CRTSⅠ型板式無砟軌道沉降區(qū)段抬升糾偏施工工藝研究

李 波 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海高鐵基礎(chǔ)設(shè)施段

1 引言

無砟軌道結(jié)構(gòu)是我國高速鐵路建設(shè)采用的主要結(jié)構(gòu)形式，盡管無砟軌道具有高平順、高穩(wěn)定性等一系列有點(diǎn)，但是，在列車荷載和環(huán)境因素下，經(jīng)過十余年的運(yùn)營，無砟軌道逐步產(chǎn)生一些病害，其中不均勻沉降情況較為突顯。線路變形已嚴(yán)重影響線路平順性及軌道結(jié)構(gòu)耐久性，特別是路基結(jié)合部過渡段范圍，存在彈條折斷、軌底及軌道板吊空、翻漿冒泥等病害問題，為防止病害進(jìn)一步發(fā)展和惡化，有必要采取相應(yīng)的整治措施，保證線路運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性和舒適性。

CRTSI 型板式軌道是我國無砟軌道結(jié)構(gòu)形式之一，主要由鋼軌、扣件、軌道板、CA 砂漿、凸臺(tái)和底座板等結(jié)構(gòu)組成。與CRTSI 型匹配WJ-7 扣件的高低調(diào)量為-4 mm～+26 mm，當(dāng)不均勻沉降量大于26 mm時(shí)就無法通過扣件系統(tǒng)恢復(fù)軌道縱斷面，因此不得不從下部軌道結(jié)構(gòu)著手尋找解決整治方法。

目前整治的主要方法分為“路基注漿”和“CA 砂漿層厚度調(diào)整”兩大類抬升軌道板工藝。其中通過前期研究“CA砂漿層厚度調(diào)整”方法又可分為“在軌道板與CA 砂漿層之間充填‘介質(zhì)’的方式”（即：“板下袋裝灌注快硬砂漿法”和“板下樹脂填充法”）和“抬板更換砂漿袋”兩種施工工藝。“路基注漿法”只能在路基段組織實(shí)施具有一定的局限性，“在軌道板與CA 砂漿層之間充填‘介質(zhì)’的方式”雖然在滬寧城際有過應(yīng)用先例，但該方案改變了既有軌道結(jié)構(gòu)型式，整治后的無砟軌道在原結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加了“一層兩接觸面”，降低了軌道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，提高了產(chǎn)生層間病害的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)上述工藝仍未解決線路平面偏移的問題。本文以滬寧城際上下行K11+650～K11+800區(qū)段沉降偏移病害整治為例，對(duì)“抬板更換砂漿袋”的施工工藝和整治效果進(jìn)行研究分析，可供CRTSI型板式無砟軌道沉降區(qū)段的整治提供參考和指導(dǎo)。

2 抬板更換砂漿袋施工整體思路

2.1 病害情況

前期測(cè)量數(shù)據(jù)顯示滬寧城際上下行K11+650～K11+800有砟和無砟地段、路橋結(jié)合部地段存在不均勻沉降病害，上行最大沉降量164.5 mm，下行最大沉降量164.6 mm，同時(shí)平面最大偏移量達(dá)到38 mm，具體沉降偏移線性見圖1。線路變形已嚴(yán)重影響線路平順性及軌道結(jié)構(gòu)耐久性。

圖1 沉降偏移線型

2.2 整治思路

該段線路軌下基礎(chǔ)包含有砟軌道、路基段CRTSⅠ型板式無砟軌道、路橋過渡段CRTSⅠ型板式無砟軌道。綜合考慮軌道結(jié)構(gòu)形式、線下基礎(chǔ)特征、目前線形狀況，對(duì)整治區(qū)段進(jìn)行線形擬合設(shè)計(jì)，確定抬升后的軌面高程為-80 mm，對(duì)上下行K11+700～K11+800平面糾偏15 mm。

