無(wú)砟軌道差異沉降注膠修復(fù)施工工法

摘 要：我局承建的石濟(jì)客專德州南，上行聯(lián)絡(luò)線京滬接續(xù)段無(wú)砟軌道，原京滬施工存在差異沉降和曲線超高不足。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，德州南上行聯(lián)絡(luò)線京滬連接段右LD2K329+460至LD2K329+600，對(duì)應(yīng)京滬高鐵里程K316+352-K316+492，共計(jì)140m長(zhǎng)無(wú)砟軌道差異沉降量，右股最大值：27.29mm；左股最大值：79.76mm。經(jīng)專家論證后決定，無(wú)砟軌道注膠修復(fù)技術(shù)對(duì)該段無(wú)砟軌道的差異沉降進(jìn)行修復(fù)抬升，以恢復(fù)原設(shè)計(jì)高程。

關(guān)鍵詞：無(wú)砟軌道；差異沉降；注膠；施工

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.104

1 引言

無(wú)砟軌道的注膠修復(fù)技術(shù)在德州南聯(lián)絡(luò)線差異沉降中取得了很好的效果，具有施工質(zhì)量好、節(jié)約勞動(dòng)力、安全系數(shù)高、施工便捷等特點(diǎn)，又避免道床板鑿除重新施工等繁重的施工任務(wù)，節(jié)約了天窗點(diǎn)，加快了施工進(jìn)度。

2 工藝特點(diǎn)

2.1 抬升效果好

通過(guò)在基床表層中注入高強(qiáng)發(fā)泡樹(shù)脂對(duì)無(wú)砟軌道進(jìn)行整體抬升，彌補(bǔ)了路基產(chǎn)生的差異沉降量，優(yōu)化了軌面高程，保證了線路的平順性。施工質(zhì)量好、安全系數(shù)高、施工便捷。

2.2 節(jié)省勞動(dòng)力

無(wú)砟軌道施工地點(diǎn)為營(yíng)業(yè)線施工，大型機(jī)械設(shè)備無(wú)法使用，利用注膠抬升避免了鑿除道床重新施工流失大量的勞動(dòng)力。

2.3 加快了施工進(jìn)度

采用抬升技術(shù)，實(shí)際利用15個(gè)天窗點(diǎn)即完成，大大加快了施工進(jìn)度，為線路聯(lián)調(diào)聯(lián)試提供有力時(shí)間保障。

3 適用范圍

適用于無(wú)砟軌道存在差異沉降和曲線超高不足。

4 工藝原理

通過(guò)在支承層下的級(jí)配碎石基床表層中注入高強(qiáng)發(fā)泡樹(shù)脂對(duì)無(wú)砟軌道進(jìn)行整體抬升，以彌補(bǔ)路基產(chǎn)生的差異沉降量，優(yōu)化軌面高程，保證線路的平順性。

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖5-1-1所示。

5.2 施工方法概述

5.2.1 地錨施作

施工前在上聯(lián)絡(luò)線外側(cè)（遠(yuǎn)離京滬高鐵）做地錨，基礎(chǔ)深1m，長(zhǎng)和寬分別0.5m，然后澆筑混凝土，預(yù)埋一根鋼軌，每10m一個(gè)地錨，完畢后，將所有地錨連接一個(gè)整體與既有上聯(lián)絡(luò)線鋼軌連接固定。

5.2.2 注膠孔的孔徑、深度及分布

對(duì)于注膠孔位具體的分布情況，主要從兩個(gè)方面進(jìn)行考慮：從一方面來(lái)說(shuō)，注膠抬升能力對(duì)其的要求需要滿足，另外一個(gè)方面就是要降低對(duì)結(jié)構(gòu)和線路設(shè)施的影響。為了滿足高效發(fā)泡樹(shù)脂材料性能特性以及注膠抬升修復(fù)能力的需要，注膠孔位的安排上布局上一般選擇梅花型，孔的間距1.0～1.5米，設(shè)計(jì)注膠孔的孔徑為25mm。注膠孔的初始深度為穿透支承層并深入基床級(jí)配碎石表層100mm。德州南上行聯(lián)絡(luò)線京滬連接段右LD2K329+460至LD2K329+600，對(duì)應(yīng)京滬高鐵里程K316+352-K316+492，共計(jì)140m需注膠修復(fù)，共計(jì)布設(shè)注膠孔283個(gè)。

