劉 亭，蘇 謙，趙文輝，劉 寶，黃俊杰

1. 西南交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，四川 成都 610031；2. 西南交通大學(xué) 高速鐵路線路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610031)

近年來(lái)，我國(guó)在高速鐵路領(lǐng)域不斷取得新突破和新成就，目前已成為高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程最長(zhǎng)、在建規(guī)模最大的國(guó)家，列車運(yùn)行速度先后突破200 km/h、250 km/h和350 km/h。無(wú)砟軌道因其穩(wěn)定性強(qiáng)、耐久性好、塑性變形小、維修量少等特點(diǎn)，成為高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)的主要發(fā)展方向[1]。無(wú)砟軌道在隧道和橋梁上的應(yīng)用，已被世界各國(guó)鐵路普遍認(rèn)可并逐步標(biāo)準(zhǔn)化，但在高速鐵路土路基上的應(yīng)用則十分謹(jǐn)慎[2]。無(wú)砟軌道路基設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問(wèn)題是如何有效控制其后續(xù)沉降變形和保證其長(zhǎng)期動(dòng)力穩(wěn)定性[3]。為保證線下路基結(jié)構(gòu)的動(dòng)力穩(wěn)定性，國(guó)內(nèi)外學(xué)者采用室內(nèi)模型試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)行車測(cè)試及有限元分析等方法對(duì)無(wú)砟軌道路基在高速移動(dòng)列車沖擊荷載下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行研究[4-10]，主要研究?jī)?nèi)容包括分析動(dòng)應(yīng)力、位移、速度和加速度等無(wú)砟軌道路基動(dòng)力響應(yīng)指標(biāo)空間時(shí)變分布規(guī)律，并建立對(duì)各個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)機(jī)制。

國(guó)內(nèi)外高速鐵路運(yùn)營(yíng)實(shí)踐表明：隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間不斷增長(zhǎng)，在復(fù)雜自然環(huán)境和高速列車沖擊荷載反復(fù)作用下，局部路段無(wú)砟軌道和路基將出現(xiàn)損傷、破壞等病害現(xiàn)象，線下工程結(jié)構(gòu)缺陷和病害在無(wú)砟軌道線路中逐漸顯露，其中，基床翻漿是近年高速鐵路無(wú)砟軌道路基出現(xiàn)的特殊病害形式[11]?；卜瓭{導(dǎo)致基床中細(xì)小顆粒遷移，從而改變級(jí)配碎石組構(gòu)特征及底座板-基床表層的接觸狀態(tài)，使路基剛度下降，引起無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)體系垂向剛度不匹配，縱向基礎(chǔ)剛度不均勻，嚴(yán)重影響列車運(yùn)行的舒適性和安全性，工程上采用注膠工藝對(duì)其進(jìn)行整治。目前幾乎沒(méi)有文獻(xiàn)對(duì)基床翻漿注膠加固前后的無(wú)砟軌道路基動(dòng)力特性進(jìn)行對(duì)比研究或評(píng)價(jià)翻漿整治效果。

本文選取滬寧城際鐵路路基翻漿地段為試驗(yàn)工點(diǎn)，在無(wú)砟軌道路基空間層狀結(jié)構(gòu)體系表面安裝動(dòng)態(tài)測(cè)試元件，分別在注膠加固前后進(jìn)行行車動(dòng)態(tài)測(cè)試，在對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，基于動(dòng)力學(xué)響應(yīng)指標(biāo)分析方法，對(duì)無(wú)砟軌道路基翻漿整治效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。研究結(jié)果可為高速鐵路無(wú)砟軌道路基翻漿病害的識(shí)別、整治提供參考。