首先，采用特殊調(diào)整扣件（鋼軌高低位置調(diào)整量-10 mm～+70 mm，鋼軌左右位置調(diào)整量-15 mm～+15 mm）將鋼軌抬升至設(shè)計(jì)標(biāo)高，當(dāng)目標(biāo)抬升量超過70 mm 時(shí)，安裝70 mm特殊調(diào)整扣件，精調(diào)鋼軌至設(shè)計(jì)標(biāo)高，在板底通過砂漿袋臨時(shí)支撐，同步有砟軌道墊砟抬升、接觸網(wǎng)導(dǎo)高調(diào)整。揭板當(dāng)天，拆除當(dāng)日待揭軌道板上的特殊調(diào)整扣件放置標(biāo)準(zhǔn)扣件（有糾偏量的軌道板上設(shè)置左右位置調(diào)整特殊扣件），松開前后鋼軌扣件，抬升鋼軌，抬升軌道板，清除原有砂漿袋，精調(diào)軌道板至設(shè)計(jì)位置，重新灌注砂漿袋，灌注凸臺(tái)樹脂，施工區(qū)段線路精調(diào)。施工期間施工地段限速80 km/h。

3 抬板更換砂漿袋施工工藝流程

3.1 初始數(shù)據(jù)采集、標(biāo)記

核對(duì)施工區(qū)間段CPⅢ數(shù)據(jù)，復(fù)核精測(cè)網(wǎng)，采用精調(diào)小車對(duì)線路幾何尺寸進(jìn)行采集，確定現(xiàn)軌面線型與目標(biāo)線型的差值。調(diào)查抬升糾偏區(qū)段各扣件調(diào)高墊板和軌距塊的使用情況。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)和調(diào)查情況，確定施工區(qū)段內(nèi)各軌枕抬升量和糾偏量，作為軌道板調(diào)整的初始數(shù)據(jù)。板面安裝棱鏡桿，并對(duì)鋼軌初始位置進(jìn)行標(biāo)記。

3.2 采用特殊調(diào)整扣件抬升鋼軌

因特殊扣件高程最大調(diào)整量為70 mm，針對(duì)高程調(diào)整量大于70 mm的抬升區(qū)段，采用“特殊扣件+預(yù)制砂漿袋”的方式實(shí)行軌面高程調(diào)整。預(yù)制砂漿袋厚度根據(jù)抬升高度確定，該區(qū)段采用預(yù)制長800 mm×寬380 mm×厚20 mm的砂漿袋，在軌道板與砂漿層之間臨時(shí)填充，同時(shí)為了防止預(yù)制的砂漿袋與軌道板間有竄出的風(fēng)險(xiǎn)，采用L型角鋼對(duì)砂漿袋側(cè)面進(jìn)行限位。

在考慮到有砟地段抬道工作量和接觸網(wǎng)導(dǎo)高調(diào)整等因素，該地段扣件高程調(diào)整分為三次進(jìn)行：第一次用特殊扣件將軌面高程抬高40 mm，第二次用20 mm 厚度的預(yù)制砂漿袋填充在軌道板與CA 砂漿層中間，最后一次再根據(jù)剩余抬升量再用特殊扣件將鋼軌抬至設(shè)計(jì)線型高度。期間在第一次軌面高程調(diào)整前進(jìn)行接觸網(wǎng)導(dǎo)高預(yù)調(diào)整，第二次軌面高程調(diào)整后再對(duì)接觸網(wǎng)導(dǎo)高進(jìn)行調(diào)整；在三次無砟地段高程調(diào)整期間同步對(duì)有砟地段進(jìn)行抬道作業(yè)。

通過上述方式實(shí)現(xiàn)了鋼軌高程的調(diào)整，鋼軌平面糾偏工作在軌道板抬升糾偏到位后統(tǒng)一進(jìn)行調(diào)整，軌道板糾偏期間采用特殊扣件將鋼軌平面調(diào)整到原線型進(jìn)行過度。

