一种重载铁路轨枕伤损快速修补方法技术

本发明专利技术涉及一种重载铁路轨枕伤损快速修补方法，该方法主要包括伤损轨枕基面处理、3D打印设备安装调试、三维数据采集录入、修补材料制备、布料打印成型、成品养护等步骤：具体为：松开伤损区域钢轨扣件，拨开钢轨并固定；清理伤损轨枕表面浮渣及疏松层，直至露出坚硬混凝土基面；安装调试打印设备，导入修补部位的三维数据，设置打印程序；根据作业时间及环境温度确定材料配合比，现场拌合制备修补材料；制备好的修补材料通过挤出装置沿喷嘴分层布料，逐层堆叠成型；待打印程序执行完毕后，等待修补材料硬化；落轨，钢轨复位，复紧扣件。该方法具有精度高、免模板、高度自动化及智能化的特点，适用于重载轨枕等复杂结构伤损快速修补。补。

【技术实现步骤摘要】
一种重载铁路轨枕伤损快速修补方法


[0001]本专利技术属于建筑材料领域，具体涉及一种重载铁路轨枕伤损快速修补方法。

技术介绍

[0002]重载铁路因其运量大、效率高、运输成本低而成为世界铁路货运发展的方向。近年来，我国重载铁路建设发展迅猛。随着大秦线、瓦日线、浩吉线的开通，我国重载铁路运输在运量和列车轴重两个方面均得到了飞速的发展和提高，现已跨入了世界先进行列。轨枕作为重载线路轨道结构中的关键部件，起到了分散列车荷载，保持钢轨位置，提供钢轨横向抗弯刚度等作用，其服役状态极大地影响着重载线路的运行安全。
[0003]随着货运重载的实施，重载铁路线路运量的增加和大轴重货运列车的开行，线路设备病害的发生和发展速度同样加快，给线路的养护维修提出了新的、更高的要求。重载轨枕因承受高频次、大轴重的周期疲劳荷载作用，容易产生多种形式的伤损。现场调研发现，轨枕承轨面磨损和挡肩破损已成为重载线路轨枕伤损的典型形式。轨枕伤损出现后，承轨面表面骨料析出将进一步加剧磨损程度，严重时还将导致轨枕承载能力和轨距保持能力丧失，造成轨枕失效。
[0004]一旦轨枕伤损达到失效等级，现有技术往往采用对伤损失效轨枕进行修补和更换的技术措施进行处理。CN111320450A提出了一种铁路混凝土轨枕修补用自密实材料，该自密实修补材料30min流动度仍有310mm，且未对材料的耐磨性进行评价，无法适用于重载线路2h天窗条件下修补作业的需要；CN110965409A公开了一种轨枕挡肩修复技术，该技术需要3至7日后方可恢复轨枕使用，也无法满足运营重载线路天窗修的需要；CN204703013U提出了一种重载铁路耐磨混凝土轨枕，该技术在不改变混凝土轨枕传统结构的前提下，增加挡肩部分的耐磨性和强度，虽然改善了轨枕的寿命，增加轨枕对横向力的抵御能力，但需要对线上已失效轨枕进行更换作业。施工工作量大，更换效率低，无法满足现有大批量伤损轨枕整治的需求。
[0005]更换新轨枕虽然可有效解决轨枕失效问题，但致使大量轨枕未达到设计使用寿命而因伤损而无法继续使用，针对这一情况，本技术提出了一种重载铁路轨枕伤损快速修补方法，采用“以修代换”的思路对伤损轨枕进行修补，以期减少养护维修工作量，延长伤损轨枕的安全服役周期。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供了一种操作简单快捷、免模板、高度自动化及智能化的重载铁路轨枕伤损快速修补方法，本专利技术的另一个目的是对运营线路含高速铁路、地铁线路的桥梁、墩身、轨道板、轨枕等混凝土结构伤损，尤其是轨道板承轨台、轨枕挡肩等复杂结构进行快速修补。
[0007]技术方案：为了实现以上目的，本专利技术提供了一种重载铁路轨枕伤损快速修补方法，该方法主要包括伤损轨枕基面处理、3D打印设备安装调试、三维数据采集录入、修补材
料制备、布料打印成型、成品养护等步骤：具体为：（1）松开伤损区域钢轨扣件，拨开钢轨并固定；（2）清理伤损轨枕表面浮渣及疏松层，直至露出坚硬混凝土基面，并在基面刷涂界面剂；（3）安装调试3D打印设备，采集并导入修补部位的三维数据，设置打印程序；（4）根据作业时间及环境温度确定材料配合比，现场拌合制备3D打印轨枕修补材料；（5）制备好的修补材料通过挤出装置沿喷嘴分层布料，逐层堆叠成型；（6）设定的打印程序全部执行完毕后，等待修补材料硬化；（7）材料硬化后，落轨，钢轨复位，复紧扣件。
[0008]所述松开伤损区域钢轨扣件为伤损范围前后各10~30米扣件，具体松开长度根据锁定轨温及实际轨温确定。
[0009]所述拨开钢轨采用专用拨轨装置实施，将轨枕伤损位置顶部钢轨移开即可。
[0010]所述3D打印设备由控制系统、制备单元、输送单元、布料单元组成，其安装在轨道车上，随轨道车至实施现场使用。
[0011]所述三维数据通过扫描轨枕原始结构获得，也可直接录入已有轨枕三维数据。
