無砟軌道差異沉降注膠修復施工工法

摘 要：我局承建的石濟客專德州南，上行聯絡線京滬接續段無砟軌道，原京滬施工存在差異沉降和曲線超高不足。現場實測數據顯示，德州南上行聯絡線京滬連接段右LD2K329+460至LD2K329+600，對應京滬高鐵里程K316+352-K316+492，共計140m長無砟軌道差異沉降量，右股最大值：27.29mm；左股最大值：79.76mm。經專家論證后決定，無砟軌道注膠修復技術對該段無砟軌道的差異沉降進行修復抬升，以恢復原設計高程。

關鍵詞：無砟軌道；差異沉降；注膠；施工

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

1 引言

無砟軌道的注膠修復技術在德州南聯絡線差異沉降中取得了很好的效果，具有施工質量好、節約勞動力、安全系數高、施工便捷等特點，又避免道床板鑿除重新施工等繁重的施工任務，節約了天窗點，加快了施工進度。

2 工藝特點

2.1 抬升效果好

通過在基床表層中注入高強發泡樹脂對無砟軌道進行整體抬升，彌補了路基產生的差異沉降量，優化了軌面高程，保證了線路的平順性。施工質量好、安全系數高、施工便捷。

2.2 節省勞動力

無砟軌道施工地點為營業線施工，大型機械設備無法使用，利用注膠抬升避免了鑿除道床重新施工流失大量的勞動力。

2.3 加快了施工進度

采用抬升技術，實際利用15個天窗點即完成，大大加快了施工進度，為線路聯調聯試提供有力時間保障。

3 適用范圍

適用于無砟軌道存在差異沉降和曲線超高不足。

4 工藝原理

通過在支承層下的級配碎石基床表層中注入高強發泡樹脂對無砟軌道進行整體抬升，以彌補路基產生的差異沉降量，優化軌面高程，保證線路的平順性。

5 施工工藝流程及操作要點

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

施工前在上聯絡線外側（遠離京滬高鐵）做地錨，基礎深1m，長和寬分別0.5m，然后澆筑混凝土，預埋一根鋼軌，每10m一個地錨，完畢后，將所有地錨連接一個整體與既有上聯絡線鋼軌連接固定。

5.2.2 注膠孔的孔徑、深度及分布

對于注膠孔位具體的分布情況，主要從兩個方面進行考慮：從一方面來說，注膠抬升能力對其的要求需要滿足，另外一個方面就是要降低對結構和線路設施的影響。為了滿足高效發泡樹脂材料性能特性以及注膠抬升修復能力的需要，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，設計注膠孔的孔徑為25mm。注膠孔的初始深度為穿透支承層并深入基床級配碎石表層100mm。德州南上行聯絡線京滬連接段右LD2K329+460至LD2K329+600，對應京滬高鐵里程K316+352-K316+492，共計140m需注膠修復，共計布設注膠孔283個。

無砟軌道注膠抬升修復注膠孔的分布見圖5-2-2。軌道板上設置垂直注膠孔，支承層上設置向線路中心傾斜40°的注膠孔。注膠孔的孔徑、孔深見圖5-2-3。

5.2.3 注膠抬升

（1）注膠前準備。首日施工前2小時，進行注膠機組的安裝和調試，正確連接注膠機組與發電機組、空壓機，保證供電、供風正常，將高強發泡樹脂材料的A、B組分的與注膠機正確連接，啟動注膠機，待注膠機組運轉正常后，排空A組分恒溫管內的液壓油，直至A組分恒溫管內全部為A組分材料為止；調整溫度、壓力等參數。將材料打入到空桶內，計時15秒，計時期間持續觀察材料反應的速度和形態。如果到15秒時，材料已經凝固并具有一定的強度，說明材料的反應速度是合適的，所設定的溫度可以作為注膠作業的溫度，無需再行調整，可以開始注膠作業。

注膠作業工作參數見下表：

（2）注膠作業。①注入管安裝。在注膠孔里面插入注膠管，在插入的時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。在注膠過程中，注入槍的開啟情況直接對單位時間的注膠量進行控制。一般情況下不會持續進行注膠，而是進行間歇性注膠，一般注入5～7s后就會停注10～12s。同時測控組需要根據實際的計劃抬升量來對其進行測量，并且要實時測量報數情況，根據實際的情況對注膠過程中的注、停時間進行調整，進而提升精確度。間歇注膠對于單位時間的注膠量一般都是采用遞減的方式，根據實時測控的數據，在抬升量與目標量接近時，就減少單位時間的注膠量，減緩抬升速度。在完成一次作業后，注膠槍一定要注意及時的進行清洗，保證注膠槍中無膠殘余，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，首先要對鋼軌外側支撐層邊孔帷幕完成注膠，在方法選擇上對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分兩次完成，剩余孔為三次補膠孔。在帷幕注膠時注膠原則就是單詞道床的抬升量不能超過0.5mm，道床抬升量疊加不能超過2mm。在進行帷幕注膠的過程中帷幕點會出現少量的脫空，所以在注入時需要停頓一定的時間之后再進行注膠。這樣一種方式進行注膠，即使偶爾出現跑漿的現象，也能實時的暫停，等到抬升材料凝固以后跑漿空自然而然的就會被修復，以減少跑漿。