3.3 凸型擋臺(tái)加高

鑿除凸型擋臺(tái)上表面混凝土，將原有凸臺(tái)表面鑿除至漏出原有凸臺(tái)鋼筋（鑿除深度一般為15 cm～20 cm），采用吸塵器等清理表面碎屑、灰塵等雜物，鑿除過程中不得破壞凸型擋臺(tái)內(nèi)既有鋼筋。

在凸型擋臺(tái)頂面植入6 根直徑16 mm 的HRB400 級(jí)L 型鋼筋并與既有凸臺(tái)內(nèi)鋼筋進(jìn)行焊接加固，L 型鋼筋橫向長100 mm，植入凸型擋臺(tái)內(nèi)100 mm，豎向露出長度根據(jù)凸型擋臺(tái)加高厚度確定，同時(shí)保證鋼筋保護(hù)層厚度滿足要求。

保持凸臺(tái)暴露面潔凈干燥，支立模板，在修補(bǔ)凸臺(tái)混凝土暴露面涂刷底涂材料，底涂材料表干后，重新澆筑凸臺(tái)混凝土，澆注材料形成強(qiáng)度后，對(duì)凸型擋臺(tái)表面進(jìn)行打磨。

對(duì)于抬升量較大的地段凸型擋臺(tái)必須提前加高，防止軌道板抬升后凸型擋臺(tái)喪失限位作用。

3.4 軌道板、鋼軌初始位置標(biāo)記

在軌道板上設(shè)置橫向、縱向、垂向標(biāo)記，確定揭板前軌道板初始位置。

在鋼軌軌底處選擇合適位置設(shè)置基準(zhǔn)股軌向初始標(biāo)記，路基地段設(shè)置在軌底與鄰線軌道板上，橋梁地段設(shè)置在軌底與防撞墻上。

3.5 松扣件

揭板前將待揭軌道板上扣件的T 型螺栓及錨固螺栓松掉，同時(shí)松開待揭軌道板前后各4塊板范圍內(nèi)扣件T型螺栓。

3.6 抬升鋼軌及軌道板

在計(jì)劃抬升軌道板相鄰的軌道板鋼軌下放置齒條壓機(jī)，將鋼軌抬高20 cm 左右并用方木支撐鋼軌。在計(jì)劃抬升軌道板下前后左右放入4 個(gè)千斤頂（提前對(duì)板角砂漿袋進(jìn)行部分鑿除，用于放置千斤頂），勻速抬升軌道板至一定高度（20 cm～30 cm），并采用方木+橡膠墊板支撐軌道板，確保既有砂漿鑿除期間安全。

3.7 鑿除凸臺(tái)樹脂

鑿除待抬升軌道板兩端凸臺(tái)樹脂，對(duì)于無平面糾偏的軌道板凸臺(tái)樹脂無需提前鑿除，軌道板后期抬升時(shí)可對(duì)軌道板起到較好的橫向限位作用，在揭板后進(jìn)行凸臺(tái)樹脂鑿除更換，極大地減少軌道板平面精調(diào)工作量。

3.8 拆除特殊調(diào)整扣件、安裝標(biāo)準(zhǔn)扣件

拆除待抬升軌道板上特殊調(diào)整扣件，并更換為標(biāo)準(zhǔn)扣件，對(duì)待揭軌道板區(qū)段在清除砂漿袋前完成，軌道板精調(diào)和砂漿袋灌注期間板面禁止作業(yè)。

3.9 清除既有砂漿

采用電鎬、撬棍等工具，從側(cè)面迅速鑿除原砂漿袋。采用高壓風(fēng)等將混凝土底座清掃干凈。

3.10 軌道板粗調(diào)

用扳手、鐵錘等工具拆除預(yù)應(yīng)力軌道板兩側(cè)槽鋼防護(hù)，在指定位置（軌道板兩側(cè)吊裝孔）安裝精調(diào)爪。根據(jù)抬升量，提前用合適高度的墊板放置在軌道板下進(jìn)行粗調(diào)，安裝精調(diào)爪后將軌道板回落，撤出千斤頂和支撐的方木。然后通過提前標(biāo)注的粗調(diào)標(biāo)記確定軌道板是否調(diào)整至目標(biāo)位置。軌道板粗調(diào)時(shí)，先調(diào)整平面，再調(diào)整高程。

