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。     

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。     

高速铁路隧道无砟轨道上拱整治技术研究

近年来,我国交通建设迅猛发展,复杂艰险山区铁路隧道工程规模庞大,为降低维修养护成本,满足高速铁路运营安全及乘客舒适度的需要,隧道内采用大量的无砟轨道结构,但仰拱施工仍然延续以前的施工生产模式,时有隧底积水、虚砟、欠挖等施工质量缺陷,导致无砟轨道结构开裂、上拱、下沉等病害,严重影响列车运营安全。依托某运营高速铁路隧道,为解决无砟轨道结构上拱的病害,采用现场调查、物探及钻探验证的方法,查明仰拱及填充厚度不足、隧底积水是导致病害段轨道几何位移的主要原因;根据病害段实际情况,采取限速45 km/h、锚杆加固隧道边墙、切断钢轨及道床板(保留支承层)后,设置短轨并利用两端既有的道床板支承层及仰拱填充架设钢垫梁,分段拆换仰拱、填充及支承层,分段现浇道床板,恢复轨道结构,实现隧底病害的彻底整治。     

高原大风地区双块式无砟轨道伤损现状及主要特征

以兰新高速铁路作为研究对象,总结出高原大风地区双块式无砟轨道伤损类型主要为道床板裂缝、轨枕离缝、道床板上拱、支承层混凝土粉化和聚氨酯嵌缝材料伤损,分析其伤损特点及形成原因。同时,对聚氨酯嵌缝材料离缝和无砟轨道道床板裂缝进行了跟踪观测,结果表明,聚氨酯嵌缝材料离缝病害仍在发展,而桥梁段、路基段和隧道段无砟轨道道床板裂缝病害已趋于稳定。     

单元双块式无砟轨道支承层假缝设置优化

单元双块式无砟轨道支承层假缝与道床板伸缩缝对齐设置能够有效引导支承层裂缝发展,但伸缩缝位置轨道结构竖向抗弯刚度较小,列车通过时基床应力应变幅值较大,且在多雨潮湿环境中,雨水等杂物易侵入下部基础,破坏结构稳定.针对支承层假缝与道床板伸缩缝对齐设置存在的缺点和不足,对支承层假缝设计进行优化:伸缩缝位置支承层上表层铺设一定长度的土工布,土工布中心线与伸缩缝中心线重合,土工布两侧支承层分别切割深度为支承层厚度1/3的假缝.土工布的铺设使得板端形成一定长度的分层隔离区,通过对不同长度隔离区设计方案在温度、温度梯度或列车荷载等作用下的响应分析,并结合现场施工经验,发现隔离区长度在800～1 000 mm或1400～1 600mm时结构性能良好.综合考虑,土工布铺设长度选为1 720 mm.     

某膨胀性围岩地层铁路隧道仰拱上拱原因分析及整治

某隧道长10 649 m,设计行车速度250 km/h,采用双块式无砟轨道结构,洞身通过地层主要为白垩系下统泥岩,局部夹薄层砂岩;在铺轨完成后,隧道局部段落基底出现不同程度上拱,导致无砟轨道道床板与仰拱填充表层脱空,仰拱及填充层开裂,轨道结构几何状态发生变化。通过现场调查、基底钻探、取样化验及局部破检探查等手段,查找、分析病害原因,根据病害情况及整治工期要求,分别采取仰拱返工、基底钻孔桩加固或锚杆加固等方式进行处理,如期完成了整治,确保线路开通运行。     

单元双块式无砟轨道对隧底上拱变形的适应性研究

针对隧底结构上拱变形容易导致双块式无砟轨道产生离缝或裂纹的问题,提出单元式道床板结构。采用双线性内聚力模型,计算分析隧底上拱条件下单元式道床板与隧底仰拱回填层之间黏结作用和预埋钢筋对轨道结构受力、变形以及层间状态的影响规律,并与纵连式道床板进行对比。结果表明：对于单元式道床板,层间黏结作用可有效抑制离缝的产生,黏结附加力使得道床板拉应力略有增大;层间初始黏结作用良好条件下预埋钢筋对轨道结构受力及变形影响不显著,上拱幅值过大使得层间黏结失效后预埋钢筋可改善层间状态。与纵连式道床结构相比,单元式道床板应力水平明显降低,离缝范围较小,层间离缝主要位于上拱中心板端位置。     

单元双块式无砟轨道土工布设置研究

兰新(兰州—新疆)铁路第二双线路基段拟采用单元双块式无砟轨道,单元道床板直接浇筑在纵向连续的支承层上时,二者层间良好的粘结制约了道床板温度应力的释放,也给支承层自身带来了较大的附加应力,易引起结构产生裂缝,并破坏结构整体的稳定性。在对试验段长期观测的基础上对结构铺设土工布前后的力学性能进行分析,结合试验段推板试验,给出单元双块式无砟轨道土工布设置意见:道床板与支承层之间需要设置土工布,板中设置销钉/钢管桩时,土工布为道床板与支承层间提供的摩擦因数不能小于0.6,若支承层设置纵向锯齿槽,土工布可以选用一般材料。     

