CN112921712B - 一种高铁轨道板结构及其修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高铁轨道板结构及其修复方法，该高铁轨道板结构包括自下而上依次设置的底座、减震阻尼层和预制轨道板，所述预制轨道板与所述减震阻尼层之间设有第一粘结层，所述第一粘结层将所述减震阻尼层与预制轨道板粘接成整体，所述预制轨道板和/或所述减震阻尼层上设有将第一粘结层加热熔化的第一加热元件。本申请解决了预制轨道板与中间减震阻尼层之间难以脱离的难题，可以实现高铁轨道板结构的快速修复。
Description
技术领域
本发明属于轨道交通技术领域，尤其涉及一种高铁轨道板结构及其修复方法。
背景技术
高速铁路交通快速发展，给人们生活和经济建设带来极大便利。高铁轨道板结构支承着高速行驶的列车重力和频繁振动作用，对高铁线路平顺和安全保障意义重大。在保障高铁线路平顺安全的前提下，降低建造和养护维修成本，同时提高建造作业和后期养护维修效率，意义重大。
就技术层面来说，高铁轨道板采用三层主结构，最下层为底座，保持整个轨道结构的整体绝对刚度和大致的平顺；上部为预制轨道板，在施工作业中调整到绝对平顺状态，具备高强的刚度，保证在高铁长期运行中的稳定可靠；中间为减震阻尼层，该结构层为轨道板精准调平提供方便，同时具备减震和横向阻尼作用，必要时在高铁轨道板结构中使用底部或侧面挡台，减小高铁快速运行中轨道板的侧向位移。
综合考虑施工成本、工艺成熟度等综合需求，预制轨道板与中间减震阻尼层之间采用了混凝土胶结或沥青混凝土砂浆粘结方式，从而导致较易出现病害的中间层在后期修复时极为困难，尤其是在天窗期开展维修养护时，在短时间内完成施工作业难度和成本难以掌控。
高铁高铁轨道板结构病害主要包括轨道板伤损失效、线路沉降导致轨道板不平顺以及轨道板下结构层离缝、脱空等三类隐患，我国具有自主知识产权的现有CRTIII型高铁轨道板结构，中间减震阻尼层采用自密实混凝土，下部有下沉于底座的钢筋混凝土挡台，轨道板下自密实混凝土与轨道板胶结成一体，在后期修复时，提升轨道板必然将中间减震阻尼层一并提拔，使得伤损轨道板难以实现高效更换；另外，线路沉降时轨道板没有调平的高程空间和有效策略、轨道板下结构层离缝和脱空修补施工技术难度大，修复减震阻尼层或更换轨道板都十分不便，极有可能造成材料、时间、施工费用的大量浪费。
综上所述，业内急需有创新性的结构设计，既可以保证高铁轨道板结构的功能，同时也方便建造和后期运维施工。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种高铁轨道板结构及其修复方法，该高铁轨道板结构解决了预制轨道板与中间减震阻尼层之间难以脱离的难题，可以实现高铁轨道板结构的快速修复。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种高铁轨道板结构，包括从下到上依次设置的底座、减震阻尼层和预制轨道板；
所述预制轨道板与所述减震阻尼层之间设有第一粘结层，所述第一粘结层将所述减震阻尼层与预制轨道板粘接成整体；
所述预制轨道板和/或所述减震阻尼层上设有将第一粘结层加热熔化的第一加热元件。
具体的，第一粘结层采用在摄氏100度以上融化，在摄氏100度以下固化的材料制作。
具体的，所述第一粘结层为环氧树脂层或沥青混凝土层。
具体的，所述第一加热元件设置在所述预制轨道板的底面内。
具体的，所述预制轨道板的底面内设有温度传感器。
具体的，所述减震阻尼层与所述底座之间设有挡台结构。
具体的，所述减震阻尼层粘接固定在所述底座上。
