激光位移计在隧道基底补强监测与控制中的应用

铁路隧道整体道床基底下沉、翻浆冒泥等病害严重影响线路平顺性。以基底病害采用“抬-注-锚”技术整治为例,利用激光位移计实时监测轨道板抬升过程中的位移。结果表明:当聚氨酯固化材料填充轨道板底部裂缝时轨道板抬升,当抬升位移量达到警戒值1 mm时停止作业,之后轨道板缓慢下降,随着聚氨酯固化材料的固化,轨道板的抬升位移量最终趋于稳定。由于激光位移计在测量精度和测量范围上比轨距尺更具优势,能够有效地实时监测和控制轨道板抬升过程中的位移,为后续工程实施提供保障。     

基于DIC技术的隧底补强变形监测与控制

北方某货运铁路隧道整体道床由于受冻胀作用和地下水冲蚀出现裂缝,造成轨道整体下沉,对列车的行车安全造成了一定的安全隐患。采用"锚注一体化"的快速修复方法填充整体道床底部缝隙,可有效加固整体道床,但注胶过程中会引起轨道竖向变形。为防止轨道变形过大,需对轨道变形进行实时监测。采用DIC实时变形监测系统对轨道竖向变形进行实时监测,监测结果表明:在注胶过程中,当整体道床底部存在非贯通裂隙时,轨道在注胶压力的作用下抬升,当达到1mm的警戒位移时,停止注胶,轨道缓慢下降;当整体道床底部存在贯通裂隙时,出现渗水现象,轨道在注胶压力作用下缓慢且均匀地抬升;当达到1mm的警戒位移时,停止注胶,轨道缓慢下降。通过DIC实时变形监测系统捕捉了轨道在注胶过程中的竖向变形规律,为后续的工程实施提供有力保障。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道桥梁差异沉降抬梁整治技术的试验研究

针对采用CRTSⅡ型板式无砟轨道的桥梁墩身差异沉降,开展抬梁整治技术研究。基于典型工点实施抬梁整治,实时监测抬梁过程中轨道结构应力和变形、轨道板和底座板裂缝、梁端纵横向位移变化量,掌握梁体抬升对轨道板、底座板的影响,评估无砟轨道和桥梁结构的安全性能,提出合理的梁体抬升量、相邻梁体位移差、抬梁速度等控制指标,为后续的抬梁提供指导。     

板式无砟轨道路基翻浆整治效果研究

基床翻浆引起无砟轨道路基不均匀沉降,降低线路平稳性,影响高速铁路行车安全,一般采用注胶工艺对其进行整治。为评价基床翻浆段板式无砟轨道路基注胶整治效果,在沪宁城际路基翻浆工点进行现场行车测试试验,基于动力学响应指标分析方法研究基床翻浆注胶前后无砟轨道路基振动特性。结果表明:基床翻浆导致底座板与基床表层接触状态劣化,并改变无砟轨道路基的支承条件及传力路径,使振动能量垂向传递在底座板-路基面结构层间衰减较多;注胶加固后,轨道板和底座板振动位移、振动加速度、振动速度值大幅减少。其中,底座板是受注胶加固影响较大的结构层,其振动减小较大,列车以速度280km/h通过时,动位移均值从0.31mm减至0.16mm,减少48.4%;振动加速度均值从3.44m/s2减至1.13m/s2,减少67.2%。以上数据表明注胶后路基与底座板接触状态明显改善,路基已恢复参振耗能功能和对无砟轨道的支承作用,且振动波垂向衰减速率变大,列车速度对无砟轨道路基振动特性影响变小,注胶整治效果良好。     

无砟轨道路基基床翻浆注胶加固模型试验研究

为研究无砟轨道路基基床翻浆注胶加固方法,建立无砟轨道路基室内试验模型,分析无咋轨道路基在基床表层处于正常状态、浸水饱和状态和翻浆注胶加固后动力响应规律。试验结果表明:荷载加载50万次,与基床表层正常状态相比,基床表层处于浸水饱和状态时,基床表层动应力减少19.7%,底座板振动位移与振动加速度分别增大89.5%和75.3%。基床翻浆注胶加固后,与基床表层处于浸水饱和状态相比,基床表层动应力增大19.0%,底座板振动程度降低,底座板与基床表层振动比由9.4:1变为2:1;对比基床正常状态,基床表层动应力与底座板振动位移、振动加速度均略有减小。试验后揭开底座板,基床表层顶部翻浆区域级配碎石与注入胶体胶结形成复合体,填充了底座板与基床表层之间空隙。基床翻浆注胶加固后,恢复了对底座板的支承能力,底座板的异常振动得到改善。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道路基沉降抬板维修技术研究