1 試驗(yàn)概況

1.1 測(cè)試工點(diǎn)翻漿調(diào)研

滬寧城際高速鐵路為速度300 km/h的雙線無(wú)砟軌道客運(yùn)專線，路基段占該線總里程的35%。自2010年7月開(kāi)通運(yùn)營(yíng)兩年后，沿線路基地段勘察發(fā)現(xiàn)局部無(wú)砟軌道路基翻漿病害。對(duì)病害工點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：翻漿、冒漿現(xiàn)象出現(xiàn)在兩塊混凝土底座板之間伸縮縫防水失效的路基段(圖1(a))；部分路基封閉層與底座板相鄰接縫不嚴(yán)處也有翻漿產(chǎn)生(圖1(b))，鋪設(shè)CRTS-Ⅰ型框架式軌道板的地段最嚴(yán)重?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查翻漿病害表現(xiàn)為：在相鄰混凝土支承層間伸縮縫、路基瀝青混凝土封閉層和底座板接縫位置，大量乳白色、細(xì)顆粒泥狀物滲出，厚度達(dá)25 mm；在路肩上流淌、堆積著由水和級(jí)配碎石中細(xì)顆?；祀s而成的泥狀析出物，嚴(yán)重處滲出厚度達(dá)15～50 mm。

此外，動(dòng)檢車添乘檢查記錄也發(fā)現(xiàn)路基翻漿地段動(dòng)檢長(zhǎng)波出現(xiàn)多處高低不良，高低偏差最大值達(dá)到-7.8 mm，并且垂直加速度達(dá)到Ⅱ級(jí)甚至Ⅲ級(jí)超限?，F(xiàn)場(chǎng)采用探地雷達(dá)對(duì)基床進(jìn)行初步檢測(cè)(圖1(c))，相比基床完好段，翻漿段底座板伸縮縫附近、路基面以下0～30 mm范圍內(nèi)，層狀反射波出現(xiàn)扭曲、變形，且振幅加大，表明該區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)翻漿病害[12]。

(a)伸縮縫大量白色泥狀物滲出(b)乳白色析出物從側(cè)縫流淌

(c)探地雷達(dá)檢測(cè)路基翻漿圖1 現(xiàn)場(chǎng)翻漿病害調(diào)研

1.2 翻漿原理分析

基床表層是路基結(jié)構(gòu)受列車動(dòng)力荷載、氣候和環(huán)境(雨水、地表水和凍融)影響最大的區(qū)域，各國(guó)規(guī)范對(duì)該層填料的材質(zhì)、壓實(shí)質(zhì)量均提出較高要求。中國(guó)采用的級(jí)配碎石和德國(guó)采用的混合填料KG2都是以粗顆粒為主的優(yōu)質(zhì)填料[13，14]，具有良好的強(qiáng)度、密實(shí)度和變形特性。此外，為了使?jié)B入路基的地表水盡快透過(guò)基床表層單元向兩側(cè)和深部轉(zhuǎn)移，以避免級(jí)配碎石孔隙積水影響其抗凍性和動(dòng)力穩(wěn)定性，基床表層填料的滲透性也需滿足路基的功能要求。基床表層粗粒土的滲透性與其級(jí)配組成密切相關(guān)，研究中一般將5 mm作為區(qū)分粒徑，將基床表層分為粗細(xì)兩部分[15]。粗粒土構(gòu)成骨架，細(xì)粒土填充孔隙。填充越密實(shí)，土體的孔隙越小，滲透性越差，即孔隙大小直接決定土體滲透特性[16]。分析滬寧城際鐵路級(jí)配碎石粒徑級(jí)配曲線[11]得知，與其他按照《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定制備的高速鐵路基床表層填料相比，滬寧城際鐵路細(xì)小顆粒(0.005～0.1 mm)含量已超過(guò)《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定的上限10%。孔隙填充密實(shí)使表層滲透系數(shù)大幅降低，形成截水效應(yīng)，為基床翻漿提供了條件。

