四号线板式道床病害原因及整治措施

　　摘要：广州地铁四号线在国内城市板式道床轨道施工中首次采用预制混凝土板式道床、ZH砂浆填充垫层工艺。根据四号线日常养护作业中出现的病害，本文从分析病害发生的原因入手提出对策，对现有的检修提出完善意见，依据病害整治原则，制定病害整治方案，确保运营安全。

　　关键词：板式道床病害 病害成因 对策 整治办法

　　Abstract: Guangzhou subway line 4 is first to adopt concrete plate track bed, ZH mortar pad filling process. According to 4 lines daily maintenance work appears in the disease, this paper analyzes the cause of the disease occurs with countermeasures put forward, the existing proposed opinions perfect maintenance, according to the regulation principle disease, formulate disease treatment scheme to ensure safe operation.

　　Key Words: late track bed disease causes disease countermeasures to control

　　中图分类号：U449.7 文献标识码：A 文章编号：

　　广州地铁四号线在高架线上采用板式轨道结构，全长60.37km，线路状况为最小曲线半径为300 m、相应超高设置120 mm。桥面铺设32mm厚C50的ZH砂浆层，ZH砂浆层上铺设200mm厚C40预制混凝土板式道床，ZH砂浆层两侧铺设自粘防水卷材，上部为50~60mm厚纤维混凝土防水层,轨道板与桥梁面用4个抗剪销连接，抗剪销为钢材质，Φ30@260，其中深入到桥面以内部分为20mm。近些年四号线存在板式道床裂缝等现象，较重的出现道床下部砂浆层与桥面结合位松脱，上部道床与衬边混凝土结合位出现剥离。常见病害主要为抗剪销被拔出、混凝土防水层与道床板开裂、支撑层(ZH砂浆层)裂损造成道床板与支撑层局部剥离等三种病害。

　　1、 板式道床病害形成的原因分析及对策：

　　1.1 受力因素分析

　　从力学受力分析，现阶段板式道床有两种主要的形式，分别为博格板式形式以及日本新干线A型板式。现有公开文献上获知A型板式道床开裂剥离情况较少，后者的板式轨道由由60 kg /m 钢轨、弹性分开式扣件、轨道板、乳化沥青水泥砂浆、混凝土凸形挡台及混凝土底座等部分组成。两者最大的不同为抵挡道床板纵向以及横向位移的装置分别为抗剪销和凸型挡台。引用高耀耀以及高增增的文章，两种板式无碴轨道的力学对比分析：同等条件下，采用抗剪销的博格板式轨道比采用挡台的A型板式轨道承受了横向力大了一倍。易造成支撑层(ZH砂浆层)横向裂损，道床板与支撑层局部剥离，同时较大的横向力也容易造成施工中有缺陷的抗剪销失效(如钻的抗剪销孔不够竖直或者插入抗剪销时未能竖直插入，以及抗剪销与砂浆的结合性不良)。抗剪销的失效降低了板式道床抵抗横向位移的能力，加重了道床板与支撑层的剥离程度。

　　对策：横向道床阻力是保持轨道稳定、防止无缝线路胀轨跑道的重要因素，运营期间已无法对现有板式道床的结构进行更改，建议对抵抗横向位移能力较差的板式道床适当增设抗剪销数量，增加道床横向力的能力。

　　1.2 板式道床结构的影响

　　从结构分析，板式道床中的支撑层为ZH砂浆，无配筋，在列车持续荷载冲击振动下, 无配筋ZH砂浆结构更易发生裂损破坏。

　　对策：施工中建议ZH砂浆层增加钢纤维，在不影响灌注ZH砂浆的情况下，提高ZH砂浆层的整体性以及抗剪性。

　　1. 3施工工艺的影响

　　施工工艺流程：四号线板式道床施工中, 采用吊车布板、轨板联调的工艺工法施工板式轨道，施工工艺：结构移交、桥面清理→板式道床轨道基标测设→卸钢轨、扣配件→道床板的预制、运输及铺设→→轨道位置调整→钻设抗剪销孔→关模→轨道位置检查调整→灌注ZH砂浆。

　　该工艺为先铺设道床板以及钢轨定位完成后在从道床板顶部的2处浆孔灌注ZH砂浆。为了保证ZH砂浆的密实度，所采用的措施为在线路纵坡最高处紧靠道床板底板位置预留2个观察孔，并在线路纵坡最低处紧靠桥面位置预留2个排水孔，通过观察来确定。该措施易造成距灌注砂浆孔距离较远的支撑层正中央以及四周砂浆密实度不足，在支撑层(ZH砂浆)易形成欠密实区域。

　　对策：增加灌浆孔数量，可以考虑关模时沿道床四周预留布设灌浆斜孔，斜向道床内侧，深至桥面板处，以降低支撑层内空隙，提高密实度。

　　1. 4 施工质量的影响

　　从施工过程分析，存在未能对下层桥面进行充分的凿毛，浮渣去除、粉尘清除以及桥梁与道床板两层结构施工间隔时间较长，ZH砂浆未能充分保证流动性， ZH 砂浆强度未达到5MPa便拆除油顶和斜撑。

　　对策：充分凿毛，并用高压水枪清洗，清楚粉尘，严格执行施工流程。

　　1. 5施工中钢轨的伸长引起裂缝

　　在施工过程中， 先将钢轨精确定位和扣件拧紧，然后灌注ZH砂浆，在白天作业时因为高架段阳光直射外界温度比较高，钢轨的温度发生急剧升高，钢轨伸长，此时ZH砂浆正处于初凝状态无法抵抗这种变形应力也可能导致内部开裂。

