浅谈高速铁路轨道技术

文库 (50) 2021-04-25 17:24:54

引言
虽然高铁轨道具有与普通铁路轨道相似的结构,但是其多项性能均优于普通的轨道,尤其是平顺性、可靠性以及安全性,在对高铁轨道进行优化时,应当结合高铁列车的主要特点,使用具备更高质量的结构构件,控制列车的运行质量,通过改良轨道具有的力学性能来使高铁保持更加平稳的运行状态。现以高速铁路为研究对象,分析轨道建设过程中常用的技术手段与实际应用情况。
1结构设计要求
①保证结构的稳定性铁路轨道结构是连续的长大工程结构物,在客、货混运的条件下,既要保证客车较高运行速度对轨道高平顺性的要求,同时又要满足货车较大轴重对轨道重型化的要求,而货车较大轴重又时刻破坏着轨道的平顺性,威胁着客车的安全。寻求这样一个平衡点,对轨道结构而言,就是结构和部件的强化和优化。在高速客运专线条件下,轨道结构的设备和材质都得到加强,轨道各部件的静力强度已不是对轨道整体结构承载能力起控制作用的因素。②保证平顺的运行表面为保证高速行车的需要,轨道必须为列车提供平顺的运行表面。轨道的不平顺从结构上大约可以分为3种类型,即结构不平顺、附加不平顺和动态不平顺;从波长区分则有长波不平顺和短波不平顺。结构不平顺是指由于轨道结构及部件固有的不平顺,如钢轨表面由于轧制工艺造成的钢轨垂向弯曲、焊缝凸凹不平、轨道铺设和整道时形成的不平顺;附加不平顺是指在运行过程中由于各种原因形成的不平顺,如钢轨表面不均匀磨耗、钢轨踏面剥离掉块、有碴轨道因道碴飞溅在轨面辗压形成的轨面伤损、钢轨弹性垫层破损等;动态不平顺是指在列车运行中产生的不平顺。
2高速铁路轨道技术
2.1排水强化技术
线间封闭层排水强化方法主要为增设排水坡和排水沟。设置排水坡时,需要将原封闭层混凝土全部清除后再重新浇筑,施工劳动强度大,混凝土拌和、运输量大。运营线路为了防止泵送管道触碰接触网,常禁止采用混凝土泵送设备,也增加了规模化的混凝土浇筑难度。排水沟一般设置在封闭层中间部位,直径一般小于30cm,混凝土凿除量和重浇量小,便于设置。基于此,线间排水强化采用增设排水沟的方式。当路肩封闭层与路基层间脱空严重时,可根据情况选择增设排水坡的方式处理。排水沟包括暗沟和明沟。排水暗沟是在线间封闭层混凝土中部埋设排水盲管,并设置排水口,雨水通过排水口和排水盲管流入集水井。排水暗沟的排水口数量较少,排水能力有限,雨量较大时局部可能存在积水问题。而且,排水盲管在埋设和长期排水过程中,常会由于施工或脏污杂质堆积等原因,导致排水通道阻塞,甚至失去排水功能。同时,排水暗沟不可见,阻塞问题难于及时发现,日常的养护维修困难。排水明沟直接暴露在户外,便于雨水排放,养护人员可按期、及时对排水通道进行清污工作,排水功能的长效性好。基于此,线间封闭层排水强化采用挖设排水明沟的方式。
2.2高程调整技术
高速铁路轨道高程调整之前,应先用电子道尺检查轨道关系并记录相关数据,确定调整数据后,用来对比调整的准确性。高速铁路轨道高程调整应留一根钢轨为参照,松开另一条钢轨扣件进行高程调整,每次松开的扣件数不能过多,连续松开的扣件数不得超过10个,钢轨调高的方式主要有2种,分别是轨下调高垫板和铁垫板下调高垫板进行钢轨的高程调节。高速轨道高程调节范围为-4~+56mm。用轨下调高垫板调整轨道高程时,是在钢轨下的轨下垫板和铁垫板间放入所需厚度的轨下调高垫板,为确保轨道状态安全稳定,防治垫板在压力下窜出,调高垫板数不得超过2个,调高垫板总厚度限制在1cm以内,且最薄的调高垫板应位于下部。用铁垫板下调高垫板下调整轨道高程时,是在铁垫板和绝缘缓冲垫板之间垫入需要厚度的调高垫板,为确保轨道状态安全稳定,铁垫板下调高垫板的数量不能超过2个,总厚度不能超过1.6cm。
