CRTSⅡ型板式無砟軌道路基段支承層傷損整治技術探討

郭　超　中國鐵路上海局集團有限公司上海工務段

1 引言

京滬高速鐵路自2011年開通運營以來，線路軌道結構病害逐漸顯現，特別是CRTSⅡ型板式無砟軌道脹板病害每年在連續高溫期間都時有發生，2016年7月23日，上海工務段專業技術人員在軌道板防脹專項檢查中發現京滬高鐵上行K1293+670處發生軌道板離縫上拱、支承層傷損，造成線路幾何尺寸超限，經現場用10m弦測量后發現右股高低9mm，左股高低8mm，軌道板寬接縫寧端軌道板與砂漿層離縫9mm，軌道板滬端砂漿層與支承層離縫7mm，同時發現該處軌道板寬接縫滬端第二、第三承軌臺位置的支承層開裂、破損，長度達2m，且有明顯上拱，為確保行車安全，立即采取本線限速160km/h的限速措施。

（1）線路外側支承層傷損情況，如圖1所示。

（2）線路外側軌道板與砂漿層離縫情況,如圖2所示。

（3）軌道板外側路肩鑿除后的支承層傷損情況，如圖3所示。

圖1 支承層破損位于第2～3承軌臺之間，破損長度達2m

圖2 寧端軌道板與砂漿層離縫9mm

圖3 線路外側路肩鑿開后的傷損裂紋

2 原因分析

經過現場調查，確認連續高溫是該處病害形成的外在原因，往年CRTSⅡ型板式無砟軌道脹板病害均發生在橋梁地段，且僅表現為軌道板離縫上供，一般不會造成軌道板下部結構底座板發生傷損，而路基段軌道板下部結構為支承層，系C15素混凝土澆筑而成，根據支承層及現場鑿開后的混凝土狀態，初步判定該處支承層混凝土強度最為薄弱的處所是發生病害的內在原因，所以在發生軌道板離縫的同時出現支承層傷損。

3 制定方案和流程

由于CRTSⅡ型板式無砟軌道路基段發生軌道板離縫、支承層傷損病害在上海鐵路局管內首次發生，沒有現存的整治技術和方案，為此，根據該處病害的現場調查和初步原因分析，經中鐵第四勘察設計院集團有限公司設計，中國鐵路科學研究院、上海鐵路局、上海工務段等專家近1年的研究和評估，確定了該處病害整治方案，為確保施工期間線路軌道狀態的穩定和高鐵正常運行，需利用13個高鐵施工天窗進行施工，根據施工內容及方法不同采取不同等級的限速措施，分為施工準備、施工整治兩個階段完成，共需技術及作業人員約75人，大小工機具約56件。

4 組織實施

4.1 技術放樣

根據京滬高鐵上行K1293+670處支承層傷損整治方案和流程，繪制施工整治現場示意圖，如圖4所示，并進行現場放樣。

圖4 京滬高鐵K1293+670支承層傷損整治示意圖

4.2 施工準備（6月12日-6月15日）

包括扣件預擰緊、線路外側水泥路肩及兩線間水泥封閉層鑿除、相鄰軌道板植筋錨固等，利用4個施工天窗完成，每個天窗時間不少于240min，限速條件為160km/h。

（1）軌道板植筋錨固

根據圖4，對整治區域前后軌道板進行植筋錨固，1號板（R94619）、8 號板（R94626）植筋 8 根/塊，2 號板（R94620）、7號板（R94625）、4號板（R94622）和 5號板（R94623）植筋 10根/塊，3號板（R94621）、6號板（R94624）植筋 12根/塊。

