城市軌道交通工程無砟道床上拱病害整治技術

路文建

（中鐵十六局集團鐵運工程有限公司，廣東 廣州 510000）

1 工程概況

呼和浩特地鐵2 號線無砟軌道工程施工內(nèi)容：正線出入線全部為地下線無砟軌道，正線軌道：一般減振無砟軌道段鋪軌設計為40.993 鋪軌公里；中等減振無砟軌道段鋪軌設計為7.118 鋪軌公里；高等減振段（隔離式減振浮置板）鋪軌設計為0.132 鋪軌公里；高等減振段（梯形軌枕）鋪軌設計為1.838鋪軌公里；特殊減振段鋪軌設計為3.561 鋪軌公里；正線道岔共計32 組：單開道岔設計為31 組，其中一般減振9#道岔28 組，中等減振9#道岔2 組，高等減振9#道岔1 組；9#交叉渡線設計1 組。施工期間，發(fā)現(xiàn)某隧道存在正線無砟軌道上拱病害，而扣件系統(tǒng)的調整量有限，難以完全解決上拱的問題，需采取針對性的整治技術，有效處理病害[1]。

2 繩鋸法應用概述

對于道床板上拱的問題，可采用業(yè)內(nèi)主流的繩鋸法，通過動力源的帶動性作用，鋼線可對待整治的部位進行高效切割處理，期間可靈活調控切割機，改變鋼線的方向，以滿足不同方向、不同厚度的切割要求，在環(huán)境復雜、空間受限的特殊條件中也可順利完成切割作業(yè)，產(chǎn)生的切割塊尺寸精準。尤其是在大體積結構的切割中，繩鋸法的應用優(yōu)勢更為突出，可解決傳統(tǒng)方法作業(yè)效率低、質量欠佳等問題，且對周邊結構的不良影響甚微，無環(huán)境破壞問題。

3 繩鋸法施工技術分析

3.1 施工方案

具體至本項目隧道中，利用繩鋸法切割仰拱填充層，取出內(nèi)部的混凝土，經(jīng)修整后，向其中灌注聚合物水泥砂漿，由此降低軌道的標高，使該段軌道與其它軌道有效銜接，提高軌道整體的平順性。上拱量在40mm 以內(nèi)時，用繩鋸反復切割道床板，降低其高程；上拱量超過40mm 時，用繩鋸分層切割調平層，取出被切割部分，達到降低道床高度的效果。

3.2 施工準備

（1）施工槽。用盤踞沿道床板側面豎向切開，再進一步利用風鎬鑿除部分混凝土，處理范圍為線路兩側深30cm、寬80cm。

（2）水平孔鉆取?？紤]到繩條在運行期間的自閉循環(huán)要求，應提前在無砟道床處鉆水平貫通孔，使其與軌道板呈垂直的位置關系。

（3）在確定導輪的放置點后，用電鎬修整該處的調平層，以便可快速將導輪安裝到位。

3.3 主要施工流程

（1）水平孔鉆取。以測定的最大上拱量為準，在合適的位置鉆水平孔。根據(jù)要求，上拱量在40mm 以內(nèi)時，同一平面的水平貫通孔數(shù)量以2 個為宜；若超過40mm，平面水平貫通孔的數(shù)量則需增加至4 個；縱向斷開切割，于調平層鉆1 個孔。

（2）繩鋸切割。主機穩(wěn)定置于臨線軌道上，調整繩條運轉面，使其與軌道呈垂直的位置關系。前端采用的是分體式支架，用于保證繩鋸機運行期間的穩(wěn)定性；后端利用繩索掛在指定的鋼軌上，在繩索的牽引作用下，給切割作業(yè)提供進給力，帶動相關裝置做出切割操作。

在安裝機下導向輪后，通過對該裝置的調整，可以滿足對軌道板水平向和垂直向切割的要求。依托于十字萬向節(jié)，可以靈活地調整導向輪的方向，維持繩條運轉平面和切割平面的穩(wěn)定性，使整個切割工作可以在安全、穩(wěn)定的環(huán)境下完成[2]。

（3）切割層取塊孔鉆取。繩條切割較小，若將切塊設置成梯形，則難以順利完成頂塊和取塊作業(yè)。考慮到此問題，宜在分層塊的兩側鉆水平取塊孔通道。若上拱量在40mm 以上，兩臺繩鋸可對向布置，同步切割。