　　对策：尽可能避免在高温时间作业，对轨温较高时采取措施适当降温。

　　1. 6 钢轨爬行带动道床板纵向位移

　　在日常养护维修过程中，除温度变化引起外，由于养护质量不到位，钢轨扣件扣压力不足、轨底空吊、轨向轨道几何尺寸不达标，在列车运行时车轮作用在钢轨上锁产生的纵向水平力引起轨道爬行，有时甚至带动施工质量较差的道床板一同移动。

　　对策：加强养护质量，确保扣件扣压力满足要求，杜绝轨底空吊，及时整改轨向几何尺寸不达标的情况。

　　1.7 水以及列车振动的影响

　　水是引起道床病害的重要因素，是造成翻浆冒泥和道床破损的重要因素，查阅资料，水在小于0.1mm的裂缝内，仍然会有4-1.0秒的流速。诸如上述几点因素造成道床板与支撑层(ZH砂浆)连接处、ZH砂浆层内部产生不稳定性，如果因为排水不畅等因素造成道床内积水，在列车长期行驶动荷载作用下，道床上下振动形成抽吸现象，造成水灾空隙中反复冲刷，带走了混凝土内骨料以及ZH砂浆，使得空间逐渐剥离并且恶化，形成了更大的空隙，形成道床板内部的病害，局部道床下部砂浆层与桥面结合位出现松脱造成移位。

　　对策：增强或者加强排水设施，发现裂缝及时处理。

　　引起板式道床病害的因素很多，不仅仅有施工上的，也有设计上的，同时也要加强于桥房专业的合作，桥梁基础下沉、梁缝拉宽同样会造成轨道板病害。加强桥梁检测数据的共享，及时检测桥梁基础下沉，梁缝拉宽情况，确保设备状态良好。

　　2、 板式道床预防措施及整改方案

　　现阶段国内地铁检修模式多以人工巡检为主，普通的巡道工巡检以及工班的日常保养对于仅是数毫米最多厘米级混凝土裂缝,靠人眼从外表上难以发现，更难发现道床内部的不密实、裂损乃至空洞。

　　2.1 预防措施

　　为了保证板式道床的正常工作状态，应对板式道床进行定期检查观测，及早准确的检测发现问题及时补修，需对现有维规进行补充细化、优化。

　　1)检查板式道床表面尤其是道床与衬边混凝土结合位以及是否出现裂缝，记录裂缝宽度、长度及形状，并跟踪记录是否持续发展。宽度在0.5mm以下且无发展的，多为混凝土收缩或者温度变化引起，一般不会形成病害，但是对板式道床整体性、防水性造成影响。

　　2)检查道床有无拱起或者下沉现象，并跟踪记录是否有发展。变化量可通过扣件以及轨下胶垫进行调整(不超过规范要求)，未持续发展，一般不会造成影响。

　　3)检查排水系统是否通畅，是否有淤塞，及时进行清理。

　　4)采用地质雷达法进行年检，检测混凝土结构层间裂隙、层内不密实或空隙、各混凝土层的破损或破裂及钢筋缺失和错位此类病害(缺陷)。现广州地铁一号线等隧道结构检测中已多处采用了地址雷达法，检测效果良好。建议试行按照3 km /h速度进行检测，对不低于45cm深度范围内的病害进行检测，识别道床板、轨道板内诸如空隙、钢筋、含水等病害，准确掌握板式道床状况。检测速度, 3 km /h。15 ns时窗, 主要考虑对45 cm 左右深度范围内病害的检测, 能够有限识别出道床板、轨道板内诸如空隙、钢筋、含水等病害。30 ns时窗, 主要考虑对1至5m 深度范围内病害的检测, 能够有效检测出支撑层内部、支撑层与级配碎石间的病害(缺陷)。

　　2.2 整治方案

　　四号线板式道床处于高架段，年降雨较多，需做好道床防水措施。根据板式道床的伤损情况，制定不同的病害整治方法，如表面涂膜法、灌浆加固处理法。

　　2.2.1 表面涂膜法

　　裂缝宽度在0.5mm以下的细微裂缝，采用防水涂料如环氧树脂进行涂膜覆盖，起到封闭裂缝和防水作用，防止裂缝进一步发展。裂缝宽度大于0.5mm时，沿着裂缝方向将混凝土凿成U型槽，采用环氧树脂补平，达到封闭裂缝的目的。该法仅对浅层裂缝有效果，无法深入到深层次内。

　　2.2.2灌浆加固处理法

　　通过表面涂抹法无法处理的，以及采用地质雷达法检测出支撑层等内部空隙甚至空洞等病害，采用灌浆加固处理法。该法已在四号线低涌~东涌上行ZDK40+090处桩号490、493部位道床得到应用。采用灌浆加固处理法务必做好道床检测措施，监测工作分灌浆前、灌浆中、灌浆后三个过程进行，当监测过程中发现道床抬动变形量超过允许的变形范围，则应立即停止灌浆，并打开灌浆管卸压，直至道床恢复正常。

　　结论： 本文分析了四号线板式道床裂缝等病害在设计、施工中存在的问题，由于运营后裂缝发展加上列车重复振动以及水的侵蚀，裂缝逐渐扩大形成病害。裂缝的存在降低了道床板的承载力，降低了板式道床整体的耐久性、抗渗性，也影响到美观和使用寿命，必须及时加以整治。本文提出了一些日常检修的完善措施，并提出了一套病害整改的办法。

　　参考文献：

　　1、 王菁 广州地铁4号线板式轨道垫层ZH砂浆受力分析 铁道标准设计 2007

　　2、 高耀耀 两种板式无碴轨道的力学对比分析 四川建筑 2009

　　3、 高文虎 广州地铁4号线高架段板式道床铺设应用 铁道标准设计 2007