無(wú)砟軌道注膠抬升修復(fù)注膠孔的分布見(jiàn)圖5-2-2。軌道板上設(shè)置垂直注膠孔，支承層上設(shè)置向線路中心傾斜40°的注膠孔。注膠孔的孔徑、孔深見(jiàn)圖5-2-3。

5.2.3 注膠抬升

（1）注膠前準(zhǔn)備。首日施工前2小時(shí)，進(jìn)行注膠機(jī)組的安裝和調(diào)試，正確連接注膠機(jī)組與發(fā)電機(jī)組、空壓機(jī)，保證供電、供風(fēng)正常，將高強(qiáng)發(fā)泡樹(shù)脂材料的A、B組分的與注膠機(jī)正確連接，啟動(dòng)注膠機(jī)，待注膠機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)正常后，排空A組分恒溫管內(nèi)的液壓油，直至A組分恒溫管內(nèi)全部為A組分材料為止；調(diào)整溫度、壓力等參數(shù)。將材料打入到空桶內(nèi)，計(jì)時(shí)15秒，計(jì)時(shí)期間持續(xù)觀察材料反應(yīng)的速度和形態(tài)。如果到15秒時(shí)，材料已經(jīng)凝固并具有一定的強(qiáng)度，說(shuō)明材料的反應(yīng)速度是合適的，所設(shè)定的溫度可以作為注膠作業(yè)的溫度，無(wú)需再行調(diào)整，可以開(kāi)始注膠作業(yè)。

注膠作業(yè)工作參數(shù)見(jiàn)下表：

（2）注膠作業(yè)。①注入管安裝。在注膠孔里面插入注膠管，在插入的時(shí)候一定要注意注膠管需要有90～100mm的距離露在地面以上，安裝時(shí)需要將注膠管一端的螺母用扳手等工具固定緊，然后使注膠管另外一端的橡膠管膨脹，使其卡住孔洞進(jìn)而起到固定作用，最后在露出的注膠管上方安裝注膠嘴。②注膠操作。在注膠過(guò)程中，注入槍的開(kāi)啟情況直接對(duì)單位時(shí)間的注膠量進(jìn)行控制。一般情況下不會(huì)持續(xù)進(jìn)行注膠，而是進(jìn)行間歇性注膠，一般注入5～7s后就會(huì)停注10～12s。同時(shí)測(cè)控組需要根據(jù)實(shí)際的計(jì)劃抬升量來(lái)對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，并且要實(shí)時(shí)測(cè)量報(bào)數(shù)情況，根據(jù)實(shí)際的情況對(duì)注膠過(guò)程中的注、停時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而提升精確度。間歇注膠對(duì)于單位時(shí)間的注膠量一般都是采用遞減的方式，根據(jù)實(shí)時(shí)測(cè)控的數(shù)據(jù)，在抬升量與目標(biāo)量接近時(shí)，就減少單位時(shí)間的注膠量，減緩抬升速度。在完成一次作業(yè)后，注膠槍一定要注意及時(shí)的進(jìn)行清洗，保證注膠槍中無(wú)膠殘余，防止注膠槍堵塞引起的誤工。③注膠方法及順序。在注膠的順序上，首先要對(duì)鋼軌外側(cè)支撐層邊孔帷幕完成注膠，在方法選擇上對(duì)于帷幕注膠一般選取每隔三孔完成一次注膠的方式每次作業(yè)分兩次完成，剩余孔為三次補(bǔ)膠孔。在帷幕注膠時(shí)注膠原則就是單詞道床的抬升量不能超過(guò)0.5mm，道床抬升量疊加不能超過(guò)2mm。在進(jìn)行帷幕注膠的過(guò)程中帷幕點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)少量的脫空，所以在注入時(shí)需要停頓一定的時(shí)間之后再進(jìn)行注膠。這樣一種方式進(jìn)行注膠，即使偶爾出現(xiàn)跑漿的現(xiàn)象，也能實(shí)時(shí)的暫停，等到抬升材料凝固以后跑漿空自然而然的就會(huì)被修復(fù)，以減少跑漿。