在采用鋼軌內側軌道板孔進行抬升作業的時候，一般會從下沉量最大的地方進行抬升作業，抬升作業首先從小里程方向進行，完成之后再進行大里程方向的抬升。由于抬升作業對寬接縫的受力有所影響，所以抬升點一般會分布在軌道的縱向中心的1.5m的范圍圈內，兩個抬升點之間的具體一般都會控制在4～6m，橫向作業上兩側的抬升作業要保持對稱。其余的注膠孔則用來調姿或者是補充抬升等作業。

5.3 操作要點

5.3.1 注膠前測量

注膠施工作業前，用電子水準儀進行高程測量，確定出每個注膠點的計劃抬升量，并在現場進行標注。

5.3.2 邊孔帷幕控制

在邊孔帷幕注膠進行施工的過程中，一定要按照間歇注膠的方式來完成。在線路的抬升高度上面一定要控制在0.5～2mm的范圍內。再具體的高程監控上一般會選擇采精度為0.1mm的電子水準儀來對本側鋼軌面的高程變化進行實時的監測工作，并用0規格（0.1mm精度）觀察兩個軌道的水平變化。當任何觀察形式的變化超過0.5mm時，則帷幕注膠工作就要立即停止。所有帷幕注膠完成后，通過電子水準儀和自動全站儀精確測量實際提升量，并且提升次數包括在整體提升量中。

5.3.3 注膠抬升控制

在注膠抬升作業期間，當提升注膠時，使用兩個電子水平儀來觀察注射時相同橫截面兩側的軌道的提升量，精度為0.1mm。 每當有0.1mm的變化時，工作人員將隨時報告，并在任何一個軌道達到計劃提升量時立即停止注入。 停止注射后，使用自動全站儀測量影響范圍內的實際提升高度。如果需要二次注膠，則根據上述兩個測量儀器測量的實際提升高度再次修改計劃升程。 當提升量小于3mm時，只需要完成注膠作業來進行填充。

5.3.4 擠密實填充控制

一是保證每個注入孔必須注入填充材料。二是應保證填充區段有一定的抬升量，一般控制量為0.2mm。三是施工完畢后對施工區段進行進行雷達探測，分析抬升作業后的填充情況。

5.4 主要機械設備

主要機械設備見表2。

6 質量控制

6.1 施工測量與帷幕注膠控制

注膠施工作業前，用電子水準儀進行高程測量，確定出每個注膠點的計劃抬升量，并在現場進行標注，每次注膠完成后，實時檢查，確保抬高控制滿足設計要求。

進行邊孔帷幕注膠施工時，嚴密控制監控鋼軌高程，觀察本側鋼軌面的高程變化，同時用0級軌距尺（精度為0.1mm）觀測兩股鋼軌水平變化。任意一觀測形式有大于0.5mm的變化時，立即停止帷幕注膠。所有帷幕注膠完成后，用電子水準儀和自動全站儀準確測量實際的抬起數量，并記錄，將此次抬升數量納入整體抬升量一并考慮。重新確定各抬升點的抬升量。

6.2 注膠抬升控制

進行注膠抬升施工時，抬升注膠時用兩臺電子水準儀時時觀測注膠點同一橫斷面兩側鋼軌的抬升數量，任意一股鋼軌達到本次計劃抬升量時立即停止注膠，停止注膠后，用自動全站儀測量影響范圍內的實際抬起高度。如需二次注膠時，根據以上兩種測量儀器測得的實際抬升高度，再次修訂計劃抬升量。

7 安全措施

7.1 京滬高鐵地下設備防護措施

該處施工沒有電力電纜等管線進行遷改，施工過程中加強對既有接觸網和電力電纜進行保護，現場拍專人盯控，一個軌道板車一人盯控，確保材料機具不侵限。施工期間嚴禁將金屬材料連接兩根鋼軌，避免出現紅光帶。因施工區域距離電纜槽較近，施工前用土工布將電纜槽及時覆蓋，防止注漿料遺撒后流到電纜槽將電纜粘結。

7.2 易飄物體的防護措施

施工班組安排專人負責看護，進行現場排查，做到漂浮物隨時清理，不能隨地丟棄在線路附近。施工完畢后，組織防護員、安全員平推式對施工現場進行全面排查、清理，確保任何易漂浮物及其他任何材料不落到施工區域。

8 效益分析

經過現場施工總結， 無砟軌道差異沉降通過在基床表層中注入高強發泡樹脂對無砟軌道進行整體抬升，彌補了路基產生的差異沉降量，優化了軌面高程，保證了線路的平順性。注膠修復的施工工法具有施工質量好、節約勞動力、安全系數高、施工便捷等特點。對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、縮減勞動強度，加快施工進度。注膠抬高的新工藝，通過在本工程的實踐應用，效果明顯，既能保證施工質量和安全及進度，又能提高經濟效益，值得在同類工程中推廣應用。

9 應用實例

本施工工法在石濟客運專線六標路基無砟軌道差異沉降注膠修復施工中得到了良好的應用，無任何安全事故發生，施工質量合格。

作者簡介：劉志森（1983-），男，河北冀州人，工學學士，研究方向：橋梁工程。