（2）線路外側路肩及兩線間封閉層混凝土鑿除

鑿除沿線路方向2m長度范圍內的線路外側路肩和兩線間封閉層混凝，并清除封閉層內的級配碎石。

（3）道床高程平面測量

采用全站儀對線路線形進行測量，采集基礎數據，對臨時過渡鋼墊梁及軌枕位置進行現場標記。

（4）扣件預擰緊

為降低本次施工對作業范圍前后線路穩定性的影響，分別對1號板（R94619）至小里程方向、8號板（R94626）至大里程方向100m范圍內的線路扣件進行預擰緊。

4.3 施工整治（6月18日-6月26日）

包括切割鋼軌、寬窄接縫鑿除、吊裝軌道板、鋪設臨時過渡墊梁及木枕、鑿除支承層并重新灌注、軌道板復位、更換鋼軌及焊接、線路精調等工作，利用9個施工天窗完成，限速條件根據施工內容而定。

（1）以下工作利用1個施工天窗完成，施工結束后限速80km/h至下一個天窗結束。

使用風鎬、電鎬等將寬窄接縫混凝土鑿除，拆除張拉鎖件，清除混凝土灰渣和雜物。

①軌道板寬窄接縫混凝土鑿除

②安裝扣壓裝置

為防止寬窄接縫鑿除后軌道板出現上浮及橫向偏移，在軌道板兩側對稱安裝6個（每側3個）由錨桿、L型鋼架及翼形螺母組成的扣壓裝置。

③切割、轉移鋼軌

根據圖4，以 4號板（R94622）和 5號板（R94623）接縫為中心，拆除大、小里程方向各8.8m范圍內扣件并切割鋼軌，鋼軌轉移存放在道心。

（2）以下工作利用4個施工天窗完成，從第1個天窗結束開始限速45km/h至第4個天窗結束。

①吊裝軌道板

采用千斤頂抬升4號板（R94622）和5號板（R94623）至與砂漿層完全剝離后，由鄰線軌道車將軌道板吊裝至軌道車平板上。

②清除砂漿

使用電鎬、風鎬將軌道板底和支承層上砂漿雜質清除干凈。

③鋪設臨時過渡鋼墊梁

鄰線軌道車將2片5m臨時過渡鋼墊梁和6根木枕吊至4號板（R94622）、5號板（R94623）共計 13m范圍內支承層上提前標記好的位置，形成臨時線路，如圖5所示。

圖5 臨時鋪設過渡鋼墊梁示意圖

根據相鄰 3號板（R94621）、6號板（R94624）提前做好的中心線標記對鋼墊梁進行定位，同時在支承層上鋪設6根木枕（尺寸：0.25m×0.28m×2.5m），枕間距 0.5m，鋼墊梁及木枕定位后通過角鋼實現縱橫向限位，隨后鋪設鋼軌，采用夾板連接，安裝K型分開式扣件，鑿除圖4所示上供支撐點1.5cm厚混凝土，并調整線路線形。

④安裝軌道監測設備

在臨時鋪設的鋼墊梁外側安裝高清攝像頭，每片梁內外側每側3個點，共計12個點安裝傳感器，傳遞線路動態荷載下的軌道縱向力、縱向位移、橫向力、橫向位移數據，實時監控臨時線路列車通過時軌道線路狀態和整體穩定性。

⑤支承層混凝土鑿除及植筋

先將待鑿除支承層范圍兩側進行切割，后用風鎬將2m長度范圍內支承層混凝土鑿除并清理干凈，界面鑿毛后進行植筋，每側支承層植筋12根，對稱布置，鉆孔深度20mm。

⑥澆筑支承層混凝土

安裝支承層澆筑模板，采用C15低模量早強混凝土重新澆筑支承層，澆筑高度與支承層上表面平齊。

⑦軌道板復位并精調

拆除鋼軌，用軌道車將臨時過渡鋼墊梁及木枕吊裝在軌道車平板上，同時將軌道板吊裝復位后安裝軌道板精調爪進行粗調，最后采用全站儀和精調三角架對軌道板位置進行豎向、橫向精調。