具体的，所述底座与减震阻尼层之间通过第二粘结层粘接固定，所述底座和/或所述减震阻尼层上设有将第二粘结层加热熔化的第二加热元件。
具体的，所述减震阻尼层、第一粘结层和第二粘结层采用相同的材质制作，预制轨道板可以通过底部预留钢筋嵌入减震阻尼层，以增大轨道板横向阻尼。
具体的，所述第二加热元件设置在所述底座的顶面内。
具体的，所述减震阻尼层现浇自密实混凝土层。
一种上述高铁轨道板结构的修复方法，包括：
第一步：找出高速铁路线路上出现病害的高铁轨道板结构；
第二步：利用第一加热元件将出现病害的高铁轨道板结构的第一粘结层加热至熔融状态；
第三步：依据病害的具体类型作针对性处理
情况一.当病害类型为轨道板伤损失效时，直接提升轨道板使其与减震阻尼层分离，并重新更换新的轨道板后，冷却高铁轨道板结构，使第一粘结层固结，并确认修复后的高铁轨道板结构符合《高速铁路设计规范》要求；
情况二.当病害类型为线路沉降导致轨道板不平顺时，利用起吊装备平缓施压或提升轨道板使得轨道板平面高程整体符合设计要求后，冷却高铁轨道板结构，使第一粘结层固结，并确认修复后的高铁轨道板结构符合《高速铁路设计规范》要求，针对轨道板需要提升的情况，还需要额外补充注入第一粘结层材料，以对轨道板提升后产生的间隙进行填充；
情况三.当病害类型为轨道板下结构层离缝或脱空时，提升轨道板，在离缝或脱空位置处补充注入第一粘结层材料后，冷却高铁轨道板结构，使第一粘结层固结，并确认修复后的高铁轨道板结构符合《高速铁路设计规范》要求。
情况四.当病害类型为线路轨道板隆起导致轨道板不平顺时，利用反压装备平缓施压轨道板使得轨道板平面高程整体符合设计要求后，冷却高铁轨道板结构，使第一粘结层固结，并确认修复后的高铁轨道板结构符合《高速铁路设计规范》要求。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果在于：
该高铁轨道板结构的预制轨道板与减震阻尼层之间设有可熔化的第一粘结层，同时在轨道板和/或减震阻尼层上设有第一加热元件，利用预制轨道板及减震阻尼层与第一粘结层在耐温性能上的差异，当高铁轨道板结构出现病害时，通过加热元件将第一粘结层加热熔化，即可轻松将轨道板与减震阻尼层脱离开，从而达到针对性治理病害的目的，提高了施工效率，降低了作业成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1提供的高铁轨道板结构结构示意图；
图2是本发明实施例1提供的高铁轨道板结构发热元件布置示意图；
图3是本发明实施例2提供的高铁轨道板结构结构示意图；
图4是本发明实施例3提供的高铁轨道板结构结构示意图；
其中：1、底座；2、减震阻尼层；3、预制轨道板；4、第一粘结层；5、第一加热元件；6、温度传感器；7、下沉挡台；8、第二粘结层；9、第二加热元件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1和图2，一种高铁轨道板结构，包括底座1、减震阻尼层2和预制轨道板3，减震阻尼层2粘结固定设置在底座1上，预制轨道板3设置在减震阻尼层2上，在预制轨道板3与减震阻尼层2之间设有第一粘结层4，第一粘结层4将减震阻尼层2与预制轨道板3粘接成一整体，在预制轨道板3上设有将第一粘结层4加热熔化的第一加热元件5。
本实施例中，在预制轨道板3与减震阻尼层2之间设有可熔化的第一粘结层4，同时在预制轨道板3和/或减震阻尼层2上设有第一加热元件5，利用预制轨道板3及减震阻尼层2与第一粘结层4在耐温性能上的差异，当高铁轨道板结构出现病害时，通过加热元件将第一粘结层4加热熔化，即可轻松将预制轨道板3与减震阻尼层2脱离开，从而达到针对性治理病害的目的，提高了施工效率，降低了作业成本。
