高鐵站場路基無砟軌道同步抬升技術應用

戴文明DAI Wen-ming

（中鐵十二局集團有限公司一公司，西安710038）

0 引言

隨著高速鐵路建設的快速發展，運營后出現的缺陷形式多樣化，針對路基沉降缺陷的處置辦法有微型樁、鋼花管注漿、全方位高壓旋噴樁等加固措施。本文闡述的方法基于路基沉降缺陷經過加固措施處置，路基基礎趨于穩定狀態后，采用機械同步抬升技術對道床板部分區段整體抬升（必要時糾偏），達到運行軌道平順性要求，滿足列車達速運行標準。該技術的實施特點是不斷道，可利用天窗點內施工。

1 概述

某高鐵站場缺陷整治范圍DK813+500～DK813+800，合計300m。高鐵段采用瑞邦小車每季度對該區間上下行線路推檢一遍及數據分析，并針對檢查情況先后安排4 次動道，軌下墊板總厚度達24mm。因墊板厚度大于20mm，為保證行車安全及后期作業整治需要，將原普通螺桿及墊板更換成了加長螺桿及10mm 的超厚墊板。在后續檢測過程中動態組再次報該段出現儀添二級及人工添乘晃車，分析組經過動靜態及現場作業負責人反饋該段存在長波不良，需絕對測量。通過對線路絕對測量，發現該段存在不同程度的沉降，其中沉降小于2cm 約52m，沉降2～4cm 約170m，沉降大于4cm 約78m，最大沉降量為6.4cm。經過研究決定該區段缺陷整治采用微型樁加固+軌道機械同步抬升處置方案，本文只對機械同步抬升無砟軌道道床板技術進行闡述。

2 施工前準備工作

2.1 列車限速

對擬采用機械同步抬升區段運行列車限速80 ～160km/h。

2.2 現場條件及抬升量確定

2.2.1 工程勘察、設計、施工資料及現場調查 對已有的工程地質勘察資料進行詳細分析，掌握沉降區段的地層分布、各土層物理力學性質、地下水位等，查清周邊是否存在對施工不利的影響因素，查清施工影響范圍內的路基結構、隱蔽管線的分布情況。在制定方案前首先進行現場調查，調查內容包括周邊的交通，天窗時間長度，施工進場路線，軌道結構形式等。

2.2.2 運營期間的路基狀態及周圍環境調查 掌握在運營期間的路基維護、維修及上部結構破損情況，調查構造物所處位置地表水下滲及周邊集中降水等導致沉降產生的因素，進一步判斷導致路基沉降的因素是否消除，主要包括臨近線路的加載、減載，地面排水條件的變遷、氣溫變化，臨營線路的施工振動等。

2.2.3 沉降監測資料 掌握該區段線路沉降及不均勻沉降的發展變化過程，通過監測結果，分析評估沉降變形的發展趨勢，如果沉降變形已經趨于穩定，則可以進行軌道同步機械抬升。

2.2.4 軌道幾何狀態復測 采用高精度電子水準儀復測軌道結構高程，根據復測數據結果繪制相應的軌道高程曲線，根據運行列車軌道平順性的要求繪制滿足要求的軌道高程曲線，將兩條曲線進行對比擬合，確定抬升范圍及個點抬升的量值。

2.3 工作面的準備

為方便抬升作業將線間封閉層和線間基床上的填充層全部挖除，鑿除路肩支撐層附近封閉層寬度10cm。

2.4 撤換標準墊板

將機械抬升及糾偏段的所有調高墊板撤出，調換成標準墊板，并鎖定鋼軌。

3 施工流程

機械同步抬升無砟軌道道床板施工流程：測量軌道幾何形狀→確定各位置抬升量、糾偏量→封閉層拆除、千斤頂位置確定→支承層混凝土切除→軌道中心植連接筋、千斤頂兩側植筋、鉆注漿孔→頂升梁安裝、千斤頂設備安裝與調試→糾偏千斤頂安裝→支撐層與軌道板頂升→側向糾偏→填充注漿→軌道幾何復測→千斤頂及型鋼拆除→軌道結構恢復、線間封閉層恢復→軌道精調→線路修整恢復通車。

4 施工方法

4.1 抬升千斤頂的安設

抬升千斤頂布置以軌道結構整體受力均勻，數量盡量減少為原則，在軌道結構的兩側布置，應考慮縱向和橫向的受力避免出現局部應力過大。千斤頂數量多時，其控制及相關的輔助措施增加，導致工作量和抬升難度增大，因此千斤頂的數量在滿足受力均勻的條件下應盡量減少。

4.1.1 千斤頂布置 I 型雙塊式無砟軌道每個單元板長19.5m，千斤頂布置間距為3.25m，單元板長度范圍內每側設置6 個千斤頂。

4.1.2 千斤頂的安裝 抬升孔的間距為1.95m，孔位布置在支承層頂貼近軌道板側面，開孔方式選擇用靜力水磨鉆鉆穿整個支承層，孔徑為72mm。布置圖見圖1 無砟軌道抬升和注漿孔布置。