在CRTS-Ⅰ型板式無(wú)砟軌道路基空間層狀結(jié)構(gòu)體系中，混凝土底座板每隔20 m設(shè)置一條伸縮縫，工程采用膠合板塞填、瀝青乳膏澆灌封閉。長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，在復(fù)雜自然應(yīng)力和列車動(dòng)力循環(huán)荷載耦合作用下，伸縮縫填充材料逐漸老化、失效。冬季溫度驟降，混凝土底座板受溫度應(yīng)力作用產(chǎn)生收縮變形，老化的膠合板、瀝青受拉開(kāi)裂，微小裂縫逐漸擴(kuò)大，形成貫穿裂縫。滬寧城際沿線降雨充沛，雨水下滲至路基基床，不能及時(shí)排出，級(jí)配碎石層中自由水在高速移動(dòng)列車沖擊荷載反復(fù)作用下，產(chǎn)生較高的動(dòng)水壓。承壓水從伸縮縫以及路基封閉層與底座板側(cè)縫消散的同時(shí)，一方面對(duì)土體骨架孔隙填充的細(xì)顆粒產(chǎn)生劈裂破壞作用，使其溶入消散的承壓水中[11]；另一方面帶走了細(xì)顆粒，隨著“泵”吸作用的加劇，大量細(xì)顆粒泥狀物滲出。翻漿病害進(jìn)一步惡化，浸水的級(jí)配碎石強(qiáng)度下降，泥化現(xiàn)象造成板端支撐剛度下降，整體承載力明顯降低。列車高速通過(guò)時(shí)，支承層板端受力最集中，一旦板端路基結(jié)構(gòu)承載力下降，就會(huì)形成類似懸臂板的受力狀態(tài)，板端振幅最大，對(duì)路基結(jié)構(gòu)的沖擊也最大。隨著運(yùn)營(yíng)時(shí)間增長(zhǎng)，懸臂板效應(yīng)不斷疊加。長(zhǎng)此以往，浸水飽和的路基級(jí)配碎石層泥化后被振動(dòng)產(chǎn)生的抽吸作用帶出路基表面，形成嚴(yán)重翻漿、冒漿病害(圖2)。

圖2 伸縮縫翻漿病害原理

1.3 翻漿整治工藝

根據(jù)無(wú)砟軌道路基級(jí)配碎石翻漿原理分析，確定滬寧城際鐵路路基翻漿整治原則為：封堵地表水、注膠填充空隙、疏排地表水[17]。采用高聚物化學(xué)膠封閉側(cè)縫和伸縮縫，確保軌道結(jié)構(gòu)整體密閉。對(duì)基床表層翻漿區(qū)域及支承層下部吊空處灌注化學(xué)膠(圖3(a))，填充級(jí)配碎石層縫隙及底座板與路基面空隙，以改善底座板與基床表層的接觸狀態(tài)，恢復(fù)路基整體承載能力。在線路中心線增設(shè)縱向排水溝(圖3(b))，路基橫斷面增設(shè)橫向排水盲溝，疏排地表積水及下滲到路基結(jié)構(gòu)單元內(nèi)部的自由水。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)整治工藝

基床級(jí)配碎石注膠加固是翻漿病害整治工藝中的關(guān)鍵流程。首先，封閉底座板與路基封閉層側(cè)縫，確保注膠密閉環(huán)境，側(cè)縫注膠孔位置如圖4所示。其次，在底座板兩側(cè)沿線路縱向鉆孔安設(shè)注膠嘴，孔徑8 mm，孔深30 cm，距離底座板邊緣10 cm，相鄰孔位間隔50 cm(圖5)。此外，為充分清理、疏排水分，在框架式軌道板中底座板表面等間距設(shè)置3個(gè)清理孔，孔徑22 mm，孔深30 mm，以鉆通底座板為準(zhǔn)(圖5)。高壓風(fēng)沖孔,清理雜質(zhì)與水，分三步不等壓注膠，直至高聚物膠充滿級(jí)配碎石空隙和底座板-基床接觸層吊空區(qū)。

圖4 底座板注膠示意

圖5 底座板鉆孔位置平面圖

1.4 行車測(cè)試方案

現(xiàn)場(chǎng)行車測(cè)試工點(diǎn)位于滬寧城際鐵路路基翻漿段，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)病害整治實(shí)際情況，試驗(yàn)選擇基床翻漿典型段面，在軌道板邊緣、支承層頂面邊緣、路基封閉層頂面及路肩處布設(shè)加速度計(jì)、速度計(jì)和位移計(jì)，分別于注膠加固前后進(jìn)行行車動(dòng)態(tài)測(cè)試。測(cè)試元器件型號(hào)分別為CA-YD-117型壓電式加速度計(jì)、動(dòng)態(tài)壓電式位移計(jì)、CS-YD-002M壓電式速度計(jì)，在無(wú)砟軌道路基空間層狀結(jié)構(gòu)體系中的位置如圖6所示。通過(guò)DH5922動(dòng)態(tài)采集系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集。

