營業(yè)線高速鐵路路基段無砟軌道整體橫向糾偏施工技術(shù)

摘 要：高速鐵路軌道采用無縫鋼軌，時(shí)速達(dá)300 km/h以上的采用整體式無砟道床，且線路彎曲半徑大，得以保證列車運(yùn)行平順性、行車安全性和乘坐舒適性。基于此，在開通運(yùn)營高速鐵路路基段無砟軌道出現(xiàn)軌道線形不平順、超過非標(biāo)扣件調(diào)整范圍時(shí)，研究一種在不影響列車運(yùn)營又不破壞鐵路設(shè)備的情況下將無砟軌道結(jié)構(gòu)恢復(fù)至原設(shè)計(jì)位置的施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：高速鐵路運(yùn)營；軌道線形糾偏；反力墩；氣墊頂升；注漿抬升；封堵

中圖分類號：U213.1" " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2024）11-0115-04

0 引言

隨著高速鐵路開通運(yùn)營里程不斷增加，已開通線路個(gè)別地段線路因地理、環(huán)境等種種不利因素長年累積造成基礎(chǔ)變形，從而導(dǎo)致軌道結(jié)構(gòu)發(fā)生變化致使軌道線形不平順，軌道平面位置偏移較大，無法通過采用非標(biāo)扣件調(diào)整達(dá)到列車正常時(shí)速運(yùn)行。為了能不影響鐵路運(yùn)營，在不影響列車每日通行的情況下，采用對既有無砟軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體橫向糾偏的措施，恢復(fù)至原設(shè)計(jì)幾何位置解決此問題。

本文旨在研究一種既能不影響列車每日正常運(yùn)行又能不破壞既有鐵路設(shè)備將軌道結(jié)構(gòu)恢復(fù)至原設(shè)計(jì)幾何位置的全新施工技術(shù)。從具體工點(diǎn)工況、施工環(huán)境、現(xiàn)有軌道數(shù)據(jù)對施工設(shè)備進(jìn)行選型改進(jìn)與工藝改進(jìn)，形成了營業(yè)線高速鐵路路基段無砟軌道整體橫向糾偏施工技術(shù)，改善了因軌道結(jié)構(gòu)發(fā)生變化軌道線形不平順從而影響列車正常行駛，與傳統(tǒng)病害段落鑿除重構(gòu)施工工法工效低、工程浪費(fèi)大、行車安全隱患高的缺點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)與社會效益顯著。

1 工藝原理

在路基處于穩(wěn)定的情況下，可根據(jù)軌道發(fā)生變化的具體數(shù)據(jù)分析糾偏方向及糾偏數(shù)量。基于氣墊頂升的機(jī)械橫向頂推糾偏技術(shù)，是利用氣墊將無砟軌道結(jié)構(gòu)頂升一定高度以減小糾偏阻力，借助反力墩或鄰線無砟軌道結(jié)構(gòu)提供反力，再采用千斤頂進(jìn)行橫向頂推，將無砟軌道結(jié)構(gòu)糾偏至設(shè)計(jì)位置。然后將高聚物材料注入到無砟軌道下級配碎石層中，利用注漿壓力和高聚物材料膨脹力抬升無砟軌道，恢復(fù)至原設(shè)計(jì)標(biāo)高，從而達(dá)到整體線路平順性。

2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 施工工藝流程

路基段無砟軌道整體橫向糾偏施工工藝流程如圖1所示。

2.2 操作要點(diǎn)

2.2.1 確認(rèn)糾偏段落

利用CPIII點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用全站儀、電子水準(zhǔn)儀對區(qū)段內(nèi)線路復(fù)測，與設(shè)計(jì)初始線形對比，調(diào)查抬升區(qū)段各扣件調(diào)高墊板和軌距塊的使用情況。根據(jù)測量數(shù)據(jù)和調(diào)查情況，確定現(xiàn)軌道線形與目標(biāo)線形的偏差值。

2.2.2 氣墊頂升及糾偏點(diǎn)布置

在無砟軌道糾偏范圍布置頂升位置，且沿線路方向左右對稱，若遇信號設(shè)備基礎(chǔ)、集水井等附屬結(jié)構(gòu)，頂升位置可適當(dāng)調(diào)整。沿線路方向布置頂推點(diǎn)。抬升氣墊布置示意圖見圖2。

2.2.3 反力墩及側(cè)向支承塊設(shè)置

根據(jù)無砟軌道結(jié)構(gòu)特征在線路兩側(cè)設(shè)置相應(yīng)受力面應(yīng)平行的C35反力墩與支承塊。在道床板兩側(cè)設(shè)置頂推式反力結(jié)構(gòu)，用于提供糾偏反力及道床板橫向限位約束力。反力結(jié)構(gòu)縱向布置間距2.6 m，錨桿（Ф25 mm）采用水泥漿錨固在路基基床上。

