高速铁路线路病害与检测维修技术毕业论.doc

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主要研究内容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维修方法的分析阐述。主要技术指标或研究目标针对道岔、曲线、隧道、桥梁等铁路段的病害问题研究相应的维修方案，保证高速铁路的行车高速性、舒适性、安全性。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。论文完成时间、选题时间：2012年10月29日、查阅资料时间：2012年10月30日11月14日、论文初稿写作时间：2012年10月30日11月14日、论文修改写作时间：、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评分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1025302510成绩100指导教师评语：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评分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1025302510成绩100评阅人评语：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： 答辩题目对学生回答问题的评语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成绩指导教师评分评阅教师评分答辩评分总成绩系毕业设计（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%。XXXX学院道桥系毕业论文摘 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47 目 录摘 要I1绪论11.1高速铁路的概念11.2高速铁路的发展11.3铁路线路病害分析21.4高速铁路养护维修特点22铁路线路工程病害分析32.1道岔、曲线病害及整治32.1.1道岔病害分析及整治方案32.1.2 曲线主要病害分析及整治方案72.2隧道内线路病害及检测维修92.2.1 梨树沟隧道病害现状102.2.2病害维修技术102.2.3效果检验132.2.4原位探测162.3桥梁线路病害检测与维修172.3.1 概 述172.3.2 桥梁养护与维修的技术要点243高速铁路线路无损检测313.1病害(缺陷)机理分析313.2方法选择323.3典型探测333.3.1 正常的无砟轨道333.3.2 道床板与支撑层间病害343.3.3 道床板内部病害353.3.4道床板内钢筋异常363.3.5支撑层(CA砂浆层)裂损373.4 结论374高速铁路线路养护维修394.1线路设备修程修制394.1.1大规模修理施工394.1.2小规模修理施工394.2线路设备维修标准404.3线路检查及周期414.3.1静态检查414.3.2动态检查424.3.3钢轨探伤424.3.4线路维修天窗434.3.5线路养护主要流程434.3.6主要作业手段和方法43结束语45参考文献46致 谢471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、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。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。 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。 （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。 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。 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。 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11.5 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。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。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11，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710 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。验孔钻孔定孔位运转设备 下管 清孔 搅拌泵工观察注浆 拔管二次或多次注浆封嘴拔管 封嘴 结束图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。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、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 0.72.5 0.531.41裂隙2 5.78.6 0.651.663 9.412.0 0.481.58破碎4 14.517.7 0.621.665 23.028.2 0.631.496 33.827.7 0.581.707 39.844.8 0.651.73断裂8 45.750.1 0.661.88破碎9 50.251.0 0.421.562.2.4原位探测1）轨道板抬升。梨树沟隧道加固前轨道板与基岩脱空，脱空缝隙分布复杂、不均匀。从脱空缝隙加固点高压注入高强发泡树脂，沿裂缝将脱空缝隙填充，在压力作用下轨道板抬升，采用高精度水准仪测试轨道板，使其抬升达标。2）现场取芯。注浆加固后选典型工点进行钻孔取芯，芯样中高强发泡树脂凝固良好。在隧道5处加固点进行取样，轨道板与基岩脱空部位没有出现较大空洞，高强发泡树脂填充后形成的填充层厚度为16 mm，但其强度很高，质地密实，根据化学组分，其耐久性满足要求。目前，高速铁路一般采用无砟轨道，其结构病害也相继出现。梨树沟隧道内无砟轨道结构病害整治技术为高速铁路无砟轨道病害整治提供了新思路。针对无砟轨道结构病害，结合我国的实际情况及病害产生机理，应采用新材料、新工艺，以及快速修复技术，并对其开展进一步研究，建立一套全面系统的施工质量监控与管理方法，这对提升我国无砟轨道养护维修技术有重要意义。