国、日本、

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韩国、中国等12个国家及地区，进行研究和规划的国家及地区有6个，已经建成高速铁路总长达8000km以上。

1.3铁路线路病害分析

铁路线路由于机车车辆的动力作用和自然条件对线路的影响,常年在大自然中,轨道几何尺寸不断发生变化。路基、道床随时发生变形,线路设备不断机械磨损,计划维修、紧急补修和重点整治比例安排的不合理,维修方法不当,以及周期性的大、中修工作未能够及时进行,因而对铁路线路造成诸多病害。列车开行后,造成轨道结构及其部位的破坏速度较其它线路变形加剧。从维修中可以看到, 铁路轨道结构破坏主要以线路爬行、钢轨及接头联接零件病害和曲线病害居多。为了能够预防这些病害的发生和发展,要找出其病害形成的原因,进行合理整治,以加强设备的使用寿命,保持线路设备完整和质量均衡。以规定速度安全、平稳和不间断地运行。

1.4高速铁路养护维修特点

随着高速铁路的快速发展，大量采用无缝线路、无砟轨道、板式轨道等新技术、新设备，这就使我国对高速铁路的线路养护维修标准要求也越来越高。因此要在吸取国外经验的基础上，结合我国的特点，使线路的养护维修做到灵活和统一。高速铁路由于采用了无缝线路和板式轨道，其使用寿命和维修周期大致相近，便于大修计划的安排与实施。由于高速铁路行车速度高，车辆轴重较轻且品种单一，荷载变化具有重复性和周期性，因此对轨道平顺性要求很高。为使高速铁路能以规定速度安全、平稳、舒适地运行，必须保证线路维修质量。线路状态修是以线路设备运用状态为基础，通过监测手段掌握线路设备的工作状态，分析确定线路设备是否处于正常状态，在线路设备状态临近失效控制线但尚未出现故障时，进行适当和必要的维修，使设备始终处于可靠受控状态。

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2铁路线路工程病害分析

2.1道岔、曲线病害及整治

道岔和曲线是线路的薄弱环节，随着列车提速和重载列车的开行，列车通过道岔和曲线时的晃车现象比较普遍，对道岔、曲线病害的产生原因进行分析，并提出针对性的养护维修办法。随着列车提速和重载列车的开行，线路周期性与随机性变化叠加引起的线路晃车现象日益突出，特别是在道岔、曲线处更为明显，控制线路晃车发生已成为日常养护维修工作中的一个重要内容。我们通过日常检查、保养、维修，对道岔、曲线病害的产生和整治，提出了针对性的养护维修办法。

2.1.1道岔病害分析及整治方案

1） 共性问题

病害1：道岔与前后线路衔接不良，线路方向和高低超限。

（1）原因分析：一是渡线道岔线路的设计线间距与实际线间距有误差，道岔发生纵向位移，造成铺设后线路方向不良；二是道岔大修及道岔换填施工过程中，岔区前后及道岔夹直线未换填或挖砟换填深度、宽度、长度不符合要求，捣固不实，造成道岔不均匀沉降，岔区出现高低偏差；三是大机捣固安排线路多，道岔少，未提前测量标注起道量，造成岔区与前后线路不平顺；四是大机作业前未提前测量岔后线路拨量，大机自动拨道，造成线岔结合部方向不良；五是线路缺砟，曲股线路捣固不实，道岔侧向过车冲击大，形成岔区水平或方向偏差。 （2）整治方案：

a.道岔大修前，采用全站仪对道岔位置进行精确定位，对既有线间距进行测量，对线间距不符合要求的线路进行全面拨改，确保道岔平纵断面位置精确。

b.按照标准对岔区及岔区夹直线进行换砟，配合道岔大机捣固，采用冲击式捣镐对道岔曲股线路及道岔连接杆、绝缘接头处所进行起道捣固，消除岔区暗坑和一侧水平。

c.道岔区及前后各不少于100-150m线路为一作业单元，道岔大机捣固前精确计算道岔起拨道量，每隔5m将直拨道量于线路上，以便大机进行精确拨道。对纵向发生位移的道岔要拨移到位。

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d.精确测量计算岔前、后曲线拨量，大机捣固作业前补足道砟，作业后及时恢复安装道岔地锚拉杆。对过车较多的侧向道岔，转折部位加密地锚桩，严格控制道岔方向变化。

e.日常拨道作业时，有定位观测桩的，首先测量线路横向位移量，利用测量结果确定拨道方向和拨道量；无定位观测桩的，首先要从线路前后两个方向来确定拨道方向，然后根据方向偏差，确定各部位拨道量并合理确定回弹量。

（3）整治标准：岔区方向顺直，与线路中心位置最大横向偏差控制在±2mm以内，最大垂向偏差控制在±3mm以内。 病害2：轨距超限。

（1）原因分析：一是道岔预铺过程中，道岔轨距调整块号码安设不对；二是岔枕横纵向发生位移，造成轨距挡板不能按标准设置；三是轨距挡板、大垫板螺栓锈蚀磨耗，造成挡板及螺孔扩大离缝；四是扣件松动，在动载冲击下，轨距发生变化；五是顶铁不密靠，动态扩大。 （2）整治方案：

a.在道岔预铺时，严格按照道岔设计图铺设岔枕和安装联结零件，并严格进行预铺检查验收。

b.在日常养护维修作业中，加强轨枕间距及横向位移的检查，按照铺设标准对轨枕进行方正，调整轨距块。

c.及时更换和补充失效、锈蚀和缺少的轨距挡板。 d.加强车工电联合检查，全面改正道岔转辙部分轨距。

e.加强扣件养护工作，及时复紧连接零件和更换立螺栓，减少旷动间隙。 f.加装经发行的绝缘轨距杆。

（3）整治标准：轨距误差控制在±1mm。 病害3：轨向不良（包括钢轨不均匀侧磨）

（1）原因分析：一是轨距变化不均匀；二是与区间无缝线路锁定轨温差超标，钢轨发生纵向位移，限位铁（限位器）扭曲或顶死；三是铝热焊头支嘴形成硬弯；四是局部一侧水平或暗坑吊板，造成两股钢轨受力不均匀；五是钢轨交替不均匀侧磨。

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（2）整治方案：

a.以岔区直股股钢轨为基准股，调整轨向轨距。 b.对无缝道岔进行应力调整，消除道岔应力集中。 c.整治失格铝热焊接接头。

d.对线路方向容易发生变化处所，安装地锚拉杆。 e.对不均匀侧磨的轨件及时调边、打磨或更换。

（3）整治标准：用20m弦测量，连续轨向偏差控制在±1mm以内，单个轨向偏差控制在2mm以内。消灭接头、辙叉、尖轨、钢轨作用边肥边和轨顶内侧不圆顺。 病害4：高低超限。

