Technologie zur Verstärkung der Gleisspitzenverankerung und Anpassungslösungen für komplexe geologische Untergründe
Was sind die häufigsten Arten und Ursachen für das Versagen der Spike-Verankerung?
Die häufigsten Arten von Versagen der Spike-Verankerung umfassen drei Kategorien: Abfall aufgrund unzureichender Auszugsfestigkeit, Bruch aufgrund unzureichender Scherfestigkeit und Korrosionslockerung der Verankerungsschicht. Die Hauptursache für das Herunterfallen aufgrund unzureichender Auszugsfestigkeit ist eine unzureichende Verbundkraft zwischen Ankermörtel, Schwelle und Erdspieß. Unter der vertikalen Vibrationsbelastung des Zugbetriebs entstehen nach und nach Lücken zwischen der Verankerungsschicht und dem Spike, die sich vergrößern und schließlich zum Abfallen des Spikes führen. Brüche aufgrund unzureichender Scherfestigkeit treten meist im Übergangsbereich zwischen dem verankerten und dem nicht-verankerten Abschnitt des Spikes auf. Die Ursache liegt darin, dass die seitliche Aufprallkraft des Zuges die Scherfestigkeit der Spitze übersteigt, insbesondere auf Strecken mit kleinen Kurvenradien, wo die seitliche Belastung größer und das Bruchrisiko höher ist. Die Ursache für die Korrosionslockerung der Ankerschicht ist das Eindringen von Säure--Base-Ionen und Grundwasser in komplexen geologischen Umgebungen in die Ankerschicht, wodurch die Hydratationsproduktstruktur des Mörtels zerstört wird, was zu Poren und Rissen in der Ankerschicht und einer erheblichen Schwächung der Ankerfestigkeit führt. Darüber hinaus können Mängel im Bauprozess ebenfalls zu Verankerungsfehlern führen, wie z. B. unvollständige Reinigung der Ankerlöcher, ungenügendes Eingießen des Mörtels und unzureichende Aushärtungszeit, wodurch die Verankerungszuverlässigkeit des Spikes beeinträchtigt wird. In Unterbauabschnitten mit weichem Boden führt eine ungleichmäßige Setzung des Unterbaus zu einer ungleichmäßigen Belastung des Dorns, was die Wahrscheinlichkeit eines Versagens der Verankerung weiter erhöht.
Welche Maßnahmen zur Verbesserung der Verankerungsmaterialformel gibt es, um den Spike-Pull-Out-Widerstand zu verbessern?
Die Verbesserung der Formel des Verankerungsmaterials zur Verbesserung der Spike-Ausziehfestigkeit konzentriert sich auf drei Kernrichtungen: hochfeste Mörtelmatrix, Verbesserung der Grenzflächenbindung und Korrosionsschutzmodifikation. Die Mörtelmatrix verwendet Sulfoaluminatzement anstelle des herkömmlichen Portlandzements. Sulfoaluminatzement weist eine schnelle frühe Festigkeitsentwicklung mit einer 24-Stunden-Druckfestigkeit von über 30 MPa auf, was 50 % höher ist als bei herkömmlichem Zement, und kann schnell eine stabile Verankerungsstruktur bilden. Zur Verbesserung der Grenzflächenbindung werden dem Mörtel Polycarboxylat-Fließmittel und eine Acrylat-Polymeremulsion zugesetzt. Die Dosierung des Fließmittels wird auf 0,8 %-1,2 % der Masse des zementären Materials eingestellt, wodurch das Wasser-{18}}Bindemittelverhältnis reduziert und die Kompaktheit des Mörtels verbessert werden kann. Die Dosierung der Polymeremulsion wird auf 5 % - 8 % eingestellt, wodurch an der Grenzfläche zwischen Dorn und Mörtel ein flexibler Klebefilm gebildet werden kann, der die Verbindungskraft der Grenzfläche erheblich verbessert und den Ausziehwiderstand des Dorns um mehr als 40 % erhöht. Zur Korrosionsschutzmodifizierung in korrosiven Umgebungen wie salzhaltig-alkalischen Böden werden Schlackenpulver und Flugasche in Dosierungen von 20 % bzw. 15 % der zementären Materialmasse in den Mörtel eingearbeitet. Die puzzolanische Reaktion von Schlackenpulver und Flugasche kann freies Alkali in der Ankerschicht verbrauchen und die Erosionsrate korrosiver Ionen verringern. Dem verbesserten Verankerungsmörtel muss außerdem ein Treibmittel mit einer Dosierung von 3–5 % der Masse des zementären Materials zugesetzt werden, um die Schwindungsverformung des Mörtels auszugleichen und eine durch Schwindungsrisse verursachte Abnahme der Verankerungsfestigkeit zu vermeiden.