2.2.4 封閉層及級配碎石鑿除

糾偏前，將封閉層混凝土鑿除并清理。切割鑿除長度為糾偏區(qū)段及兩端外延5 m的范圍。若線間糾偏區(qū)段需安裝傳力部件，根據(jù)傳力部件安裝要求對線間封閉層進(jìn)行相應(yīng)的處理。

切割鑿除寬度線外為距離底座板邊緣10～15 cm，線間封閉層全部鑿除。反力墩一側(cè)存在CPIII樁位時(shí)，應(yīng)先將CPIII樁位邊緣封閉層切割，再將CPIII樁位周邊10～15 cm封閉層鑿除，以避免頂推過程中封閉層的位移對CPIII產(chǎn)生影響。

2.2.5 氣墊坑槽掏鑿

選擇糾偏量最大的位置開始布置氣囊坑槽，然后沿軌道結(jié)構(gòu)縱向向兩側(cè)延伸按間距3.9 m（6根軌枕）布置。橫向氣囊坑槽應(yīng)在軌道結(jié)構(gòu)左右兩側(cè)成對布置。氣囊坑槽的布置應(yīng)避開反力墩位置、電務(wù)既有設(shè)備等設(shè)施。

封閉層鑿除后，在級配碎石層掏鑿氣墊坑槽，坑槽高度50 cm、寬度為（氣囊尺寸＋30 cm）、進(jìn)深為（氣囊尺寸＋20 cm），坑槽底部應(yīng)平整，便于氣墊調(diào)平。氣墊放入坑槽后其上部填實(shí)、填平，確保無砟軌道不發(fā)生破損，滿足行車安全要求。

當(dāng)日天窗結(jié)束前，應(yīng)用裝有級配碎石的袋子將氣囊坑槽回填密實(shí)，回填高度至與線外封閉層頂面齊平，然后用級配碎石將袋子完全覆蓋。

2.2.6 布置拉線位移傳感器

拉線位移傳感器布置在線間，間距2 m。拉線位移傳感器初始拉伸長度宜為50～60 cm。安裝到位后，接通電源，檢查是否可以正常使用，然后將數(shù)據(jù)置零。

2.2.7 無砟軌道氣墊頂升

通過氣墊頂升將無砟軌道與路基剝離（頂升高度不小于8 mm），同一斷面左右兩側(cè)的氣墊應(yīng)同時(shí)頂升。頂升時(shí)，測量人員做好軌道高程的監(jiān)測及數(shù)據(jù)采集，對軌道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測時(shí)。若發(fā)現(xiàn)無砟軌道幾何形位突變、無砟道床開裂等情況，立即停止頂升，同時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。

2.2.8 無砟軌道結(jié)構(gòu)糾偏

水平頂推前，將糾偏量標(biāo)識在對應(yīng)反力墩處，保證操作人員能準(zhǔn)確辨識。在糾偏的軌道結(jié)構(gòu)單側(cè)對應(yīng)反力墩位置安放千斤頂，利用反力墩作為支撐，對無砟軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行糾偏。操作過程中聽從指揮，同時(shí)結(jié)合糾偏量及拉線位移傳感器的數(shù)值，把控好水平頂推千斤頂?shù)氖汗?jié)奏，以防頂推過量。

糾偏過程中對無砟軌道空間位移、反力墩位移等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，隨時(shí)觀察無砟軌道、路肩、電纜槽等變化情況。若發(fā)生無砟軌道幾何形位突變、無砟軌道扭轉(zhuǎn)、反力墩周邊基礎(chǔ)開裂、反力墩位移較大等異常現(xiàn)象，應(yīng)立即停止頂推，同時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。根據(jù)現(xiàn)場線形控制情況適時(shí)拆除調(diào)整扣件，更換為標(biāo)準(zhǔn)扣件。

2.2.9 無砟軌道結(jié)構(gòu)填充及夾持限位

當(dāng)日糾偏完成后，采用支撐限位裝置對無砟軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行夾緊限位，限位裝置左右對稱布置。若糾偏已達(dá)目標(biāo)線形，則對無砟軌道進(jìn)行橫向夾持限位，再進(jìn)行注漿抬升。夾持裝置在糾偏后保持受力狀態(tài)，并安全可靠，確保施工期間運(yùn)營行車安全。

2.2.10 高聚物注漿抬升

2.2.10.1 注漿孔布置及鉆孔

注漿孔平面布置如圖3所示，其中T為抬升孔，布置于道床板中心，抬升孔間距為8～10根軌枕；S為砂漿填充孔，G為觀察孔，M為臨時(shí)填充孔。現(xiàn)場布置注漿孔時(shí)，若遇應(yīng)答器、電纜線等設(shè)施位置可適當(dāng)調(diào)整。