由于地质条件、建设施工等原因,部分高速铁路路基出现不同程度的沉降,影响行车的平顺性。介绍高速铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道路基沉降抬板维修方案的若干技术问题,提出抬板高度及抬板填充材料刚度的合理取值。CRTSⅠ型板式无砟轨道路基沉降可通过扣件调整和抬升轨道板增加充填层厚度等方式进行整治维修。为保证抬升轨道板后凸型挡台受力,建议圆形凸台地段抬板高度最大不超过45 mm,半圆形凸台地段不应进行抬板。轨道板抬升采用的填充材料刚度宜与原CA砂浆层保持一致。     

深层注胶法在沪宁城际基床翻浆病害整治中的运用

浅层注胶法在治理高速铁路路基翻浆病害时存在耐久性低、基床翻浆反复等问题,为此,采用一种深层注胶工艺对路基基床进行整体加固和对路基基床与底座板之间缝隙进行填充,将材料注入基床表层路基中,能够有效整治翻浆病害,提高列车运行的平顺性。研究表明:(1)由于基床表层排水不畅、级配碎石中含泥量高等因素,在列车循环动荷载作用下,泥浆及碎石颗粒不断被带出,从而导致路基翻浆病害;(2)深层注胶工艺采用不同的注胶材料,不仅填充了基床与底座板之间的孔隙,且在基床中渗透扩散,对基床进行整体加固;(3)深层注胶工艺应用于I型无砟轨道板翻浆病害治理中,可有效降低轨面不平顺性,治理后,振动加速度时程减小12%,动检车峰值高低和长波数值明显减小(峰值减小84.8%),并维持稳定。     

高铁路涵过渡段不均匀沉降及注胶效果检测

研究目的:高铁无砟轨道路涵过渡段是不均匀沉降的高发地段,通常使用注胶手段进行化学抬升,而无砟轨道脱空沉降以及抬升后的注胶效果无法直接评价,需要对其进行无损检测。本文研究拟找到准确、高效的无砟轨道脱空沉降以及注胶效果评价手段。研究结论:(1)基床表层的不均匀沉降状况与轨面沉降曲线高度吻合,轨道沉降主要由基床表层沉降引起;(2)使用400 MHz地质雷达天线可以有效检测轨道的不均匀沉降情况,支承层底脱空部位雷达波形频率降低(波形变胖),子波旁瓣减小;(3)地质雷达可以有效检测轨道注胶效果,表现为明显的强反射同相轴,可对注胶范围以及注胶饱满程度进行评价;(4)本文研究对大部分轨道脱空以及沉降检测具有借鉴意义,对轨道沉降抬升治理效果评价具有指导意义。     

成灌线CRTSⅢ型板式无砟轨道离缝修复工艺优化

对成灌(成都—都江堰)线CRTSⅢ型板式无砟轨道离缝病害产生的原因进行了系统研究,并从底座板排水坡修复、离缝注浆修复和防水封闭修复3方面对病害修复工艺进行了系统优化。为保证修复效果,采用实时位移监测装置监测轨道板垂向、横向位移及底座板垂向位移,成功实现对轨道板离缝脱空程度的精确监测,使得离缝修复工艺更加高效、科学。     

运营客专隧道内无砟轨道病害快速整治技术

文章针对某运营客运专线隧道内CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板出现的离缝、板下积水等病害情况,通过地质雷达扫描分析、钻芯取样、现场调查等检测手段对病害产生的原因进行了分析研究,提出了"道床板离缝填充+裂缝修补+恢复排水系统+基底锚注"的综合整治方案。整治后轨道稳定、线路平顺、板下无积水,达到了标本兼治、综合治理的效果,可为营运线路无砟轨道类似病害的整治提供思路。     