具体的，第一粘结层4采用在摄氏100度以上融化，在摄氏100度以下固化的材料制作，能够将减震阻尼层2与预制轨道板3粘结。本实施例中，第一粘结层4采用环氧树脂胶制作。需要说明的是，第一加热元件5也可以设置在减震阻尼层2中。
可以理解的是，在实际应用中，减震阻尼层2由现浇铺设在底座1上的自密实混凝土凝固而成。本实施例中，减震阻尼层2采用自密实混凝土制作，可以利用自密实混凝土的粘性，将减震阻尼层2和底座1牢固固定，无需再在减震阻尼层2与底座1之间额外施加粘接层进行粘接。
此外，为提高加热熔化效果，第一加热元件5设置在预制轨道板3的底面内，也即靠近第一粘结层4设置，第一加热元件5为布置在预制轨道板3中的电阻发热丝，与电阻发热丝连接的电阻插座设置在预制轨道板3旁侧，通过电阻发热丝通电产生热量来加热第一粘结层4。为保证粘结层升温均匀，电阻发热丝的布设密度从预制轨道板3的中间向两侧逐渐变密。
当然，第一加热元件5也可以采用如下结构：在预制轨道板3上用非接触式交变电磁场激励，利用电磁感应形成的涡流效应通过预制轨道板3的内置钢筋网对轨道板进行加热，使预制轨道板3底面达到第一粘结层4的熔化温度，用此简易方法时，内置钢筋网要形成封闭回路。
此外，为方便对加热温度进行测量，掌握控制施工进程，在预制轨道板3的底面内设有温度传感器6，轨道板外部安置防水传感器接口。
参见图2，本实施例中，预制混凝土轨道板建造时，将电阻发热丝绑扎在底层钢筋网旁侧，距离成型轨道板底面1.5cm距离，电阻插座设置在预制轨道板3旁侧，在预制轨道板3底部四周和中部位置均匀布设8个温度传感器6，温度传感器6绑扎在钢筋网上靠近预制轨道板3的底面，传感器电源或信号连接线以插座方式设置在预制轨道板3旁侧，电阻发热丝和传感器插座做防水防尘处置。
参见图1和图2，本实施例预制混凝土轨道板建造时，在底座1上铺设自密实混凝土，用于减震和抗横向位移，自密实混凝土高程控制在负3mm，正负误差在2mm以内，在自密实混凝土表面铺设一层比较薄的且可在120度融化的环氧树脂粘结层，上面按5cm*5cm网度均匀分布有2mm孔径的网眼，环氧树脂粘结层能够在熔化-固化后和混凝土高强度粘结，厚度为4mm，将预制轨道板3吊装到第一粘结层4上，在轨道板顶面预设加压设备，通过加热元件加热轨道板底面，配合温度传感器6监测轨道板底面温度，控制好时间，待粘结层达到熔融态时，通过加压设备加压，配合全站仪等监控测量系统，利用加压设备在轨道板顶面加压，使轨道板板面高程和平顺度符合高铁轨道板结构设计要求。
此外，在轨道板侧方或前后方可设置挡台，以减小列车行进时轨道板的水平方向位移，在减震阻尼层2底部还可以设置下沉挡台7，与底座1上预留的挡槽配对使用，起到减小高铁快速运行中轨道板的侧向位移的目的。
实施例2
参见图3，与实施例1不同的是，底座1与减震阻尼层2之间通过第二粘结层8粘接固定，底座1和/或减震阻尼层2上设有将第二粘结层8加热熔化的第二加热元件9。
本实施例中，预制混凝土轨道板建造时，在底座1上方现场敷设或涂刷一层厚度为4mm的第二粘结层8，在底座1建造时，在靠近底座1上表面敷设加热用电阻网络，建造、修复高铁轨道板结构时采用类似的方法，减震阻尼层2通过第二粘结层8与底座1相粘结，通过在减震阻尼层2上铺设一层比较薄的且可融化的第一粘结层4，将预制轨道板3通过第一粘结层4与减震阻尼层2相粘结，即可完成高铁轨道板结构的施工。
本实施例中，由于底座1与减震阻尼层2之间通过可加热熔化的第二粘结层8粘接固定，因此通过第二加热元件9加热熔化第二粘结层8，即可以实现底座1与减震阻尼层2的脱离。