（1）原因分析：一是道床污染板结、排水不良，造成线路暗坑吊板和翻浆；二是接头、焊道凸凹不平；三是可动心轨部分与翼轨间存在高低不平顺；四是道岔转辙部分及可动心轨、电务转辙机等无法实施正常捣固，道床不密实；五是尖轨及心轨变截面处轨面出现坑洼；六是钢轨母材垂直方向轨面原始不平达0.8-1mm。 （2）整治措施：

a.对道床板结的道岔及前后平直线进行清筛换砟，恢复道床弹性。

b.对接头焊缝进行仿型打磨，消除接头焊道轨面不平顺，消除或减缓附加冲击力。 c.进行尖轨、可动心轨的轨面修理，消除或减缓附加冲击力。

d.加强道岔转辙及可动心轨部分的捣固工作，消除暗坑吊板。

（3）整治标准：以整个道岔群为整治单元，20m弦测量高低控制在2mm以内。 病害5：直尖轨拱腰变形。

（1）原因分析：一是道岔锁定轨温过高或过低，基本轨发生纵向位移；二是对岔区没有完全锁定，造成钢轨伸缩量大；三是尖轨顶铁顶碰尖轨轨底，或滑床板摩擦阻力过大。

（2）整治措施：

a.规范无缝道岔管理工作，按照跨区间无缝线路管理标准，对不符合标准的无缝道岔进行应力调整，恢复尖轨与基本轨设计位置，调整限位铁。

b.加强岔区锁定，岔区连接零件必须齐全、完好、有效，对道岔曲股及岔后150m线路加强锁定。

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c.对变形的尖轨进行直轨处理。 病害6：尖、基本轨离缝。

（1）原因分析：一是尖轨拱腰变形；二是转辙部分暗坑吊板；三是曲股轨距过大；四是顶铁磨耗；五是电务转辙设备调整不到位。 （2）整治方案：

a.认真落实病害六整治措施要求，解决好尖轨拱腰问题。 b.整治岔区连接零件病害，消灭转辙部分的暗坑吊板。

c.及时消灭曲股大轨距，保证曲股圆顺，在曲股轨距准确情况下，对顶铁加插片，保证尖轨、基本轨密贴。

d.调整拉杆及顶铁，消灭尖轨、基本轨离缝。 病害7：钢轨歪斜。

（1）原因分析：轨下垫片位置不正或铁垫板下垫普通垫片。 （2）整治措施：道岔内取消垫片作业，改为冲击捣固镐捣固。

2)个性问题 （1）可动心轨道道岔 病害1：心轨离缝。

a.原因分析：基本轨外侧轨撑离缝、顶铁不密、扣件松动造成轨距扩大。 b.整治措施：在电务配合下进行调整。 病害2：心轨滑床板、轨撑折断。

a.原因分析：心轨处道床不密实，暗坑吊板严重，扣件松动，列车通过时造成折断。

b.整治措施：回填道砟，复紧扣件，用冲击式捣镐捣固密实。

病害3：可动心辙叉轨顶面刨切坑洼不平，心轨与翼轨相对高度不符合要求，心轨拱腰、离缝。

整治措施：打磨轨面及工作边顶面圆弧，打磨心轨前部或在翼轨轨底垫片，调整心轨及翼轨相对高度。 （2）固定辙叉道岔 病害1：心轨、翼轨磨耗低塌。

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a.原因分析：辙叉心轨及翼轨受列车冲击磨耗。

b.整治措施：一是加强心轨及翼轨的肥边打磨，预防心轨、翼轨掉块；二是对心轨和翼轨进行打磨，消除轨面不平顺。 病害2：护轨扭曲变形。

a.原因分析：一是护轨不均匀磨耗；二是整治时不规范地加插垫片造成护轮轨变形。

b.整治措施：一是更换严重磨耗和变形护轨；二是调整护轮轨垫片，保持直线段顺直。

病害3：道岔构造病害

a.原因分析：道岔转辙部位轨面不平顺、叉心有害空间、心轨端部与翼轨的相对高差等。

b.整治措施：加强轨面修理。 病害4：固定辙叉位置偏斜。

a.原因分析：一是安装和更换辙叉时就形成辙叉位置偏斜；二是轨距挡板离缝或叉心垫板螺孔磨耗旷动，造成辙叉方向偏斜。

b.整治措施：调整轨距挡板号码、安装螺孔防磨套管，整治辙叉偏斜。

2.1.2 曲线主要病害分析及整治方案

病害1：曲线前后100m方向不良。

整治措施：根据曲线单元管理理念，曲线及前后各不少于100-150m线路为一作业单元，采用全站仪进行精确定位测量，大型养路机械精确定位拨道。作业完毕及时回填道砟，安装地锚拉杆锁定。 病害2：曲线正矢不良，连续方向偏差。 整治措施：

1)更换和补充失效零部件。

2)加强轨距整改，轨距变化率达标。

3)改道与曲线正矢整治相结合，以曲线上股为基准股，曲线正矢与计划正矢的误差控制在2mm范围内，在保证曲线正矢及上股曲线圆顺的基础上改曲线下股轨距。 4)对曲线内焊缝结合打磨作用边改正轨距，对硬弯轨道进行全面直轨。

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5)对拨道后方向易发生变化所，增加地锚拉杆进行控制。 6)加强曲线扣件复紧，使扣压力符合要求。 病害3：曲线高低偏差。 整治措施：

1)采取捣垫结合，以捣为主的方法，积极采用冲击式捣镐。 2)对焊缝进行打磨，消除焊缝不平顺，减少车轮对轨面的冲击力。 3)加强曲线易晃车地点的巡视检查，及时发现处理暗坑、吊板。 4)曲线上股向直线方向不小于100m地段上做成2mm的一侧水平。 病害4：小半径曲线“鹅头”与反弯。

1）病害原因：养护维修作业方法不当，习惯于上挑，破坏曲线头尾的正确位置；使用简易方法计算拨道，由曲线中间向两边拨道；设置缓和曲线长度、超高及轨距加宽不合理，道床不实。 2）整治措施：

(1)用绳正法计算拨道量，在曲线全长范围内拨道，并适合预留回弹量。 (2)在曲线定期拨道时，在测量正矢前，要拨正直线两端的直线方向。 (3)合理设置轨距加宽、超高与正矢递减。

(4)临时补修拨正曲线，不可以从中间向两端拨道，防止将作业误差赶到曲线两端。

(5)曲线头尾处要保持足够的道床并夯实。 病害5：曲线钢轨接头“支嘴”。

1）病害原因：由钢轨硬弯、道砟厚度不足、道床不密实、轨枕失效、螺纹松动、夹板弯曲变形或强度不够、轨缝不良等引起。 2）整治措施：

(1)补足道砟，按规定加宽和堆高曲线外侧道砟，把地锚拉杆安装在曲线外股钢轨水平位置上。

(2)调换“支嘴”接头夹板，矫直硬弯钢轨。

(3)拨道作业中，尽量避免上挑，如必须上挑，则采用拨动小腰带动接头方法拨

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道。

病害6：曲线钢轨磨耗。

1）病害原因：超高或轨底坡不合适；轨距变化率较大；线路养护不当。 2）整治措施：

(1)每年根据全年客货车实测平均速度，检算设计超高，并根据现场外轨侧磨和内轨压溃情况及时调整曲线超高。

(2)及时修正轨底坡，使轮轨接触面积增大。 (3)合理定期安排钢轨调边使用。

(4)保持曲线圆顺度，定期检查，从预防的观点出发，治小治早。 (5)采用曲线上股钢轨侧面涂油，可有效减少钢轨侧面磨耗。 病害7：钢轨波磨。

1）病害原因：轨道不平顺，道床处理不彻底、厚度不足、脏污、板结翻浆。 2）整治措施：日常养护中加强捣固和清筛，尤其是有砟桥上，通过捣固、清筛，改善轨道弹性；合理安排打磨周期。 病害8：曲线下股钢轨压宽。

