0 引言
目前，我国对于无砟轨道层间伤损研究较少，尤其是对列车荷载和水共同作用引起的层间离缝问题并未做足够深入的探讨与研究，因此，开展列车荷载与雨水耦合作用下的无砟轨道层间离缝机理研究，解决无砟轨道层间离缝问题迫在眉睫。日常检查发现我段管内大西高铁部分区段出现了道床板与支承层离缝问题，离缝处支承层表面泛白，道床板与支承层间渗出灰白色浆液，严重处渗出物达10mm厚，雨季病害有进一步发展的趋势，危害较为严重。
1 冒白浆病害成因分析
1.1 层间粘接不良的影响
无砟轨道施工时，由于支承层与道床板的浇筑不同步且混凝土等级也不同，从而在层间形成新老混凝土交界面。浇筑完成硬化过程中，道床板混凝土体积将会产生收缩，由于层间粘结力的作用，支承层混凝土对道床板混凝土存在约束力作用，从而在层间产生拉应力。经过高频列车荷载长期的震动与冲击，外加温度变化等复杂环境因素，致使道床板与支承层粘结面塑性变形累积增加，产生微小离缝。
1.2 温度的影响
无砟轨道层间离缝的产生部分原因是由温度变化引起的，包括轨道结构所处环境温差变化及轨道结构内部温度的变化等。
1.2.1 水化热引起的内外温差
道床板或支承层在浇筑初期，会产生水化热，由水化热引起的轨道结构内外温差会引起温度拉应力，当温度拉应力大于混凝土的抗拉强度时，受拉部位（一般出现在结构的表面）就会开裂，成为产生离缝的隐患。
1.2.2 整体温度升降差
无砟轨道结构的温度受长期日照、降水等恶劣环境的影响，会产生膨胀与收缩变形，而轨道结构的约束多、路基上轨道长度长，因而产生的温度拉压应力较大，致使轨道结构混凝土破坏，从而产生离缝。
1.2.3 温度梯度
在日照辐射下，轨道结构的上表面向阳，下表面背阴，故温度不一致，当环境温度上升时，上表面的温度要高于下表面的温度，因为混凝土是具有热传导性的材料，所以在道床板沿高度方向存在正的温度梯度。与之相反，当环境湿度下降时，道床板下表面温度要高于上表面温度，因此在道床板沿高度方向上存在负的温度梯度。正负温度梯度均会引起道床板或支承层翘曲或者上拱，从而引起层间出现离缝。
1.3 列车动荷载的影响
在高速列车运行过程中，由于速度过快，致使道床板与支承层高频率拍打，因此在道床板与支承层之间的离缝中反复碾磨导致渣滓。经由自然降雨，雨水流入线间纵向离缝中，并进一步流入道床板与支承层的离缝，将产生的渣滓由张合导出，从而产生翻冒白浆的现象。同时，列车行车过程中，轨道震动剧烈，逐渐会产生轨道变形，造成轨道结构不稳定等一系列严重问题。
1.4 水的影响
在降雨过后，由于道床板上的水没有及时排走，导致水沿道床板之间的伸缩缝流入道床板与支承层之间增加翻冒白浆的可能性。由于水的浸入，在动应力作用下，一方面造成了基床级配碎石层细骨料的自身泥浆化；另一方面，骨料被软化后加速了泥浆化的发展，从而引起基床病害。水是冒白浆病害的主要诱因，它在病害的形成过程中扮演着重要角色。
2 冒白浆病害机理
无砟轨道层间离缝发展过程复杂，由多种因素共同作用决定，通过前期对病害现场调查分析可知，冒白浆形成过程为：出现离缝→外界水分填充离缝→列车高速通过对水分产生挤压→水分高速流出对级配碎石产生冲刷→列车通过后外界水分吸入，如此往复循环即产生冒白浆问题。
3 病害整治
3.1 总体方案
针对道床板与支承层间翻冒白浆病害，在病害成因分析的基础上，考虑采用“封、锚、注、排”综合方案治理。
（1）消除道床板与支承层间拍打张合，采用中空涨壳式锚杆将二者锚固为一体，从中空部位注射环保型裂缝处治材料，封闭道床板与支承层间离缝，使支承层与道床板之间严密闭合。
（2）将线间施工缝与道床板离缝采用环氧沥青封闭，防止地表水渗入。
（3）根据现场实际情况，在支承层侧面横向水平打孔，且靠近线路内部一侧孔口进行渗滤处理，使该区段内滞水顺孔隙流出达到降低水位的目的。
3.2 施工准备
3.2.1 锚杆结构设计
研究人员根据整治施工特点，特制了涨壳式预应力注胶锚杆，其既能提供预应力锚固道床板，又是注胶材料通道。锚杆端头涨壳嵌入支承层后涨开，同时锚杆全长为麻花杆体，增强了与孔壁周围的摩擦力，提高了锚杆锚固效果。
3.2.2 注浆材料技术要求
经过材料的比选分析，考虑采用双组份改性聚氨酯浆液，可以满足既有结构层间破损强化、空隙填充排等病害的整治。其具有以下优点：
