既有高鐵車站改建實(shí)施方案思考

趙 強(qiáng)

（魯南高速鐵路有限公司，山東 濟(jì)南 250102）

0 引言

在既有高鐵車站改建施工中，實(shí)施無(wú)砟軌道改造后有較好的平順性，并且后期維修較少，可支持應(yīng)用在我國(guó)高速鐵路建設(shè)中，是較為關(guān)鍵的改建技術(shù)。在我國(guó)既有高鐵車站管控中，鋪設(shè)無(wú)砟軌道的高速鐵路的站內(nèi)通常采用無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)建設(shè)正線與發(fā)線部分的空間，有少部分則采用有砟軌道結(jié)構(gòu)。

1 懷化南站滬昆場(chǎng)現(xiàn)狀分析

我國(guó)滬昆高鐵懷化南站于2016年末正式開通運(yùn)營(yíng)，從站內(nèi)正線至咽喉部分西端到發(fā)線部分鋪設(shè)的是無(wú)砟軌道，僅在咽喉東段少部分區(qū)域鋪設(shè)有砟軌道。具體來(lái)說(shuō)，滬昆高鐵懷化南站內(nèi)正線區(qū)間部分鋪設(shè)的是GRTS雙塊式無(wú)砟軌道，咽喉區(qū)道岔部分的無(wú)砟軌道為軌枕埋入式。滬昆高鐵懷化南站車場(chǎng)中部區(qū)域，將站臺(tái)、咽喉區(qū)小八字渡線等計(jì)算在內(nèi)，在橋梁結(jié)構(gòu)上的共有577m，正線及外側(cè)到發(fā)線部分的梯線連接方式呈現(xiàn)反向曲線狀。我國(guó)張家界到懷化鐵路的客運(yùn)專線可保持350km/h的速度，建于湖南省西部地區(qū)；中西部快速客運(yùn)新通道可支持向南北及東西方向通行，使滬昆高鐵延伸至湖南西部，與滬昆場(chǎng)長(zhǎng)沙方向溝通是此條高鐵線建設(shè)的重要意義。張家界到懷化鐵路的跨線客車主要在衡陽(yáng)方向及長(zhǎng)沙方向運(yùn)營(yíng)，并且在遠(yuǎn)期可延伸至桂林方向。就實(shí)際客流分析，張家界方向到懷化至長(zhǎng)沙方向的動(dòng)車組經(jīng)過(guò)懷化南站轉(zhuǎn)滬昆客站，改建時(shí)需與滬昆場(chǎng)相接軌，和長(zhǎng)沙方向溝通連接。

2 既有車站運(yùn)營(yíng)線無(wú)砟軌道插入道岔的相關(guān)技術(shù)

2.1 既有運(yùn)營(yíng)線有砟軌道插入道岔的施工方法

對(duì)于既有運(yùn)營(yíng)線，在有砟軌道地段內(nèi)實(shí)施插鋪道岔施工，有比較成熟的施工技術(shù)支持。我國(guó)蘭新鐵路中石泉車站在進(jìn)行站內(nèi)改建施工時(shí)，施工人員可在天窗時(shí)間內(nèi)，高效插鋪多組18號(hào)無(wú)縫道岔，其規(guī)格為60kg/m。在我國(guó)大西客專新臨潼聯(lián)絡(luò)線上，與包西高鐵下行線進(jìn)行連接時(shí)，也采用插鋪道岔施工技術(shù)，能在天窗時(shí)間內(nèi)將42號(hào)道岔的插鋪工作有序完成。在高鐵運(yùn)營(yíng)線有砟軌道地段，通?？刹捎迷讳佋O(shè)法插入道岔，也可用推送法完成道岔插入施工。