1）病害原因：超高设置不合理造成下股木枕切压、坡形胶垫压溃、铁垫板外口磨耗，使下股钢轨外翻。

2）整治措施：更换失效木枕、削平切压木枕、更换磨耗及折断垫板、打磨钢轨。

2.2隧道内线路病害及检测维修

近年来，我国高速铁路建设发展迅速，并相继投入运营。高速铁路运营环境复杂，其建设方法、基底结构、使用状态、载荷条件，以及气候条件的差异导致路基结构使用状态复杂，出现不同程度的病害。轨道结构的基底结构不但承受上部结构质量，还要长期承受动载的循环作用，其状态不良将导致轨道结构恶化，改变路基的荷载条件，进而形成恶性循环。路基病害造成高速铁路无砟轨道线路的轨道板与支撑层出现裂缝和沉降不均。高速铁路天窗时间较短，进而加大了线路养护维修难度与工作量。高速铁路隧道内无砟轨道基底结构应具有强度高、刚度大、纵向变化均匀和长久稳定性的特点，不允许有基底破坏和过大的沉降变形。针对铁路隧道环境复杂、运营安全要求高，以及无砟轨道快速修复技术欠缺的现状，通过对北京—通辽快速铁路梨树沟隧道

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内无砟轨道基底结构的病害整治，研究和探索无砟轨道结构病害检测与快速修复技术。现以分析北京—通辽快速铁路梨树沟隧道内无砟轨道基底结构病害现状，提出病害整治原则。

2.2.1 梨树沟隧道病害现状

京通快速铁路梨树沟隧道位于北京市密云县溪翁庄镇，黑山寺—石塘路站区间全长3 034 m，采用无砟轨道结构。梨树沟隧道在昌平端洞口处约有100 m的曲线，其余全是直线，朝通辽方向约有4‰的下坡，修建于1975年，是京通快速铁路在北京境内最长的隧道。隧道内无砟轨道结构病害通常有三类：一是混凝土下沉破损，即轨道结构在列车载荷作用下产生下沉变形；二是无砟轨道结构上鼓破损，主要是地下水水位抬起造成破损，或基础处理不到位；三是无砟轨道结构受地下水侵蚀而破坏。经过长期运营，梨树沟隧道内无砟轨道结构局部出现不均匀沉降，因施工或水蚀因素，在列车动载循环作用下轨道结构超过强度极限产生开裂、下沉和翻浆冒泥，几何尺寸难以保持。梨树沟隧道进口处轨道结构病害日常维修不能彻底消除，导致道床板与基岩（基岩深度为1~1.5 m）出现脱空，道床板两侧出现纵向裂缝，整体道床开裂与下沉加剧，并与主体结构混凝土分离。列车通过时，裂缝处出现喷水现象，可看到脱空的道床板产生较大的动变形，对道床板及轨枕产生不良影响，出现裂缝与崩裂。

2.2.2 病害维修技术

1) 病害整治原则

（1）快速维修。目前，无砟轨道线路行车密度大、天窗时间短，白天无法对运营线路进行巡检、维修，日常维修在夜间停运时进行。如果病害整治作业影响列车运营将造成巨大经济损失，因此病害整治作业应快捷，修补材料应尽快形成强度，不影响列车正常运营。

（2）线路几何尺寸变化应在扣件和垫板调整量范围，进行调整不扰动道床，超出调整量范围时需进行整治。整治方案应根据超出管理值的大小分级治理，尽量少扰动轨道与路基结构，确保其功能不受影响。

（3）排水沟整治应与轨道结构整治同步进行，避免重复作业。

（4）病害整治施工尽量减少扰民，同时改善施工环境与作业人员工作条件。

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图3-5道床板内部空隙或不密实探测典型图像

3.3.4道床板内钢筋异常

对于钢筋混凝土道床板或钢筋混凝土底座, 在配筋过程中, 常有配筋上缺陷: 配筋大小不一、配筋密度不够、配筋位置发生错位。这都影响着钢筋混凝土层的承载力和位置形态, 进而影响轨道的承载能力和平顺性。图3-6展示了某处客运专线道床板上的配筋异常, 主要是左右段配筋粗细不一。

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图3-6 道床板中的配筋异常

3.3.5支撑层(CA砂浆层)裂损

双块式无砟轨道中的支撑层为素混凝土层, 板式无砟轨道中的CA 砂浆层为素水泥乳化沥青砂浆层皆无配筋。相对于钢筋混凝土构件, 在高速荷载冲击振动下, 无配筋混凝土或砂浆结构更易发生裂损破坏。尤其在混凝土捣固不均区域, 破损常有发生。图3-7即是对某双块式无砟轨道段检测得到的支撑层裂损典型图像, 如图中黑色椭圆虚线圈定强反射区域。

图3-7 支撑层破裂损坏探测典型图像

3.4 结论

由于高速铁路无砟轨道病害在国内大规模投入使用时间尚短, 对于其病害(缺陷) 的检测经验尚少, 本工作是尝试性和验证性的。根据对无砟轨道病害(缺陷)的检测, 分析, 可得出以下结论:

1）利用地质雷达法, 能够采用相关技术手段对双块式与板式无砟轨道中的主要病害进行准确、快速、无损检测; 检测结果能够准确反映病害所发育的深度、范围及规模; 在目前各种检测手段中最为快捷、准确、方便;

2）快速、准确的检测结果的获得, 必须结合对病害发生的机理、部位、特征等条件的分析, 具体情况具体对待;

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3）地质雷达检测能够有效揭示确认轨道板、道床板中的不密实、空隙等病害(缺陷) ;

4）对各主要病害的准确, 快速, 无损检测可以有效指导对病害的整治处理。 5）已获得的典型病害图像, 为尝试建立病害快速检测系统增加样本数据与图像特征。对于客运专线无砟轨道病害的检测, 尚处于初始阶段, 需要投入更多的关注与时间。为维护客运专线的长期正常运营, 积极主动的检测工作亟待开展。

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4高速铁路线路养护维修

4.1线路设备修程修制

新干线取消了传统意义的线路大修、线路中修、综合维修等修程，而是根据轨道部件的使用状态，分不同的周期对轨道部件进行单项更换或修理。具体分为大规模修理施工和小规模修理施工两种。

4.1.1大规模修理施工

主要包括更换钢轨、抽换轨枕、清筛更换道床、更换道岔和更换钢轨伸缩调节器等作业，其修理周期如下：

1）更换钢轨：当60kg／m钢轨磨耗量超过13mm或通过总重超过8亿吨安排更换。 2）清筛更换道床：一般1l～12年清筛更换一次。

3）更换道岔及钢轨伸缩调节器：原则上与更换直线钢轨同步。但实际上由于结构复杂，易于折损，其更换周期比钢轨的更换周期要短。

4）抽换轨枕结合更换钢轨作业进行：轨枕抽换的多少应结合轨枕的伤损和失效情况而定。

4.1.2小规模修理施工

主要指整修轨道几何状态，恢复轨道平顺性的作业。具体根据每lO天一次的轨检车检测结果，确定修理里程及修理项目。超过计划维修目标值的病害，应安排计划给予消除；超过安全管理目标值的病害，应安排紧急补修；超过限速管理目标值，调度中心应立即通过联网计算机向通过该地段的各次列车司机发出指令，司机将严格按操纵台上显示的慢行地段及慢行速度操纵列车通过，同时应当在当晚组织紧急补修，消除病害。

无砟轨道与有砟轨道相比，由于轨道结构类型的变化，其修理作业项目和工作量都发生了较大的变化。大规模修理施工中基本不再更换轨下基础，主要是进行更换钢轨、道龠和钢轨伸缩调节器的作业；小规模修理施工主要进行钢轨打磨、轨道方向调整、轨道高低调整(包括更换伤损扣件)和道床板(或轨道板)修理。此外，新干线非常重视钢轨打磨，一般每5000万吨打磨一次，以延长钢轨使用寿命；同时对噪音超标地段有计划地进行打磨以达到降低噪音的目的，具体打磨周期见表6-l。

