广州地铁整体道床混凝土短轨枕病害整治

广州地铁整体道床混凝土短轨枕病害整治目前，作为解决城市交通问题最佳方案之一，地铁在各地建设如火如荼。而混凝土轨短枕因其使用寿命长，维护工作量小的优点，在地铁得到了广泛的使用。但是在广州地铁二号线，混凝土短轨枕在使用过程中，逐渐出现了一些病害，本文对这些病害产生的原因及整治方法进行了初步探讨。一、设备现状广州地铁二号线三元里至琶洲段开通于2003年，延长线琶洲至万胜围段于2005年底开通，全线长19.90km。除部分地段因减震需要采用弹性短轨枕、浮置板道床外，其余均采用整体道床混凝土短轨枕。短轨枕尺寸为563×220×170mm，Φ12钢筋，并留有两个螺栓孔。短轨枕在多年的运营中逐渐出现了一些病害，主要表现形式为轨枕与道床剥离、轨枕破损、螺纹套管失效等。其中，以中大至鹭江上下行、中大至晓港上下行、新港东至磨碟沙上行区间为主，共出现病害96处，主要位于曲线下股，具体数量见下表。轨枕承受来自钢轨的各向压力，并弹性的传递给道床。轨枕的各类病害削弱了轨枕的承载能力，降低了轨道整体刚度，影响到乘客舒适度，严重时将危及行车。二、病害分析及整治方法建设过程中，预制的轨枕按照0.625米的间距通过扣件挂在轨排上，待调整好轨道几何尺寸后再浇筑混凝土道床，使短轨枕下部埋入道床内，上部43mm露出。待混凝土凝固后，轨枕、道床就成为一个整体，并通过轨枕下部四条深入道床内的Φ12钢筋来提高系统抗弯、剪能力。在运营过程中，轨枕承受着钢轨传递过来的列车动荷载。在竖向上有列车、乘客重量为主的静轮重和附加动压力。横向上有列车蛇形运动、轨道不平顺所引起的车轮冲击钢轨的力，在曲线上还有车轮作用在钢轨侧面的导向力以及未被平衡的离心力。在纵向上有列车起动、制动时产生的力、钢轨爬行力及温度变化时产生的温度力。这些力是在运营过程中造成轨枕病害的主要原因。1、轨枕与道床剥离施工时，预制的轨枕与现浇道床的接触面，强度相对薄弱。在地铁高频次列车动荷载作用下，结合面不断受到竖向、纵向及横向冲击，当拉力超出其极限，最终将会导致轨枕侧面与道床剥离。继续发展可出现轨枕松动的现象。如果道床又与隧道二衬剥离或是道床内存在孔隙，导致水渗入道床，在列车冲击下，水极易通过轨枕与道床结合面挤出，有时还夹杂着结合面摩擦形成的粉末。最终形成冒水或冒浆现象。整治方法：1、在道床上沿着轨枕四边缘开槽，槽宽30—40mm，深50—70mm。2、将轨枕边缘凿毛。3、在槽内，靠轨枕边缘，每边埋入2个注浆嘴。4、清理槽内水泥块、灰尘。5、用快干水泥封槽。6、待水泥凝固后，通过注浆嘴注入环氧浆。需注意的是，在地铁运营前应确保水泥已经初凝。因此，应合理选用快干剂与水泥的配比，控制好水泥初凝时间。同时，为避免列车运行对初凝水泥的挠动，可拆除该处轨枕的铁垫板及胶垫，但不可连续多处拆除铁垫板。另外，针对轨枕连续松动地段可适当加装轨距杆，提高轨道整体刚度。2、轨枕破损轨枕破损主要表现为在短轨枕外露部分出现裂纹、掉块。裂纹也是由于列车冲击所引起，当裂纹发展到一定宽度，且深度达到保护层时，空气、水会沿着裂缝渗透逐步到达钢筋，引起钢筋腐蚀、生锈，而铁锈体积膨胀，在轨枕内部产生内应力，进一步引起开裂，并降低轨枕承载力。裂纹在冲击和内应力作用下继续发展将会产生掉块。掉块部分多与轨枕面呈45度角，主要出现在曲线下股轨枕。严重时会出现保护层破损露出钢筋。有研究表明纵向裂缝比横向裂缝对混凝土结构耐久性的影响要严重。因为钢筋混凝土构件的纵向裂缝引起的钢筋锈蚀会使保护层剥落，龟裂扩展会引起混凝土疏松、掉块。宽度和长度都不大的裂缝对轨枕承载能力几乎没有影响。因此可以采用修补办法将裂缝封闭，以提高结构耐久性。主要处理方法为采用环氧砂浆进行修补。工序为：1.清理破损面2.干燥后，在破损面或轻微裂缝处涂刷一层环氧浆液3.将环氧、沙、固化剂、增韧剂按照1：5：0.3：0.2的比例配制成环氧砂浆。4.用环氧砂浆对轨枕进行修补。由于环氧砂浆在未完全凝固时脆性较显著，为了达到最佳修补效果，同样需要将轨枕上垫板拆除。3、螺纹套管失效为了消除道岔尖轨部分的空吊，对滑床板下的水平胶垫厚度进行调整时，以及进行螺栓涂油时，都需要松紧地角螺栓。但是多次松紧地脚螺栓将会造成预埋在轨枕内的塑料螺纹套管失效，直接导致扣件扣压力不足。对此，可采用如下方法进行处理：1、拆除铁垫板或滑床板及胶垫。2、用合适的空心钻将螺纹套管取出。3、清理孔洞。4、将植筋胶注入孔内。5、将新的螺纹套管放入孔内。6、在植筋胶初凝前，调整螺纹套管的位置。7、恢复其他螺栓，8、待胶水凝固后再安装最后一个螺栓。在实践过程中，我们选用了喜利得hit-re500植筋胶，取得了良好的效果。通过对上述方法，我们取得了较好的整治效果，有效的消除了轨枕病害，保证了行车安全。但是我们在日常维护过程中，一方面要对出现病害的轨枕尽早处理，另一方面要精修细检，确保轨道几何形位，特别是保持轨道平顺，避免增加传递给轨枕的附加应力。