【正文】 四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院道橋系畢業(yè)論文 1 1 緒論 現(xiàn)在高速鐵路飛速發(fā)展，大規(guī)模修建高速鐵路客運(yùn)專線，發(fā)展了各種類型的無砟軌道、有砟軌道、無砟道岔等，運(yùn)行速度達(dá)到 350km/h，最高速度達(dá)到了 394km/h，在修建高速鐵路技術(shù)方面已列居世界首位。 高速鐵路的概念 高速鐵路一般是指運(yùn)行速度達(dá)到 200km/h 以上的鐵路，是由適合于高速運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)施、固定設(shè)備、移動設(shè)備、安全保障系統(tǒng)和運(yùn)輸組織方法有機(jī)結(jié)合起來的系統(tǒng)工程，是當(dāng)代高新技術(shù)的綜合集成。 2020 年，我國鐵路營業(yè)里程達(dá)到 11 萬公里以上，其中新建高速鐵路將達(dá)到 萬公里。 高速鐵路的發(fā)展 高速鐵路是現(xiàn)代世界鐵路的一項重大技術(shù)成就，它集中反映了一個國家鐵路牽引力、線路結(jié)構(gòu)、車輛技術(shù)、列車運(yùn)行控制、運(yùn)輸組織和經(jīng)濟(jì)管理水平等方面的發(fā)展和進(jìn)步，也集中體現(xiàn)了一個國家科技和工業(yè)化發(fā)展的水平，以及鐵路運(yùn)輸管理的水平。高速鐵路的成功，不僅使鐵路產(chǎn)業(yè)在各種交通運(yùn)輸工具的競爭中呈現(xiàn)勃勃生機(jī)，也有力地促進(jìn)了國民經(jīng)濟(jì)的增長和社會的進(jìn)步。據(jù)統(tǒng)計，目前，全世界擁有或正在建設(shè)高速鐵路的有德國、法國、西班牙、意大利、瑞典、荷蘭、比利時、英國、日本、韓國、中國等 12 個國家及地區(qū)，進(jìn)行研究和規(guī)劃的國家及地區(qū)有 6 個，已經(jīng)建成高速鐵路總長達(dá) 8000km 以上。路基、道床隨時發(fā)生變形 ,線路設(shè)備不斷機(jī)械磨損 ,計劃維修、緊急補(bǔ)修和重點整治比例安排的不合理 ,維修方法不當(dāng) ,以及周期性的大、中修工作未能夠及時進(jìn)行 ,因而對鐵路線路造成諸多病害。從維修中可以看到 , 鐵路軌道結(jié)構(gòu)破壞主要以線路爬行、鋼軌及接頭聯(lián)接零件病害和曲線病害居多。以規(guī)定速度安全、平穩(wěn)和不間斷地運(yùn)行。因此要在吸取國外經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國的特點， 使線路的養(yǎng)護(hù)維修做到靈活和統(tǒng)一。由于高速鐵路行車速度高，車輛軸重較輕且品種單一，荷載變化具有重復(fù)性和周期性，因此對軌道平順性 要求很高。線路狀態(tài)修是以線路設(shè)備運(yùn)用狀態(tài)為基礎(chǔ)，通過監(jiān)測手段掌握線路設(shè)備的工作狀態(tài)，分析確定線路設(shè)備是否處于正常狀態(tài)，在線路設(shè)備狀態(tài)臨近失效控制線但尚未出現(xiàn)故障時，進(jìn)行適當(dāng)和必要的維修，使設(shè)備始終處于可靠受控狀態(tài)。隨著列車提 速和重載列車的開行，線路周期性與隨機(jī)性變化疊加引起的線路晃車現(xiàn)象日益突出，特別是在道岔、曲線處更為明顯，控制線路晃車發(fā)生已成為日常養(yǎng)護(hù)維修工作中的一個重要內(nèi)容。 道岔病害分析及整治方案 1） 共性問題 病害 1：道岔與前后線路銜接不良，線路方向和高低超限。 （ 2）整治方案： ，采用全站儀對道岔位置進(jìn)行精確定位，對既有線間距進(jìn)行測量，對線間距不符合要求的線路進(jìn)行全面撥改，確保道岔平縱斷面位置精確。 