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表4-1钢轨打磨周期

目的 环境保护 延长钢轨寿命 对象 住宅密集、集中地区及与此相当的地区 住宅专用地区（I类） 全部线路 打磨周期 1次/年 1次/3000万吨 1次/5000万吨 4.2线路设备维修标准

新干线对轨道状态的评价与管理分为五级：

1）验收目标值：维修作业和工程施工后应达到的质量目标值。

2）计划维修目标值：在制订维修计划时，确定需要进行维修的轨道不平顺的管理目标值。

3）舒适度管理目标值：为确保列车良好舒适度的目标值。

4）安全目标管理值：当达到或超过该值时，将会对高速列车的安全性有较显著的影响，因此应该限期紧急补修。

5）慢行管理目标值：当达到或超过该值时，列车必须降速慢行，并以任何可能的手段立即予以消除。

表4-2轨道维修目标值

项目 单位 验收目标值 4 3 ±2 3 3 计划维修目标值 舒适度管理目标值 7 4 2 5 5 安全管理目标值 10 6 2 7 6 慢性管理目标值 230km/h 慢行 15 8 170km/h慢行 18 10 120km/h 慢行 22 12 70km/h慢行 27 14 轨道 偏差 振动加速度 高mm/10低 m 方mm/10向 m 轨mm 距 水mm 平 三mm/2.角5m 坑 垂直振动（g全振幅） 水平振动（g全振幅） 6 4 2 5 4 -- -- 0.25 0.2 0.25 0.2 0.35 0.3 0.45 0.35

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2)病害整治方法

（1）基底换填。隧道基底结构受地下水冲刷严重，但轨道板完整无破损，可将基底软弱层清除，重新灌注基础混凝土。此方法整治彻底，缺点是施工工艺有待完善。 （2）整体轨道板维修。主要用于轨道结构破损严重地段。将破损的无砟轨道板凿除，清理基底，若基底不良需加固处理或增设仰拱，重新灌注或安装成型的轨道板，对行车影响较大。

（3）加强或增设排水设施。整治关键是排导和疏干基底结构地下水，不能局限排除地表水。发生翻浆冒泥等病害时，应增设地下排水设施，增加排水沟数量和深度。 （4）增加扣件的可调变形量。提高隧道内无砟轨道扣件的可调变形量，以改善无砟轨道对列车振动和沉降变形的适应性。

（5）灌注水泥浆。采用液压和气压装置，通过注浆管将水泥浆灌注到轨道与路基结构的裂缝和空隙中，水泥浆以充填、渗透和挤密等方式排挤裂缝中的水、空气和其他杂质，并充填其位置，形成高强度、防水性能好的新结构体。此方法适用于轨道完整、基底空隙较多与翻浆冒泥地段，缺点是难以抬升轨道板结构。

3)梨树沟隧道无砟轨道病害整治方法

针对京通快速铁路梨树沟隧道整体道床裂缝、下沉，以及翻浆冒泥等病害，采用注浆提升轨道板和精确定位方法。常规注浆方法机具笨重，现场施工不便，天窗时间难以完成整治，常规的注浆材料短时间达不到黏结强度要求。为此采用双液（A、B）组分、高强发泡树脂（4.75#）进行注浆加固处理，填充无砟轨道基底结构空洞和进行底面密封，精确提升轨道板。

（1）高强发泡树脂（4.75#）特点与性能。与普通水泥材料相比，高强发泡树脂（4.75#）固化快，可通过添加剂调整固化时间；对水不敏感；低黏度，与岩石、土质和混凝土材料黏结良好；可精确提升无砟轨道板。高强发泡树脂（4.75#）初始反应时间5 s，表面干燥时间35 s，与岩土材料结合15 min强度可达90％。其固化发泡后物理性能见表2-1。

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表2-1 高强发泡树脂（4.75#）固化发泡后物理性能

测试项目 测试结果 测试方法 抗压强度/kPa 700 ASTMD-1621 抗拉强度/kPa 700 密度/（kg.m-3） 76

收缩率 无 ASTMD-1042/D-756 伸长率/% 4.7

（2）现场试验。为防止不正常固化，混合前先搅拌高强发泡树脂（4.75#）B液，适量混合，混合比例1︰1，并采用特殊输送泵进行加温灌注。其固化后对环境无任何污染。采用注浆加压装置（压力为7～10 MPa）将浆液注入裂缝并充满。梨树沟隧道进口50 m范围为加固试验段，无砟轨道注浆孔平面布置见图2-1。

图2-1注浆孔平面布置示意图

现场注浆加固施工工艺流程见图2-2。主要技术参数包括材料配合比、浆体灌注温度控制、注浆压力和稳压时间等。这些技术参数需根据现场实际情况和所用灌浆材料综合考虑。

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运转设备 搅拌泵工 下管 清孔 定孔位 钻孔 验孔 注浆 观察 拔管 封嘴拔管 封嘴 结束 二次或多次注浆 图2-2 注浆加固施工工艺流程示意图

2.2.3 效果检验

1)注浆前后动力性能测试

无砟轨道结构在列车载荷作用下产生动变形，动变形反映轨道与路基结构的使用状态，其值过大易造成轨道结构的累积塑性变形，加大维修工作量，影响行车安全，使线路处于不良使用状态。针对梨树沟隧道加固前后动变形进行对比测试，检验隧道底板的加固效果。

（1）传感器埋设。路基动变形测试关键在于基准点的设置，基准点位置的动变形应满足数据分析需要，一般基准点位置的动变形很小。基准点位置选择在水平方向距测点很远或垂直方向距测点很远的地方。隧道仰拱基岩不好固定基点引出导杆，无法设置垂直基准点。考虑到轨枕板与基岩脱空，轨枕板两侧出现纵向裂缝，列车通过时裂缝外的结构与基岩仍为一个整体，其振动很小，可以作为基准点，选择在脱空严重的地方设置测点。

（2）结果分析。注浆加固前后，货物列车通过时轨道板的动变形见图2-3和图2-4。

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图2-3 加固前货物列车通过时路基动变形

图2-4 加固后货物列车通过时路基动变形

在测试位置，轨道板脱空处于病害状态，货物列车经过时产生的动变形较大，造成脱空缝隙处积水上涌，出现喷涌。纵向裂缝两边明显有振动错动现象。在轨道板与基岩脱空裂缝处高压注入加固材料进行加固，缝隙里的水被挤出，并填实裂缝。加固前，货物列车通过时道床板动变形最大为1.09 mm，加固后，道床板动变形为0.45 mm，改善了列车通过时的动力响应。

2)注浆前后物探测试

梨树沟隧道采用高强发泡树脂（4.75#）充填方式进行加固。加固前采用地质雷达对加固区轨枕板混凝土与基岩脱空裂缝进行探测，加固后采用地质雷达探测脱空裂缝的填充情况，以检验加固效果。

（1）雷达测线布设（见图2-5）。地质雷达测试是沿两侧路肩及线路中心布设3条测线，测线延展总长150 m。

（2）结果分析。雷达探测发现，梨树沟隧道加固前部分区段轨道板下存在不密实、

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脱空及破碎断裂现象，需及时采取加固措施，以保证行车安全。隧道内无砟轨道地

