[01165893]水泥道面隐蔽病害诊治与高铁无砟轨道板沉降修复成套技术

本项目针对我国水泥混凝土路面、机场道面、高速铁路等交通基础设施养护维修及安全防护的迫切需求,系统开展水泥道面及高铁无砟轨道病害诊治技术研究,研发了水泥道面隐蔽病害诊治与高铁无砟轨道板沉降修复成套技术,取得了具有自主知识产权的系统成果。完成的主要工作如下： 1、针对水泥混凝土道面病害隐蔽性强、形态复杂多变、诊断困难等特点,基于水泥混凝土材料的高耗和频散特性,建立了综合考虑介电常数实部和虚部的水泥混凝土材料复合介电模型,揭示了水泥道面介电特性与性能指标之间的内在关系;阐明了环境温湿度、材料配比、混凝土内部水分传输性质等因素对水泥道面应力及变形的耦合影响机制;构建了电磁波在水泥道面结构中传播的半解析高精度仿真模型;针对道面材料性能对服役气候环境的敏感性,提出了考虑气候条件的水泥混凝土道面复合介电特性和力学特性多类智能反演方法;在此基础上,研发了水泥混凝土道面隐蔽病害快速无损诊断技术,有效提高了诊断精度和效率。 2、针对水泥混凝土道面隐蔽病害修复难题,基于粘性流体力学理论,建立了高聚物浆液在水泥道面脱空间隙中的膨胀扩散模型;揭示了温度和环境水对高聚物注浆材料流动、填充及固化行为的影响机制;阐明了注浆修复前后水泥混凝土道面板的力学响应特征,揭示了温度对高聚物注浆修复效果的作用机制;在此基础上,研发了水泥混凝土道面脱空、沉陷、基层松散等隐蔽病害快速修复与评价成套技术、装备及施工工艺。 3、针对高速铁路无砟轨道板沉降修复难题,提出了基于泡孔几何参数和密度的高聚物抗压强度模型,揭示了循环荷载作用下高聚物材料应变响应及微观结构演化规律;建立了高铁列车-无砟轨道-路基的空间耦合三维有限元数值模型,探明了高聚物注浆修复前后轨道结构在高速列车运行荷载作用下的力学响应特征;以此为基础,针对高铁无砟轨道路基沉降及橡胶伸缩缝密封条脱落、开裂、破损等病害,研发了基于高聚物注浆的高速铁路无砟轨道病害快速修复加固技术及施工工艺。 本项目成果已成功应用于G85高速公路云南段、山东威青高速、安徽省界阜蚌高速、江苏京沪高速公路、合六叶高速、山西太旧高速、浙江金丽温高速、郑州新郑国际机场、首都机场、深圳机场、珠海机场、杭州笕桥机场、青山机场、兰新高铁、郑徐高铁等数十项高速公路、机场、高速铁路的病害检测和修复工程,产生了巨大的经济、社会和环境效益。 项目成果实现了水泥道面和高铁无砟轨道病害诊治技术的重大突破,开创了水泥道面隐蔽病害诊治和高铁无砟轨道板沉降修复技术的新途径,具有检修一体、诊治融合、精准高效、经济环保等特点。整套技术针对性强,技术优势突出,综合效益显著,在国内外均属首创,对我国水泥混凝土路面、机场道面、高速铁路等重大交通基础设施运维管理技术水平的提升具有重要促进作用,具有广阔的推广应用前景。