圖6 元器件布置橫斷面圖

高速移動(dòng)列車荷載作用下,列車-軌道-路基耦合系統(tǒng)的動(dòng)力性能與列車的車型、速度、行駛方向有關(guān)。滬寧城際高速鐵路運(yùn)營(yíng)列車以CRH2C車型為主，兼有CRH3車型。其中，CRH2C車型由2輛拖車(T)及6輛動(dòng)車(M)構(gòu)成編組，編組形式為T+6M+T，編組長(zhǎng)度及質(zhì)量為201.4 m和363.6 t，其中，平均軸重≤14 t，拖車長(zhǎng)25.7 m，動(dòng)車長(zhǎng)25 m，轉(zhuǎn)向架中心距17.5 m，固定軸距2.5 m。CRH3車型由4輛拖車(T)和4輛動(dòng)車(M)構(gòu)成編組，編組形式為2(2M+T)+2T，編組長(zhǎng)度及質(zhì)量為200.67 m和380 t，頭車長(zhǎng)25.86 m，中間車長(zhǎng)24.825 m，平均軸重≤17 t，轉(zhuǎn)向架中心距17.375 m，固定軸距2.5 m。

2 測(cè)試結(jié)果分析

車輛-軌道-路基系統(tǒng)的耦合作用是較復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，隨著列車運(yùn)行速度的提高，高速列車與線路結(jié)構(gòu)之間的動(dòng)態(tài)作用將增強(qiáng)，并表現(xiàn)出較強(qiáng)的隨機(jī)振動(dòng)特性[18]。采集到的動(dòng)力響應(yīng)數(shù)據(jù)也具有一定的離散性。由于測(cè)試斷面經(jīng)過(guò)的列車車型及速度、運(yùn)行次數(shù)有差異，本文只對(duì)本線(測(cè)試點(diǎn)所在線路)CRH2列車以速度240 km/h、260 km/h和280 km/h通過(guò)時(shí)的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，分別對(duì)各動(dòng)力響應(yīng)指標(biāo)峰值求平均值作為該速度下的代表值。

2.1 翻漿條件下振動(dòng)特性

列車分別以速度240 km/h、260 km/h和280 km/h通過(guò)基床翻漿斷面測(cè)試工點(diǎn)時(shí)，無(wú)砟軌道路基層狀體系結(jié)構(gòu)振動(dòng)位移垂向衰減規(guī)律如圖7所示。

圖7 無(wú)砟軌道路基各結(jié)構(gòu)層垂向振動(dòng)位移均值分布

由圖7可知，基床翻漿條件下不同行車速度對(duì)軌道板動(dòng)位移影響明顯，對(duì)其下部底座板、路基面以及路肩位置的動(dòng)位移影響較小。總體而言，無(wú)砟軌道路基空間各層狀結(jié)構(gòu)動(dòng)位移隨列車速度的提高而增大。車速?gòu)?40 km/h 依次增加到260 km/h、280 km/h，軌道板動(dòng)位移分別增大49.5%、85.4%；底座板動(dòng)位移分別增大7.8%、19.7%。當(dāng)列車速度為280 km/h時(shí)，軌道板動(dòng)位移最大值為0.71 mm，底座板動(dòng)位移最大值為0.31 mm。路基面和路肩處動(dòng)位移受列車速度影響較小，有小幅增加。

由于振動(dòng)能量擴(kuò)散和材料阻尼作用，列車荷載作用下無(wú)砟軌道路基層狀結(jié)構(gòu)體系各動(dòng)力響應(yīng)指標(biāo)值沿垂向衰減，定義衰減率為

振動(dòng)速度、加速度是研究無(wú)砟軌道路基振動(dòng)特性的重要?jiǎng)恿W(xué)指標(biāo)。表1為列車以速度240 km/h和280 km/h通過(guò)時(shí)，注膠加固前無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)速度和振動(dòng)加速度均值及衰減率。

表1 無(wú)砟軌道路基振動(dòng)速度、加速度均值及衰減率

由表1可知：

(1)隨著列車速度的增大，無(wú)砟軌道路基結(jié)構(gòu)各層振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度值均有小幅增加，當(dāng)車速?gòu)?40 km/h增大到280 km/h 時(shí)，軌道板振動(dòng)速度均值從19.45 mm/s增至20.15 mm/s，增大了3.5%；底座板振動(dòng)速度均值從14.90 mm/s增至16.26 mm/s，增大了9.1%。