2.2 既有高鐵運(yùn)營(yíng)線無(wú)砟軌道插入道岔的應(yīng)用分析

在上海R1線中，施工人員在既有運(yùn)營(yíng)線上的無(wú)砟軌道地段內(nèi)，高效完成道岔的插入鋪設(shè)施工。在深圳北站的既有高鐵上下行聯(lián)絡(luò)線向北咽喉方位引入，選擇破除并改造部分無(wú)砟軌道，并為保障施工及運(yùn)營(yíng)的安全性，將局部線路封閉。對(duì)于上海R1線的插鋪道岔，在建設(shè)M8線時(shí)，需要設(shè)置聯(lián)絡(luò)線連接R1線，連接部分位于人民廣場(chǎng)站地段。上海既有的R1線處在運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，并且沒(méi)有預(yù)留道岔。對(duì)此，施工單位需要在R1線上的整體道床插入道岔，要將1組60kg/m單開道岔插入鋪設(shè)道床中。這項(xiàng)改造工程是我國(guó)第一次在地鐵運(yùn)營(yíng)線保持正常運(yùn)營(yíng)的狀態(tài)下，在線路上的既有整體道床進(jìn)行插入鋪設(shè)道岔施工，共花費(fèi)4個(gè)月就完成施工。在地鐵運(yùn)營(yíng)線設(shè)計(jì)中，要求保持較低的速度，插入鋪設(shè)道岔工作較為簡(jiǎn)單。施工單位需要盡可能保留R1線的既有道床及軌枕，在既有道床中鑿除應(yīng)接入新岔枕的具體位置，完成新岔枕用基坑施工，再分區(qū)域進(jìn)行新岔枕安裝施工。在既有線路實(shí)施道岔插鋪時(shí)，施工單位需要保障第二天能恢復(fù)正常運(yùn)營(yíng)，選擇“隔三設(shè)一”方式開展插入鋪設(shè)道岔施工，同時(shí)左右軌道部分交替施工。具體來(lái)說(shuō)，施工單位先按要求鋪設(shè)岔枕，每隔三個(gè)既有岔枕設(shè)置1個(gè)新岔枕，左右股開展交替插鋪施工，共4次調(diào)換完成新岔枕插鋪設(shè)置。施工單位先選出R1線上的施工道岔直股部位的道床，再對(duì)曲股上股尖軌根端直到轍叉頭之間的道床進(jìn)行施工管控，最后對(duì)曲股下股部位的道床進(jìn)行施工。施工單位在完成全部岔枕的換鋪施工后，進(jìn)行鋼軌件換鋪施工，同時(shí)利用特制的支承架以及墊硬木等，將線路上既有鋼軌進(jìn)行固定，可在天窗時(shí)間內(nèi)高效完成插鋪道岔施工，同時(shí)能保障第二天正常行車運(yùn)營(yíng)。我國(guó)贛深客運(yùn)專線中的上下行聯(lián)絡(luò)線向北咽喉方向拓展，施工單位需要對(duì)部分北咽喉無(wú)砟軌道進(jìn)行破除改造，并且需要新增設(shè)一條動(dòng)走線。此項(xiàng)改建工程需要進(jìn)行土建、軌道改造等專業(yè)施工建設(shè)。在封鎖運(yùn)營(yíng)線路前，施工單位對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行仔細(xì)勘察，采取臨近既有線路以及天窗點(diǎn)進(jìn)行施工建設(shè)，完成填筑外側(cè)路基、加固無(wú)砟軌道、改造接觸網(wǎng)硬橫梁等一系列施工任務(wù)。

2.3 對(duì)高鐵無(wú)砟軌道插鋪道岔的啟示

在我國(guó)既有高鐵線路改造中，合成岔枕的應(yīng)用能提升施工效率。當(dāng)前，在我國(guó)時(shí)速為350km/h的高鐵線路中，采用混凝土枕或者軌道板作為道岔下部基礎(chǔ)，需要深入研究合成岔枕應(yīng)用。同時(shí)，在我國(guó)既有高鐵車站改建中，應(yīng)深入研究道岔區(qū)道床結(jié)構(gòu)，優(yōu)化改進(jìn)結(jié)構(gòu)方面的不足。對(duì)于地鐵線路的改造設(shè)計(jì)，有較低的速度要求，插鋪岔枕可借助線路基坑回填鋼筋混凝土，將岔枕加以固定。而對(duì)于高速鐵路既有線路，插鋪道岔施工時(shí)通常采用雙塊式無(wú)砟軌道，需要鑿除全部既有道床支承層，再按照步驟進(jìn)行逐枕施工，道岔區(qū)會(huì)有很多施工縫。