在采用鋼軌內(nèi)側(cè)軌道板孔進(jìn)行抬升作業(yè)的時(shí)候，一般會(huì)從下沉量最大的地方進(jìn)行抬升作業(yè)，抬升作業(yè)首先從小里程方向進(jìn)行，完成之后再進(jìn)行大里程方向的抬升。由于抬升作業(yè)對(duì)寬接縫的受力有所影響，所以抬升點(diǎn)一般會(huì)分布在軌道的縱向中心的1.5m的范圍圈內(nèi)，兩個(gè)抬升點(diǎn)之間的具體一般都會(huì)控制在4～6m，橫向作業(yè)上兩側(cè)的抬升作業(yè)要保持對(duì)稱。其余的注膠孔則用來(lái)調(diào)姿或者是補(bǔ)充抬升等作業(yè)。

5.3 操作要點(diǎn)

5.3.1 注膠前測(cè)量

注膠施工作業(yè)前，用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測(cè)量，確定出每個(gè)注膠點(diǎn)的計(jì)劃抬升量，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)注。

5.3.2 邊孔帷幕控制

在邊孔帷幕注膠進(jìn)行施工的過(guò)程中，一定要按照間歇注膠的方式來(lái)完成。在線路的抬升高度上面一定要控制在0.5～2mm的范圍內(nèi)。再具體的高程監(jiān)控上一般會(huì)選擇采精度為0.1mm的電子水準(zhǔn)儀來(lái)對(duì)本側(cè)鋼軌面的高程變化進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)工作，并用0規(guī)格（0.1mm精度）觀察兩個(gè)軌道的水平變化。當(dāng)任何觀察形式的變化超過(guò)0.5mm時(shí)，則帷幕注膠工作就要立即停止。所有帷幕注膠完成后，通過(guò)電子水準(zhǔn)儀和自動(dòng)全站儀精確測(cè)量實(shí)際提升量，并且提升次數(shù)包括在整體提升量中。

5.3.3 注膠抬升控制

在注膠抬升作業(yè)期間，當(dāng)提升注膠時(shí)，使用兩個(gè)電子水平儀來(lái)觀察注射時(shí)相同橫截面兩側(cè)的軌道的提升量，精度為0.1mm。 每當(dāng)有0.1mm的變化時(shí)，工作人員將隨時(shí)報(bào)告，并在任何一個(gè)軌道達(dá)到計(jì)劃提升量時(shí)立即停止注入。 停止注射后，使用自動(dòng)全站儀測(cè)量影響范圍內(nèi)的實(shí)際提升高度。如果需要二次注膠，則根據(jù)上述兩個(gè)測(cè)量?jī)x器測(cè)量的實(shí)際提升高度再次修改計(jì)劃升程。 當(dāng)提升量小于3mm時(shí)，只需要完成注膠作業(yè)來(lái)進(jìn)行填充。

5.3.4 擠密實(shí)填充控制

一是保證每個(gè)注入孔必須注入填充材料。二是應(yīng)保證填充區(qū)段有一定的抬升量，一般控制量為0.2mm。三是施工完畢后對(duì)施工區(qū)段進(jìn)行進(jìn)行雷達(dá)探測(cè)，分析抬升作業(yè)后的填充情況。

5.4 主要機(jī)械設(shè)備

主要機(jī)械設(shè)備見(jiàn)表2。

6 質(zhì)量控制

6.1 施工測(cè)量與帷幕注膠控制

注膠施工作業(yè)前，用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行高程測(cè)量，確定出每個(gè)注膠點(diǎn)的計(jì)劃抬升量，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行標(biāo)注，每次注膠完成后，實(shí)時(shí)檢查，確保抬高控制滿足設(shè)計(jì)要求。

