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無砟軌道結構注漿抬升技術
 

一、概述:

無砟軌道以其良好的整體性和穩定性在高速鐵路建設中倍受青睞。我國無砟軌道地基、路基的工後沉降量較大,超過扣件的可調整範圍,導致線路平順性無法修複,隻能采取限速的方式通過,嚴重影響了高鐵的正常運營。

整體注漿抬升技術為這一難題的解決提供可能。

 

二、抬升原理:

對無砟軌道結構進行整體注漿抬升時,注漿材料通過專用注漿設備,在一定的注漿壓力下,經注漿管注入到無砟軌道結構的級配碎石基床表層中,如圖1所示。通過注漿材料和注漿壓力形成的液壓傳動效應以及注漿材料的膨脹力實現對有砟軌道結構的抬升。其具體抬升過程可分為兩個階段,即填充擠密階段和抬升填充階段。

在填充擠密階段,注漿材料從注漿管口流出後,在一定範圍內對既有空隙,如支撐層與級配碎石間空隙或級配碎石內部空隙,進行填充、擠密,此時,軌道結構不被抬升。

在抬升填充節段,注入的漿體與注漿壓力形成液壓傳動效應,同時,注入漿體在固化形成結構體的過程中發生體積膨脹形成一定的膨脹力,在兩者的共同作用下,軌道結構得以持續、平穩地抬升。

 

三、注漿材料(瑞米注漿2號)

瑞米注漿2號是一種雙組份化學注漿材料,其通過機械混合後,迅速發生凝膠化學反應,在較短的時間內形成固結硬化體,並可根據需要調整體積膨脹量。具有如下特點:

⑴ 施工環境適應性強:注漿材料是一種非水反應類材料,當環境溫度>5℃時,其在空氣、水中均能很好進行固化反應,具有較強的施工環境適應性。

⑵ 滲透擴散能力強、填充性好:在適當的注漿工藝下,其擴散直徑可達5m以上,且自由膨脹比可達201,填充能力強。同時,上部結構的反壓作用對填充範圍的下部結構具有擠密、壓實效果。

⑶ 充盈範圍可控:注漿材料混合後,在較短的時間內發生液態向塑態、固態的轉變。因此,通過控製相轉變時間,可實現充填範圍靈活調整,不需要設立帷幕來防止漿體外溢。

⑷ 密度小、重量輕,不增加結構荷載:注漿材料形成的結構體密度一般在100300kg/m3,遠小於水的密度,基本不增加結構荷載。

⑸ 凝結硬化快、強度發展快:注漿材料15min內可達設計強度的90%以上,完全滿足行車所需要的強度要求。因此,在軌道結構抬升後可及時恢複運營。

⑹ 體積穩定性好:注漿材料結構體形成以後,基本不產生體積收縮,且達到其破壞荷載的80%前,呈完全的彈性體性質,在疲勞和在作用下,基本不產生殘餘變形。

⑺ 耐久性好:高聚物注漿材料結構體具有較強的防水、抗凍、耐化學腐蝕性質,具有較好的耐久性。

 

 

瑞米注漿2號的性能指標:

項目

單位

數值

A組分密度

Kg/m3

1230

B組分密度

Kg/m3

1090

收縮率

%

0

膨脹率

20

初始反應時間

s

5

表麵幹燥時間

s

35

強度達到90%時間

min

15

膨脹力

psi

70

耐酸堿性

PH

310

 

四、注漿設備

    注漿設備主要有注漿機、發電機、空壓機、注漿管等組成(如圖2所示)

 

五、施工工藝:

1、施工準備:

1.1 結合施工量準備充足的原材料,並對原材料進行必要的檢驗,確保原材料質量;原材料硬密封並避免陽光直射。

1.2 主要施工設備及材料應運至指定地點。

1.3 多所有人員的分工進行再次確認,明確職責。

1.4 測量人員在需要修複的地段選取高程觀測基點,並完成待修線路左右股軌麵高程數據采集工作。

1.5 製定注漿抬升施工過程中各種記錄表格,做好全過程的數據記錄準備工作。

2、注漿孔位置確定:

根據無砟軌道結構鋼筋布置圖,確定鋼筋位置,再進行注漿孔布置。注漿孔布置時應盡量避開鋼筋、軌道、扣件、承載台、應答器、軌道電路等設施所在位置。

3、鑽孔

采用電鑽進行鑽孔,鑽頭直徑不宜大於30mm,鑽孔後采用特製木塞對孔進行臨時封堵,防止雨水進入軌道結構。

4、安裝注漿管

將注漿管塞入形影的注漿孔中並擰緊,已備注將適用。

5、注漿抬升與監控作業

待注漿設備工作正常、注漿材料性能穩定後,按設定的注漿順序、注漿節奏進行注漿抬升施工。注漿過程中,采用電子水準儀對左右軌道高程變化情況進行實時監測,采用全站儀對線路中線偏移情況進行實時監測,直到抬升高標抬升量後停止注漿。

6、拆除注漿管

在注漿完成後,應用專門設備將注漿管從注漿孔中拔出。

 

六、本技術與水泥基材料注漿技術優缺點對比(詳見下表)

項目

本技術

水泥基注漿技術

注漿材料

15min可達到設計強度的90%

24h可達到設計強度的30%

注漿設備

小型、輕便

龐大、複雜

施工工藝

簡單

複雜

物流量

小、組織靈活

大、組織繁瑣

最大抬升量

最大可達100mm以上,可控

最大抬升有限,且切不可控

抬升量控製

精確可控,±2mm

精度難控製,且易造成線路偏移

對軌道結構影響

附加荷載對地基的影響

 
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