有砟轨道桥梁梁端轨道不平顺成因分析及病害整治

有砟轨道桥梁梁端轨道不平顺成因分析及病害整治

1宋朋超,2马磊

1身份证号：130429199007058438   

2身份证号：130124199001030030

摘要：道砟−细粒土试样在动荷载作用下，会发生道砟嵌入现象。动应力和细粒土层含水率的增加会加剧道砟嵌入程度。对于动应力较低、整体变形较小的试样，当含水率增加至一定程度时，其对道砟嵌入程度的影响会减弱，此时，主要由动应力决定道砟嵌入的程度。而对于动应力较高、变形较显著的试样，含水率增加能显著加剧道砟嵌入程度，甚至导致试样破坏。本文对有砟轨道桥梁梁端轨道不平顺成因进行分析，以供参考。

关键词：高铁桥梁；有砟轨道；梁端区域

引言

有砟轨道结构是我国及世界范围内最主要的铁路轨道结构形式。道床和路基作为承受列车动荷载作用的主要结构，在列车动荷载和环境因素的耦合作用下，动力效应显著。道床与路基接触部位常发生道砟嵌入和细粒土向上迁移现象，严重时引发道砟陷槽、道砟囊、翻浆冒泥、基床外挤和土石夹层等路基病害，增加了线路养护和维修的成本，也影响列车运行的平稳性与安全性。

1有砟轨道长轨

1.1底砟摊铺及轨枕摆放

（1）桥梁地段按每片梁一个循环堆码道砟及轨枕，全部堆码于桥梁一侧（左）。每片梁码放轨枕107根（根据梁跨及枕间距进行适当调整），轨枕堆码以4层为宜；堆积道砟140t（考虑底砟摊铺厚度及枕间填砟数量可以适当进行调整）。材料运至现场后进行留做通道右线底砟摊铺，底砟摊铺厚度以20cm~25cm为宜，压实密度为1.6g/cm3，摊铺宽度不小于5m（为码放左线轨枕后不影响左线底砟摊铺），底砟摊铺完成后按标准间距摆放右线轨枕，并将左线轨枕码放于两线间紧邻右线轨枕位置。然后进行左线底砟摊铺及轨枕摆放作业，左线道砟摊铺及轨枕摆布同步进行作业，以便于轨枕摆布完成后留作枕间回填道砟堆积于两线间。（2）路基地段因路基宽度大于桥梁宽度，轨枕码放于路基两侧而不影响底砟摊铺，紧邻电缆槽位置，道砟堆放于左线位置，16根1垛，每9.6m摆放轨枕，待材料到位后，在不影响轨枕摆放位置的情况下，同时摊铺双线底，留作轨枕间回填路面堆放，待轨枕摊铺完成后再进行枕木铺装作业。（3）现场配置25m（或12.5m）工具轨500m，配置数量以工具轨安装、回砟、捣固日完成量为准。轨枕摆放完成后，进行轨排组装（组装后轨排保证轨枕方正），然后拨道、回砟、整道、捣固，使轨枕各方向支撑稳固，随后拆除工具轨倒运至下区段进行安装进入下一循环。

1.2环保措施

在建设过程中要有完善的环保、护水措施，确保工程所处环境不受污染和破坏，并以“三同时”原则与项目本体同步实施环境保护和水保护工作。在施工过程中要有完善的环境风险防范措施，确保施工现场（营区）、料场、水源保护区、公众聚集场所等场所的环境不受粉（烟）尘、噪声、废（污）水废物、电磁等污染和破坏。对因施工造成的扬尘等采取合理措施予以降低；对建筑垃圾、生活垃圾以及工程生产、生活废水的排放等按规定进行处理。严格控制建筑施工过程中的各种机械噪声，确保不超标噪声污染，同时加强夜间建筑施工的监督管理。要经常洒水，防止扬尘污染周边道路和道路交通运输施工便道。施工过程中的垫木、零配件、杂物等生产工器具要及时回收，铺轨过后的地段要工完料清。铺轨机械和机车废油应装桶回收，包括维修用的废油料也应装桶回收，严禁随地泼洒倾倒，更不能污染道床。