2.3优化轨下基础
轨下基础在轨道系统中需要对多种作用力进行承担,同时还可将其传布给道床,还可帮助有效保持轨道的位置、方向与轨距。建设轨下基础时,应当注重保持该轨道构成系统的耐久性,通过应用更高质量的原材料来保证轨下基础的品质。使用混凝土来构建轨下基础时,必须考虑到养护与加固工作所消耗的成本,混凝土具有良好的耐久性,因此后续养护工作消耗的资金比较少。建设者应当考虑到结构的防冻处理工作,根据级配要求来配置轨下基础需要使用的材料,骨料与水泥这2种原材料必须具有充足的活性成分模,同时洁净程度与细度模数也应当达到相应的标准。结合新的轨下基础施工工艺,技术人员还需将搅拌工艺技术与自动控制技术结合使用,通过自动记录系统来优化材料参数控制工作,根据钢筋应用要求来对钢筋进行张拉处理工作,合理地振捣与灌注混凝土材料,对轨下基础处使用的混凝土材料进行养生时,可将蒸汽养生与自然养生方法结合使用,根据工艺技术要求来完善养生工作,精准切割钢筋材料,通过定位技术来将扣件应用到合适的位置。
2.4注浆填充技术
道床与路基层间离缝和空洞注浆填充方案主要为垂直注浆和侧向注浆。垂直注浆是将灌浆材料从无砟轨道混凝土表面向下垂直或成一定角度灌注至路基基床表面,一般情况下浆液分散面与注浆方向夹角为45-90°;侧向注浆是将灌浆材料从无砟轨道两侧直接对道床与路基层间离缝和空洞注浆,浆液分散面与注浆方向在同一平面。侧向注浆填充可直观地根据道床与路基层间离缝严重程度及分布情况布设注浆孔,注浆准确率和效率高。但是,当道床与路基层间离缝宽度较窄时,侧向注浆管内浆液的有效灌注面积小,有效注浆压力和注浆速度低,难于将其灌注饱满。而且,侧向钻孔深度较深,混凝土粉末易将窄缝隙阻塞。垂直注浆弥补了侧向注浆的不足,有效注浆面积受离缝宽度影响较小,对道床与路基层间不大于10mm离缝的注浆效果好。基于此,针对道床与路基层间大于10mm的离缝和空洞,宜采用侧向注浆填充的方式;对道床与路基层间小于等于10mm的离缝,宜采用垂直注浆的方式。将注浆泵连接好后进行压力灌浆,灌浆压力不大于0.3MPa,保证一次性灌注饱满。注浆过程中随时观察相邻或对面的注浆管有无浆液冒出,如果出现串浆现象应立即停止注浆并封闭此注浆管,换孔注浆直至彻底灌注饱满为止。注浆施工应于封锁点结束前30min停止施工,保证灌注材料有足够的固化时间,强度满足通车需求。注浆时进行全过程变形监测,注浆完成后进行线路变形复测,确保行车安全。
结语
该文结合现代高速铁路的轨道建设要求,分析了结构设计工作,并选取轨道结构系统的重点部位进行具体地研究。设计与建设高铁轨道时,设计者应当结合区域的地势与地质情况,根据国际标准来保证轨道设计工作的规范化,针对轨道各处常见的缺陷问题,来改善施工工艺,可以尝试通过大量运用混凝土材料来提升轨道的强度水平,我国现有的高铁轨道建设技术仍旧处于发展阶段,结合国外的先进轨道设计经验,还需取得更多技术层面的进步。

THE END

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