高速鐵路隧道內雙塊式無砟軌道上拱整治方案

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、結構耐久性強、維修工作量少的特點，因此設計時速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構[1]。雙塊式無砟軌道是目前高速鐵路長大隧道內采用的主要無砟軌道結構形式。

我國目前無砟軌道總體使用情況良好，但受到施工質量、下部基礎變形、隧道滲水等不利因素的影響，個別隧道內的雙塊式無砟軌道出現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、隧道內作業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峻的挑戰。本文以一高速鐵路隧道內雙塊式無砟軌道為研究對象，結合現場上拱病害情況調研和前期國內采用的相關整治方法[6-7]，提出采用繩鋸法分層切割的整治方案，并成功應用于現場的病害整治。

1 隧道內雙塊式無砟軌道病害調研情況

1.1 軌道設計情況

一高鐵隧道全長 3 820 m,采用CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道。軌道結構高515 mm，道床板厚260 mm，道床板連續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。

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。上拱段中心溝側壁中部出現水平狀層間縫；該段隧道環向施工縫多處漏水，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。病害發生后，通過挖探發現找平層和下部填充層間有縫隙。

2)排水系統功能不全。連續降雨后，隧道兩側及中心水溝，不能排出積水，大量雨水經裂隙進入隧道，并經找平層和填充層的縫隙滲入隧道底部，導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。

為盡快恢復正常運營速度，除增設泄水洞進一步完善排水系統外，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 作業方案

對每個上拱區段，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，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。待整個上拱區段回填層混凝土切割填充完畢后，再取出袋裝砂漿。根據需要在拱起最高處切割道床板，降低軌面高程至方案設計位置，后續灌注聚合物水泥砂漿，最后進行軌道精調。

2.2 作業準備

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，避免軌道結構受水壓力作用而破壞。

3)對隧道填充層出現的縫隙灌注聚合物水泥砂漿，使得整體結構穩定。

2.3 作業流程(見圖1)

圖1 作業流程

1)測量。采用全站儀、電子水準儀對線路線形進行測量，采集軌道及軌道板基礎數據。

2)植筋。將上拱值大于4 mm的上拱段以外兩側各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面豎直切開，再用電鎬或風鎬鑿除線路兩側30 cm深、80 cm寬、沿整治區段縱向等長范圍內混凝土。

4)橫向鉆孔。根據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)軌道狀態動態監控安裝。在鋼軌軌腰安裝軌道動態實時監控系統，對軌道動力學進行實時監控，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，確保天窗作業結束后的軌道結構具有一定的穩定性。

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，對稱設置，給予適當的扣壓力，利用電子水準儀觀測軌道回落情況，讓軌道板上拱最高點回落到設計高程及以下。

12)離縫注漿、整治區段錨固及切縫恢復。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。穩定后對整治區段軌道板進行錨固并恢復豎向切縫。

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

14)利用扣件系統調整量對線路進行精調。

3 結語

經過3個月的整治施工，上述整治方案成功地解決了隧道內雙塊式無砟軌道的上拱病害。線路恢復至設計速度運行，列車運行狀態良好，達到了整治的預期目標。

施工過程應注意如下事項：

1)整治的同時需卸掉地下水壓力，避免軌道結構再受水壓力的破壞。

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，使得軌道板結構穩定，再進行軌道精調，恢復線路平順性。

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