3.11 軌道板精調(diào)

利用精調(diào)爪對(duì)軌道板進(jìn)行高程和平面調(diào)整，并通過在板角設(shè)置橫向、縱向、垂向標(biāo)記直觀地對(duì)軌道板位置進(jìn)行調(diào)整，精調(diào)到位后采用精密水準(zhǔn)儀及全站儀進(jìn)行控制復(fù)核，軌道板精調(diào)定位需滿足允許偏差要求（中線位置允許偏差2 mm，測(cè)點(diǎn)處板面高程允許偏差±1 mm）。平面調(diào)整時(shí)，采用鋼直尺實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軌道板與固定螺桿間的位移量，直至達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，同時(shí)，采用水準(zhǔn)儀、全站儀對(duì)平面位移量進(jìn)行復(fù)核。軌道板精調(diào)時(shí)板面禁止人員站立和走動(dòng)。

3.12 安裝扣壓裝置

軌道板精調(diào)后及時(shí)安裝扣壓裝置，每塊軌道板安裝4套，確保后續(xù)灌注施工時(shí)軌道板不發(fā)生上浮和縱橫向移位。

3.13 重新灌注砂漿袋

軌道板精調(diào)完成后，鋪設(shè)新砂漿灌注袋，采用專用攪拌及泵送設(shè)備進(jìn)行低模早強(qiáng)灌袋充填材料的攪拌及灌注（按照線下試驗(yàn)確定的配合比進(jìn)行準(zhǔn)確稱量），砂漿灌注應(yīng)“砂漿飽滿無空洞、抬升不過高”。

灌注時(shí)將泵管插入一端灌注口（曲線地段為曲下股側(cè)）進(jìn)行泵送灌注，其他人員要隨時(shí)關(guān)注灌注情況，特別是砂漿袋位置是否發(fā)生變化，在曲線地段曲上股側(cè)砂漿袋會(huì)因另一側(cè)灌注后自重發(fā)生下滑。

為防止后期在灌注過程中灌注過多使軌道板上浮導(dǎo)致抬升過高等情況，在軌道板板面高程精調(diào)控制上采取與設(shè)計(jì)抬升目標(biāo)低2 mm 的措施。在灌注過程中由于施工現(xiàn)場(chǎng)人員較多，存在測(cè)量視線容易受阻等情況，導(dǎo)致通過水準(zhǔn)儀或全站儀進(jìn)行監(jiān)控存在時(shí)效性低、效果不夠直觀明顯等問題，在施工過程中增加了百分表對(duì)出漿口處板面高程進(jìn)行觀測(cè)的方法便于施工人員及時(shí)掌握灌注情況。

軌道板灌注后高程調(diào)整量與本設(shè)計(jì)高程調(diào)整量允許偏差為±2 mm，中線調(diào)整量與本設(shè)計(jì)中線調(diào)整量允許偏差為2 mm。

3.14 灌注凸臺(tái)樹脂

粘接凸臺(tái)樹脂灌注袋，使用膠水對(duì)凸臺(tái)灌注袋進(jìn)行粘結(jié)，保證粘結(jié)平整無皺褶。配制凸臺(tái)樹脂材料，使用攪拌鉆攪拌桿對(duì)凸臺(tái)樹脂進(jìn)行攪拌，保證凸臺(tái)樹脂攪拌均勻，灌注凸臺(tái)樹脂。

3.15 軌道精調(diào)

每個(gè)天窗揭板糾偏后，按照“平面恢復(fù)原線形”原則，對(duì)揭板糾偏軌道板對(duì)應(yīng)的鋼軌線形進(jìn)行調(diào)整。線形恢復(fù)后，采用0 級(jí)小車對(duì)揭板糾偏區(qū)段及前后50 m 范圍線路線形進(jìn)行測(cè)量和調(diào)整。