無砟軌道結(jié)構(gòu)抬升注漿孔分抬升孔和填充孔。抬升孔、觀察孔、臨時(shí)填充孔孔徑25 mm，砂漿填充孔孔徑50 mm，鉆孔深度以鉆透底座板板為準(zhǔn)。鉆孔時(shí)，若遇應(yīng)答器、電纜線等設(shè)施位置可適當(dāng)調(diào)整。斷面示意圖詳見圖4。

2.2.10.2 安裝注漿管

將專用注漿管插入孔內(nèi)，用扳手?jǐn)Q緊管口螺母對注漿管進(jìn)行固定。注漿管插入孔底，外露15 cm，用于連接注漿槍。所有注漿管必須在施工當(dāng)天安裝，根據(jù)計(jì)劃抬升段落確定注漿管安裝數(shù)量，不得提前安裝，嚴(yán)禁影響行車安全。

2.2.10.3 注漿抬升

注漿作業(yè)前，應(yīng)提前對注漿設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，使設(shè)備工作正常，并對注漿材料的起發(fā)、表干時(shí)間進(jìn)行測試，確認(rèn)其滿足要求。現(xiàn)場復(fù)核各點(diǎn)的注漿抬升量。[1]注漿材料使用送檢合格的雙組份高聚物聚氨酯材料。

注漿抬升時(shí)，對抬升點(diǎn)對應(yīng)的左右軌高程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，完成后及時(shí)拔出注漿管。注漿抬升時(shí)，無砟軌道結(jié)構(gòu)水平變化應(yīng)控制在±2 mm，并對軌道結(jié)構(gòu)橫向位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，軌道結(jié)構(gòu)不得出現(xiàn)明顯橫向位移。注漿過程中，安排專人對注漿點(diǎn)周圍的軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，若發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)軌道結(jié)構(gòu)裂紋、鼓起或跑漿等現(xiàn)象應(yīng)立即停止注漿[2]。抬升以“寧低勿高”為原則，不得超抬。每天最少抬升一個(gè)區(qū)段，一次抬升高度一般控制在10 mm左右。注漿管注完高聚物，取出注漿管。下次繼續(xù)插入注漿管注聚合物。

每天抬升完成后，采用軌道小車對施工范圍前后50 m范圍進(jìn)行軌面檢查，對局部不滿足要求地段進(jìn)行精調(diào)，確保軌道平順和行車安全。

2.2.10.4 無砟軌道結(jié)構(gòu)填充

無砟軌道抬升全部到位后，利用水鉆在道床板和兩側(cè)底座板上鉆設(shè)注漿填充孔，采用快硬型聚合物砂漿對板下存在的空隙進(jìn)行完全填充，恢復(fù)無砟軌道結(jié)構(gòu)和級配碎石層界面之間的粘結(jié)，以維持軌道結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)定性。無砟軌道填充時(shí)，應(yīng)控制注漿壓力，并對鋼軌高程變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過觀察孔觀察快硬型聚合物水泥砂漿的灌注狀態(tài)，確保填充飽滿、密實(shí)[3]。

2.2.10.5 注漿孔封堵及封閉層修復(fù)

注漿抬升完成后，采用速凝型微膨脹砂漿對注漿孔進(jìn)行封堵。采用C25聚合物混凝土對局部破損的封閉層進(jìn)行修復(fù)，采用自流平砂漿對封閉層下產(chǎn)生的空腔進(jìn)行填充。

3 質(zhì)量控制措施

一是道床糾偏的關(guān)鍵是控制各種技術(shù)參數(shù)，特別是反力墩、氣墊坑槽的布置以及抬升、填充材料等，一定要完善檢測措施，確保質(zhì)量合格。

二是施工現(xiàn)場嚴(yán)格按照試驗(yàn)確定的漿液配合比配制，快硬聚合物填充砂漿漿液攪拌必須均勻，對漿液進(jìn)行試塊試驗(yàn)。

三是頂推橫向糾偏時(shí)，道床板精度控制在±1 mm，并對鋼軌進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。氣墊頂升過程中，同一斷面左右兩側(cè)的氣墊應(yīng)同時(shí)頂升，對鋼軌高程變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。頂升荷載應(yīng)逐級加載，避免加載速度過快或荷載過大引起無砟軌道發(fā)生損傷或幾何形位突變。

四是每日完成施工后，在無砟軌道結(jié)構(gòu)兩側(cè)安裝夾持裝置，對軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行左右水平限位。待糾偏作業(yè)完成，且無砟軌道結(jié)構(gòu)粘結(jié)完全恢復(fù)后，再拆除夾持裝置。

