李傳勇

(中國鐵路上海局集團有限公司,上海 200071)

無砟軌道具有剛度均勻性好、結(jié)構(gòu)耐久性強、維修工作量少的特點，因此設(shè)計時速300 km及以上鐵路，長度超過1 km隧道及隧道群地段一般都采用無砟軌道結(jié)構(gòu)[1]。雙塊式無砟軌道是目前高速鐵路長大隧道內(nèi)采用的主要無砟軌道結(jié)構(gòu)形式。

我國目前無砟軌道總體使用情況良好，但受到施工質(zhì)量、下部基礎(chǔ)變形、隧道滲水等不利因素的影響，個別隧道內(nèi)的雙塊式無砟軌道出現(xiàn)了軌道板上拱等病害[2-4]，影響了線路的平順性和耐久性[5]。

鑒于線路已通車運營，因此對隧道內(nèi)軌道板上拱病害的整治需要在夜間天窗點進行。但是受制于天窗時間短、隧道內(nèi)作業(yè)空間狹小等不利因素，隧道病害整治往往需要較多的施工天窗，施工期間還需保障白天列車安全運營，這都對隧道病害整治提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。本文以一高速鐵路隧道內(nèi)雙塊式無砟軌道為研究對象，結(jié)合現(xiàn)場上拱病害情況調(diào)研和前期國內(nèi)采用的相關(guān)整治方法[6-7]，提出采用繩鋸法分層切割的整治方案，并成功應(yīng)用于現(xiàn)場的病害整治。

1 隧道內(nèi)雙塊式無砟軌道病害調(diào)研情況

1.1 軌道設(shè)計情況

一高鐵隧道全長 3 820 m,采用CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道。軌道結(jié)構(gòu)高515 mm，道床板厚260 mm，道床板連續(xù)澆筑在隧道仰拱回填層上。采用60 kg/m U71MnG長鋼軌，采用福斯羅300-1[8]扣件系統(tǒng)。

1.2 病害情況[9]

1)病害地段上行線上拱段最大上拱值為61 mm；下行線上拱段最大上拱值為35 mm。

2)道床板與隧道底部有部分離縫，約1～2 mm左右。

3)上拱地段中心水溝出現(xiàn)斜裂縫；道床板有橫向貫通裂縫，裂縫深至兩層填充的混凝土層間縫位置。上拱段中心溝側(cè)壁中部出現(xiàn)水平狀層間縫；該段隧道環(huán)向施工縫多處漏水，成線狀，流速較快。

1.3 病害主要原因

1)分層澆筑。隧道施工階段填充層混凝土分2次澆筑。病害發(fā)生后，通過挖探發(fā)現(xiàn)找平層和下部填充層間有縫隙。

2)排水系統(tǒng)功能不全。連續(xù)降雨后，隧道兩側(cè)及中心水溝，不能排出積水，大量雨水經(jīng)裂隙進入隧道，并經(jīng)找平層和填充層的縫隙滲入隧道底部，導(dǎo)致隧道二襯和底部找平層以上水壓力急劇上升，造成施工縫線狀滲水、無砟道床上拱。

為盡快恢復(fù)正常運營速度，除增設(shè)泄水洞進一步完善排水系統(tǒng)外，急需對上拱的軌道板病害進行整治。

2 雙塊式無砟軌道上拱整治方案

2.1 作業(yè)方案

對每個上拱區(qū)段，以5根軌枕為一個單元，在不破壞道床板的前提下用繩鋸切割仰拱上部回填層混凝土，頂出道床板板底以下10 cm回填層混凝土，并用袋裝砂漿同高度填充。在道床板的兩側(cè)，對稱安裝由錨桿、L型鋼架組成的扣壓裝置，防止道床板上拱及偏移。待整個上拱區(qū)段回填層混凝土切割填充完畢后，再取出袋裝砂漿。根據(jù)需要在拱起最高處切割道床板，降低軌面高程至方案設(shè)計位置，后續(xù)灌注聚合物水泥砂漿，最后進行軌道精調(diào)。

2.2 作業(yè)準(zhǔn)備

1)整治前采用采芯取樣的方式，確定隧道仰拱完好無損。

2)整治的同時卸掉地下水壓力，避免軌道結(jié)構(gòu)受水壓力作用而破壞。

3)對隧道填充層出現(xiàn)的縫隙灌注聚合物水泥砂漿，使得整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