图2-5 雷达测线布设示意图

段病害位置及表现形式见表4-2，加固前后雷达测试剖面云图见图6和图7。

雷达探测表明，梨树沟隧道加固后病害起止位置和深度明显缩短，个别地段存在结构不密实、裂隙及破碎现象，但轨道板下结构的整体密实状况得到明显改善，加固措施作用明显。

表4-2 隧道内无砟轨道地段病害位置及表现形式

序号 病害起止位置/m 病害深度起止位置/m 病害表现形式 1 0.7—2.5 0.53—1.41 裂隙 2 5.7—8.6 0.65—1.66 3 9.4—12.0 0.48—1.58 4 14.5—17.7 0.62—1.66 破碎 5 23.0—28.2 0.63—1.49 6 33.8—27.7 0.58—1.70 7 39.8—44.8 0.65—1.73 断裂 8 45.7—50.1 0.66—1.88 破碎 9 50.2—51.0 0.42—1.56

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桥梁设备检查重点、内容、方法可按照大维修规则的规定办理。为保证各项检查结果的准确可靠，必须认真执行各项检查制度，仔细做好记录，建立有关台帐。桥梁检查工作生要有以下几种形式:

a.经常检查。主要是检查设备状态变化较快和直接影响行车的部位，并对已发生的病害定时观测。一般由工长、领工员对管内设备每月或每季度检查一遍，长大桥梁还应由巡守员每日检查一次。技术复杂及有严重病害的桥梁，由工务段组织有关人员进行检查。

b.定期检查。主要是重点病害的定期观测监视和设备春秋季检查。对运营年久，病害严重并发展较快的危及行车安全的桥梁，应按上级规定的期限和要求，指定专人进行定期观测监视。每年春融及汛前，应对桥梁涵的排水、泄洪及渡汛防护的设施进行一次检查。秋季，应对桥梁涵设备进行全面检查和状态评定，据以制订次年设备整修计划。检查工作由工务段根据铁路局的要求组织进行。长大桥梁及重要设备，工务段长必须亲自检查，分局和铁路局派员重点参加。

c.特别检查。主要是需要使用专用仪器的检查，如线桥年纵断面测量、桥梁界限检查、梁跨挠度和拱度测量、梁跨结构断面及平面测绘、混凝土梁裂纹和中性化程度探测、钢梁涂膜裂化程度测定、支座转角位移测量、墩台变形测量、河床断面测量、隧道衬砌、水源、道床及山体动态等。检测工作，由工务段组织有关技术人员进行。

d. 检定试验。为了进一步掌握桥梁技术状态，了解结构特性，查明病害情况，由铁路局组织桥梁检定队，对大跨度、新型结构、出现严重病害和受外界损伤危及行车安全的桥梁进行试验检定，以确定桥梁的承载、抗洪、抗震能力，规定列车运行条件，分析病害原因及危害程度，提出加固的措施意见。

(2) 状态分析评估

桥梁设备通过各项检查，掌握其实际工作状态后，还需进一步进行科学的分析判断，以能采取有针对性的整修加固。目前，对运营桥梁状态的评估方法，主要有以下几种:

a. 状态劣化评定

桥梁在运营过程中，承受荷载的作用和环境的侵害，必然会引起结构功能变化，构成对行车安全的影响，也即桥梁状态的劣化。由于荷载作用和环境侵害的程度不同，

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影响结构功能和行车安全的程度也不相同，因此，桥梁的劣化程度也是不同的。为了便于对桥梁劣化状态进行评定，铁道部组织专家，从设备状态劣化程度对行车安全度和结构功能健全度的影响来评定分级，制定了《劣化评定标准》，将劣化程度进行分级，即AA(极严重)，A1(严重).B(较重).C(中等)，D(轻微)等级。

b.病害诊断及剩余寿命评估

桥梁在运用检修的寿命周期内，根据状态变化和健全度衰退的程度，进行适时的修理，使其最大限度地恢复原有功能。但随着时间的推移，其健全度必将逐步丧失，以至失去应有功能而报废。因此，对桥梁在运用过程中，科学地诊断病害，有效地整治病害，在确保行车安全和适应运输发展前提下，充分发挥桥梁功能的潜力，最大限度地延长使用寿命，取得最佳的技术经济效益，具有十分重要的意义。

近几年来，铁科院和西南交大等有关专家，开展了对钢梁疲劳剩余寿命、混凝土梁耐久性及墩台基础状态等评估技术的研究，取得较好效果。尤其是老龄铆接钢梁疲劳剩余寿命评估方法，具有一定的针对性和实用性，已广为应用。

c.状态评估专家系统

随着计算机技术的普及应用，人们运用专家知识和模拟专家行为，进行计算机编程，解决较为复杂的疑难问题，就是所谓的专家系统。西南交大有关专家、教授，在搜集总结专家经验的基础上，研究开发的桥梁损伤评估专家系统，通过对整座桥梁各部位影响功能的损伤项目及其损伤表现的调查，运用计算机技术进行系统推理，确定桥梁损伤等级及其对策。这项技术已在部分路局使用，效果良好。若进一步完善后推广应用，将使桥梁状态评估更为简捷、准确。

(3)预防与整治病害

目前，我国铁路运输运营桥梁中的病害桥梁，将近桥梁总数的五分之一，虽不断进行整治，但新生病害的增长趋势仍未很好抑制。因此，桥梁的养护维修土作，在做好设备检查和状态评估的基础上，应根据不同的劣化程度，有针对性地进行经常保养，综合维修和大修整治，有效地控制病害的发生或发展。

a.经常保养。这是桥梁养护维修的主要环节，其目的是:预防病害出现，消除严重危害和临近超限处所，经常保持桥梁各部位状态均匀完好，保证行车安全平稳。其重点内容是:明桥面桥枕、护轨、联结零件的整修，钢梁清洗和涂装修补，支座清扫

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加油、污工体勾缝修补，排水设施清淤疏通等。

b.综合维修。这是桥梁养护维修的重要修程，其作角是:部分恢复桥梁各部件功能，按照“预防为主，防治结合，有病治病，治病除根”的方针，遵循“全项目”的原则，对设备进行适时预防性修理和病害整治，保持整座设备质量均衡等强，以达到延缓劣化速率、延长大维修周期、延长使用寿命的目的。其重点内容是:全面整平桥面，更换失效桥枕，联结零件整修或更换，钢梁维护性涂装，伤损构件整修或更换，圬工裂损修补，支座整平加油，隧道漏水的小量整治，排水沟清理，衬砌小量圬工修补，隧道内整体道床混凝土修理，隧道通风、照明设施等。

c.大修整治。这是桥梁养护维修的重点关键，其作用是:根据桥梁技术状态和运输发展的需要，有计划地进行周期大修、重点大修和一般大修等。

周期大修是指整孔桥面更换、整孔钢梁(或钢塔架)重新涂装等工程；中桥以上更换梁跨、扩孔、墩台大修、基础加固、复杂的钢梁加固等列为重点大修工程；其他病害整治和大修列为一般大修工程。 桥梁建筑物大修工作范围主要包括:

(a)整孔更换桥面，包括整孔更换桥枕，换铺分开式扣件，更换护轨，钢梁上盖板、上平纵联的保护涂装，更换上盖板松动、烂头铆钉等；

(b)更换或增设整孔人行道和安全检查设备，包括避车台、防火设备台； (c)孔钢梁或整个钢塔架重新涂装；

(d)加固钢梁或钢塔架，包括更换、加固、修理损伤杆件，提高载重能力，扩大建筑限界，改善不良结构，更换大量铆钉和高强度螺栓；

(e)换支座，包括跨度80 m以上钢梁支座的起顶整正； (f)更换钢梁或圬工梁；

(g)整孔圬工梁裂缝注浆、封闭涂装或保护层中性化裂损、钢筋锈蚀整治； (h)更换或增设整孔圬工梁拱防水层； (i)加固圬工墩台及基础； (j)更换或增设墩台； (k)桥梁扩孔；