2大跨度悬索桥轨道线形精调技术

基于环境温度的CPIII网络测量方案,使用CPIII网络测量存在以下问题:1、大长度钢梁结构变形较大,导致CPIII网络测量技术指标难以满足规范约束要求;钢梁吊装结构由于温度变化等环境因素造成变形较大,导致CPIII检查点位置不稳定;轨道精度要求难以满足规格要求。根据温度、日照等外部环境因素,桥上CPIII检查点的三维坐标不断变化,影响桥上高速铁路的线性配置。考虑到外部环境变化在一定时间内周期性发生,提出了利用环境变化数据分析的CPIII网络安装技术,在相同时间的环境条件下采用CPIII网络重测方案,轨道线性测量校正,再进行大规模处理,以达到CPIII网络的绝对极限。为了解决CPIII网络技术指标在环境温度变化时难以满足偏差限制要求的问题,现场采用了快速测量方法。选择无风环境或温度比较稳定的轻风环境,清晨进行CPIII网络重试并提交数据,次日清晨根据第一天的重试结果进行轨道线性试验并提交数据,第三天清晨将设计方案的改进输入机器进行改进。在最近的校准工作之后,在相对稳定的温度下,在没有风或风的情况下,在第一天凌晨再次测试和评估CPIII网络后提交了数据,并在第二天凌晨使用第一天的重新测试结果来验证轨道线,以确保线路在相对稳定的CPIII网络的绝对约束下形成理想的线性结构。

3整治措施及结构优化

3.1分类和重点地段整治　

根据以上分析得知，温度变化作用是影响梁端轨道高低平顺性的关键因素，结合轨道几何状态动态管理值及养护规定，分类开展轨道病害整治研究。根据速度250km/h有砟轨道高速铁路轨道高低不平顺峰值，给出如下整治建议：（1）2mm以内无需整治；4mm以上需整治；2~4mm根据季节监控开展有计划整治，对轨道状态进行有效控制。（2）曲线地段要严格控制，标准适当提高，防止小水平三角坑造成的曲线品质不良（曲线地段更为敏感）。（3）对TQI大于4mm以上的地段要合理安排大机捣固，防止列车运行舒适度下降。（4）对未设置温调器或有温调器但无梁端伸缩装置的连续梁梁缝要建立温度跨与轨道高低不平顺关系台账，关注温度变化，及时有效预防严重不良轨道高低不平顺等病害的发生。（5）大于6mm地段，除整治外还需进行有目的性分析，包括道床密实度和钢轨焊缝等其他因素，同时非厂焊钢轨要尽量避开梁端，尤其是温度附加应力较大的梁端区域。

3.2梁端轨道结构优化设计探讨　

对于高速铁路有砟轨道中小跨度及未达到设置温调器或设置温调器却不满足设置梁端伸缩装置的较大跨度桥梁，当前，梁端有砟轨道结构都设计为连续过渡形式。以32m简支梁为例，梁缝处采用一端固定、一端自由的10mm厚钢板搭接，从而实现梁端区域有砟轨道结构连续过渡。根据前文分析，有砟轨道桥梁梁端轨道在温度作用下会产生一定程度的高低不平顺，且随着温度跨的增大，轨道高低不平顺值进一步增大，严重时会引发行车安全性问题。对此，需解决温度作用下桥梁与道砟伸缩同步的问题，也即在温度作用下，尽量保证道砟在梁端区域产生较小的多余伸缩空间，由于此类桥梁在温度作用下的伸缩量有限，建议可在梁端设置挡砟板，A2′与O2′为A梁活动端挡砟板，B1′与O1′为B梁固定端挡砟板。降温时，在梁端挡砟板的作用下，有砟轨道系统与主梁收缩一致，形成A2′-O2′-O1′-B1′的收缩空间，且此空间无需道砟填充，此收缩方式可显著降低梁端道砟结构在温度作用下的多余收缩空间，从而有效改善梁端轨道的平顺性，减少运营单位的养护维修工作量。

结束语

1)环境温度和附加荷载对大跨度桥梁线路影响较大,施工时应合理控制温度和荷载条件,以满足桥梁线路设计的要求。2)在轨道第二阶段采用恒载均匀分布方案,可以减小施工荷载误差对桥梁线形的影响。利用基于环境温度驱动的CPIII网络测量方案和基于控制测量点的线路形状动态调整技术,可以忽略温度变化对测量精度的影响,及时动态调整,控制线性形状以满足设计要求。3)经过现场试验,武峰山长江大桥主桥钢轨TQI小于7mm,车辆行驶速度为275km/h,达到了预期目标,验证了本文提出的高速铁路大跨度桥梁轨道线路控制技术的合理性,可为今后类似线路的建设提供参考。

参考文献

[1]梁延科.既有时速250km高铁提速轨道适应性研究[J].铁道标准设计,2022,66(09):26-30.

[2]赵振航,付娜,姚力,李成辉.基于功率流方法的再生复合轨枕减振机理研究[J].铁道学报,2021,43(11):129-136.