双块式无砟轨道上拱离缝后动力性能评价

在高速铁路运营过程中,局部双块式无砟轨道道床板和支承层间发生了开裂,并在接触面上因温度变化而产生一定程度的离缝,这会引起道床板的空吊,形成动态不平顺,给行车的舒适性和安全性带来隐患。本文基于 ABAQUS有限元理论,建立了车辆-双块式无砟轨道耦合动力学模型,对比了车辆时速350 km时离缝存在与否两种情况下的车体及轨道结构的振动特性,从车辆运行的安全性以及轮轨系统的动力作用水平等方面来评价分析双块式无砟轨道上拱离缝的影响。研究结果表明：双块式无砟轨道上拱离缝后对行车车辆安全性指标及轨道结构的受力影响较大,需要及时养护维修。     

无砟轨道层间冻胀特性研究

针对严寒、富水地区高速铁路无砟轨道层间冻胀问题,采用有限元软件,利用升温方法对离缝区域材料施加温度荷载使其体积膨胀来模拟冻胀,开展了无砟轨道层间冻胀特性研究。结果表明:无砟轨道层间冻胀可使钢轨、道床板产生类似于半波正弦分布的上拱变形,但对行车平顺性影响较小;层间拉应力随离缝深度的增加在离缝深度小于1. 25 m时增加较快,在大于1. 25 m之后趋于稳定;层间拉应力随离缝长度的增加在离缝长度小于1. 00 m时基本呈线性增加趋势,在大于1. 00 m之后增加趋势变缓;层间拉应力随离缝开口量的增加而线性增加。建议加强富水地段排水措施,对长度大于1. 40 m、深度大于1. 25 m和开口量大于1. 60 mm的离缝及时进行注浆修复,以减小层间离缝的进一步扩展及层间伤损。     

板式无砟轨道轨道板与砂浆层离缝快速维修技术研究

板式无砟轨道轨道板与砂浆层离缝造成轨道结构应力集中,影响无砟轨道结构平顺性和耐久性。本文针对我国板式无砟轨道轨道板与砂浆层出现的离缝问题,结合国外高速铁路维修经验,提出了适合于我国客运专线运营的快速维修工艺,并对设备和材料进行了可行性分析,确定了异丁烯树脂低压注浆方案。结合已运营的客运专线出现部分轨道板与砂浆层的离缝问题,采用异丁烯树脂注浆加固填充后,轨检数据良好,经过两年运营,表明这套离缝快速维修技术行之有效。     

高速铁路双块式无砟轨道路基地段结构设计与施工技术研究

为了提高双块式无砟轨道的设计和施工质量,首先对路基地段双块式无砟轨道道床板和支承层的功能定位进行分析,提出连续道床板和分块道床板两种结构设计方案的主要特点和设计要点,并对两种设计方案进行结构受力和配筋计算。然后从抗压强度、结构耐久性、疲劳强度、裂缝控制等要求研究道床板混凝土的强度等级,提出道床板混凝土强度采用C40是足够的,且强度不宜太高。最后结合目前双块式无砟轨道施工和运营经验,提出道床板和支承层在施工过程中应注意的一些问题。     

岩溶隧道内无砟轨道上拱原因分析与治理

结合大对门隧道内无砟轨道,分析了岩溶地区隧道内无砟轨道上拱变形的特征、原因及影响因素,探讨了相应的治理方案。研究结果表明:岩溶地区由于地下水丰富,且具有良好通道,水进入仰拱填充层和无砟轨道垫层间形成较高的承压水头,导致轨道板抬升。针对病害原因,采用了打孔排水减压、底板锚固和增设泄水洞的综合治理方案。整治后基础稳定,说明该整治方案合理。     

双块式无砟轨道连续道床板裂纹修复材料性能分析

双块式无砟轨道在外界荷载作用下,连续道床板容易开裂形成裂纹,裂纹的产生会降低道床板的耐久性和承载能力,影响双块式无砟轨道在服役期间的使用与安全性。当连续道床板出现裂纹时,应该采取措施来维持双块无砟轨道的正常的使用和耐久度。基于有限单元法,建立含道床板贯通裂纹的双块式无砟轨道梁体模型,分析最不利荷载作用时所适合的修补材料,以期为双块式道床板裂缝维修提供一定的理论基础。研究表明:不同宽度裂纹对维修材料性能要求不同,随着裂纹宽度的增加,材料所受到的拉应力越小,越小宽度的裂缝对材料的延伸率要求越高。     

极旱荒漠地区无砟轨道道床板防裂措施

针对CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板现浇混凝土容易开裂的现状,结合新建兰新铁路极旱荒漠地区无砟轨道道床板的施工,总结出4种常见的道床板混凝土裂缝形式。分析了产生裂缝的主要原因,通过线外试验段选取了适宜于新建兰新铁路极旱荒漠地区无砟轨道道床板施工的最优混凝土配合比。在养护棚中制作道床板,浇筑混凝土时进行二次振捣并多次抹面,采取内掺养护材料、外喷养护剂的"内部抗裂、外部防裂"以及覆盖土工布等防裂措施,从而有效避免了道床板混凝土开裂,提高了无砟轨道道床板施工质量。     