⑧安裝模板及扣壓裝置

軌道板精調到位后，安裝充填層灌注模板，并在軌道板兩側對稱安裝6個（每側3個）由錨桿、L型鋼架及翼形螺母組成的扣壓裝置,防止灌注砂漿時軌道板上浮，灌注完成并硬化后即可拆除。

⑨支承層聚合物水泥砂漿拌合、灌注

根據板下灌注空間體積，對砂漿進行攪拌且檢測合格后進行砂漿灌注，30min后檢查聚合物水泥砂漿固化情況，固化良好后拆除封邊材料，2h后可達到通車所需強度要求。

⑩軌道板縱向連接、寬窄接縫混凝土澆筑

從中間至兩邊對稱張拉軌道板間張拉鎖（扭矩達到450N·m），安裝側模后灌注板間接縫及灌漿孔混凝土，混凝土初凝后，對接縫處進行清潔和濕潤，最后采用聚合物混凝土澆注軌道板寬窄接縫。

軌道板植筋

分別對4號（R94622）和5號（R94623）軌道板植筋10根/塊。

（3）以下工作利用4個施工天窗完成，從第一個天窗結束后開始按 80km/h、120km/h、160km/h、200km/h 各 24h 限速，限速4d，恢復常速后該處支承層傷損整治施工全部完成。

①更換鋼軌、焊接、打磨

軌道車配合將22m（2根）鋼軌吊至線路指定位置道心，更換鋼軌后進行鋼軌焊接（鋁熱焊接4個頭）、打磨，滿足鋁熱焊接標準，同時對焊縫進行探傷檢查。

②兩線間封閉層修復

兩線間封閉層混凝土厚度標準不小于10cm，新澆筑的封閉層混凝土縱向、橫向與原封閉層接觸面上表面做防水嵌縫處理，采用有機硅酮嵌縫材料密封。

③軌道板離縫注膠

對 2號（R94620）、3號（R94621）、4號（R94622）、5號（R94623）、6號（R94624）7號（R94625）軌道板進行板底注漿，修補軌道板與砂漿層離縫。

④線路精調

利用瑞邦0級測量小車測量數據形成的調整方案對整治區段40m線路進行軌道精調，高程最大正調整量4mm，最大負調整量-3mm；平面最大正調整量1.5mm，最大負調整量-5mm，共線路精調80根枕，并滿足線路平順度要求。

⑤封閉層嵌縫修補

用硅酮對施工處所兩線間封閉層30m范圍內的嵌縫進行修補。

5 整治效果

京滬高鐵上行K1293+670處支承層傷損整治施工于2017年6月26日結束，施工后對該施工地段連續6個月每天攜帶便攜式添乘檢查儀進行動態添乘檢查，加密每月進行靜態檢查，且對月度綜合檢測車檢測數據進行分析，各項動靜態檢查均未發現超限，現場支承層、軌道板寬窄接縫、兩線間封閉層等結構狀態穩定、作用良好，在2017年夏季連續高溫期間未發生脹板病害及其它次生病害，達到預期整治效果。

6 結束語

本文所述的CRTSⅡ型板式連續型無砟軌道路基段支承層傷損病害的整治施工具有所需天窗數量多、時間長、施工環節多、施工過程復雜等難點，通過施工技術探案與實踐表明，該施工方法和流程可操作性強，特別是利用鄰線軌道車對軌道板和過渡鋼墊梁的吊裝作業大大減少了施工周期，節約了人工成本，簡化了施工流程，降低了施工難度，能夠確保利用最少的施工天窗有序完成施工所需工作，可為高速鐵路同結構無砟軌道發生的同類型線路結構病害提供參考。

[1]鐵路技術管理規定（高速鐵路部分）.中國鐵路總公司.2014年7月第一版.北京；中國鐵道出版社.2016.

[2]高速鐵路無砟軌道線路維修規則（試行）.中華人民共和國鐵道部.2012年6月第一版.北京；中國鐵道出版社.2014.