五是糾偏過程中應(yīng)做好反力墩、路基路肩等實(shí)時(shí)監(jiān)測。若出現(xiàn)路基路肩開裂、反力墩周圍路基工程開裂，反力墩位移過大等異常情況，及時(shí)停止施工。若借助鄰線作為反力支撐，應(yīng)做好鄰線幾何空間位置的實(shí)時(shí)觀測，若鄰線無砟軌道出現(xiàn)橫向偏移、層間分離、無砟軌道開裂等異常情況，應(yīng)立即停止加載。

六是全部糾偏到位后，采用高聚物注漿A、B料及快硬聚合物填充砂漿進(jìn)行注漿抬升，以維持軌道結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)定性。抬升及填充時(shí)，對鋼軌高程變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并控制注漿壓力，避免鋼軌高程發(fā)生較大變化，通過觀察孔觀察快硬型聚合物水泥砂漿的灌注狀態(tài)，填充應(yīng)飽滿、密實(shí)[3]。

4 安全防護(hù)措施

一是所有員工定期接受安全培訓(xùn)教育，堅(jiān)持先培訓(xùn)、后上崗的制度，實(shí)行逐級安全技術(shù)交底制度。施工生產(chǎn)班組必須執(zhí)行班前班后安全活動(dòng)制度，在班前由班組長對班組作業(yè)人員進(jìn)行講話，內(nèi)容為當(dāng)天作業(yè)內(nèi)容、面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)、安全注意事項(xiàng)及安全防護(hù)措施等，并對作業(yè)人員的個(gè)人安全防護(hù)用品穿戴情況、身體狀態(tài)、精神狀態(tài)等進(jìn)行檢查。

二是施工負(fù)責(zé)人要明確每天的施工里程、施工項(xiàng)目、安全注意事項(xiàng)，全面掌握駐站聯(lián)絡(luò)方式、施工進(jìn)出路線，確保施工人員和料具在施工防護(hù)員的帶領(lǐng)下安全進(jìn)、出施工通道。施工人員必須穿戴勞動(dòng)防護(hù)用品，備好照明設(shè)備，保證現(xiàn)場照明。

三是安全防護(hù)措施齊備，設(shè)備器具必須合理使用。嚴(yán)禁對運(yùn)轉(zhuǎn)中的設(shè)備進(jìn)行維修、保養(yǎng)調(diào)整等作業(yè)。 所有上道工機(jī)具和勞動(dòng)防護(hù)用品必須粘貼5～10 cm 寬度反光條，粘貼位置須醒目。與接觸線等供電設(shè)備接近作業(yè)的工機(jī)具和作業(yè)人員須與供電設(shè)備的帶電部分保持不小于 2 m 的距離。若距離小于 2 m 時(shí)，須采取停電作業(yè)[4]。

四是做好上道材料和工機(jī)具登記。所有作業(yè)組必須嚴(yán)格執(zhí)行上下道清點(diǎn)拍照制度。上道前，清點(diǎn)、登記各上道工機(jī)具和材料，并明確到每個(gè)施工人員，施工結(jié)束后復(fù)檢、銷記[5]。

5 結(jié)束語

采用營業(yè)線高速鐵路路基段無砟軌道整體橫向糾偏施工技術(shù)，成功解決了因路基基礎(chǔ)變化導(dǎo)致軌道結(jié)構(gòu)發(fā)生變化致使軌道線形不平順，造成局部段落軌道結(jié)構(gòu)平面發(fā)生偏移，無法經(jīng)過采用非標(biāo)扣件調(diào)整達(dá)到列車正常時(shí)速運(yùn)行的問題，在每日規(guī)定的天窗點(diǎn)時(shí)間內(nèi)解決了軌道結(jié)構(gòu)下沉、平面偏差造成的軌道線形不平順問題，施工完成后不影響列車正常通行。

經(jīng)業(yè)主、工務(wù)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理等單位共同對實(shí)體質(zhì)量通過取芯檢查填充層及軌檢小車對軌道數(shù)據(jù)檢測驗(yàn)收一致認(rèn)為該工法施工質(zhì)量好，工效高，對底部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)未擾動(dòng)，營業(yè)線軌道線路整治施工期安全隱患小，施工期設(shè)備管理單位進(jìn)行添乘監(jiān)測列車通行狀態(tài)良好。為今后類似工程提供了切實(shí)可行的依據(jù)，為無砟軌道整體糾偏積累了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)，為高速鐵路建設(shè)發(fā)展提供了技術(shù)支持，具有極高的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[5] 張宇.采用微型盾構(gòu)換填營業(yè)線凍害路基施工技術(shù)[J].鐵道建筑，2019，59（3）：76-79.

收稿日期：2024-06-18

作者簡介：程俊斌（1984—），男，山西晉中人，本科，高級工程師，從事高鐵的板式、雙塊式無砟軌道、國內(nèi)外無砟道岔關(guān)鍵技術(shù)，地鐵鋪軌施工研究工作。