中国铁建大桥工程局集团有限公司 安徽省黄山市 245799
摘要：随着城市轨道交通技术的飞速发展，除了便利人们出行外，城市轨道交通的发展也将对沿途改善经济水平产生一定的影响。我国某高速铁路的无砟轨道出现了拱变形问题，加之路基涵洞过渡段出现的膨胀问题，对线路日常应用产生了严重的影响。基于此，以下主要针对现场实际情况展开调查与分析，并借助室内试验着重针对路基填料以及地基土之内易溶盐含量与膨胀性展开了研究。
关键词：高铁隧道；无砟轨道；上拱整治
引言
我国高铁隧道轨道线路跨越区域较大，随着无砟轨道运营期的增长，轨道结构的病害发生频次和种类日益增多，夏季发生轨道板上拱已经成为无砟板式轨道最为显著的一种病害。目前高铁隧道上拱病害主要处理方式为洞外“封、注、排”，洞内“泄水、疏排、隧底锚固”等相结合措施。本文探讨板端植筋、板端植筋+板间切缝、凸台限位3种方式对轨道板上拱病害整治效果，对比分析不同整治方案的优缺点，为类似工程实践提供理论依据。
1试验概况
1.1模型参数的选取
无砟轨道主体结构由钢轨、扣件、轨道板、CA砂浆层、底座板和支承层组成，结合大量有关轨道结构病害上拱的参考数据，选取合适的计算模型参数。选用60kg/m型号钢轨，选取WJ-8型扣件，轨道板混凝土等级C55，且为工厂预制，与CA砂浆同宽，并采用C40混凝土浇筑底座板。采用有限元软件ABAQUS进行模拟分析，确保了计算结果的精度。
1.2整体模型建立与验证
钢轨、轨道板、CA砂浆层与底座板均采用8节点C3D8R实体单元建模，并通过装配、设置各个部分之间相互作用，施加边界条件形成整体模型，考虑轨道结构自重的影响，与某实际客运专线板式无砟轨道现场实测数据相差较小，整体模型建立正确性较高。
2病害段整治及分析
2.1板端植筋
考虑轨道板的实际尺寸，在板端位置植入2根钢筋。植入钢筋建模计算中采用非线性弹簧单元模拟，得到不同升温条件下，，相比未植筋的轨道结构，板端植筋后轨道结构上拱变形有较大幅度减小。在升温幅度30℃时，轨道板上拱垂直位移1.97mm，钢轨上拱垂直位移0.67mm，比未植筋时，轨道板上拱降低幅度为58.5%，钢轨上拱降低幅度为75%，特别是随着温度升高，表现得更加明显。这说明板端植筋能够有效地限制轨道板的上拱变形。
2.2板端植筋+板间切缝
板端植筋方式能够短期内解决轨道板上拱问题，但是在长时间运行会出现次生病害，比如植筋后相邻区域内出现上拱现象。主要原因是未解决高温天气下轨道板内存在较大纵向温度应力。依据于此，考虑在纵向上面交薄弱位置释放温度纵向应力，即在原板端植筋基础上，在板间接缝位置设置一条切缝，在板端设置两个纵向滑移销钉。植筋+切缝下轨道板和钢轨上拱最大变形，整治方案采用板端植筋+切缝处理下，轨道板和钢轨上拱量基本上差别较小。整体升温50℃时，植筋+切缝下轨道板和钢轨上拱最大位移分别为1.16mm和0.81mm，而仅植筋下轨道板和钢轨上拱最大位移分别为3.29mm和1.33mm。这说明采用板端植筋+切缝处理，比仅仅使用板端植筋整治效果更加明显。
2.3凸台限位
在板端中部以轨道板中线和板端接缝中线交点为中心，切出400mm×300mm矩形，在底座板内植筋浇筑混凝土形成矩形凸台进行限位，凸台高度与轨道板平齐，采用矩形凸台进行限位整治后，轨道板的受力变形量满足运行要求，相比较采用板端植筋+切缝处理方式，整治效果更好，但进行凸台限位处理，会对轨道结构扰动较大，施工成本和施工量也较大。
2.4整治效果分析比较