实施例3
参见图4，与实施例2不同的是，本实施例中，减震阻尼层2、第一粘结层4和第二粘结层8可以采用相同的材质制作。这样的设计方式，使得只需在底座1上铺设一层比较厚的且呈熔融态的粘结层制作材料，然后将预制轨道板3置于粘结层上，待粘结层固结后，即可将预制轨道板3和底座1牢固固定在一起，同时利用粘结层固结充当减震阻尼层2，一次铺设即可同时形成减震阻尼层2、第一粘结层4和第二粘结层8，简化了施工步骤。本实施例中，减震阻尼层2、第一粘结层4和第二粘结层8均采用沥青混凝土制作，当然也可以弹性环氧树脂或其他固化有具有弹性的材质制作。在实际操作中，减震阻尼层2、第一粘结层4和第二粘结层8三者的总厚度可以控制在110mm以内。
此外，为增大轨道板横向阻尼，预制轨道板3可以通过底部预留钢筋嵌入减震阻尼层2中，但是为了方便修复时，预制轨道板3与减震阻尼层2的脱离，需要将整个减震阻尼层加热熔化。
该高铁轨道板结构施工时，在新建高铁线路时，预先建筑标高控制在20mm误差以内的钢筋混凝土高铁底座1，底座1可建筑在硬化路基或桥梁梁板上，选择沥青混凝土作为中间减震阻尼层2，采用现浇方式，支模后，将温度在150-180摄氏度的沥青混凝土铺设在底座1(钢筋混凝土制作)上，形成半融化的粘结层，粘结层保持融化状态，粘结层顶面铺平碾压，调平到大于该结构层设计高程5mm以内控制高程，在粘结层固化前铺设预制轨道板3，随即在轨道板顶面用加压设备加压，配合全站仪等监控测量系统，利用加压设备在轨道板顶面加压，综合考虑加压设备撤出后沥青混凝土粘结层回弹高度，使轨道板板面高程和平顺度符合高铁轨道板结构设计要求。
此外，为提高加热熔化效果，第二加热元件9设置在底座1的顶面内，也即靠近第二粘结层8设置，第二加热元件9的设置形式与第一加热元件5类似，在此不再赘述。
此外，为方便对加热温度进行测量，掌握控制施工进程，在底座1的底面内同样可以设有温度传感器6。
本申请该公开了一种上述实施例高铁轨道板结构的修复方法，包括如下步骤：
第一步：找出高速铁路线路上出现病害的高铁轨道板结构；
第二步：利用第一加热元件5将出现病害的高铁轨道板结构的第一粘结层4加热至熔融状态；
第三步：依据病害的具体类型作针对性处理
情况一.当病害类型为轨道板伤损失效时，直接提升轨道板使其与减震阻尼层2分离，并重新更换新的轨道板后，冷却高铁轨道板结构，使第一粘结层4固结，并确认修复后的高铁轨道板结构符合《高速铁路设计规范》(TB10621-2014)要求；
情况二.当病害类型为线路沉降导致轨道板不平顺时，利用起吊装备平缓施压或提升轨道板使得轨道板平面高程整体符合设计要求后，冷却高铁轨道板结构，使第一粘结层4固结，并确认修复后的高铁轨道板结构符合《高速铁路设计规范》(TB10621-2014)要求，针对轨道板需要提升的情况，还需要额外补充注入第一粘结层4材料，以对轨道板提升后产生的间隙进行填充；
情况三.当病害类型为轨道板下结构层离缝或脱空时，提升轨道板，在离缝或脱空补充注入第一粘结层材料后，冷却高铁轨道板结构，使第一粘结层4固结，并确认修复后的高铁轨道板结构符合《高速铁路设计规范》(TB10621-2014)要求；
情况四.当病害类型为线路轨道板隆起导致轨道板不平顺时，利用反压装备平缓施压轨道板使得轨道板平面高程整体符合设计要求后，冷却高铁轨道板结构，使第一粘结层(4)固结，并确认修复后的高铁轨道板结构符合《高速铁路设计规范》要求。
具体而言，当轨道板结构同时满足以下条件时，即表示修复合格：
1)相邻轨道板间落差小于2mm；