3.4 施工技術要點

繩鋸切割期間加強檢測，即利用水平儀測量機下導向輪的水平狀態(tài)，根據(jù)實際情況及時調整作業(yè)方法，確保上下切割面能夠呈平行的關系[3]。水平分層切割期間，已切割斷面易受到影響，因此宜做好膠墊支護工作，以免在軌道板的自重作用下而出現(xiàn)鋸口閉合的情況。

切割速度應適中，過快則會加大串珠繩的撓度以及彎曲應力，繩條張力較正常狀態(tài)而言大幅度增加，易出現(xiàn)斷繩的情況；從切削溫度的角度來看，則難以高效排出熱量，導致金剛石磨粒發(fā)生石墨化，其直接表現(xiàn)則是強度明顯下降，串珠的切削力不足，難以順利完成切削作業(yè)，或是切削尺寸產(chǎn)生偏差。

3.5 安全控制

繩鋸主機為繩鋸施工中的關鍵裝置，其需要維持穩(wěn)定，不可在切割期間傾覆；切割期間，由專員在現(xiàn)場做好監(jiān)管工作，避免無關人員操作設備；遇繩鋸機運行異常的情況時，應按照先停機、再檢查的流程處理，避免在設備運轉中便采取維修措施；在縱向斷開切割軌底時，應增設槽形防護罩，確保鋼軌不受到損傷。

4 繩鋸法施工應用分析

4.1 應用效果

在應用繩鋸法后，可以較為有效地整治CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道上拱病害，軌道的平順性較佳，能夠給列車的通行提供良好的條件。此外，繩鋸法應用期間無安全問題，其它無關結構也未受到損傷，因此總體應用效果較好。

4.2 效益分析

在傳統(tǒng)的上拱病害整治工作中，常采取的是“封鎖線路→鑿除上拱的軌道板→澆注成型”的流程，但其對地鐵運營秩序帶來極為明顯的干擾，同時成本投入過高。相較而言，繩鋸法的工藝更為簡單，操作方法更為科學，可有效解決傳統(tǒng)方式所存在的問題。

另外，在繩鋸切割施工期間具有平穩(wěn)性的特征，全過程中對既有軌道板所造成的影響甚微，無結構受損或力學性能被破壞的問題，因此可以作為無砟軌道上拱病害整治工作的首選方法。

5 上拱病害其它整治技術

5.1 病害描述

經(jīng)全面檢查后發(fā)現(xiàn)，道床板、邊溝邊墻、后澆排水溝均有開裂的情況，可見道床板伴有較明顯的抬升現(xiàn)象，該處的裂縫寬度達到0.3cm，且有混凝土漿液流出。

5.2 整治方案

以前述所提的現(xiàn)象及成因為立足點，制定整治方案。病害的出現(xiàn)與水壓力有密切的關聯(lián)，因此重點對隧道底板與無砟軌道板兩處采取處理措施。在隧道底板處鉆探孔，通過此方式釋放壓力水，并采取預應力錨固措施，以達到加強隧道底板的效果。在無砟軌道板的處理中，在上拱段中部垂直切斷道床板和底板，通過此途徑解除約束，再于隧道底板頂面水平切割，降低底板頂面的標高；經(jīng)過軌道精調作業(yè)后，采取錨固、灌漿措施，穩(wěn)定道床板[4]。

5.3 整治技術

5.3.1 第一階段整

（1）打設探測注漿孔。按1m 的間距依次在隧道兩側整治范圍內(nèi)設置探測孔，并將其兼并作為注漿孔而使用，孔徑50mm，深度視實際情況而定，但需滿足“穿透底板找平層”的要求。相較于混凝土面，孔口管露出部分達到5cm，并需要高出流水面。按前述方法設置，共形成500 個探測注漿孔。

（2）底板錨固。于道床板兩側底板處分別設置1 排錨固錨桿，材料選用的是φ25mm 鋼制脹殼式錨桿，長度設為2.5m，具體位置為臨近軌道板側20cm。單根錨桿抗拔力在120kN 以上，待各錨桿均安裝到位后，旋緊螺栓，使其達到預設扭力，即500N·m，用C35 混凝土覆蓋，精細化收面，確保外觀質量可滿足要求。