(2)列車運(yùn)行速度240 km/h～280km/h時(shí)，底座板振動(dòng)速度衰減率為19.30%～23.39%，振動(dòng)加速度衰減率為33.97%～37.59%；路基面振動(dòng)速度衰減率為78.91%～80.26%，振動(dòng)加速度衰減率為70.83%～74.23%，說(shuō)明振動(dòng)能量垂向傳遞在底座板-路基面結(jié)構(gòu)層間衰減較多；振動(dòng)能量從軌道板邊緣路基面沿橫向傳遞到路肩處，振動(dòng)速度衰減率差為1.95%～5.16%，振動(dòng)加速度的衰減率差為3.26%～3.78%。

(3)隨著列車速度增大，無(wú)砟軌道路基空間結(jié)構(gòu)各層振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度均值衰減率減少，當(dāng)車速?gòu)?40 km/h增大到280 km/h 時(shí)，底座板振動(dòng)速度均值衰減率從23.39%減至19.30%，振動(dòng)加速度均值衰減率從37.59%減至33.57%；路基面振動(dòng)速度均值衰減率從80.26%減至78.91%，振動(dòng)加速度均值衰減率從74.23%減至70.83%。

2.2 注膠加固后振動(dòng)特性

基床翻漿改變了表層級(jí)配碎石組構(gòu)特征，顆粒遷移誘發(fā)無(wú)砟軌道基床接觸狀態(tài)惡化，產(chǎn)生脫空層間病害。高聚物化學(xué)膠具有較強(qiáng)的吸水性，且抗壓強(qiáng)度高、早強(qiáng)性能好，將其注入級(jí)配碎石內(nèi)部，一方面與飽和級(jí)配碎石孔隙內(nèi)部的自由水反應(yīng)，填充細(xì)顆粒流失造成的空隙，恢復(fù)路基支撐剛度；另一方面，填充底座板下部脫空區(qū)域，改善無(wú)砟軌道路基的層間接觸狀態(tài)。

振動(dòng)位移是無(wú)砟軌道路基重要的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)指標(biāo)之一，無(wú)砟軌道動(dòng)位移反映列車對(duì)無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)作用的強(qiáng)弱程度。對(duì)測(cè)試工點(diǎn)斷面翻漿基床采用上述工藝進(jìn)行注膠加固后，列車以280 km/h速度通過(guò)時(shí)，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，振動(dòng)位移為縱坐標(biāo)，作出軌道板動(dòng)位移時(shí)程曲線如圖8所示，W形波峰為轉(zhuǎn)向架輪對(duì)通過(guò)測(cè)試斷面的瞬時(shí)加、卸載過(guò)程，軌道板動(dòng)位移幅值范圍為0.41～0.48 mm，均值為0.45 mm。

圖8 軌道板動(dòng)位移-時(shí)程曲線

對(duì)基床翻漿斷面注膠前后無(wú)砟軌道路基結(jié)構(gòu)各層垂向振動(dòng)位移進(jìn)行對(duì)比，得到列車以280 km/h速度通過(guò)時(shí)無(wú)砟軌道路基各結(jié)構(gòu)層振動(dòng)位移幅值分布規(guī)律，如圖9所示。

圖9 無(wú)砟軌道路基各結(jié)構(gòu)層動(dòng)位移幅值均值分布

由圖9可知，基床翻漿注膠加固明顯改變無(wú)砟軌道路基空間層狀結(jié)構(gòu)體系垂向振動(dòng)位移的幅值、分布規(guī)律，軌道板、底座板振動(dòng)位移減少，路基封閉層振動(dòng)位移增加，而路肩位置處振動(dòng)位移幅值變化不大。軌道板動(dòng)位移幅值從0.71 mm減至0.45 mm，減少36.7%；底座板動(dòng)位移幅值從0.31 mm減至0.16 mm，減少48.4%；路基封閉層動(dòng)位移幅值從0.10 mm增至0.15 mm，增大50.0%。由于路肩位置距離列車荷載激勵(lì)源較遠(yuǎn)，受振動(dòng)波影響較小，基床翻漿注膠加固前后其動(dòng)位移幅值基本不變。無(wú)砟軌道空間層狀結(jié)構(gòu)體系中軌道板、底座板、路基面和路肩位置振動(dòng)位移均值比在注膠加固前后分別為10.1∶4.4∶1.4∶1和9∶3.2∶3∶1，表明注膠加固使底座板與基床表層頂面接觸更加均勻，在列車荷載激勵(lì)下，注膠后底座板與路基面振動(dòng)位移幅值較接近。