2)轨道板底离缝面积占轨道板底面积之小于等15％，且单个最大离缝、脱空面积小于等于6平方厘米。
具体的，经过高铁综合检测装备检测，发现列车行进不平顺或振动异常所对应的轨道板，或按照《高速铁路设计规范》要求行驶高铁需减速通行或治理的轨道板，即为出现病害的高铁轨道板结构。
上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (7)
1.一种高铁轨道板结构，包括自下而上依次设置的底座(1)、减震阻尼层 (2)和预制轨道板(3)，其特征在于：
所述预制轨道板(3)与所述减震阻尼层(2)之间设有第一粘结层(4)，所述第一粘结层(4)将所述减震阻尼层(2)与预制轨道板(3)粘接成整体；所述预制轨道板(3)和/或所述减震阻尼层(2)上设有将所述第一粘结层(4)加热熔化的第一加热元件(5);
所述第一粘结层(4)为环氧树脂层或沥青混凝土层；
所述减震阻尼层(2)为现浇自密实混凝土层；
所述减震阻尼层(2)粘接固定在所述底座(1)上，在所述减震阻尼层（2）底部还可以设置与所述底座（1）上预留的挡槽配对使用的下沉挡台（7）。
2.根据权利要求1 所述的高铁轨道板结构，其特征在于：所述第一加热元件(5)设置在所述预制轨道板(3)的底面内。
3.根据权利要求2 所述的高铁轨道板结构，其特征在于：所述预制轨道板 (3)的底面内还设有温度传感器(6)。
4.根据权利要求1-3 任一项所述的高铁轨道板结构，其特征在于：所述底座(1)与所述减震阻尼层(2)之间通过第二粘结层(8)粘接固定，所述底座(1)和/或所述减震阻尼层(2)上设有将第二粘结层(8)加热熔化的第二加热元件 (9)。
5.根据权利要求4 所述的高铁轨道板结构，其特征在于：所述减震阻尼层(2)、第一粘结层(4)和第二粘结层(8)采用相同的材质制作，所述预制轨道板（3）通过底部预留钢筋嵌入所述减震阻尼层（2）。
6.根据权利要求4 所述的高铁轨道板结构，其特征在于：所述第二加热元件(9)设置在所述底座(1)的顶面内。
7.一种权利要求1-6 任一项所述高铁轨道板结构的修复方法，其特征在于，包括：
第一步：找出高速铁路上出现病害的高铁轨道板结构；
第二步：利用第一加热元件(5)将出现病害的高铁轨道板结构的第一粘结层(4)加热至熔融状态；
第三步：依据病害的具体类型作针对性处理
情况一.当病害类型为轨道板伤损失效时，利用起吊装备直接提升轨道板使其与减震阻尼层(2)分离，并重新更换新的轨道板后，冷却高铁轨道板结构，使第一粘结层(4)固结，并确认修复后的高铁轨道板结构符合《高速铁路设计规范》要求；
情况二.当病害类型为线路沉降导致轨道板不平顺时，利用起吊装备平缓施压或提升轨道板使得轨道板平面高程整体符合设计要求后，冷却高铁轨道板结构，使第一粘结层(4)固结，并确认修复后的高铁轨道板结构符合《高速铁路设计规范》要求，针对轨道板需要提升的情况，还需要额外补充注入第一粘结层材料，以对轨道板提升后产生的间隙进行填充；
情况三. 当病害类型为轨道板下结构层离缝或脱空时，提升轨道板，在离缝或脱空位置处补充注入第一粘结层材料后，冷却高铁轨道板结构，使第一粘结层(4)固结，并确认修复后的高铁轨道板结构符合《高速铁路设计规范》要求；
情况四.当病害类型为线路轨道板隆起导致轨道板不平顺时，利用反压装备平缓施压轨道板使得轨道板平面高程整体符合设计要求后，冷却高铁轨道板结构，使第一粘结层(4)固结，并确认修复后的高铁轨道板结构符合《高速铁路设计规范》要求。
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