Was sind die Kernpunkte einer differenzierten Verankerungstechnik für Spikes in komplexen geologischen Untergründen?
Die differenzierte Verankerungstechnik für Spikes in komplexen geologischen Untergründen muss genau auf die Untergrundtypen abgestimmt werden. Fürweiche Bodenuntergründe, wird die Technologie „Loch-vergrößerte Verankerung + Sekundärinjektion“ übernommen. Der Durchmesser des Ankerlochs ist 30 mm größer als der Dorndurchmesser, und der Boden des Lochs ist kugelförmig erweitert, um die Kontaktfläche zwischen Ankermörtel und Boden zu vergrößern. Das Verfugen erfolgt in zwei Schritten: Das erste Verfugen erfolgt bis zu 2/3 der Lochtiefe und das sekundäre Verfugen erfolgt nach dem ersten Aushärten des Mörtels, um die Poren zu füllen und den Herausziehwiderstand zu verbessern. Fürgefrorene Bodenuntergründe, wird die Technologie „Wärmedämmende Verankerung + bei niedriger Temperatur aushärtender Mörtel“ übernommen. Auf der Innenwand des Ankerlochs wird eine 20 mm dicke Polyurethan-Wärmedämmschicht angebracht, um den Einfluss der Außentemperatur auf den gefrorenen Boden zu verringern. Es wird ein bei niedriger-Temperatur aushärtender Verankerungsmörtel ausgewählt, der bei -10 Grad normal hydratisieren kann, wodurch eine Lockerung der Verankerungsschicht durch den Frost-Tau-Wechsel von gefrorenem Boden vermieden wird. Fürsalzhaltige-alkalische Bodenuntergründe, wird die Technologie „Korrosionsschutzbeschichtung + Isoliergehäuse“ übernommen. Die Spike-Oberfläche ist mit einer Dacromet-Korrosionsschutzbeschichtung mit einer Dicke von 8-12 μm besprüht; In das Ankerloch wird eine PVC-Isolierhülse eingesetzt, um den direkten Kontakt zwischen Salz--Alkaliionen und dem Ankermörtel zu isolieren und so das Korrosionsrisiko zu verringern. Nach der Spike-Verankerung aller komplexen geologischen Untergründe soll sich die Aushärtezeit im Vergleich zu herkömmlichen Untergründen um mehr als 50 % verlängern. Die Aushärtezeit für Untergründe aus weichem Boden und gefrorenem Boden beträgt mindestens 7 Tage und für Untergründe aus salzhaltigem und alkalischem Boden mindestens 10 Tage, um eine vollständige Aushärtung des Mörtels sicherzustellen.
Welche zerstörungsfreien Prüftechnologien und Anwendungspunkte gibt es für die Qualität der Spike-Verankerung?
