近年来,中国高速铁路的建设发展有目共睹,对实现国家“一带一路”战略构想有巨大促进作用。然而随着我国高速铁路运营时间的增长和运营里程的加大,包括环境、设计、施工等多种原因,高铁线下结构出现了贯穿裂缝、层间离隙、脱空汲水等病害现象。其中在CRTS II型板式无砟轨道中最为常见的为CA砂浆层脱空病害。该类病害由于施工以及高铁负压等影响出现了较普遍的层间离隙现象,局部还存在离缝及破损等病害,此类病害有可能会引起列车的振动增大以及高速行驶时的安全隐患。针对高速铁路线下结构的特点以及CA砂浆层离隙病害形式特点,分析了高速铁路线下结构检测的特点及主要问题。基于弹性波在三维介质中的传播理论,结合现场可操作性以及检测速度的要求,提出了一种三维阵列式组合的快速检测方法。对该方法的检测原理、实施方式,分析方法进行了详细的介绍。首先通过有限元数值分析的手段,建立了高速铁路线下结构三维缺陷模型,对响应波场的变化进行模拟计算,根据响应波形的振幅特征、频谱特征等,对该方法的敏感性参数等进行了分析。在此基础上,基于模式匹配法,提出了其在高速铁路线下结构特定病害检测应用。建立了模式匹配数据库,并对数据库进行了不同病害分布的工况验证。为实际高速铁路运营线CA砂浆层离隙病害无损检测的开展和进一步的高速铁路运营线弹性波无损检测模式匹配法提供必要的依据。最后,针对现场运营线检测的实际问题,开发了三维阵列扫描系统,实现了运营线夜间快速三维扫描检测。利用建立的模式匹配数据库,对沪杭线某路段进行了CA砂浆层病害分布评价,并进行了修补前及修补后的验证。结果表明该方法可有效检测CA砂浆层的层间离隙和病害分布,并具有数据采集方便、检测速度快、检测精度高等优点。