[0012]所述3D打印轨枕修补材料为触变性好、凝结时间可控、强度发展快、粘结性能高、耐磨性好的磷酸盐水泥基砂浆、环氧树脂砂浆、聚氨酯树脂砂浆、丙烯酸树脂砂浆中的一种，1h抗压强度5~30MPa，初凝时间5~30min，磨损量（圆盘磨耗法）1.6~4kg/m2。
[0013]所述挤出装置的流量可控，挤出流量为100~500mL/min。
[0014]所述喷嘴为圆形、锥形、扇形中的一种或两种组合，喷嘴直径为3~15mm。
[0015]所述分层布料是通过布料单元控制喷头的走形路径，并逐层喷射修补材料。
[0016]有益效果：本专利技术提供的一种重载铁路轨枕伤损快速修补方法，经过现场对比研究发现，相对现有技术具有以下优异效果：（1）采用3D打印技术处理轨枕伤损修补具有施工简单便捷，修补效率高的特点；（2）无需立模，免振捣，免打磨，减少工作量，适用于运营线天窗期内的快速修补；（3）修补材料粘结牢固，耐磨性能好，抗疲劳性能优越；（4）智能化自动化程度高，减少人工劳动强度；（5）控制精度高，尤其适合复杂结构部件的精细化修补。
[0017]具体实施方式
[0018]下面通过实施例对本专利技术作进一步详述。这些实施实例仅限用于解释说明本专利技术，而不限制本专利技术的范围。
[0019]实施例1运营期重载铁路轨枕承轨面快速修补方法：（1）通过轨道车将集成有3D打印设备及材料制备装置的修补装备运输至施工现场，松开伤损轨枕前后20米扣件，拨开钢轨至露出承轨面，固定钢轨位置；（2）用电镐清理伤损轨枕表面浮渣及疏松层，直至露出坚硬轨枕混凝土基面，并在基面刷涂界面剂；（3）安装调试3D打印设备，扫描与伤损轨枕相邻且同型号轨枕，导入打印设备并设置打印程序；（4）天窗时间2h，夜间环境温度0℃，确定修补材料液料比为0.15:1，制备出2h抗压
强度5.2MPa，初凝时间12min，磨损量（圆盘磨耗法）4kg/m2的硫铝酸盐水泥基砂浆材料；（5）制备好的修补材料通过挤出装置以220mL/min的流量沿直径5mm的圆形喷嘴分层布料，逐层堆叠成型；（6）修补材料打印完成后，等待35min实现修补材料硬化；（7）材料硬化后，落轨，钢轨复位，复紧扣件。
[0020]实施例2运营期重载铁路轨枕挡肩快速修补方法：（1）通过轨道车将集成有3D打印设备及材料制备装置的修补装备至施工现场；（2）清理伤损挡肩表面浮渣及疏松层，直至露出坚硬挡肩混凝土基面，并在基面刷涂界面剂；（3）安装调试3D打印设备，将挡肩三维数据导入打印设备并设置打印程序；（4）天窗时间2h，夜间环境温度2℃，确定修补材料水胶比为0.3，制备出2h抗压强度6.9MPa，初凝时间9min，磨损量（圆盘磨耗法）3.2kg/m2的磷酸盐水泥基砂浆材料；（5）制备好的修补材料通过挤出装置以100mL/min的流量沿直径3mm的扇形喷嘴分层布料，逐层堆叠成型；（6）修补材料打印完成后，等待18min实现修补材料硬化；（7）材料硬化后，落轨，钢轨复位，复紧扣件。
[0021]实施例3高速铁路轨道板承轨台伤损快速修补方法：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重载铁路轨枕伤损快速修补方法，其特征在于：该方法主要包括拨开钢轨、伤损轨枕基面处理、3D打印设备安装调试、三维数据采集录入、修补材料制备、布料打印成型、钢轨复位等步骤，具体为：（1）松开伤损区域钢轨扣件，拨开钢轨并固定；（2）清理伤损轨枕表面浮渣及疏松层，直至露出坚硬混凝土基面，并在基面刷涂界面剂；（3）安装调试3D打印设备，采集并导入修补部位的三维数据，设置打印程序；（4）根据作业时间及环境温度确定材料配比，现场制备3D打印轨枕修补材料；（5）制备好的修补材料通过3D打印挤出装置沿喷嘴分层布料，逐层堆叠成型；（6）设定的打印程序全部执行完毕后，等待修补材料硬化；（7）材料硬化后，钢轨复位，复紧扣件。2.根据权利要求1所述的一种重载铁路轨枕伤损快速修补方法，其特征在于：所述松开伤损区域钢轨扣件为伤损范围前后各10~30米扣件，具体松开长度根据锁定轨温及实际轨温确定。3.根据权利要求1所述的一种重载铁路轨枕伤损快速修补方法，其特征在于：所述拨开钢轨采用专用拨轨装置实施，将轨枕伤损位置顶部钢轨移开。4.根据权利要求1所述的一种重载铁路轨枕伤损快速修补方法，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：易忠来，温浩，李化建，靳昊，黄法礼，王振，袁政成，杨志强，谢永江，袁静怡，李洪福，
申请(专利权)人：北京铁科建筑科技有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：