膠體注入細(xì)顆粒流失的級(jí)配碎石結(jié)構(gòu)空隙，路基支撐剛度提高；膠體填充無(wú)砟軌道路基接觸層脫空區(qū)，底座板-基床表層接觸狀態(tài)均勻，上述兩方面功能，使經(jīng)注膠整治的基床恢復(fù)其參振耗能功能。在高速移動(dòng)列車沖擊荷載的作用下，振動(dòng)波從底座板到路基面的傳遞函數(shù)增大，路基面振動(dòng)位移增加，軌道板和底座板振動(dòng)位移減少，列車對(duì)無(wú)砟軌道動(dòng)態(tài)作用的強(qiáng)度減弱。其中，底座板動(dòng)位移減少幅度較大，是基床翻漿注膠加固影響較大的結(jié)構(gòu)層。由此可見(jiàn)，從振動(dòng)位移動(dòng)力學(xué)響應(yīng)指標(biāo)角度，注膠加固對(duì)基床翻漿段無(wú)砟軌道路基的整治效果較明顯。

振動(dòng)加速度是判斷振動(dòng)強(qiáng)弱、評(píng)價(jià)振動(dòng)特性及衡量結(jié)構(gòu)破壞的重要參數(shù)，無(wú)砟軌道上部結(jié)構(gòu)振動(dòng)加速度過(guò)大嚴(yán)重影響列車舒適性和安全性。表2為基床翻漿注膠加固前后列車不同速度下無(wú)砟軌道路基各結(jié)構(gòu)層振動(dòng)加速度變化規(guī)律。

表2 無(wú)砟軌道路基振動(dòng)加速度變化規(guī)律

由表2可知：

(1)注膠加固后，無(wú)砟軌道路基空間層狀結(jié)構(gòu)體系中軌道板、底座板、路基封閉層振動(dòng)加速度均值明顯減少，路肩位置處變化較小。當(dāng)列車速度為240 km/h 時(shí)，軌道板振動(dòng)加速度均值從4.23 m/s2減至3.14 m/s2，減少25.8%，底座板振動(dòng)加速度均值從2.64 m/s2減至1.04 m/s2，減少60.6%；當(dāng)列車速度為280 km/h 時(shí)，軌道板振動(dòng)加速度均值從5.21 m/s2減至3.26 m/s2，減少37.4%，底座板振動(dòng)加速度均值從3.44 m/s2減至1.13 m/s2，減少67.2%，由此可知，基床翻漿注膠加固明顯改善了底座板的受力狀態(tài)。

(2)基床翻漿條件下，當(dāng)車速?gòu)?40 km/h增大到280 km/h 時(shí)，軌道板振動(dòng)加速度均值從4.23 m/s2增至5.21 m/s2，增大23.2%，經(jīng)注膠加固后，軌道板振動(dòng)加速度均值從3.14 m/s2增至3.26 m/s2，增幅僅為3.8%；底座板振動(dòng)加速度均值增幅由30.3%變?yōu)?.6%；路基面振動(dòng)加速度均值增幅由39.4%變?yōu)?2.4%，說(shuō)明基床翻漿注膠加固可降低列車速度對(duì)無(wú)砟軌道路基振動(dòng)特性的影響。

(3)注膠加固后，列車運(yùn)行速度在240 km/h到280 km/h之間，底座板振動(dòng)加速度的衰減率為65.3%～66.9%，至路基層，路基面振動(dòng)加速度的衰減率為78.2%～81.5%?；卜瓭{注膠加固后，路基恢復(fù)了對(duì)無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的支承作用及參振耗能功能，使振動(dòng)能量垂向傳遞在軌道板-底座板層間衰減較多，同時(shí)改變了無(wú)砟軌道路基的傳力路徑，振動(dòng)波垂向衰減速率加大，無(wú)砟軌道路基整體振動(dòng)特征明顯改善。