100150m 線路為一作業(yè)單元，道岔大機(jī)搗固前精確計算道岔起撥道量，每隔 5m 將直撥道量于線路上，以便大機(jī)進(jìn)行精確撥道。 、后曲線撥量，大機(jī)搗固作業(yè)前補(bǔ)足道砟，作業(yè)后及時恢復(fù)安裝道岔地錨拉桿。 時，有定位觀測樁 的， 首先測量線路橫向位移量，利用測量結(jié)果確定撥道方向和撥道量；無定位觀測樁的，首先要從線路前后兩個方向來確定撥道方向，然后根據(jù)方向偏差，確定各部位撥道量并合理確定回彈量。2mm 以內(nèi)，最大垂向偏差控制在 177。 病害 2：軌距超限。 （ 2）整治方案： ，嚴(yán)格按照道岔設(shè)計圖鋪設(shè)岔枕和安裝聯(lián)結(jié)零件，并嚴(yán)格進(jìn)行預(yù)鋪檢查驗收。 、銹蝕和缺少的軌距擋板。 ，及時復(fù)緊連接零件和更換立螺栓，減少曠動間隙。 （ 3）整治標(biāo)準(zhǔn)：軌距誤差控制在 177。 病害 3：軌向不良（包括鋼軌不均勻側(cè)磨） （ 1）原因分析：一是軌距變化不均勻；二是與區(qū)間無縫線路鎖定軌溫差超標(biāo)，鋼軌發(fā)生縱向位移，限位鐵（限位器）扭曲或頂死；三是鋁熱焊頭支嘴形成硬彎；四是西安農(nóng)林科技大學(xué) —— 畢業(yè)設(shè)計 5 局部一側(cè)水平或暗坑吊板，造成兩股鋼軌受力不均勻；五是鋼軌交替不均勻側(cè)磨。 ，消除道岔應(yīng)力集中。 易發(fā)生變化處所，安裝地錨拉桿。 （ 3） 整治標(biāo)準(zhǔn)：用 20m 弦測量，連續(xù)軌向偏差控制在 177。消滅接頭、轍叉、尖軌、鋼軌作用邊肥邊和軌頂內(nèi) 側(cè) 不圓順。 （ 1）原因分析：一是道床污染板結(jié)、排水不良，造成線路暗坑吊板和翻漿；二是接頭、焊道凸凹不平；三是可動心軌部分與翼軌間存在高低不平順；四是道岔轉(zhuǎn)轍部分及可動心軌、電務(wù)轉(zhuǎn)轍機(jī)等無法實施正常搗固，道床不密實；五是尖軌及心軌變截面處軌面出現(xiàn)坑洼；六是鋼 軌母材垂直方向軌面原始不平達(dá) 。 ，消除接頭焊道軌面不平順，消除或減緩附加沖擊力。 ，消除暗坑吊板。 病害 5：直尖軌拱腰變形。 （ 2）整治措施： ，按照跨區(qū)間無縫線路管理標(biāo)準(zhǔn)，對不符合標(biāo)準(zhǔn)的無縫道岔進(jìn)行應(yīng)力調(diào)整，恢復(fù)尖軌與基本軌設(shè)計位置，調(diào)整限位鐵。 。 （ 1）原因分析：一是尖軌拱腰變形；二是轉(zhuǎn)轍部分暗坑吊板；三是曲股軌距過大；四是 頂鐵磨耗；五是電務(wù)轉(zhuǎn)轍設(shè)備調(diào)整不到位。 ，消滅轉(zhuǎn)轍部分的暗坑吊板。 ，消滅尖軌、基本軌離縫。 （ 1）原因分析：軌下墊片位置不正或鐵墊板下墊普通墊片。 2)個性問題 （ 1）可 動心軌道道岔 病害 1：心軌離縫。 ：在電務(wù)配合下進(jìn)行調(diào)整。 ：心軌處道床不密實，暗坑吊板嚴(yán)重，扣件松動，列車通過時造成折斷。 病害 3：可動心轍叉軌頂面刨切坑洼不平，心軌與翼軌相對高度不符合要求，心軌拱腰、離縫。 （ 2）固定轍叉道岔 西安農(nóng)林科技大學(xué) —— 畢業(yè)設(shè)計 7 病害 1：心軌、翼軌磨耗低塌。 ：一是加強(qiáng)心軌及翼軌的肥邊打磨，預(yù)防心軌、翼軌掉塊；二是對心軌和翼軌進(jìn)行打磨，消除軌面不平順。 ：一是護(hù)軌不均勻磨耗；二是整治時不規(guī)范地加插墊片造成護(hù)輪軌變形。 病害 3：道岔構(gòu)造病害 ：道岔轉(zhuǎn)轍部位軌面不平順、叉心有 害空間、心軌端部與翼軌的相對高差等。 病害 4：固定轍叉位置偏斜。 ：調(diào)整軌距擋板號碼、安裝螺孔防磨套管，整治轍叉偏斜。 整治措施：根據(jù)曲線單元管理理念，曲線及前后各不少于 100150m 線路為一作業(yè)單元，采用全站儀進(jìn)行精確定位測量，大型養(yǎng)路機(jī)械精確定位撥道。 病害 2：曲線正矢不良，連續(xù)方向偏差。 