Zu den zerstörungsfreien Prüftechnologien für die Qualität der Spike-Verankerung gehören hauptsächlich drei Arten: Ultraschallprüfung, Prüfung mit reflektierten Wellen bei geringer Dehnung und Auszugsprüfung. Die Ultraschallprüfung nutzt die Ausbreitungseigenschaften von Ultraschallwellen in der Verankerungsschicht. Bei Poren und Rissen in der Verankerungsschicht werden Ultraschallwellen reflektiert und gestreut. Durch die Analyse der Wellenform und Amplitude der reflektierten Wellen kann die Kompaktheit der Verankerungsschicht beurteilt werden. Während des Tests muss die Sonde eng an der Spitze des Dorns angebracht sein, um eine gute Kopplung zu gewährleisten. Beim Testen reflektierter Wellen bei geringer Dehnung werden Spannungswellen dazu angeregt, sich entlang der Spitze auszubreiten, indem auf die Spitze der Spitze geklopft wird. Spannungswellen erzeugen an Verankerungsfehlern Reflexionssignale. Anhand der Ankunftszeit und Amplitude der Reflexionssignale können Ort und Größe von Defekten bestimmt werden. Diese Technologie eignet sich für groß angelegte Schnelltests. Die Pull-Out-Sampling-Inspektion ist eine halb-zerstörungsfreie-Testmethode mit einer Stichprobenquote von mindestens 3 %. Mit einem hydraulischen Ausziehprüfgerät wird eine vertikale Spannung auf den Spike ausgeübt und der endgültige Herausziehwiderstand des Spikes aufgezeichnet. Der maximale Herausziehwiderstand von Spikes nach nationalem Standard sollte größer oder gleich 60 kN sein, und Spikes nach ausländischem Standard sollten den entsprechenden nationalen Standards entsprechen. Hinsichtlich der Anwendungspunkte sollten nach dem Aushärten des Ankermörtels zerstörungsfreie Prüfungen durchgeführt werden; die Ergebnisse der Ultraschall- und Niederspannungsprüfung sollten gegenseitig überprüft werden; Bei der Pull-Out-Sampling-Inspektion sollten Testpunkte nach dem Zufallsprinzip ausgewählt werden, die verschiedene Untergrundabschnitte abdecken, um eine selektive Probenahme zu vermeiden. Unqualifizierte Spikes, die beim Testen gefunden wurden, sollten sofort überarbeitet werden, und das Probenahmeverhältnis derselben Spike-Charge sollte verdoppelt werden.
Was sind die Akzeptanzstandards und langfristigen Überwachungsschemata für die Spike-Verankerungsstärke?
Die Akzeptanzstandards für die Stärke der Spike-Verankerung sind in zwei Stufen unterteilt:BauabnahmeUndBetriebsüberwachung. In der Bauabnahmephase sollte der endgültige Herausziehwiderstand des Spikes den Entwurfsanforderungen entsprechen, wobei der Herausziehwiderstand von nationalen Standardspikes größer oder gleich 60 kN und der Scherwiderstand größer oder gleich 30 kN sein sollte; Die Kompaktheit der Verankerungsschicht wird durch Ultraschallprüfung bestimmt, wobei eine Kompaktheit größer oder gleich 95 % qualifiziert ist; Die Vertikalitätsabweichung der Spitze beträgt höchstens 2 Grad, um eine gleichmäßige Belastung zu gewährleisten. In der Betriebsüberwachungsphase wird alle sechs Monate eine Sichtkontrolle des Spikes auf Lockerung und Korrosion durchgeführt; Jedes Jahr wird ein Test der reflektierten Welle bei geringer Dehnung durchgeführt, um die Langzeitstabilität der Verankerungsschicht zu bewerten. Alle zwei Jahre wird eine Auszugsstichprobeninspektion mit einem Stichprobenverhältnis von 1 % durchgeführt, und eine Auszugswiderstandsdämpfungsrate von weniger als oder gleich 10 % ist qualifiziert. Das langfristige Überwachungssystem muss eine Datei zur Qualität der Spike-Verankerung erstellen, in der die Bauzeit, die geologischen Bedingungen und die Testdaten jedes Spikes aufgezeichnet werden. Für Untergrundabschnitte mit hohem Risiko, wie weicher Boden und gefrorener Boden, werden automatische Überwachungspunkte eingerichtet und vibrierende Drahtspannungsmesser werden verwendet, um die Spannungsänderungen der Spitze in Echtzeit zu überwachen. Wenn die Spannungsänderung den Frühwarnwert überschreitet, wird rechtzeitig ein Alarm ausgelöst und Verstärkungsmaßnahmen ergriffen. Unqualifizierte Akzeptanzspitzen sollten sofort überarbeitet werden, und eine vollständige Reihe von Tests sollte nach der Überarbeitung erneut durchgeführt werden, bis sie qualifiziert sind, bevor sie verwendet werden.