圖1 無砟軌道抬升和注漿孔布置

4.2 支承層與軌道板的錨固

為使千斤頂的頂升力均勻傳遞得到軌道結構上，每個千斤頂上設C220 槽鋼，槽鋼長2.1m，對應每個軌枕中心位置用M18 錨栓植筋，在槽鋼相應的位置開孔，頂部用螺母鎖定。為保證支承層與軌道板保持同步抬升，防止支承層與軌道板層分離，在軌道板中心位置每隔1.3m 植一根M12 鋼筋。

4.3 植入抬升裝置

將抬升裝置放入抬升孔內，在抬升孔與抬升裝置空隙內灌入植筋膠，灌膠后應做好保護避免對其擾動，待強度達到要求進行試驗，檢驗其極限抗拔力，觀察軌道板抬起狀態，達到輕微抬起即滿足要求。

4.4 千斤頂同步控制

根據每個點抬升量，在抬升過程中進行實時監控，每個頂升點由壓力和位移雙指標控制，做到對全部千斤頂同步控制。

4.5 注漿填充

軌道板中心設置注漿觀察孔和注漿孔，鉆孔時先用短鉆頭引孔，再換長鉆頭鉆進，鉆孔深度要求深入基床表層3～5cm，鉆孔直徑25～30mm。側邊孔采用水磨鉆進行鉆孔，沿支承層側面45～60°斜向鉆入，孔徑30～50mm。按照注漿孔的布置位置對注漿孔進行編號并記錄。完成鉆孔后，將鉆出的渣土、粉塵等施工垃圾集中收集，帶天窗點結束帶離現場，注漿孔采用木塞臨時封住孔口，防止雨水及雜質進入。

抬升和糾偏作業完成后，沿支承層周邊進行封縫，結合天窗點時間及時將抬升產生的縫隙進行注漿填充，注漿完成并在天窗點結束前達到2MPa，方可達到線路的開通運行條件。當抬升量較大時，可直接在支承層底的縫隙內插入注漿管注漿，不設置專門的注漿孔。當支承層下的空隙較小時，使用軌道板中心設置的注漿孔注漿。

注漿材料采用速凝高強雙組份TK 注漿加固材料，除滿足一般高速鐵路規定性能要求外，還須滿足早強、速凝、具備較好的流動性等性能，以保證支承層下的填充作用。其主要性能容重：1.35g/cm3、初始反應時間：5～15s、初凝時間：15min、抗壓強度：1h-5MPa、2h-20MPa、28d-50MPa。

4.6 線路精調

在抬升作業結束時，立即對抬升點位高程測量，取得各點位的實際抬升量。將抬升數據及時提交給高鐵工務部門，以便其根據抬升數據對軌道線路進行粗調、精調。

4.7 線間填充層及封閉層恢復

按照《鐵路混凝土結構耐久性修復及防護》（TB/T 3328-2010）對支承層混凝土進行恢復，并按照原施工標準施做線間填充層及混凝土封閉層。

5 抬升及糾偏監測

實時監測軌道結構在抬升過程中垂向和橫向位移變化，并與設定的目標曲線比對擬合，將比對結果反饋給聯動抬升系統，實現軌道結構抬升的精準伺服控制。

軌道結構垂向位移采用定點智能全站監測系統進行監測，主要包括全站儀、棱鏡和信息收發裝置。其顯著特點是可實現對200m 范圍內棱鏡的自動快速搜索、精確測量，精度達0.1mm，完全滿足軌道結構抬升監測的實時性和精準性要求。

數據分析顯示系統采用高配置筆記本，對智能全站監測系統和位移計反饋的數據及時分析處理，與設定的目標曲線進行比對擬合，指導千斤頂抬升系統作業。

定點智能全站監測系統布置在抬升作業區外，避免實施過程中監測與抬升作業的相互干擾，棱鏡布置在軌道板上，每個千斤頂位置對應設置一個棱鏡，以監測軌道結構整體線型和軌道翹曲情況。數字化智能位移計設置于底座外側，橫向布置，其固定底座位于底座邊緣，可采用混凝土澆筑。

目標曲線設定根據變形情況和平順性要求，設定軌道結構目標高程線型和側向位移控制曲線。準備工作就位后，測試抬升區段及影響范圍的軌道結構高程及側向的初始讀數。基于目標曲線設定和初值測試形成直觀的各抬升區段量值分布圖。

監測抬升實施過程中軌道結構高程值的變化，實時動態評估各段抬升效果，為下一步作業提供指導。

6 結束語

運營的高鐵站場內路基發生沉降變形，因其作業空間有限，線路不全封閉的情況下，天窗點內采用機械同步抬升無砟軌道技術能夠快速、有效的達到處治效果。以“抬升次數少、抬升過程中線路平順性和長度盡量均勻”為原則，根據抬升區段長度及抬升量值進行分段、分級抬升。通過天窗點內施工功效確定日抬升單元。對抬升量小于20mm可一次性抬升到位，作業長度每次40～50m；20～40mm 可分2 次抬升到位，作業長度不變；抬升量大于40mm 分2～3 次抬升到位。