3 懷化南站滬昆場(chǎng)引入張吉懷鐵路方案分析

3.1 改建方案分析

懷化南站滬昆場(chǎng)的改建是由張吉懷鐵方向引入，下行聯(lián)絡(luò)線貫通滬昆場(chǎng)4道，把站內(nèi)的6道和4道線進(jìn)行分路道岔，將高鐵開向改變，使得4道貫通連接滬昆下行聯(lián)絡(luò)線，并在4道上出岔部分與6道連接，在站內(nèi)本線和Ⅱ道之間有一組渡線鋪設(shè)其中。在滬昆上行正線處，需將無(wú)砟軌道拆除，將一組無(wú)砟道岔鋪設(shè)其中。經(jīng)改建后，滬昆下行聯(lián)絡(luò)線可與6道、4道相連接，滬昆客運(yùn)專線上行方向則能和站內(nèi)全部股道連接，在期間內(nèi)，可支持平行進(jìn)路。經(jīng)研究改建設(shè)計(jì)方案，因懷化南站滬昆場(chǎng)需新增單線，在特大橋工程范圍內(nèi)有正在發(fā)育的巖溶，并且可溶巖層面呈現(xiàn)起伏狀態(tài)，建設(shè)施工造成的沖擊力可能導(dǎo)致出現(xiàn)基層巖溶塌陷及側(cè)偏的嚴(yán)重問(wèn)題。既有懷化南站滬昆場(chǎng)的站房進(jìn)站平臺(tái)與6道外側(cè)高架橋梁間只有7.8m的距離，需將室外平臺(tái)、樓梯、雨棚設(shè)施等拆除，并在施工期間應(yīng)將旅客進(jìn)站線路加以改變。因此，專題研究分析引入滬昆高鐵破無(wú)砟軌道插入道岔方案可知，改建施工需克服拆除無(wú)砟軌道、鋪設(shè)無(wú)砟道岔以及幫寬路基、四電實(shí)施過(guò)渡等技術(shù)難題。由于懷化南站滬昆場(chǎng)6道東咽喉部分是有砟軌道，插入一組渡線的可能性較大，因此確定增加一個(gè)站臺(tái)和一組線路是最終改造實(shí)施方案。

3.2 破除無(wú)砟軌道插入道岔專題研究分析

就現(xiàn)有改建條件而言，滬昆場(chǎng)引入張吉懷鐵路需對(duì)西咽喉部分實(shí)施改建，具體是將一組18號(hào)插鋪入正線處，并且需拆除Ⅱ道部分，改建設(shè)置成18組道岔。滬昆高鐵懷化南站需支持44對(duì)動(dòng)車行動(dòng)，若將西咽喉上行正線處封閉，則需借助咽喉渡線讓高鐵列車在站內(nèi)反行；分析運(yùn)行圖實(shí)際情況，則需適當(dāng)調(diào)整部分列車的行車時(shí)刻。改建專題研究目標(biāo)則是讓道岔區(qū)無(wú)砟軌道部分更好地與快速施工相適應(yīng)，實(shí)施在既有無(wú)砟軌道插入道岔改建施工，并采用相應(yīng)的施工工藝、方法以及施工材料等，保持在非封閉狀態(tài)下，支持既有線路運(yùn)營(yíng)的同時(shí)進(jìn)行施工建設(shè)。

4 既有高鐵車站破無(wú)砟改建施工方案研究

4.1 懷化滬昆場(chǎng)線下改建工程

滬昆下行線貫通連接4道發(fā)線，其中一道岔則需與滬昆懷化南站特大橋線橋發(fā)線相連接，另一道岔則需進(jìn)行預(yù)先改建施工，是從滬昆正線到發(fā)線位置引出的兩條，將其接入改建部分。為達(dá)到設(shè)計(jì)要求，既需要幫寬既有滬昆路，還需在進(jìn)行從正線出岔到發(fā)線部分改建時(shí)，重新拼接被破壞的既有無(wú)砟軌道，以實(shí)際接入需要為依據(jù)將道岔設(shè)置好，使軌道原有的連接方式發(fā)生改變。改建施工的主要部分是懷化南站特大橋L6線橋去往昆明臺(tái)大里程方向的路基部分，此路段的既有路基是樁板結(jié)構(gòu)的基底，在對(duì)路基巖溶注漿施工及地基加固處理后，直至徹底固化，再實(shí)施幫寬施工處理。在比對(duì)分析施工方案后，結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況，最好選用CFG樁復(fù)合地基并實(shí)施巖溶注漿的施工處理方案。在進(jìn)行施工處理時(shí)，需先注漿加固處理路基底部可溶巖層面及附近部分，并在幫填處理路基部分時(shí)，按照設(shè)計(jì)規(guī)定的分層厚度實(shí)施分層幫填處理及機(jī)械壓實(shí)處理，并且同時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)填筑過(guò)程中的實(shí)際壓實(shí)厚度等。