LabVIEW环境下基于PPI协议的轨道车辆均衡试验测控系统研制

轨道车辆均衡试验要求单独控制8台液压油缸升降带动工装抬升轨道车辆，抬升过程中采集和存储抬升高度及轮重数据并计算轮重减载率，抬升到指定高度时自动停止。根据试验需要研制了轨道车辆均衡试验测控系统，系统的上位机采用PC，下位机采用S7-200系列PLC，在LabVIEW环境下编写程序，调用VISA接口函数通过PPI协议建立PC与PLC通信，采集、处理位移和称重传感器数据，控制液压油缸动作，最终实现了轨道车辆均衡试验测控系统的测控功能。     

郑徐高铁CRTSⅢ型板式无砟轨道结构服役状态监测

为掌握CRTSⅢ型板式无砟轨道结构的温度场、受力和变形规律,在郑徐高铁跨京杭大运河徐州特大桥的CRTSⅢ型板式无砟轨道结构开展监测服役状态监测的基础上,对监测数据进行了统计分析,研究表明:(1)轨道板板中温度高于自密实混凝土层和底座板;(2)轨道板上半部分温度梯度较大,下半部分温度梯度较小;(3)连续梁跨中地段轨道板板端翘曲位移高于板中翘曲位移,板端最高翘曲位移为1.9mm。连续梁梁端地段轨道板板端翘曲位移与板中翘曲位移接近;(4)随着大气温度的升高,桥梁梁缝的相对位移值逐渐减小;(5)轨道板压应力、拉应力大小变化随着温度的升高和降低而相应发生变化。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道路基沉降快速维修技术

根据CRTSⅠ型板式无砟轨道结构为单元板的特点,提出CRTSⅠ型板式无砟轨道路基沉降快速维修技术。通过抬升轨道板并增加填充层厚度的方式,在不破坏轨道结构的条件下对CRTSⅠ型板式无砟轨道路基沉降实现天窗内快速维修。通过采用乙烯基树脂和发泡橡胶材料克服了抬板后快速充填和密封两大技术难点,并制定了完善的施工工艺。本文所介绍的维修技术2013年在某线路沉降区得到实际应用,轨道结构抬升精确,效果良好。     

京沪高速铁路高架站轨道系统长期监测技术

研究目的:高铁行车密度大、天窗时间短,列车的高速运营对轨道系统的安全性和平稳性提出更高的要求。高架站轨道系统是高速铁路轨道系统安全服役中最敏感最典型的区域,为保障列车的安全平稳运行,需建立高速铁路高架站-无砟轨道-道岔长期监测系统,实现高架站轨道系统服役状态的实时在线监控,并对可能发生的破坏进行预测预警。研究结论:(1)高速铁路高架站长期监测系统包含数据测量、数据采集传输及数据管理分析三大子系统,实现了监测数据的自动采集、传输、分析、预警预测等功能;(2)系统采用光纤光栅技术监测轨道受力和小变形,采用视频感知技术监测轨道敏感部位大变形,系统测量精度高、安全防范性和长期稳定性好;(3)利用长期监测系统对尖轨尖端的纵向位移和轨道板温度梯度的实时监测,发现尖轨尖端的纵向位移变化趋势与轨温变化趋势相同,但滞后于轨温变化,轨道板表面和底面的温度则呈周期性昼夜交替变化;(4)该研究成果可为高速铁路轨道系统的病害整治和养护维修提供科学依据。     

CRTSⅠ型板式无砟轨道抬升修复技术研究

针对路基上CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道沉降量超过26 mm而无法通过扣件系统来调整轨面高程这一养护维修技术难题,依托上海高铁维修段CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道综合维修试验段,开展了CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道抬升修复技术的研究.通过对实践不断总结,提出了轨道板抬升技术方法,并从施工流程、修复材料特性、安全性和可靠性等方面对比分析了“板下袋装灌注快硬砂浆法”和“板下树脂填充法”两种修复工艺和方法,可供CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道地段路基不均匀沉降的整治提供参考和指导.     