整個(gè)區(qū)段內(nèi)的軌道板揭板糾偏全部完成后，根據(jù)軌道板平面糾偏量，將糾偏地段的鋼軌平面位置進(jìn)行調(diào)整，同步對(duì)有砟地段進(jìn)行撥道。高程和平面抬升糾偏到位后，采用精測(cè)小車對(duì)線路進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果制定精調(diào)方案進(jìn)行線路全面精調(diào)，滿足無砟軌道靜態(tài)幾何尺寸要求后，開始逐級(jí)提速至恢復(fù)常速。

3.16 整治效果

從抬升糾偏前后線形對(duì)比（圖2）可以看出，整治后線形達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，糾偏精度滿足設(shè)計(jì)要求，無砟軌道高低、平面線形得到明顯改善，扣件調(diào)整量得到釋放；對(duì)比整治前后線路動(dòng)態(tài)檢測(cè)參數(shù)，整治后線路動(dòng)態(tài)檢測(cè)參數(shù)也得到明顯改善。同時(shí)，無砟軌道整治完成后，既有結(jié)構(gòu)恢復(fù)、線路精調(diào)均滿足相關(guān)要求。

圖2 整治前后線形對(duì)比

4 思考建議

雖然施工過程中對(duì)部分施工工藝和流程進(jìn)行了優(yōu)化完善和完善，但通過后期的研究和分析，筆者認(rèn)為在后續(xù)的施工組織過程中仍有部分地方需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

（1）揭板抬升前鋼軌線形調(diào)整方式需優(yōu)化

該項(xiàng)施工過程中采用特殊扣件對(duì)鋼軌高程進(jìn)行調(diào)整時(shí)，因特殊扣件笨重、扣件組合復(fù)雜、對(duì)施工作業(yè)人員要求高等實(shí)際問題。在施工作業(yè)過程中容易出現(xiàn)施工作業(yè)人員不熟悉精調(diào)程序、特殊扣件搬運(yùn)不及時(shí)、扣件組合和螺桿長度不配套等多種因素，存在通過特殊扣件抬升鋼軌的步驟未能按照原計(jì)劃順利實(shí)施的風(fēng)險(xiǎn)。在后期施工時(shí)高程調(diào)整方面可直接采取預(yù)制不同厚度的臨時(shí)砂漿袋填充在軌道板與砂漿層間，通過抬升軌道板實(shí)現(xiàn)鋼軌高程的調(diào)整。

（2）大抬升量下砂漿袋尺寸需優(yōu)化

當(dāng)抬升量超過70 mm 時(shí)，新灌注的砂漿層厚度將達(dá)到13 cm～15 cm，這一高度下的標(biāo)準(zhǔn)砂漿袋尺寸灌注飽滿后，出現(xiàn)距軌道板邊緣3 cm～5 cm 處砂漿袋未完全與軌道板密貼，出現(xiàn)懸空。后續(xù)在進(jìn)行大抬升量揭板施工時(shí)，需特制砂漿袋尺寸，確保板底空間灌注密實(shí)。

（3）要充分利用軌道車配合作業(yè)提高施工效率和質(zhì)量

該施工項(xiàng)目每日上下道工機(jī)具、灌注設(shè)備笨重，砂漿灌注材料用量龐大，作業(yè)面跨度大，在橋梁和無法開設(shè)臨時(shí)通道門的路基地段施工時(shí)，需采用軌道車配合作業(yè)才能保證施工順利實(shí)施。按照每日4～6 塊揭板工作量為例，需使用2 臺(tái)工務(wù)軌道車+2個(gè)平板，用于存放灌注設(shè)備設(shè)施和材料。

5 結(jié)束語

利用“抬板更換砂漿袋”施工方法是處理的CRTSI 型板式無砟軌道沉降地段的方式之一，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)用過程中要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的不同工況和實(shí)際情況選擇合適的施工方法。同時(shí)，該項(xiàng)施工工藝和流程還存在一定的優(yōu)化和完善空間，如何高效、安全的進(jìn)行砂漿層的更換還需要經(jīng)過不斷的實(shí)踐和驗(yàn)證。