(l)修复或增设防护及河调建筑物；

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(m)整治威胁桥梁安全的河道。

2.3.2 桥梁养护与维修的技术要点

1)桥面系的养护与维修 (1)桥上线路

a.跨度在30m及以上的钢梁，桥上线路应设置上拱度。 上拱度值一般按以下规定设置：

(a)现行最大活载(包括冲击)作用下实测弹性挠度的一半； (b)中一活载作用下计算静挠度的一半；

(c)悬臂梁端部的上拱度可采用按2倍悬臂梁长度的简支梁计算挠度的一半，自由梁的上拱度值，按简支梁设置；

(d)连续梁的端孔按简支梁设置。实测或计算挠度小于梁跨度1/1600或≤15mm时及连续梁的中孔，可不设上拱度。

b.桥上线路中线与梁跨设计中线的偏差，钢梁不得大于50mm，圬工梁不得大于70mm。超过偏差限值时，应进行检算。如影响承载能力(即K<1)或侵入限界时，须进行调整。

c.曲线上明桥面的线路外轨超高，可采用以下方法设置： (a)在桥枕挖槽限度内调整；

(b)在墩台顶面做成超高．但应检算钢粱斜放后的应力和稳定性，并注童钢梁排水；

(c)用楔形枕木；

(d)在曲线外侧的桥枕下加垫木垫板，用木螺钉(或螺栓)联结牢固，木垫板净厚不少于30mm，每边伸出钢粱上翼缘盖板边缘不少于200mm。

d.桥面在下列位置不能有钢轨接头将其冻结、焊接或铺设长钢轨： (a)桥长在20m及以下的明桥面上；

(b)钢粱端及纵横梁连接处、无碴无枕粱端、伸缩缝和拱顶等处前后各2m范围内； (c)设有伸缩调节器的钢粱，在温度跨度(由一孔钢梁的固定支座至相邻钢梁固定支座或桥台挡碴墙的距离)的范围内。

e.明桥面上线路不应设置竖曲线和缓和曲线。明桥面也不宜设在>4‰的坡道上。

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f.明桥面的钢轨扣件应采用分开式扣件，用轨卡及轨卡螺栓将钢轨与垫板联结，垫板与桥枕用3个(内2外1)或4个螺纹道钉牢固联结(允许速度为120km/h及以上时，必须4个)，垫板与桥枕间防磨垫板厚度为4～12mm。

明桥面两端桥头线路用木枕过渡时，必须采用分开式扣件彻底锁定，锁定长度至少为75m。

g.分开式扣件设置和轨卡螺栓的拧紧方法，无缝线路地段根据设计要求确定，普通线路地段按以下规定办理：

(a)简支板梁：

跨度小于40m时，采用全部扣紧轨底方式，螺栓扭矩为50～70N·m。跨度大于或等于40m时，可采用全部扣紧轨底或扣紧与不扣紧轨底相间隔的方式。全部扣紧时，螺栓扭矩为50～70N·m。扣紧与不扣紧相间隔时，间隔为1-2-1(扣紧一不扣紧一扣紧)，螺栓扭矩为80～120N·m。

(b)大跨度简支桁梁:

—般采用分段扣紧轨底方式，跨中扣紧；支座附近不扣紧，扣紧和不扣紧长度范围各为1/2梁长。当设有钢轨伸缩调节器时，仅在伸缩调节器端扣紧，另一端不扣紧。当设有伸缩纵粱时，在伸缩纵粱两端至少各24m范围内不扣紧。扣紧处螺栓扭矩为80～120N·m。

(c)大跨度连续桁梁，根据结构形式选取:

设有伸缩纵粱的连续粱，采用分段扣紧轨底的方式，在伸缩纵梁两端至少各24m范围不扣紧，在中间支座和钢轨伸缩调节器附近扣紧(无伸缩调节器时在端支座附近不扣紧)，其扣紧长度范围为每联长的1/2，螺栓扭矩为80～120 N·m。

无伸缩纵粱的连续梁，当连续粱两端设有钢轨伸缩调节器时，宜采用全部扣紧方式，螺栓扭矩值为50～70N·m。若采用分段扣紧方式·，仅在设有伸缩调节器的活动端扣紧．螺栓扭矩为80～120N·m。扣紧与不扣紧长度范围各为1/2。

(d）桥面钢轨接头冻结或焊接时，轨卡螺栓扭矩为40～60 N·m。

(e）木枕分开式扣件，螺纹道钉至少应配齐3个(明桥面按第3．1．6条)并不得有浮离松动；动荷载下铁垫块与螺纹道钉不得有相对位移。

h.道碴桥面应符合下列要求：

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(a)运营桥梁道碴槽顶面外缘宽度不得小于3．9m，轨底高出挡碴墙顶不应小于0．02m；桥面应铺设一级道碴，枕下道碴厚度不小于0．25m，也不得超过0．45m；桥上木枕应逐步更换为可安装护轨的混凝土枕。

(b)改建桥梁的道碴槽顶面外缘宽度不得小于4．2m；桥面防水层应采用耐久性好的新型防水层，保护层采用等级不低于C40的纤维混凝土；桥面应铺设一级道碴，枕下道碴厚度不小于0．30m，并铺设可安装护轨的混凝土枕。

i.温度跨度超过100m的钢梁，在活动端正的线路应设伸缩调节器，每一温度跨度安设一副；圬工桥应根据具体情况设置。其铺设及养护标准应符合《曲线型钢轨伸缩调节器及铺设、养护维修技术条件》(TGW35--95)的要求。

j.铺设无缝线路桥梁的作业条件：

(a)更换分开式扣件、防磨胶垫或单根更换及移动桥枕时，在实际锁定轨温加20以下；

(b)进行上盖板涂装、更换铆钉、成段更换或方正桥枕及其他原因须起道时，在实际锁定轨温加5℃减15℃以内；

(c)进行起粱、移梁及拨移支座、捣垫砂浆等整治支座作业时，在实际锁定轨温内加减5℃以内；

(d)桥梁架空或其他施工，必要时需采取放散应力或其他措施进行；

(e)在单独设计铺设无缝线路的桥梁上，应在设计允许的轨温范围内进行桥梁或线路作业。

k.下列桥梁应铺设护轨或防脱护轨（铺设防护轨时，要执行铁道部有关规定)： (a)特大桥及大、中桥；

(b)桥长10m及以上，桥上线路曲线半径小于或等于600m，或桥高(轨底至河床最低处)大于6m的小桥；

(c)跨越铁路、重要公路、城市交通要道的立交桥；

(d)多线桥上的各线按本条第1～3项办理，但多线框构桥可只在两外侧线路上铺设。

l.护轨铺设应符合下列要求：

(a)钢梁桥明桥面上护孰一般应采用与基本轨同类型的钢轨。

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(b)护轨顶面不应高出基本轨顶面5mm，也不应低于25mm。护轨与基本轨头部间净距，当基本轨为50kg/m以下时为(200土10)mm，当基本轨为60kg/m及以上时为(220±10)mm，铺设可安装护轨混凝土枕区段可为(200±10)mm，若与明桥面护轨衔接，其净距应在明桥面上顺延过渡为(220土10)mm，护轨过渡长度不小于2m；安装钢轨伸缩调节器区段，其净距可为(320～350)±10m轨过渡段长度不小于10m。