基于隔振垫超弹性本构模型的橡胶浮置板轨道动力仿真

以地铁橡胶浮置板轨道为研究对象，基于隔振垫超弹性本构建立地铁车辆-橡胶浮置板轨道-隧道耦合动力分析模型，计算橡胶浮置板轨道的动力响应及减振效果。结果表明：隔振垫超弹性本构模型计算的轨道结构及隧道壁动力响应均更接近实测数据；不同隔振垫刚度工况下，超弹性本构模型计算得到的轨道结构位移均小于线弹性本构模型，钢轨和轨道板位移峰值分别相差10%和40%左右；超弹性本构模型计算得到的轨道板加速度峰值较小而基底加速度峰值较大，且随隔振垫刚度增加，2种模型计算的轨道板振动差异减小、基底振动差异显著增大，常用隔振垫静刚度范围（0.019～0.100 N·mm-3）内超弹性本构模型与线弹性本构模型计算的基底加速度峰值之比最大为2.46，而采用线弹性本构模型将低估橡胶浮置板轨道基底振动；超弹性本构模型计算得到的轨道板振动及基底高频振动较小，而基底低频振动较大，传递损失小，而采用线弹性本构模型将高估地铁振动特征频段（50～80 Hz）的减振作用，放大轨道固有频率附近（16～31.5 Hz）振动。     

单元板式无砟轨道结构轨道板温度翘曲变形研究

根据单元板式无砟轨道不同施工工艺和结构受力特点,采用弹性点支承梁模拟钢轨,用实体单元模拟无砟轨道各结构层;砂浆填充层采用灌注袋法施工时,轨道板和砂浆填充层之间按接触单元处理;砂浆填充层采用模筑法施工时,轨道板和砂浆填充层之间按黏结方法处理;建立相应有限元模型,进行轨道板温度翘曲变形研究。结果表明:砂浆填充层采用灌注砂浆袋法施工时,轨道板在温度梯度荷载作用下产生的翘曲变形大于模筑法施工;采用模筑法施工砂浆填充层时,轨道板的翘曲变形随上下表面温差幅值的变化呈线性关系;而采用灌注砂浆袋法施工砂浆填充层时,轨道板的翘曲变形随上下表面温差幅值的变化呈非线性关系,温差越大,轨道板翘曲变形的变化幅度越大。有限元模型计算的结果与环形铁道轨道板的翘曲变形实测结果基本吻合,验证了模型的合理性和可靠性。     

高铁某站场路堤轨面沉降修复技术

高铁路堤不像桥梁结构的地基基础那样能够立于稳定的持力层上,受施工质量、工期和自然环境因素影响较大,易造成地基或路基填筑主体部位软弱,极易出现不均匀沉降等病害,进而影响行车的平顺性和安全性。由于受轨道结构属性的限制,轨面沉降修复工作成为难点问题。针对运营条件下的高速铁路某站场路堤轨道面沉降病害,积极分析成因并寻找可靠对策,采用并改进路基基底及路堤主体注浆加固技术和轨道板注浆抬升及纠偏技术,从施工过程中材料和工序质量控制、过程管理和后续的检测评价等方面进行介绍和总结,确保线路平顺和运营安全,恢复轨道扣件系统调整能力,以期能够为类似工程实践提供参考借鉴。     

反射隔热涂料对CRTSⅠ型板式无砟轨道应力应变状态的影响

为分析反射隔热涂料对无砟轨道温度场的影响,对现场铺设的CRTSⅡ型轨道板进行长期温度监测。通过试验数据分析,确定CRTSⅡ型轨道板的最大正温度梯度,利用热传导解析式可推算不同厚度轨道板的温度梯度修正系数。以CRTSⅠ型板式无砟轨道为例,建立实体有限元模型,分析反射隔热涂料对轨道板翘曲、树脂填充层受力和变形的影响。结果表明:涂刷反射隔热涂料能够在一定程度上减小太阳辐射对轨道板温度梯度和日温度变化的影响,有效控制轨道板的翘曲、树脂填充层的受力和变形,轨道板最大翘曲应力降低25%,板中最大上拱量减小56%,板角最大下沉量减少25%,树脂填充层所受最大压应力和最大压缩变形分别减少33.6%,33.3%。     

雪峰山隧道无砟轨道板拱起病害分析与整治

雪峰山隧道上行线无砟轨道板出现拱起病害,主要是由地下水侵入隧底仰拱填充层与无砟轨道垫层间接触面,在列车动载荷及水压力的作用下,接触面间隙扩展扩大,无砟轨道底板受到的总水压力随之加大,导致无砟轨道道床板局部抬升。为抑制隧道基础继续拱起,对拱起段打探测孔减压,在轨道板两侧增设锚杆锚固,再利用探测孔作为注浆孔对仰拱填充层间接触面进行填充注浆。通过整治后持续观测,进口段基础基本稳定,说明整治方案合理,可为同类工程提供参考。