2)加強(qiáng)軌距整改，軌距變化率達(dá)標(biāo)。 西安農(nóng)林科技大學(xué) —— 畢業(yè)設(shè)計 8 4)對曲線內(nèi)焊縫結(jié)合打磨作用邊改正軌距，對硬彎軌道進(jìn)行全面直軌。 6)加強(qiáng)曲線扣件復(fù)緊，使扣壓力符合要求。 整治措施： 1)采取搗墊結(jié)合，以搗為主的方法，積極采用沖擊式搗鎬。 3)加強(qiáng)曲線易晃車地點的巡視檢查，及時發(fā)現(xiàn)處理暗坑、吊板。 病害 4：小半徑曲線 “鵝頭 ”與反彎。 2）整治措施： (1)用繩正法計算撥道量，在曲線全長范圍內(nèi)撥道，并適合預(yù)留回彈量。 (3)合理設(shè)置軌距加寬、超高與正矢遞減。 (5)曲線頭尾處要保持足夠的道床并夯實。 1）病害原因：由鋼軌硬彎、道砟厚度不足、道床不密實、軌枕失效、螺紋松動、夾板彎曲變形或強(qiáng)度不夠 、軌縫不良等引起。 (2)調(diào)換 “支嘴 ”接頭夾板，矯直硬彎鋼軌。 病害 6：曲線鋼軌磨耗。 2）整治措施： (1)每年根據(jù)全年客貨車實測平均速度，檢算設(shè)計超高，并根據(jù)現(xiàn)場外軌側(cè)磨和內(nèi)軌壓潰情況及時調(diào)整曲線超高。 (3)合理定期安排鋼軌調(diào)邊使用。 (5)采用曲線上股鋼軌側(cè)面涂油，可有效減少鋼軌側(cè)面磨耗。 1） 病害原因：軌道不平順，道床處理不徹底、厚度不足、臟污、板結(jié)翻漿。 病害 8：曲線下股鋼軌壓寬。 2）整治措施：更換失效木枕、削平切壓木枕、更換磨耗及折斷墊板、打磨鋼軌。高速鐵路運(yùn)營環(huán)境復(fù)雜，其建設(shè)方法、基底結(jié)構(gòu)、使用狀態(tài)、載荷條件，以及氣候條件的差異導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)使用狀態(tài)復(fù)雜，出現(xiàn)不同程度的病害。路基病害造成高速鐵路無砟 軌道線路的軌道板與支撐層出現(xiàn)裂縫和沉降不均。高速鐵路隧道內(nèi)無砟軌道基底結(jié)構(gòu)應(yīng)具有強(qiáng)度高、剛度大、縱向變化均勻和長久穩(wěn)定性的西安農(nóng)林科技大學(xué) —— 畢業(yè)設(shè)計 10 特點，不允許有基底破壞和過大的沉降變形?，F(xiàn)以 分析北京 — 通遼快速鐵路梨樹溝隧道內(nèi)無砟軌道基底結(jié)構(gòu)病害現(xiàn)狀，提出病害整治原則。梨樹溝隧道在昌平端洞口處約有 100 m 的曲線，其余全是直線，朝通遼方向約有 4‰的下坡，修建于 1975 年，是京通快速鐵路在北京境內(nèi)最長的隧道。經(jīng)過長期運(yùn)營，梨樹溝隧道內(nèi)無砟軌道結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)不均勻沉 降，因施工或水蝕因素，在列車動載循環(huán)作用下軌道結(jié)構(gòu)超過強(qiáng)度極限產(chǎn)生開裂、下沉和翻漿冒泥，幾何尺寸難以保持。列車通過時，裂縫處出現(xiàn)噴水現(xiàn)象，可看到脫空的道床板產(chǎn)生較大的動變形，對道床板及軌枕產(chǎn)生不良影響，出現(xiàn)裂縫與崩裂。目前，無砟軌道線路行車密度大、天窗時間短，白天無法對運(yùn) 營線路進(jìn)行巡檢、維修，日常維修在夜間停運(yùn)時進(jìn)行。 （ 2）線路幾何尺寸變化應(yīng)在扣件和墊板調(diào)整量范圍，進(jìn)行調(diào)整不擾動道床，超出調(diào)整量范圍時需進(jìn)行整治。 西安農(nóng)林科技大學(xué) —— 畢業(yè)設(shè)計 11 （ 3）排水溝整治應(yīng)與軌道結(jié)構(gòu)整治同步進(jìn)行，避免重復(fù)作業(yè)。 2)病害整治方法 （ 1）基底換填。此方法整治徹底，缺點是施工工藝有待完善。主要用于軌道結(jié)構(gòu)破損嚴(yán)重地段。 （ 3）加強(qiáng)或增設(shè)排水設(shè)施。發(fā)生翻漿冒泥等病害時，應(yīng)增設(shè)地下排水設(shè)施，增加排水溝數(shù)量和深度。提高隧道內(nèi)無砟軌道扣件的可調(diào)變形量，以改 善無砟軌道對列車振動和沉降變形的適應(yīng)性。采用液壓和氣壓裝置，通過注漿管將水泥漿灌注到軌道與路基結(jié)構(gòu)的裂縫和空隙中，水泥漿以充填、滲透和擠密等方式排擠裂縫中的水、空氣和其他雜質(zhì)，并充填其位置，形成高強(qiáng)度、防水性能好的新結(jié)構(gòu)體。 3)梨樹溝隧道無砟軌道病害整治方法 針對京通快速鐵路梨樹溝隧道整體道床裂縫、下沉，以及翻漿冒泥等病害，采用注漿提升軌道板和精確定位方法。為此采用雙液（ A、 B）組分、高強(qiáng)發(fā)泡樹脂（ ）進(jìn)行注漿加固處理，填充無砟軌道基底結(jié)構(gòu)空洞和進(jìn)行底面密封，精確提升軌道板。與普通水泥材料相比，高強(qiáng)發(fā)泡樹脂（ ）固化快，可通過添加劑調(diào)整固化時間；對水不敏感；低黏度，與巖石、土質(zhì)和混凝土材料黏結(jié)良好；可精確提升無砟軌道板。其固化發(fā)泡后物理性能見表 21。為防止不正常固化，混合前先攪拌高強(qiáng)發(fā)泡樹脂（ ） B 液，適量混合，混合比例 1︰ 1，并采用特殊輸送泵進(jìn)行加溫灌注。采用注漿加壓裝置（壓力為 7～ 10 MPa）將漿液注入裂縫并充滿。 圖 21注漿孔平面布置示意圖 現(xiàn)場注漿加固施工工藝流程見圖 22。這些技術(shù)參數(shù)需根據(jù)現(xiàn)場實際情況和所用灌漿材料綜合考慮。針對梨樹溝隧道加固前后動變形進(jìn)行對比測試，檢驗隧道底板的加固效果。路基動變形測試關(guān)鍵在于基準(zhǔn)點的設(shè)置，基準(zhǔn)點位置的動變形應(yīng)滿足數(shù)據(jù)分析需要，一般基準(zhǔn)點位置的動變形很小。隧道仰拱基巖不好固定基點引出導(dǎo)桿，無法設(shè)置垂直基準(zhǔn)點。 （ 2） 結(jié)果分析。 注漿 封嘴 清孔 攪拌泵工 觀察 二次或多次注漿 拔管 運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備 下管 定孔位 鉆孔 驗孔 西安農(nóng)林科技大學(xué) —— 畢業(yè)設(shè)計 14 圖 23 加固前貨物列車通過時路基動變形 圖 24 加固后貨物列車通過時路基動變形 在測試位置，軌道板脫空處于病害狀態(tài)，貨物列車經(jīng)過時產(chǎn)生的動變形較大，造成脫空縫隙處積水上涌，出現(xiàn)噴涌。在軌道板與基巖脫空裂縫處高壓注入加固材料進(jìn)行加固，縫隙里的水被擠出，并填實裂縫。 2)注漿前后物探測試 梨樹溝隧道采用高強(qiáng)發(fā)泡樹脂（ ）充填方式進(jìn)行加固。 （ 1）雷達(dá)測線布設(shè)（見圖 25）。 （ 2）結(jié)果分析。隧道內(nèi)無砟軌道地 圖 25 雷達(dá)測線布設(shè)示意圖 段病害位置及表現(xiàn)形式見表 42，加固前后雷達(dá)測試剖面云圖見圖 6 和圖 7。 表 42 隧道內(nèi)無砟軌道地段病害位置及表現(xiàn)形式 序號 病害起止位置 /m 病害深度起止位置 /m 病害表現(xiàn)形式 1 — — 裂隙 2 — — 3 — — 破碎 4 — — 5 — — 6 — — 7 — — 斷裂 8 — — 破碎 9 — — 西安農(nóng)林科技大學(xué) —— 畢業(yè)設(shè)計 16 原位探測 1）軌道板抬升。從脫空縫隙加固點高壓注入高強(qiáng)發(fā)泡樹脂，沿裂縫將脫空縫隙填充，在壓力作用下軌道板抬升，采用高精度水準(zhǔn)儀測試軌道板，使其抬升達(dá)標(biāo)。注漿加固后選典型工點進(jìn)行鉆孔取芯，芯樣中高強(qiáng)發(fā)泡樹脂凝固良好。 西安農(nóng)林科技大學(xué) —— 畢業(yè)設(shè)計