高速铁路线下结构典型病害分析及快速无损检测方法分析

高速铁路线下结构典型病害分析及快速无损检测方法分析

作者：石春阳

来源：《现代营销·理论》2020年第08期

摘要：随着时代的进步，人们对于高速铁路营运也提出了更高的要求，而在高速铁路营运时间日益增加的同时，高铁线下结构问题也引起人们的高度重视。在此之上，本文简要分析了高速铁路线下结构典型病害的现状、成因及解决方案，并从无损检测法的原理、现场数据采集、无损检测系统三个方面进一步诠释了无损检测法在高速铁路线下结构中发挥的作用。

关键词：高速铁路;病害分析;快速无损检测

前言：高速铁路由于自身具备速度快、运行稳定、安全性强等优势深受大众喜爱，成为了当前人们日常出行主要的交通工具之一。然而，随着高速铁路客运量的提高，高速铁路线下结构受到多方面因素的影响，逐渐出现病害问题，包括贯穿裂缝、CA砂浆层层间离隙等，为了提高高速铁路的运行水平，需要开展无损检测，以此保障高铁线下结构的工程质量。

一、高速铁路线下结构典型病害的分析

1.线下结构典型病害的现状

高速铁路具有有砟轨道与无砟轨道两种类型，传统的线下结构往往采用有砟轨道，但随着科技的进步，有砟轨道开始逐渐出现噪音大、破损严重等问题。而无砟轨道相比之下更加稳定且沉降小，更加适合在粘土深路地带或者松软路基铺设。根据目前高铁线路路段来看，普通高铁线下结构常出现路基顶部脱空、CA砂浆层脱空等病害，这对于桥梁结构的稳定性具有重大影响，因此需要重视线下结构病害的处理。

2.线下结构典型病害的成因

在一般路段中，引起高铁线下结构出现病害的方式主要有：（1）铁路浇筑时，制模精读不高致使轨道板弯曲;（2）设计配筋时，配筋大小不一致也会造成轨道板内部出现孔洞等病害;（3）CA砂浆层施工时，灌注工艺、养护方式等与设计标准不匹配，导致支撑板在实际施工时钢筋绑扎错位，引起支撑板开裂现象。

3.线下结构典型病害的解决方案

对于高铁线下结构的病害需采取针对性解决方案：（1）道床病害，需要相关人员加强地表和机床排水设施，并定期清渣;（2）路基深层冻害，这种问题多由地下水所致，因此需对地下水进行拦截疏干，尽量降低地下水水位，并对软土路基加固、碾压夯实;（3）路基表层冻害，对已出现的裂缝加以封填，并在路基表面做好表层防水装置，确保冻胀路基有效的进行排水。

二、高速铁路快速无损检测方法

1.无损检测法的原理

高铁线下结构从上到下是由轨道板、CA砂浆层、支撑板、路基组合而成。从列车行进的方向可将高铁线下结构看作层状介质，而从垂直方向来看则视为三维空间分布结构。目前，快速无损检测法中的弹性波法已经实现了但分量多通道检测的目的。它主要的工作原理是当高铁线下结构发生局部变化时，波的传播特性也会随之改变，此时，采用点-点式采集法进行数据采集，可以通过对响应信号的处理来推断线下结构的实际情况。由于波的传播是从地表向下传播，一旦遇到介质就会发生反射，而不同介质反射的情况有所差异，所以根据反射波的强弱程度，进而推测处地下环境中介质状况。

2.CA砂浆层病害检测

CA砂浆层是板式轨道主要弹性调整层，它承受着由钢轨和轨道板之间向下传递的压力与振动，并为高速列车的快速行驶提供减震作用。因此，CA砂浆层的性能将直接决定轨道结构的安全性和持久性。目前对于CA砂浆层的检测主要采用动检车检测、车载雷达检测法等。其中动检车检测是通过动检车辆放大振动响应来评价路段状态的方式，它可以判断轨道板振动的幅度，但却无法辨别病害类型。而车载雷达检测法则是在轨道检测车辆上安装雷达天线，当车辆行驶时，列车可以通过一定速度发射或接收到高频脉冲电磁波信号，应用追踪手段对线下结构的病害进行划分，通常情况下，车载雷达所需电磁信号容易受到金属的干扰，而轨道板存在钢筋网，这对于雷达检测结果极易造成巨大误差[1]。

3.快速检测系统与三维数据采集系统

一般情况下，快速检测法主要需要地震仪、耦合装置、检波器、计算机、主电缆、电源、激发装置等设备，借助这些装置可实现对高铁线下结构的有效检测。在以往的无损检测法中，检波器都是单个排列，每发动一次检波器就会造成坚持速度变慢，为了实现高铁的正常运行，检测时间为凌晨0点到4点，所以为了在这四小时内完成检测工作，必须提高工作效率，为达到快速检测的目的，对此建立了针对性三维数据采集技术，为了保障检测人员的安全，检测时需要身穿反光衣，所有仪器皆贴上反光胶带，并确保出场时无任何遗留物件[2]。

结论：综上所述，快速无损检测法对于高铁路线线下结构出现的CA砂浆层层间离隙、贯穿裂缝等病害具有良好的操作效果。线下结构病害一旦严重会导致轨道板振动或者噪音扩大，长此以往，必然造成高速铁路运行出现安全隐患，针对铁路路线检测速度快、要求高等特点，研发出快速检测系统，由此提高高速铁路运行的质量，为人们的出行提供便捷。

参考文献：

[1]钟鹏飞，车爱兰，冯少孔，张腾瑜.高速铁路线下结构典型病害分析及快速无损检测方法研究[J].振动与冲击，2017，36（11）：154-160.

[2]江凱，苏谦，白皓，刘朝军.大数据环境下高速铁路线下结构检测数据管理平台设计与分析[J].铁道标准设计，2016，60（03）：24-28.