桥上长枕埋入式轨道层间连接状态分析

针对桥上单层长枕埋入式无砟轨道的层间连接状态,建立长枕埋入式无砟轨道力学模型,应用有限元法,分析在多种工况作用下道床板和桥面板层间受力情况。结果表明:在整体降温、列车荷载、温度梯度和荷载组合的作用下,板间剪切应力在道床板两端达到最大,并从板边到板中逐渐减小,且道床板厚度的变化对层间连接状态有影响。在荷载的作用下,道床板板端一定范围内剪切应力会超过设计值2.75 MPa,产生层间破坏,影响轨道结构的耐久性,需要配置钢筋或者采取拉毛等措施加强层间连接作用,以使道床板能够正常使用。根据《钢结构设计规范》中钢筋连接件的计算公式对250 mm厚的道床板进行配筋设计,为长枕埋入式无砟轨道的推广使用提供理论依据。     

双块式无砟轨道裂纹对结构受力特征的影响分析

建立了含初始裂纹的CRTSⅠ型双块式无砟轨道空间有限元实体模型,对无砟轨道的受力特性进行研究,为无砟轨道的优化设计及其养护维修提供一定的理论基础。综合考虑列车荷载和温度应力的共同作用,求出了裂纹张开量和道床板纵向钢筋应力,并分析了裂纹深度和道床板配筋率对裂纹张开量和道床板纵向钢筋应力的影响。得出结论:(1)在列车荷载和整体温降共同作用下,无砟轨道道床板裂纹深度对裂纹张开量和裂纹处道床板下层纵向钢筋应力的影响不明显;(2)在满足最小配筋率的前提下,道床板配筋率对无砟轨道道床板裂纹张开量没有影响;在列车荷载和整体温降共同作用下,道床板配筋率对裂纹处道床板下层纵向钢筋应力的影响也不明显。     

无砟道床板间相对位移测量中感兴趣区域自动提取方法

轨道结构作为高速列车行车的基础,必须保证其良好的在役服役性能,有效地实现无砟道床板间位移测量是实现铁路无砟轨道结构服役状态保持的重要措施。针对无砟道床板非接触式位移测量中感兴趣区域(Region of interest,ROI)自动提取问题展开研究,提出一种基于Faster R-CNN(Faster Regions with CNN)的ROI区域自动提取方法,阐明无砟道床板间位移机器视觉测量原理和实现方法的计算流程。基于Keras图像数据增强模型进行无砟道床板间位移目标库的增加,建立人工标靶数据集。通过CNN中卷积层对测量数据进行特征映射图提取,计算映射图中每个特征点的标靶概率,通过分类和边框回归,精确标记图像中的人工标靶。通过安装某250 km/h的双块式无砟轨道线路的典型测点进行Faster R-CNN算法的准确性和有效性验证。研究结果表明：道床板ROI自动提取算法的召回率为99.16%,准确率为98.91%,可以有效满足无砟道床板间位移测量中精度和准确率的要求;与其他的常用YOLO v3,SSD和Fast R-CNN等ROI算法相比,Faster R-CNN方法的计算效率较好、准...     

道床板上拱对高速列车-双块式无砟轨道系统振动响应影响

为研究道床板上拱对无砟轨道结构性能和行车品质的影响,建立含道床板上拱的列车-轨道系统振动分析伤损模型,编制FORTRAN计算程序并进行模型验证。基于车轨系统空间振动分析理论,分别计算4种道床板上拱类型的双块式无砟轨道在高速列车作用下的空间振动响应,分析比较此系统振动响应随道床板上拱类型,不平顺幅值及车速的影响规律,并对道床板上拱伤损评级。研究结果表明:各种道床板上拱类型的车轨系统动力响应均随运行速度和不平顺幅值的提升而增大。速度相同时,考虑了复合不平顺和离缝的上拱类型4的车轨系统振动响应最大,而仅考虑高低不平顺的上拱类型1的车轨系统振动响应最小。车速300 km/h时,高程偏差为11 mm的道床板上拱类型1引起的车体垂向振动加速度、轮轨作用力,脱轨系数和轮重减载率峰值分别为0.918 m/s2,100.740 k N,0.305和0.255;而类型4依次为2.037 m/s2,185.219 k N,12.503和1.727。上述机理和数据可为道床板上拱伤损评级提供参考。     

复合轨枕无砟轨道疲劳试验研究

复合轨枕无砟轨道是一种新型轨枕无砟轨道结构,通过开展复合轨枕无砟轨道疲劳试验研究其疲劳性能。试验建立复合轨枕无砟轨道实尺模型并对其施加300万次疲劳荷载,观察轨道各部件在疲劳加载前后的伤损情况,测试疲劳加载前后钢轨、复合轨枕、道床板相对位移变化、轨距变化和道床板受力变化。试验结果发现:无砟轨道及其各部件在疲劳试验中均未出现疲劳损伤;轨道结构部件位移在加载前期略有波动,后逐渐减小并趋于稳定,道床板受力满足规范要求。研究结果表明:复合轨枕无砟轨道具有一定耐久性,为其进一步推广和应用奠定了基础。