進(jìn)行邊孔帷幕注膠施工時(shí)，嚴(yán)密控制監(jiān)控鋼軌高程，觀察本側(cè)鋼軌面的高程變化，同時(shí)用0級(jí)軌距尺（精度為0.1mm）觀測(cè)兩股鋼軌水平變化。任意一觀測(cè)形式有大于0.5mm的變化時(shí)，立即停止帷幕注膠。所有帷幕注膠完成后，用電子水準(zhǔn)儀和自動(dòng)全站儀準(zhǔn)確測(cè)量實(shí)際的抬起數(shù)量，并記錄，將此次抬升數(shù)量納入整體抬升量一并考慮。重新確定各抬升點(diǎn)的抬升量。

6.2 注膠抬升控制

進(jìn)行注膠抬升施工時(shí)，抬升注膠時(shí)用兩臺(tái)電子水準(zhǔn)儀時(shí)時(shí)觀測(cè)注膠點(diǎn)同一橫斷面兩側(cè)鋼軌的抬升數(shù)量，任意一股鋼軌達(dá)到本次計(jì)劃抬升量時(shí)立即停止注膠，停止注膠后，用自動(dòng)全站儀測(cè)量影響范圍內(nèi)的實(shí)際抬起高度。如需二次注膠時(shí)，根據(jù)以上兩種測(cè)量?jī)x器測(cè)得的實(shí)際抬升高度，再次修訂計(jì)劃抬升量。

7 安全措施

7.1 京滬高鐵地下設(shè)備防護(hù)措施

該處施工沒(méi)有電力電纜等管線進(jìn)行遷改，施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)既有接觸網(wǎng)和電力電纜進(jìn)行保護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)拍專人盯控，一個(gè)軌道板車一人盯控，確保材料機(jī)具不侵限。施工期間嚴(yán)禁將金屬材料連接兩根鋼軌，避免出現(xiàn)紅光帶。因施工區(qū)域距離電纜槽較近，施工前用土工布將電纜槽及時(shí)覆蓋，防止注漿料遺撒后流到電纜槽將電纜粘結(jié)。

7.2 易飄物體的防護(hù)措施

施工班組安排專人負(fù)責(zé)看護(hù)，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)排查，做到漂浮物隨時(shí)清理，不能隨地丟棄在線路附近。施工完畢后，組織防護(hù)員、安全員平推式對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面排查、清理，確保任何易漂浮物及其他任何材料不落到施工區(qū)域。

8 效益分析

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工總結(jié)， 無(wú)砟軌道差異沉降通過(guò)在基床表層中注入高強(qiáng)發(fā)泡樹(shù)脂對(duì)無(wú)砟軌道進(jìn)行整體抬升，彌補(bǔ)了路基產(chǎn)生的差異沉降量，優(yōu)化了軌面高程，保證了線路的平順性。注膠修復(fù)的施工工法具有施工質(zhì)量好、節(jié)約勞動(dòng)力、安全系數(shù)高、施工便捷等特點(diǎn)。對(duì)比鑿除道床板支承層，重新施工的施工方法，降低了投資成本、縮減勞動(dòng)強(qiáng)度，加快施工進(jìn)度。注膠抬高的新工藝，通過(guò)在本工程的實(shí)踐應(yīng)用，效果明顯，既能保證施工質(zhì)量和安全及進(jìn)度，又能提高經(jīng)濟(jì)效益，值得在同類工程中推廣應(yīng)用。

9 應(yīng)用實(shí)例

本施工工法在石濟(jì)客運(yùn)專線六標(biāo)路基無(wú)砟軌道差異沉降注膠修復(fù)施工中得到了良好的應(yīng)用，無(wú)任何安全事故發(fā)生，施工質(zhì)量合格。

作者簡(jiǎn)介：劉志森（1983-），男，河北冀州人，工學(xué)學(xué)士，研究方向：橋梁工程。