2.3桥梁线路病害检测与维修2.3.1 概 述1)桥梁养护与维修的意义运营桥梁是铁路工务设备中永久性的大型结构物，也是铁路行车设施的重要组成部分和确保铁路运输安全畅通的关键设备，具有结构复杂、技术性强、修建困难、造价较高的特点。一旦损坏，轻则限速减载，重则中断行车。我国铁路桥梁，由于建造年代不同、技术标准不一和设计施工中的局限性，存在着许多问题。随着我国国民经济建设的持续发展，铁路运输强度的不断增长，为适应列车提速、重载运输的需要，桥梁必须具有更高的承载、抗灾能力和安全可靠度，也对桥梁养护维修部门提出了更高的要求。因此，做好桥梁养护维修工作，对于确保铁路运输安全，促进我国经济建设的发展，具有十分重要的意义。2)桥梁养护与维修的要求桥梁养护维修工作，必须确立以“保证行车安全”为主要目标 ，遵循“设备质量保安全”的指导思想。正确掌握设备状态的变化规律和劣化程度，适时地进行修理，逐步达到“状态控制，周期均衡，设备改善，保证安全”，其基本任务是：(1)根据桥梁运营中的状态变化，合理投入人力、物力，适时进行维修养护，预防或延缓设备状态的劣化，经常保持状态均衡完好，以保证列车按规定的速度、安全不间断地运行。(2)随着铁路运输强度的提高，有计划地加固和改善桥梁设计状态，提高承载能力，满足建筑限界和孔径要求，增强抗洪、抗震能力，充分发挥使用性能。3)桥梁养护与维修的原则桥梁养护维修工作，既要满足铁路运输发展和行车安全的需要，而大部分施工作业又是在行车条件下进行既有设备的拆除恢复或修理更换。因此，必须讲求科学合理、安全可靠，遵循以下主要原则，力求在设备结构强化、作业手段先进、管理水平提高等方面有所成效。(1)全面贯彻铁道部提出的铁路主要技术政策和铁路工务主要技术装备政策的方针，结合实际需要和具体条件，制订桥梁养护维修工作计划和规划目标。(2)严格执行铁路桥梁建筑物大修维修规则规定的技术条件、技术标准、设备检查和管理制度等要求，同时还应遵照铁道部颁布的铁路技术管理规程、铁路工务安全规则等其它有关规章、规范、标准的规定，作为桥梁养护维修的基本法则。(3)桥梁养护维修工作应根据铁路运输需要和设备技术状态，按照“预防为主，预防与整治相结合”的原则进行，有计划地整治重大病害，加固改造设备，防止病害发生和发展，及时消除危及行车安全的处所，保持桥梁设备经常处于均衡完好状态，提高整体结构强度。(4)桥梁养护维修作业在保证安全和质量的前提下，应特别注意行车和人身安全，正确处理施工与运输的关系，在保证安全和质量的前提下，尽量减少中断行车和限制行车速度的时间。(5)积极依靠科技进步，全面实行现代化管理，大力发展养护机械化，不断提高工作效率和经济效益，逐步实现结构现代化、作业机械化、管理科学化。4)桥梁养护与维修的方式按照设备综合工程学的原理，桥梁设备的养护维修，要区别不同的结构类型，选择确切的修理方式、修理点和间隔时间，进行状态临界修或周期预防修。为此，必须合理地划分修程、制订标准、确定周期、建立体系。 (1)划分修程根据设备状态变化规律和故障特性，把桥梁的整个运用检修过程，划分为经常保养、综合维修和大修三个修程，实行“养修分开”的修理制度。由于整座桥梁设备是由多种不同构件组成的。各个构件相互传递着来自列车的荷载，并保持整体平稳完好。由于各个构件的材质不同、构造不同、功能不同，其自身的状态变化规律也不同。还应根据不同规律和构件特点，区分出保养、维修、大修的不同修程范围，确定不同修程的作业项目和要求。(2)制订标准在划分保养、维修和大修三个修程的界限后，还应解决每个修程在什么状态下做？做到什么状态？制订出相应的状态临界标准、作业质量标准和工作标准。使设备状态、作业质量、养修投入加以有效的控制。(4)确定周期为使桥梁养护维修工作有效运作，必须合理确定“临界修”位置和间隔时间长短的选择，也就是要确定合理的周期。由于桥梁设备的结构类型不同，使用条件不同，新旧程度不同，其“临界修”位置和间隔时间长短有很大的区别，因此，合理确定周期是桥梁养护维修工作中的一个重要决策问题。周期的合理确定，应以设备状态变化规律、设备安全可靠程度和总费用最节省为依据，一般取决于设备的变化速率和出现故障的平均间隔。所确定的周期，决不允许设备出现失修状态，以设备的储备能力略有过剩为好。但是，为了便于全局性的管理，所确定的周期从宏观上来讲，在可靠度容许范围内出现稍稍的“超前”或“过剩”还是正常的，因为比起“一刀切”的情况，毕竟大大减少了盲目性。由于同类型的桥梁，其变化的规律和速率不尽相同，因此，所确定的周期，对具体的每座桥梁来说，还要“因地制宜”，不能“一刀切”，要以状态控制来调整保养或维修或大修的间隔时间。还由于桥梁设备中桥面、梁体、支座墩台及附属设施的变化规律也各不相同，在确定周期时，也要进行合理的匹配。(5)建立体系为了使“状态修”的原则在维修养护中切实应用，还必须作出实施的具体规定，建立起保养、维修和大修工作管理体系。a.保养体系(a)通过观测分析找出不同部件的变化规律后，要重点找出与行车关系较大的部件的状态变化速率。(b)根据变化规律，统筹考虑，使每次保养后留有一定的储备能力，对保养作业做出具体规定，也就是做到什么状态的标准。克服劳力多，多保养，劳力少，少保养或追求“格上格”等盲目保养的状况。(c)要对状态质量和作业质量实行全面控制。对设备的检查，要根据“状态修”的需要，除做好常规检查外，还需开展全员、全设备、全项目的检查，建立检查负责制和状态分级控制的办法，对作业质量的控制，除强调作业标准化，严格作业纪律外，对关键项目运用质量管理图，实行作业质量控制。b.维修体系(a)根据设备状态变化规律和整体功能的需要，确定维修的控制项目和控制条件，建立状态标准。(b)以改善设备状态、均衡质量、延长大维修周期和设备使用寿命为目的，明确维修的项目范围和做法要求，建立工作标准。(c)明确维修在技术上和作业上的要求，也就是做到什么状态？建立作业标准。c.大修体系 (a)按照桥梁设备整体功能和安全可靠度的需求，根据状态变化规律和故障特性，确定大修的修程范围和控制条件。(b)以提高质量、均衡状态为目的，通过对更换桥面、钢梁涂装寿命周期最佳经济效益的分析研究，合理匹配三大修程周期，逐步走上设备良性循环的轨道。(c)明确大修工作的技术管理要求，建立作业标准和土作标准。5)桥梁养护与维修的基本内容 从桥梁养护维修的基本任务出发，为确保铁路运输安全畅通，适应列车提速、重载运输需要，桥梁养护维修应重点做好设备检查、状态分析评估和预防整治病害等工作。(1)设备检查检查是系统掌握设备状态的重要手段，为做好桥梁养护和大维修工作提供主要依据，并能及时发现和分析病害，据以采取有效的防治措施，正确规定列车运行条件。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