4.2 無(wú)砟軌道改建施工的主要流程分析

岔區(qū)板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)扣件主要有道岔板、底座以及自密實(shí)混凝土層下部結(jié)構(gòu)，底座和鋼軌底面之間的區(qū)域可實(shí)施操作施工處理，可在天窗時(shí)間段內(nèi)利用鋼墊梁將區(qū)域架空跳開，實(shí)施分單元施工處理。自密實(shí)混凝土部分的施工可作為調(diào)整層實(shí)施處理，利用高強(qiáng)混凝土等聚合物材料實(shí)施填充。道岔板結(jié)構(gòu)可進(jìn)行提前預(yù)制，并且有較高的制造密度，可將天窗時(shí)間利用起來(lái)，在道岔鋼軌件安裝專用扣件之前，實(shí)施道岔板逐塊施工處理。因此，在天窗時(shí)間段內(nèi)，有相應(yīng)的施工條件支持將道岔插鋪施工處理。在完成線間隔離施工、設(shè)備遷改施工以及地基注漿處理、防護(hù)裝置安裝等工程后，有相應(yīng)的施工處理?xiàng)l件后，可拆除無(wú)砟軌道施工和道岔插鋪。主要改建施工流程為：在施工前段和施工后段時(shí)間內(nèi)，實(shí)施錨固植筋加固處理規(guī)定范圍內(nèi)的既有道床，將改建部分軌道鋸掉并移除，在完成軌道板拆除處理后向外運(yùn)出，再借助鋼墊梁將鋼軌部分實(shí)施架空支承處理，將拆除處理道岔區(qū)支承層后，重新對(duì)底座部分進(jìn)行施工處理，并進(jìn)行道岔板鋪設(shè)施工。完成施工后，在天窗時(shí)間段內(nèi)將專用扣件以及有縫鋼軌進(jìn)行拆除處理，同時(shí)需拆除鋪設(shè)的鋼軌部分以及扣件部分，對(duì)線路以及道岔部分進(jìn)行對(duì)比精調(diào)，完成后，可將跨區(qū)間無(wú)縫線路恢復(fù)通車狀態(tài)。其中，在鋼墊梁架空支承鋼軌施工時(shí)，需以岔區(qū)道床的實(shí)際長(zhǎng)度合理劃分拆除范圍部分，在實(shí)施支承層換層施工處理時(shí)，需使用鋼墊梁依照單元?jiǎng)澐?，?duì)規(guī)定范圍內(nèi)的鋼軌實(shí)施4次循環(huán)架空處理。

4.3 “四電”專業(yè)改建的具體流程分析

為與滬昆新建上下行聯(lián)絡(luò)線新建路基部分及橋梁施工處理相配合，首先應(yīng)防護(hù)處理接軌部分滬昆高鐵電纜槽內(nèi)的通信線纜以及信號(hào)光電纜，在路基和橋梁上將過(guò)軌鋼管和過(guò)軌電纜井部分預(yù)留出來(lái)，并把被割斷的既有滬昆高鐵通信電纜槽道連通，再對(duì)槽道實(shí)施修復(fù)施工處理。在滬昆高鐵兩側(cè)部分的新建電纜槽道內(nèi)，將完全相同的光電纜實(shí)施敷設(shè)，再在夜間天窗時(shí)間段內(nèi)，割接處理要點(diǎn)部分的光電纜，并在完成后，改建遷移接軌部分滬昆高鐵通信光電纜。為保障滬昆高鐵線路通信不中斷，需分多次對(duì)要點(diǎn)部分光電纜實(shí)施割接施工，不能同時(shí)進(jìn)行兩側(cè)割接施工處理。

在完成站場(chǎng)過(guò)渡第1步后，將道岔線路部分開始啟用，將6道開通并將4道停用。在正式完成后，并將除4道外的全部信號(hào)設(shè)備同時(shí)啟用，按照正式版的要求進(jìn)行軟件修改和啟用。此時(shí)，4道站場(chǎng)還未完成施工，停用4道并實(shí)施封鎖，采用過(guò)渡措施對(duì)道岔進(jìn)行處理。在站場(chǎng)部分完成第2步后，將所有的過(guò)渡措施恢復(fù)，并將4道信號(hào)設(shè)備啟用，檢查無(wú)誤后，全站內(nèi)信號(hào)設(shè)備可實(shí)施正式啟用。在正式工程施工時(shí)，土建施工單位需同時(shí)開始過(guò)渡工程基礎(chǔ)、站前路基以及橋梁部分等施工。若在實(shí)際施工過(guò)程中，既有支柱或既有接觸網(wǎng)影響支柱的施工處理，土建施工人員可設(shè)置臨時(shí)支柱、腕臂柱及下錨等，撥接既有接觸網(wǎng)線到臨時(shí)支撐部分完成過(guò)渡，確保正式施工處理以及新設(shè)接觸網(wǎng)設(shè)施提前進(jìn)行懸掛調(diào)整，使改建開通線路的相關(guān)要求同時(shí)被滿足。在完成每次施工后，應(yīng)確保接觸網(wǎng)狀態(tài)達(dá)到線路行車速度要求，按照驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行檢查等。

5 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)既有運(yùn)營(yíng)高鐵車站改建工作中，破除無(wú)砟軌道插入道岔施工方案有較為明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，應(yīng)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)情況，有效克服土建工程、拆除無(wú)砟軌道以及接入無(wú)砟道岔、“四電”工程施工的難點(diǎn)，保證在天窗時(shí)間段內(nèi)高效完成改建施工。