(c)护轨下容许加垫总厚度不大于30mm的垫板。垫饭厚度在20mm及以下时，每股护轨应在每隔一根桥枕上或每根线路木枕上钉两个道钉(棍凝土枕上安装两个扣板螺栓，扣矩为30～50N·m)；垫板厚度超过20m或桥枕净距大于150mm时，每股护轨应在每根桥枕上钉两个道钉。

(d)护轨应伸出桥台挡碴墙以外，直轨部分长度不应少小于5m．当直线上桥长超过50m及曲线上桥长超过30m时应不小于10m，然后弯曲交会于线路中心。弯轨部分的长度不少于5m，轨端超出台尾的长度不应少于2m，孰端顶部应切成不陡于1：1的斜面并联结密贴，梭头尖端悬空不得大于5mm。

(e)每个护轨接头安装4个螺栓。每侧安装2个，螺帽安装在线路中心—侧，在伸缩调节器处应采用一端带长圆孔的夹板。

(f)护轨爬行严重时，允许安装防爬器。 (g)自动闭塞区间，护轨应安装绝缘装置。

(h)因道口、道岔或其他因素影响，护轨不能按标准设置时，应经铁路局批准，按特殊情况处理。

2)桥 枕

(1)明桥面枕木应采用优质防腐桥枕，其尺寸应符合表2-2的规定。桥枕质量标准应符合附录四的要求。现有桥枕断面尺寸不符合规定时，应逐步更换为标准桥枕。

表2-2 桥枕尺寸

主梁或纵梁中心距 （m） 1.5-2.0 2.0-2.2

桥枕标准断面 长度宽度(mm) 高度(mm) (mm) 220 220 27 附注 240 260 3000 3000 双腹板或多腹板的主梁XXXX学院道桥系毕业论文

2.2-2.3 2.3-2.5

220 240 280 300 3000 3200 中心距以内侧腹板间距为准 (2)枕铺设应符合下列要求：

a.桥枕间净距为100～180mm(横梁处除外)，根据运营情况，专用线可放宽到210mm。

b.桥枕不能铺设在横粱上．与横梁翼缘边应留出15mm及以缝隙。

c.横梁两侧桥枕间净距在300mm以上，且桥枕顶面高出横粱顶面50mm以上时，应在横粱上垫短枕承托，短枕与护轨应联结牢固，且与基本轨底留出5～10mm空隙。

d.有桥面系的上承钢梁，桥枕只能铺在纵粱上(设计容许铺设在主粱翼缘上的除外)，在行车情况下不容许压着钢梁联结系。

e.为调整桥面钢轨上拱度，桥枕容许挖深30mm以内的槽口，或使用比标准断面稍厚的桥枕，也可在桥枕下加垫木垫板，用螺钉(栓)或胶合联结牢固：

f.桥枕与螺栓头(铆钉头)接触处可挖钉窝或纵槽。

g.每根桥枕需用两根经过防锈处理的直径22mm标准型钩螺栓与钢粱钩紧。螺栓均应配以110mmxllommx8mm的铁垫圈及10～20mm厚的木垫圈或6～10mm厚的胶垫圈。在自动闭塞区间，钩螺栓铁垫圈与钢轨扣件间应留不小于15mm的间隙，以防止轨道电路短路。

(3)桥枕需注油防腐，加工新面和栓钉孔眼应按规定作好防腐处理。桥枕发生腐朽、裂缝或损伤，应及 时进行削平、灌缝、捆扎、挖补等修理工作。

(4)桥枕有下列状态之一时，即为失效桥枕：

a.标准断面桥枕因腐朽、挖补、削平和挖槽累计深度超过80mm。 b.钉孔周围腐朽严重，无处改孔，不能满足持钉及保持轨距的需要。 c.桥枕内部严重腐朽。 d.通裂严重，影响共同受力。

(5)钢轨接头处4根桥枕（支持时为5根）或其他部位有连续2根及以上的失效桥枕庆立即抽换。单根抽换时，可使用整修后的旧桥枕。一孔钢梁上的桥枕失效达

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25%及以上时，应进行整孔更换。

3)护木与防爬角钢

(1)钢桥明桥面上应按以下要求铺设护木：

a.护木断面尺寸为150mmXl50mm，材质为一级松(杉)木。

b.护木接头采用半木搭接，设在桥枕上。护木与桥枕联结处应将护木挖深20～30mm的槽口，紧扣在桥枕上。

c.护木与桥枕的联结采用I式或Ⅱ式。

I式为护木与桥枕、钢梁上翼缘用直径22mm钩螺栓联结。

Ⅱ式为护木与每隔一根桥枕用直径20mm或22mm螺栓联结；每根桥枕与钢梁上翼缘用直径22mm钩螺栓联结。螺栓顶端不应超过基本轨顶面20mm。

d.护木内侧与基本轨头部外侧的距离，I式为220～500mm，Ⅱ式为300～500mm。在钢梁活动端处，护木须断开，并留出空隙，使护木能与钢梁共同移动。

e.护木应尽可能位于一条直线上。如相邻两孔不能顺直时，应在护木内侧加楔木衔接，在曲线桥上可呈折线。

(2)铺设桥枕的钢梁顶面应按以下要求安装防爬角钢： a.防爬角钢的最小尺寸为125mmX80mmXl2mm。

b.每孔钢梁两端至少各安装一对防爬角钢，必要时在梁的中部每隔5～10m再安装一对。有桥面系的钢梁，每个节间纵梁两端各安装一对。若节间长度少于4m时，可在每两个节间纵梁两端各安装一对。

c.钢梁两端防爬角钢的水平肢应安装成相反方向，防爬角钢的长肢与桥枕应用直径20～22mm螺栓串联牢固(此处桥枕可不安装钩螺栓)。

4)人行道及栏杆

(1)明桥面应在轨道中心铺设步行板，并设置单侧或双侧人行道。道碴桥面应设置双侧人行道。轨道中必步行板和人行道板可用钢筋混凝土、花纹钢板或按设计要球的材料制成。

(2)人行道栏杆内侧至线路中心的净距应符合表2-3的要求。

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表2-3 桥上线路中心至人行道栏杆内侧的净距

线路中心至人行道栏杆内侧的净距(m) 类别 直线桥和半径 大于3000m的曲线桥 2.45 3.00 3.00 3.50 曲线桥 3000m≥R≥600m 2.70 3.25 3.25 3.50 R﹤600m 2.95 3.50 3.50 3.50 区间内明桥面的小、中、大、特大桥和道碴桥面的小桥 区间内道碴桥面的中、大、特大桥 车站内明桥面和道碴桥面的小、中、大、特大桥 牵出线和梯线上明桥面和道碴桥面的小、中、大、特大桥