（3）底板固結灌漿。以泄壓孔的涌水情況為依據(jù)，合理制備漿料，選用超細水泥漿，水灰比有0.20、0.27、0.40 三類，初凝時間10min，1h 的強度需達到10MPa 以上，局部涌水量過大的區(qū)域則采取注入濃漿的方法。注漿壓力控制在0.1MPa～0.2MPa，由于注漿期間易出現(xiàn)無砟軌道上抬的情況，因此應密切關注注漿壓力，避免壓力過大或過小。從K469+250 往K469+000方向有序施工。參照封鎖天窗的時間，宜提前60min 完成注漿作業(yè)，線路觀測小組加強檢查，根據(jù)所得數(shù)據(jù)判斷質量情況。工務部門積極參與其中，掌握線路的幾何狀態(tài)。

（4）泄水降壓。經(jīng)注漿作業(yè)后，進入泄水降壓施工環(huán)節(jié)，沿道床板兩側分別布設1 排泄水降壓孔，孔徑50mm，孔深90cm，間距1m，孔位與軌道板邊側的距離為20cm。

（5）整治效果分析。在完成注漿孔的鉆進和底板錨固錨桿的安裝工作后，對錨固脹殼式錨桿施加預應力，結果表明，線路上拱點的最高點僅存在微弱的下降，可忽略不計，道床板和底板間形成離縫。在163t 試壓的條件下，上拱段上行線的左側、右側有下沉的現(xiàn)象，分別為6mm、5mm；后續(xù)，軌道車離開后，左側、右側的下沉量分別為2mm、1mm?？傮w來看，重載下壓道床板有效果，但相對微弱。

考慮到第一階段整治后效果欠佳的情況，擬組織第二階段的整治工作，以便進一步增強施工效果。

5.3.2 第二階段

根據(jù)第一階段的整治工作可知，在施加預應力的過程中，道床板與隧道底板處于相分離的狀態(tài)，在列車裝載加壓的條件下，軌道板下沉量達到5～6mm；在第二階段的整治工作中，則著重考慮上拱最高點處，將該部分的隧道底板及道床板豎向切斷，由此解除約束，使內(nèi)應力得到釋放，在改善受力條件后，上拱的底板、道床板均會出現(xiàn)自然回落的情況?？紤]到安全層面的要求，采取封鎖天窗的方法[5]。重點內(nèi)容做如下分析：

（1）錨固道床板。精準確定無砟軌道上拱量達到5mm 以上的部分，在其兩端各20m 范圍內(nèi)組織道床板的錨固作業(yè)，將銷釘設置在每排軌枕間，以植筋的方式穩(wěn)定錨固在道床板和底板上。此處的銷釘選用的是φ27mm 精軋螺紋鋼，長度350mm，置入隧道底板的深度按150mm 控制。

（2）連接接地鋼筋。道床板存在較豐富的鋼筋，對上層的3 根縱向接地鋼筋采取切割處理措施，用接地端子和接地鋼纜線將兩端的接地線連接，利用焊接的方法連接接地端子和接地鋼筋。此外，為保證道床板的接地效果，對接地鋼筋與其它鋼筋所形成的交叉部分采取絕緣處理措施。

（3）在對道床板進行豎向切縫封堵時，參照原縱向接地鋼筋的型號，選取相同型號的螺紋鋼筋，即φ20mm 的HRB400 級鋼筋，數(shù)量為3 根，焊接切縫兩側的縱向接地鋼筋，單面焊、雙面焊的焊接長度需分別達到200mm及以上、100mm 及以上，形成厚度至少達4mm 的焊縫，與鋼筋的搭接長度至少需達到800mm。

（4）軌道高程回落至正常狀態(tài)后，精調線路，隨后對整治范圍內(nèi)的道床板做全面的檢查，使其能夠與隧道底部穩(wěn)定錨固。對于存在于砂漿封閉道床板的豎向切縫，需利用有機硅酮處理，封閉厚度應達到20mm，確保封閉的完整性與嚴密性。

6 結語

綜上所述，通過繩鋸法等技術的應用，可以有效地完成城市軌道軌道交通中地鐵無砟軌道上拱病害的整治工作，全程安全可靠，無不良影響。在本文所分析的工程中，依托于繩鋸法等其它施工技術，則取得較佳的病害整治效果，實踐表明，文中所提及的方法具有可行性，可供類似病害整治工作參考。此外，工程人員也應當根據(jù)實際情況合理優(yōu)化方法，最大限度發(fā)揮出整治技術的應用優(yōu)勢，推動鐵路無砟軌道建設事業(yè)的發(fā)展。