论有砟固化道床在高速客专运用的可行性

孟庆垚

摘要：近十年来，国内高速铁路客运专线有着很大的发展。目前来说，高速客运专线以无砟轨道道床形势为主，该种道床优点显著，在使用周期、施工时间、可靠性和耐久性等因素上具有相当的优势。但也有其一定的缺陷，轨道弹性差，一旦受到外力破坏后抢修难、影响时间长等。据作者本人了解聚氨酯道床的特性刚好能弥补解决无砟道床的缺陷，本文结合大西铁路客运专线有砟固化试验段，对聚氨酯固化道床现场的现场施工过程及成型后试验阶段道床整体情况进行简要介绍，谈谈固化道床今后在高速客运专线运用的可行性。

关键词：高速客专；聚氨酯道床；可行性

大西高铁是从山西大同到陕西西安的一条铁路客运，是国家中长期铁路网规划的一条客运专线，也是中国”八纵八横”客运专线网的其中京昆通道的重要组成部分。该线路北起山西大同市，经朔州、忻州、太原、晋中、临汾、运城、永济、渭南等9市31县（区）至陕西西安，全长859公里。中铁二十五局集团第一工程有限公司承担了忻州至太原区段的长轨铺设，根据铁路总公司自主知识产权综合实验要求，在大西客专该标段内正线DKl73+579-DKl74+455.73处进行有砟道床聚氨酯固化试验，单线长度877m。本文结合该段聚氨酯固化道床施工控制过程、工艺流程及实验过程道床情况进行了研究和总结，也会从经济性等方面为今后聚氨酯固化道床是否便于广泛应用于高速铁路提供参考。

一、聚氨酯固化道床結构如何形成

作者在施工前，向铁科院专家了解到，聚氨酯固化道床是一种新型轨道结构，是在已经达到稳定的有砟道床内，浇注由异氰酸酯与多元醇等组成的混合料。混合料在道砟问短时间内会完成发泡、膨胀直到凝固形成泡沫状聚氨酯弹性材料。挤满道砟问的空隙，牢牢粘粘道砟颗粒，形成具有较好弹性整体道床结构。

二、聚氨酯固化道床施工工艺流程

聚氨酯泡沫固化道床试验段有砟轨道工程施工各分项工程依次为：在沥青垫层上进行碎石底砟铺设→铺轨前预铺道砟→铺枕铺轨铺轨后分层上砟整道→长轨焊接、应力放散及锁定→轨道精调整理→聚氨酯泡沫固化道床浇筑→发泡完成形成固化道床。

三、施工过程的控制

1.有砟道床的材料选用

按《铁路碎石道砟》（TB/2140-2008）相关技术要求及聚氨酯复合材料性能来说，应采用特级水洗道砟。结合山西境内暂无特级道砟资质厂家，与相关试验人员研究后，进行了普通一级道砟固化实验。实验结果表明（详见图3），普通一级道砟固化结果并不理想，主要因为含泥、含灰量较大，影响了复合发泡效果以及与道砟粘接强度。为了能取得最终符合实验目的的结果，选用了由山东泰安特级道砟厂生产的特级水洗道砟。

2.施工过程控制

（1）严格采用合格的特级水洗道砟，装车过程监理共同旁站、运输工程采取封闭车皮，进场后对道砟质量和清洁度的验收按照标准严格执行。验收合格后摊铺底砟。

（2）底砟整平后用18t压路机碾压6遍后达到150mm厚，平整度小于20mm/m3，密实度大于1.6g/cm3（监理旁站情况下采用灌水法检测）。

（3）道砟整平后用8t压路机碾压4遍后达到200mm厚，平整度小于20mm/3密实度大于1.6g/cm3（铁科院利用BH5049y道床密度测试仪检测）。

（4）人工配合挖掘机吊铺轨枕，将摆放在右线中的长钢轨拨上左线铺设。

（5）捣固作业采用DCL-32连续走行捣固车，稳定作业采用WD-320K稳定车。捣固作业6次，稳定作业16遍。完成后铁科院进行道床状态参数检测，达到开通前客专标准，见下表。

（61四次整道后采用K922型移动焊接机焊接，按2km一个单元轨节进行应力放散及锁定。

（7）调整轨距和轨距变化率。轨距与标准轨距（1435mm）偏差±hnm，轨距变化率不大于1/1500。

（8）铁科院进行道床状态参数检测后进行聚氨酯浇筑作业，通过烘干冷却设备使用热风对道砟进行烘干除湿，烘干后再吹风冷却道床，最后在道床湿度、温度满足要求的前提下，采用浇注设备浇注聚氨酯材料，同时采用保压小车和施工车辆对轨道保压，发泡完成形成聚氨酯固化道床。

四、有砟道床聚氨酯固化自主知识产权实验过程及结果

一系列试验施工阶段结束，大西高铁于2015年6月开始全方位自主知识产权实验，截至2017年8月，历时两年有余的试验全部结束并获取了大量实际数据。向现场参加试验过程专家了解到聚氨酯固化道床能兼具有有砟轨道和无砟轨道的优点：够保证列车运行的安全性，不会受高速列车运行影响出现飞砟；弹性好，可长期保持整体性和稳定性；对轨道结构减振、降噪效果明显；具有良好的防污染功能，维修抢修方便、迅速。

五、结论与建议

该段线路选择在路基桥梁过渡段，从试验结果来看，优势明显。就本文谈论的方向来说，且目前技术标准已经具备。聚氨酯固化道床具备在高速铁路应用的可行性。但现阶段仅应用于无砟道床受损抢修，不具备全面推广应用的条件，原因有以下几点：

1.特级道砟的选用针对很多地域来说经济性不高。

2.全面组织施工过程繁琐、成本角度先期投入高于其他两种通用道床。

3.质量控制受外部干扰大，特别风沙地区很难确保固化效果。

为此，建议解决一下问题后再研究全面推广的可行性：

1.解决道砟材质与聚氨酯复合材料高标准匹配问题，对符合材料深化改良，降低对道砟级配及清洁度的要求。

2.降低聚氨酯复合材料成本及施工成本，提高工效及降低经济性投入。