(3)人行道支架及与梁的连接应符合设计要求。既有桥梁人行道不满足第<1.21>规定需要加宽时，应检算联结支架用的预埋件的强度。

(4)人行道、栏杆在梁的活动端处均应断开，不得影响梁的伸缩。

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3高速铁路线路无损检测

在高速铁路正式投入使用后, 线路检测维护成为维护高铁正常运营的主要工作之一。无砟轨道路基直接承载着高速列车通行, 其质量好坏、病害(缺陷)与否直接关系到列车运营安全。但客运专线正式投运时间尚短, 相关病害(缺陷)检测工作开展相对滞后, 现有公开文献上仅对无砟轨道的道床板或轨道板的裂纹及产生原因进行了一些探讨, 而对其中常见的病害(缺陷)问题如层间空隙、混凝土层内不密实、裂损乃至空洞等的检测鲜有报道。无砟轨道路基, 通常整体混凝土封闭, 层间空隙往往仅是数毫米最多厘米级,外部难以发现; 混凝土内部的不密实、裂损乃至空洞,由于密布配筋影响, 一般认为不好检测。这些类似问题虽规模和尺寸较小, 但在时速250 km 的列车行驶下, 则事关重大, 不可忽视。对这些问题及早、准确的检测发现, 有利于及时开展针对性的整治设计和处理。

3.1病害(缺陷)机理分析

目前国内高速铁路采用的无砟轨道主要有两种, 即板式无砟轨道与双块式无砟轨道。关于两种无砟轨道的主要结构特征, 此处不再详述, 参见文献[ 3]。图3-1给出的是路基段双块式无砟轨道结构病害分布示意图。

图3-1路基段双块式无砟轨道病害分布示意

图3-1中a, b, c, d 4个虚圈圈定的是无砟轨道常见病害发育部位, 详细病害总结见表2-1。由于各种原因, 道床板(轨道板)、混凝土支撑层 (底座)及基床表层(级配碎石层)各层间可能存在空隙、与表层裂缝贯穿的空隙、混凝土层内不密实、支承层破裂等主要病害(缺陷)问题。施工过程中, 铺筑上层混凝土结构时未能对下层混凝

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土表面进行充分凿毛、浮渣去除或粉尘清除、上下层混凝土施工间隔较长(尤其相隔冬夏)、混凝土欠或过捣固等问题, 使得混凝土层间在列车高速荷载冲击振动下发育产生病害[ 4] 。设计过程中, 配筋粗细、间距、混凝土强度等原因促使产生的裂纹、裂缝等[ 5] , 由于技术因素可能发育成为上下贯穿裂缝并进一步引发层间病害。根据现场调查、探测, 对高速铁路无砟轨道中的主要病害类型及其原因进行了初步总结, 见表1。对于病害发生的部位、类型及原因的充分了解, 有助于了解问题的实质并据此做针对性检测。

表3-1 高速铁路无砟轨道中的主要病害类型及其原因

病害部位 病害类型 可能原因 发展结果 道床板表面 裂缝 设计配筋与施工质量等 上下贯穿裂缝 道床板内部 不密实、空隙、空洞 施工捣固不均等 承载力过低、道床板破裂 钢筋异常 配筋大小不一或错位 道床板承载力不均、破损 道床板与 空隙、脱空 凿毛、去渣、干缩、道床板裂缝等 承载力过低、道床板破裂、支 支撑层间 抗剪销钉缺失 未做抗剪销钉 撑层破裂、道床板挠曲 变形、 层间空隙、道床板破裂 支撑层表面 空隙、起伏 找平或道床板下部破坏摩擦引发 道床板、支撑层整体破损、破裂 支撑层表内部 空隙、不密实、破裂 捣固不均、异物掺杂等 支撑层破损、破裂 级配碎石 下沉 地基下沉等 道床整体下沉、破损等 双块轨枕周边 空隙、裂缝 捣固不均、干缩等 道床板裂缝等 3.2方法选择

针对无砟轨道质量缺陷检测, 包含地质雷达法、瞬变电磁法、混凝土钢筋探测仪法、超声回弹法在内的多种方法可供考虑。然而, 针对无砟轨道中出现的混凝土结构层间裂隙、层内不密实或空隙、各混凝土层的破损或破裂及钢筋缺失和错位此类病害(缺陷) , 根据混凝土轨道内部配筋密度, 天窗点限制及对病害准确定位的检测要求, 采用地质雷达法是开展该项检测的最佳方法。

地质雷达法是一种地球物理探测方法, 它通过发射器向地下连续发射脉冲式高频电磁波, 电磁波向下传播过程中, 遇到有电性差异的界面或目标体(介电常数和电

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导率不同)时会发生反射和透射。接收器接收并记录在某界面或目标体( 介电常数和电导率不同)上反射回来的反射波。根据记录到的反射波的到达时间, 电磁波在该介质中的传播速度, 可以确定界面或目标体的深度, 根据反射波的形态、强弱及其频率特征等组合特征可以进一步判定目标体的形态和性质[ 6] 。如图3-2所示。

图3-2 地质雷达探测原理示意

检测主要依据!高速铁路设计规范A ( TB10621-2009 J971- 2009)、!新建时速200~ 250 km 客运专线铁路设计暂行规定A (铁建设[ 2005] 140号)实施。地质雷达参数: 雷达主机为美国GSS I公司的SIR20主机, 开双通道; 天线为与S IR20 配套的900M天线; 采集时窗分别为, 15 ns与30 ns; 采样点数为2 048点。检测速度, 3 km /h。

15 ns时窗, 主要考虑对45 cm 左右深度范围内病害的检测, 能够有限识别出道床板、轨道板内诸如空隙、钢筋、含水等病害。

30 ns时窗, 主要考虑对1-5m 深度范围内病害的检测, 能够有效检测出支撑层内部、支撑层与级配碎石间的病害(缺陷)。

3.3典型探测

3.3.1 正常的无砟轨道

正常的无砟轨道, 钢筋混凝土道床板(轨道板)、素混凝土支撑层( CA 砂浆层)与级配碎石(路基基床表层)分层性特征明显, 层间特征反射面光滑、平整; 道床板内部钢筋反应清晰明显, 钢筋粗细及位置均一,表现在地质雷达图像上为形态相似的强反射区点(图3-3中标识)。图3-3中已用黑色框线清楚标示出各层结构范围及钢筋反射特征。在该图中, 各结构层内除钢筋强反射外, 无强烈反射位置, 表征层内密实程

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度较好, 无不密实、空隙及空洞存在; 各层间反射同相轴较均一, 未见强烈反射, 表征道床板与支撑层, 支撑层与级配碎石层间接触良好, 无空隙或破损起伏。

图3-3 正常的无砟轨道典型检测图像

3.3.2 道床板与支撑层间病害

道床板施工过程中, 由于未能对下层支撑层表面进行充分凿毛、浮渣去除、粉尘清除或两层施工间隔较长(尤其相隔冬夏)等原因, 混凝土在干缩与长期高速荷载冲击振动下, 导致道床板与支撑层间产生明显空隙或脱空现象。由于捣固不均或层间空隙发展, 致使素混凝土( CA 砂浆)层发生磨损、破损并表现为层面裂损、起伏。道床板与支撑层间空隙、裂缝的存在, 会加速道床板混凝土(垂向)裂缝的发育, 并最终两者贯通。道床板与支撑层间空隙与垂向裂缝的贯通, 使得降水在空隙中积聚且由于周边封闭无法排出。图3-4中, 展示了道床板与支撑层间的空隙、空隙含水及支撑层的磨(破)损起伏。

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图3-4 道床板与支撑层间的空隙及支撑层起伏

3.3.3 道床板内部病害

由于混凝土施工质量或施工过程中捣固不到位或捣固不均与裂缝发育等多种原因, 道床板上下两层钢筋网内部、下层钢筋与支撑层间混凝土常形成欠密实区域。在高速荷载冲击振动之下, 欠密实区域多发展成为空隙或空洞, 形成道床板内部的病害。图3-5即是该种病害对应的典型图像, 图中椭圆形虚线圈圈定的强反射区域即为道床板内空隙病害。

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