對(duì)基床翻漿斷面注膠前后無(wú)砟軌道路基結(jié)構(gòu)各層垂向振動(dòng)速度進(jìn)行對(duì)比，得到不同列車運(yùn)營(yíng)速度下無(wú)砟軌道路基各結(jié)構(gòu)層振動(dòng)速度均值分布規(guī)律，如圖10所示。

圖10 無(wú)砟軌道路基各結(jié)構(gòu)層振動(dòng)速度均值分布

由圖10可知，注膠加固后，無(wú)砟軌道路基空間層狀結(jié)構(gòu)體系中軌道板、底座板振動(dòng)速度均值大幅度減少，當(dāng)車速為280 km/h 時(shí)，軌道板振動(dòng)速度均值從20.15 mm/s減至10.91 mm/s，減少45.8%，底座板振動(dòng)速度均值從16.24 mm/s減至4.49 mm/s，減少72.4%；路基面和路肩位置振動(dòng)速度均值變化不大。由此可見(jiàn)，基床翻漿注膠加固對(duì)無(wú)砟軌道路基振動(dòng)加速度和振動(dòng)速度影響規(guī)律基本一致，基于振動(dòng)加速度和振動(dòng)速度動(dòng)力學(xué)響應(yīng)指標(biāo)，無(wú)砟軌道路基翻漿注膠整治效果較明顯。

綜上 ，基床翻漿經(jīng)注膠加固后，無(wú)砟軌道路基結(jié)構(gòu)層各動(dòng)力響應(yīng)指標(biāo)值大幅減小，整治效果較明顯。對(duì)比基床質(zhì)量完好段無(wú)砟軌道路基動(dòng)力響應(yīng)[19]，數(shù)值較接近，注膠整治滿足工程要求。

3 結(jié)論

針對(duì)高速鐵路無(wú)砟軌道路基翻漿病害，本文對(duì)其翻漿原理及注膠整治工藝進(jìn)行分析，在滬寧城際路基翻漿注膠加固前后分別進(jìn)行實(shí)車測(cè)試，基于測(cè)試分析結(jié)果，得出以下結(jié)論：

(1)基床翻漿條件下不同行車速度對(duì)軌道板動(dòng)位移影響明顯，對(duì)其下部底座板、路基面以及路肩位置的動(dòng)位移影響較小，車速?gòu)?40 km/h增加到280 km/h，軌道板動(dòng)位移增大85.4%；底座板動(dòng)位移增大19.7%，路基面和路肩處動(dòng)位移受列車速度影響較小，僅有小幅增加。

(2)基床翻漿注膠加固后，路基支撐剛度提高，與底座板接觸狀態(tài)均勻，使基床恢復(fù)其參振耗能功能，振動(dòng)波從底座板到路基面的傳遞函數(shù)增大，路基面振動(dòng)位移增加，軌道板和底座板振動(dòng)位移減少，其中，底座板振動(dòng)位移減少幅度較大，車速280 km/h 時(shí)，動(dòng)位移均值從0.31 mm減至0.16 mm，減少48.4%，是基床翻漿注膠加固影響較大的結(jié)構(gòu)層，注膠整治使無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)位移響應(yīng)改善較明顯。

(3)注膠加固后，無(wú)砟軌道路基空間層狀結(jié)構(gòu)體系中軌道板、底座板振動(dòng)速度和振動(dòng)加速度均值大幅減少，振動(dòng)能量垂向傳遞衰減速率加大，明顯改善了無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)狀態(tài)，基于振動(dòng)速度、振動(dòng)加速度動(dòng)力學(xué)響應(yīng)指標(biāo)分析，無(wú)砟軌道基床翻漿注膠整治效果較明顯。

(4)列車速度從240 km/h增大到280 km/h ，基床翻漿條件下軌道板振動(dòng)加速度均值從4.23 m/s2增至5.21 m/s2，增大23.2%，注膠加固后軌道板振動(dòng)加速度均值從3.14 m/s2增至3.26 m/s2，增幅僅為3.8%；底座板振動(dòng)加速度均值增幅由30.3%變?yōu)?.6%；路基面振動(dòng)加速度均值增幅由39.4%變?yōu)?2.4%，說(shuō)明基床翻漿注膠加固可降低列車速度對(duì)無(wú)砟軌道路基振動(dòng)特性的影響，整治效果較明顯。

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