（1）流动性好，黏度低，能很好地渗入细小裂缝中，具有良好的可注性；
（2）胶结能力强，能与地层形成很强的粘合；
（3）憎水，能在水中反应，生成物不溶于水；
（4）早强速凝，2min初凝，30min内强度达到50MPa；
（5）强度高、不变质、不老化、无污染。
加固材料性能指标：反应初始时间（s）：60；反应结束时间（s）：120；强度上升时间（min）：30；最高反应温度（℃）：80；抗压强度（MPa）：≥50；抗拉强度（MPa）：≥12；剪切强度（MPa）：≥6。
3.3 施工工艺
3.3.1 道床板锚固与注胶
（1）定位钻孔：根据设计位置在整体道床上标定钻孔位置，钻孔前应使用钢筋探测仪确认道床钢筋位置，避免孔位与钢筋重合，钻孔直径40mm。
（2）钻孔：根据道床板及支承层厚度、锚桩孔径、锚桩深度及施工场地条件等综合选择钻孔设备。本工程拟采用电动式水钻钻透整体道床，再采用单体式气动凿岩机钻基床表层，凿岩机钻杆采用中空六角钎杆。钻机移动到施工部位，认真进行机位调整，确保锚桩孔开钻就位纵横误差不得超过±10mm，高程误差不得超过±50mm，钻杆垂直下钻。
（3）清孔：钻孔完毕后，利用小型空压机或吹风机等进行清孔，确保孔壁无尘，水钻钻孔需要将孔壁上泥浆清除干净，并用吹风机将孔壁吹干。
（4）锚桩安装：对成孔进行检查，确认没有塌孔或堵塞现象，按要求安装Φ20mm涨壳式中空注浆锚桩，锚桩安装到位后安装止浆塞、垫板及螺母等配件。
（5）注浆：对已安装锚桩进行锚固质量检查，确定锚固段无松弛现象，进行注浆准备工作，注浆前先压注清水冲洗干净，并详细检查道床周围有无出水点并记录，按要求连接注浆设备各部件并连接注浆管，启动设备进行注浆。浆液通过锚桩注入道床板与支承层离缝待加固区域，直到锚桩尾端溢出浆液或邻近观测孔溢浆为简单判定注胶结束的依据。注浆过程中密切关注注浆压力，注浆压力不大于0.3MPa，当压力快速增长或有浆液由出水点处溢出时停止注浆并转至下个孔位。注浆过程中需严密监控线路几何尺寸，防止注浆施工造成道床抬升，注浆结束后线路部门应对注浆影响范围内的线路尺寸进行测量，以确保行车安全。
3.3.2 封闭层离缝修补
针对线间封闭层离缝采用嵌缝灌注法。
（1）使用钢丝刷清洁裂缝区域表面，用真空吸尘器清除周围杂物。
（2）采用封缝材料封闭裂缝，并间距50cm安装注浆嘴。
（3）通过注浆器向裂缝内注入修补材料，注浆顺序按照裂缝分布自下而上灌注，直至注满为止。
（4）当修补材料固化后，去除封缝材料与注浆嘴，并将裂缝表面打磨平整。
（5）在裂缝表面涂刷裂缝封闭材料。
3.3.3 横向排水管施作
在支承层与基床表层交界面处设置孔径为Φ30，间距5~10m的排水管，长度3.4m至线间封闭层，预留75cm孔口管，采用Φ28 PE管，孔口管与水沟底结合处采用无纺布包裹，防止堵塞。
3.4 施工监测监控
3.4.1 注胶过程中轨道平顺度控制
基底注胶过程中，在注胶压力作用下可能导致整体道床抬升，将不利于线路开通后列车的平稳运行。本方案在实施过程中布设高精度阵列式激光监测系统，结合道尺实时监控在注胶施工影响范围内的轨道几何状态变化。
3.4.2 注胶量控制
现场施工结束后，观测到道床板与支承层离缝的湿渍及部分胶液，表明道床板与支承层离缝内存在积水，通过注胶已将积水排出并有效填充了离缝空隙。
4 初步效果
施工结束后，设备巡检人员持续跟踪病害整治区段的后续发展情况，汛期进行加密检查，整治区段支承层未出现离缝冒白浆现象，且支承层横向排水通畅，无流水痕迹等，验证了该方案的整治效果。通过对动检车检测数据分析，轨道各项动态指标均不超限，轨道几何尺寸良好、线路平顺，未出现高低变化。
5 结语
将锚注排一体化技术应用到无砟轨道领域，充分发挥锚杆的锚固与注浆材料的加固、充填作用，对于整治道床板与支承层离缝具备良好的效果。通过实施本文介绍的支承层离缝整治工艺，对减少无砟轨道翻冒白浆现象，具有较好的应用前景。
参考文献
[1]刘兴平．谈双块式无作轨道及板式无砟道岔离缝冒浆整治[J]．山西建筑，2013，39（19）：110-112．
收稿日期：2018-12-17
作者简介：李峰（1972-），男，山西临汾人，大秦铁路股份有限公司太原高铁工务段工程师，研究方向：桥梁工程。