板端植筋的方式较快，施工方便，整治上拱病害后，变形量有较大程度的降低，对轨道结构影响较小，美观性较好；但在夏季高温天气影响下，轨道结构上的温度应力不能及时卸载，容易造成轨道结构次生病害发生，故通过采用板端植筋+切缝方式效果会更好，但加大了施工量。单板端植筋方式可以作为快速处理轨道板上拱的应急过渡方案。采用矩形凸台限位方式，取得整治效果最佳，对原有轨道结构的扰动较明显，施工时间和施工成本会增加，经济性和美观性较差。
3无砟轨道路基上拱偏移问题的整治措施
3.1措施一
（1）应力释放槽。需要在这一路基面中心位置建设一道应力释放槽，借此让路基之中的应力得以释放。借助导向架着重针对钻机予以精准定位，然后并排根管以及钻孔，其中孔径为15cm，待成孔后借助人工调整的方式使其成槽，其中槽宽为15cm，深度为2m，并在槽中添加适量的聚氨酯泡沫。（2）混凝土限位墩。应该在左线与右线支承层外层的路肩间隔大概4m的位置建设两个限位墩，而限位墩的材料以C30钢筋混凝土最为适宜，其规格为2m×1m×0．4m，与支承层之间的距离为40cm。所有限位墩都应该建设四排锚杆，若是与路肩侧三排相邻，则应该建设十个倾斜锚杆，但是若是与支承层侧一排相邻，则应该将垂直锚杆数量调整为八，并建设四个倾斜锚杆，其中倾斜锚杆总长度为3m，垂直锚杆总长度为2．5m，借助干钻的方式成孔，而孔径为5cm，钻孔深度应该在低于锚杆底部50cm的位置，待灌浆以后将锚杆插入其中。然后在各个限位墩中心两旁75cm的位置架构可调节机械支撑，并将其撑在支承层以外的钢垫板以上。利用一个断面将水平变形自动监测系统设置于其中，而埋设深度应该是在路基顶面以下的8m左右。借助高性能密封胶着重针对偏移部分和前后道床伸缩缝、路肩封闭层以及线间封闭层所出现的裂缝问题予以封闭处理。
3.2措施二
由于无砟轨道路基轨面所出现的上拱问题较为严峻，早已超过了要求范围，根据现场地址环境、水文环境、地形地貌、附近环境以及工程特性，针对这一段出现上拱问题的路基还能够借助加强防水的方式进行处理。在路基上拱段两侧分别建设截水渗沟，并且保证渗沟之内的波纹管顶部高程并未超过砾砂和岩砂分界面，促使两侧的地下水能够一起排到下游所建设的蒸发池之中。路基上拱左侧导流堤应该设置好埋入式脚墙，而脚墙基础应该最少埋设到砂岩50cm的位置。紧固线路两侧已经建设的排水干渠。顺着截水渗沟，在每隔30m的位置建设检查井，而深渗水暗沟排水管应该借助直径0．5m的带孔双壁波纹管进行埋设。左侧渗沟通过顶入1．5m钢管涵穿过路基与右侧渗沟相汇，共同排水至蒸发池之内。做好变形上拱检测工作以后，必须对线路左侧400m和右侧200m位置的地面缝隙进行挖掘，然后再借助2%的水泥加强回填土密实度。展开路基截排水方法和建设流程：第一，展开渗沟挖掘；第二，展开顶入圆管涵；第三，铺砌蒸发池；第四，铺设波纹管。在进行建设的过程中，高程累积沉降量虽然得到了改善，然而由于在短时间内无法将泥岩遇水的问题予以妥善处理，因此会产生一定的上胀量，由此可见，防水处理是能够降低泥岩雨水量的，同时能够减小路基上胀概率。
结束语
首先，借助对易溶盐含量、电镜扫描以及矿物成分所进行的分析，能够发现硫酸盐对水泥产生侵蚀对填料造成影响，致使钙矾石出现是造成这一路段路基出现上拱问题的主要诱因。其次，路基变形持续时间相对较长，同时会受到温度变化的影响。最后，借助以上两种治理方法，现阶段轨道结构所出现的上拱问题以及偏移问题都得到了改善。
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