2.3 作業(yè)流程(見圖1)

圖1 作業(yè)流程

1)測量。采用全站儀、電子水準(zhǔn)儀對線路線形進行測量，采集軌道及軌道板基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2)植筋。將上拱值大于4 mm的上拱段以外兩側(cè)各15 m范圍道床板與隧道仰拱間采用φ27銷釘錨固，見圖2。采用鉆機鉆孔，孔深550 mm，孔徑35 mm，植筋鋼棒長500 mm。

圖2 銷釘布置示意(單位：cm)

3)垂向切割。先用盤鋸沿道床板側(cè)面豎直切開，再用電鎬或風(fēng)鎬鑿除線路兩側(cè)30 cm深、80 cm寬、沿整治區(qū)段縱向等長范圍內(nèi)混凝土。

4)橫向鉆孔。根據(jù)水平及豎向切割位置在合適位置鉆孔，鉆孔中心位置為道床板與回填層界面處和道床板底下10 cm處，鉆孔直徑4 cm，橫向鉆通約2.8 m。

5)軌道狀態(tài)動態(tài)監(jiān)控安裝。在鋼軌軌腰安裝軌道動態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)，對軌道動力學(xué)進行實時監(jiān)控，確保施工整治期的高鐵列車的運行安全。

6)水平切割。采用繩鋸在橫向鉆孔處穿線進行水平切割，使整治區(qū)段待切割部分仰拱回填層形成完全獨立的施工單元。

7)切割縫墊板臨時支撐和道床板限位。在水平切割地段的切縫利用橡膠墊板臨時支撐，安裝L型限位裝置，見圖3。

圖3 安裝L型限位裝置

8)豎向切割。采用繩鋸將整個整治區(qū)段道床板從最大上拱量處豎向切割斷開，切斷時避開兩軌間上層橫向鋼筋位置。

9)道床板下落。整治區(qū)域橫向切割貫通后，移除臨時墊板，讓道床板在自身重力的作用下下落，并復(fù)測軌道線性，計算下降量。

10)過渡段臨時支撐。對未下落到位的切割水平縫隙，采用橡膠墊板臨時支撐，確保天窗作業(yè)結(jié)束后的軌道結(jié)構(gòu)具有一定的穩(wěn)定性。

11)軌道板回落。安裝扣壓裝置，扣壓裝置安裝于道床板的兩側(cè)，對稱設(shè)置，給予適當(dāng)?shù)目蹓毫Γ秒娮铀疁?zhǔn)儀觀測軌道回落情況，讓軌道板上拱最高點回落到設(shè)計高程及以下。

12)離縫注漿、整治區(qū)段錨固及切縫恢復(fù)。計算并稱量灌注所需的聚合物水泥砂漿用量，采用專用的聚合物水泥砂漿攪拌機對砂漿進行攪拌，攪拌完成后迅速進行工作性能檢測，檢測合格后即可開展砂漿灌注工作。穩(wěn)定后對整治區(qū)段軌道板進行錨固并恢復(fù)豎向切縫。

13)調(diào)平層混凝土恢復(fù)及隧底加固。采用混凝土恢復(fù)鑿除的填充層，并注入聚合物水泥砂漿對隧道填充層出現(xiàn)的離縫進行加固。

14)利用扣件系統(tǒng)調(diào)整量對線路進行精調(diào)。

3 結(jié)語

經(jīng)過3個月的整治施工，上述整治方案成功地解決了隧道內(nèi)雙塊式無砟軌道的上拱病害。線路恢復(fù)至設(shè)計速度運行，列車運行狀態(tài)良好，達到了整治的預(yù)期目標(biāo)。

施工過程應(yīng)注意如下事項：

1)整治的同時需卸掉地下水壓力，避免軌道結(jié)構(gòu)再受水壓力的破壞。

2)采用繩鋸分層切割仰拱回填層混凝土，直至軌道上拱最高點回落到設(shè)計高程以下。在繩鋸切割空隙灌注聚合物水泥砂漿，使得軌道板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，再進行軌道精調(diào)，恢復(fù)線路平順性。

3)在鋼軌軌腰安裝軌道動態(tài)實時監(jiān)控系統(tǒng)，對軌道動力學(xué)進行實時監(jiān)控，同時安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，確保施工整治期高鐵列車的運行安全。