郭福强;胡通海;彭宇;王蕾
【摘 要】该文根据高铁无砟轨的主要病害特点,通过常用无损检测方法的优却点对比,确定探地雷达法为高铁无砟轨道无损检测的最佳方法.采用中国电波所探地雷达LTD2100主机和900 MHz、400 MHz天线对镇江高铁某段和信阳高铁某段的探测实验,为高铁无砟轨道病害检测提供了方向和研究基础,为专用化算法提供了数据支持.
【期刊名称】《科技创新导报》 【年(卷),期】2014(011)005 【总页数】2页(P24-25)
【关键词】无砟轨道;无损检测;探地雷达 【作 者】郭福强;胡通海;彭宇;王蕾
【作者单位】中国电波传播研究所 山东青岛266107;中国电波传播研究所 山东青岛266107;中国电波传播研究所 山东青岛266107;中国电波传播研究所 山东青岛266107
【正文语种】中 文 【中图分类】U213
随着国民经济的快速发展，中国的高速铁路网络越来越密集，越来越对的高铁线路投入使用，对运营中高铁轨道的安全检查就显得非常重要。高铁无砟轨道路基直接
承载着高速列车通行, 其质量好坏、病害(缺陷)与否直接关系到列车的运营安全。高铁的行驶速度快，最高时速可达300 km/h以上，这对无砟轨道的要求极高，毫米和厘米级的脱空对高速行驶的列车来说，就有可能就会导致安全事故的发生。 同时，高铁轨道的施工工艺和结构与常规铁路有很大的差别。高铁采用无砟轨道技术进行施工，通常整体使用混凝土封闭，与常规道砟铁路道轨的垫层相比工艺要求更高。其无砟轨道轨道板、混凝土基座和隧道仰拱常采用双层钢筋的混凝土结构，这为无高铁砟轨道检测带来了很大的困难，同时这也是运营中的高铁无砟轨道检测相对滞后的原因之一。高速铁路轨道运营一定时间后，各层之间是否稳定、是否存在微小的脱空、是否存在隐性裂缝、基层是否存在下沉等，如何对这些病害进行无损检测，提前预防，保障高铁的行驶安全显得非常重要。
表1 无损检测方法优缺点方法 原理 优点 缺点瞬变电磁法 二次涡流效应功率较大、探测深度较深 设备较大、探测效率低、分辨率及频率低、用于基层探测混凝土钢筋探测仪法交变电磁场 探测钢筋直径及保护层厚度 探测深度10cm以内，对钢筋敏感，其他不敏感超声回弹法 超声波及回弹综合结构简单，主要用于混凝土强度检测效率较低、目的单一探地雷达 电磁波反射 分辨率高、效率高、可对混凝土内部缺陷、钢筋分布均匀程度、脱空及空洞进行综合探测、定位准确不能对缺陷进行准确分类，探测深度小于30m
图1 高铁某段轨道板脱空900MHz天线探测结果 1 高铁无砟轨道无损探测方法
无损检测技术是一种快速评估方法。常用的无损检测方法主要有：地震反射法、瑞雷面波检测法、钻孔地震波透射法等［1～2］。细化在工程检测和物探领域主要有探地雷达法、瞬变电磁法、混凝土钢筋探测仪法、超声回弹法在内的多种方法可供参考［3］。表1为各种方法的优缺点及主要探测目的。 高铁无砟轨道的主要病害及成因主要有以下几种。
1）由于各种原因,道床板(轨道板)、混凝土支承层(底座)及基床表层(级配碎石层)各层间可能存在空隙、与表层裂缝贯穿的空隙、混凝土层内不密实、支承层破裂等主要病害(缺陷)问题。
2）施工过程中,未按照施工工艺要求，混凝土欠或过捣固等问题,使得混凝土层间在列车高速荷载冲击振动下发育产生病害［4］。3）施工过程中,配筋粗细、间距、混凝土强度等原因促使产生的裂纹、裂缝等［5］,由于技术因素可能发育成为上下贯穿裂缝并进一步引发层间病害。
图2 高铁某段隧道仰拱900MHz天线探测结果 图3 高铁某段隧道仰拱400MHz天线探测结果
通过几种无损探测方法的对比和针对需要检测的无砟轨道病害，探地雷达法是开展检测的最佳方法，其效率、分辨率是几种方法中最优的，且适用于各种病害的检测(表1）。
探地雷达的高铁无砟轨道探测
由于高铁运营的特殊性，雷达检测不能在列车运行时段进行检测，因此对高铁无砟轨道的探测时间主要集中在凌晨0点～4点钟时间段。采用LLTD2100雷达主机作为主控单元，配合中心频率为900MHz天线和中心频率为400 MHz天线进行探测实验，分别在镇江高铁某段和信阳高铁某段分别进行了探测实验，主要探测无砟轨道的轨道板和混凝土基座的脱空情况。
图1为探测到的雷达图谱，采用的天线为GC900MHz天线，（图1）显示轨道板和混凝土基座的脱空情况较为严重，同时混凝土基座也存在一定程度的不密实病害。 采用采用LLTD2100雷达主机作为主控单元，配合中心频率为900MHz天线和中心频率为400 MHz天线对该段隧道的仰拱进行探测实验，探测混凝土基层是否存在病害及大型的疏松、空洞。(图2、3)为测试得到的数据，从数据结果可以得到，仰拱各层层位清晰，无不良病害，900 MHz天线在混凝土中1.2 m仍能探测到仰
拱中的钢筋。但从400 MHz天线数据得到，前段仰拱混凝土厚度为1.7 m，但缺少钢筋支护，后段混凝土厚度1.4 m，含有钢筋支护，混凝土内部无破碎和不密实病害，这为仰拱的质量及普查提供了很好的信息支持。 2 结语
现阶段对于运营中的无砟轨道病害(缺陷) 的检测经验尚少，检测方法和手段都处于探索阶段，还没有形成统一的检测标准。采用传统铁路检测方法直接进行检测，不能很好的解决高铁无砟轨道的实际问题。因此，对高铁无砟轨道的检测也处在尝试和验证的阶段。采用探地雷达方法对高铁无砟轨道无意是一种很好的方法，该方法方便快捷、高速高效，能够很好的解决无砟轨道的探测问题，实际探测也证明了该方法的有效性。同时采用探地雷达和其他物体方法相结合进行探测，研究专用无砟轨道探地雷达探测设备和处理方法才是解决问题的关键。 参考文献
【相关文献】
[1］ 郭秀军，韩宇，孟庆生，等．铁路路基病害无损检测车载探地雷达系统研制及应用［J］.中国铁道科学,2006，27(5)：139－144．
[2］ 白明洲，谢晋水，张爱军，等，高速铁路路基工程岩溶注浆效果无损检测评估方法研究[J].铁道学报,2012，34（7）：89-95.
[3］ W.M.Telford L.P.Geldart r.e.sheriff.应用地球物理［M］陈石，孙少波，高志亮，等译.北京：科学出版社，2011.
[4］ 苏红立.CRTS型双块式无砟轨道旭普林机械法与轨排法[J].山西建筑,2010,36(12):283-284. [5］ 任娟娟,刘学毅,赵坪锐.连续道床板裂纹计算方法及影响因素[J].西南交通大学学报,2010,45(1):34-39.
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