西南山区双块式无砟轨道运营前水害整治施工新技术田波

西南山区双块式无砟轨道运营前水害整治施工新技术田波

田波

中铁五局集团第五工程有限责任公司湖南省郴州市

摘要：近年来，西南山区高铁或客专隧道工程建设越来越多，同时，因水害造成双块式无砟轨道轨向超标的现象也越来越频繁，但目前传统的锯轨、移轨，整体混凝土道床切割处理费时、费力，且不可避免会对无缝线路造成较大损伤。本技术结合工程实际进行研发，可对已铺设无缝线路长钢轨进行有效保护，不锯开、不移除长钢轨，整治完成后不增加无缝线路的闪光焊接接头，不损伤无缝线路，保障线路运营安全。

关键词：西南山区；双块式无砟轨道；水害；轨向超标；整治

1前言

1.1双块式无砟轨道水害致轨向超标现状

山区由于运输便道等级低，不适合开行长大运输车辆，在平原地区常用的板式无砟轨道板无法运至铺设作业面，而双块式轨枕由于装卸及运输方便，因此山区高铁无砟轨道以双块式无砟轨道结构型式为主。但山区高铁或客运专线长大隧道多，特别是当隧道穿越碳酸盐岩地层时，由于深部网络状岩溶裂隙、岩溶管道无法有效探明，地下水具有复杂的运移赋存空间，当遇到特大暴雨时，岩溶管道内的地下水无法及时排泄时，地下水汇集到隧道衬砌周边，形成高承压水头，易造成无砟道床上拱和平面位置发生改变，特别是轨向超标，整治难度特别大。近年来，随着山区高铁或客运专线工程建设的发展，山区长大铁路隧道工程越来越多，但另一方面，缺乏由于水害引起的无砟轨道轨向超标的问题相关整治施工技术，传统的锯轨、移轨，整体混凝土道床切割处理费时、费力，且不可避免会对无缝线路造成较大损伤。因此，有必要研发一套行之有效的整治施工工法，在线路运营前最大限度地减小水害对无砟轨道几何状态的影响。

1.2本技术研发的必要性

为对已铺设无缝线路长钢轨进行有效保护，不锯开、不移除长钢轨，整治完成后不增加无缝线路的闪光焊接接头，不损伤无缝线路，保障线路运营安全，很有必要对原有的施工工艺进行改进、创新。

2本技术的特点

（1）能够有效利用运营前线路临管的天窗时间对双块式无砟轨道轨向超标段进行拆除重新浇筑整治，有效解决水害对轨道几何状态的影响。

（2）轨向超标段道床拆除不使用大型破碎设备，为人工风镐、切割据拆除，对既有轨道及轨下结构、无缝线路的二次损伤降到了最低。

（3）能够对无缝线路长钢轨进行有效保护，不需锯开、移除长钢轨，整治完成后不会增加无缝线路的闪光焊接接头，不损伤无缝线路，保障线路运营安全。

（4）利用无缝线路长钢轨挂轨枕组装轨排重新浇筑双块式无砟道床，曲线段轨温低于实际锁定轨温时曲线内侧采用齿条压机辅助轨排就位，省去了工具轨框架和轨排粗调工序，节省材料和整治时间。

3本技术适用范围

适用于线路开通运营前双块式无砟轨道隧道内水害致轨向超标整治施工，也适用于桥梁地段双块式无砟轨道在移梁无法有效整治轨向超标的情况，也可用于其他经精调无法恢复轨向的情况。

4工艺原理

（1）按照保护既有结构的思路，利用人工配合风镐拆除、或切割锯割除双块式无砟道床。

（2）轨向超标段双块式无砟道床拆除后，利用无缝线路长钢轨挂双块式轨枕组装成轨排重新浇无砟道床。

（3）利用轨道平顺性的原理，轨排精密放样测量采用顺接整治段两端既有双块式无砟轨道的平面、高程，整治段双块式无砟轨道不放样至设计的平面、高位置。

（4）当整治段轨温低于实际锁定轨温5℃以上时，曲线内侧采用齿条压机辅助轨排就位。

5施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

整治施工作业面上各工序形成流水作业，泄水洞待线上无砟轨道整治工作完成并开通线路后进行施工。

如图5.1施工工艺流程所示。

5.2操作要点

（1）线路标准扣件初整

首先用轨道几何状态测量仪逐轨枕测量轨道几何状态，测量轨道几何，确定轨向超标的范围。轨向超标范围确定后，对轨向偏差较大段落的大、小里程各600m范围用标准扣件替换精调调整件，完成需整治段落线路标准扣件初整。

（2）轨道几何状态测量

对完成标准扣件初整的段落用轨道几何状态测量仪逐轨枕测量轨道几何状态。

（3）整治段落划分

根据《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》（TB10754-2010J1150-2011）的要求进行整治段落划分：WJ-8B精调调整件平面调整量大于5mm，轨向超过2mm/8a（基线长48a（m），a为扣件节点间距），10mm/240a（基线长480a（m）），且平面偏位大于10mm的段落需进行整治。

（4）封锁线路

申请上道作业天窗时间点，报铺轨等线路临管单位，由临管单位批复上道作业时间，采取上、下行线分别封锁，每条线路封锁时间10～15天。

拆除道床板前，先拆除接地连接线，不得对连接线造成损伤。并与电务部门联系，拆除维修范围内的应答器、电容补偿器等既有设备。

（5）设备人员上道作业

人员从离整治点最近的栅栏门进入，利用轨道小平车把设备运至整治作业点，也可得利用汽车吊横向吊运设备上道。

（6）无缝线路长钢轨包裹保护

首先松开无缝线路长钢轨扣件，直线地段每次松开20～30m，曲线地段每次松开10～15m。对长钢轨进行三层包裹保护：最里层包裹土工布，用尼龙绳子绑扎；中间包裹橡胶皮，用细铁丝绑扎；最外层包裹土工布，用尼龙绳子绑扎。

（7）超标段双块式无砟道床拆除

1）人工风镐凿除

①配备3.5～4.5m3/min电动空压机，每台空压机带2～3台风镐施工。纵向每2m无砟道床配备1台风镐，每台风镐配备2人，1人打钻，1人出碴，2人轮换工序施工作业。每台风镐每8h凿除无砟道床0.5m/0.36m3，采用三班轮流作业，凿除无砟道床的时间为32h。

②凿除的混凝土弃碴、钢筋等建筑垃圾要全部运出线外，采用线路横向运输或纵向用轨道车运出。

2）道床切割拆除

①抗剪销钉埋入

凿除道床板前，在维修段前后25m范围内，利用天窗点植入抗剪销钉。采用电锤在道床板上间隔1根轨枕打孔，每排设置4个，打孔前使用钢筋探测仪对道床钢筋进行排查，对销钉孔位进行放样，销钉孔直径30mm，深度47cm，使用植筋胶锚固。

②道床板切割

混凝土整体道床拆除采用重型切割机将道床板混凝土切割成块，切割机功率为150kw，锯片采用合金钢材料，最大直径1.4m，切割过程中需要不间断给锯片浇水降温，每台切割锯每小时用水量约1t，切割机切割混凝土功效大致为2m2/h。横向每相邻轨枕中间切缝，纵向沿道床板中线切缝，将道床板和支承层混凝土切割成1.9m×0.65m×0.58m大小的混凝土块，切割块重量约1.59T。

维修段与非维修段交接处要保留道床板三根原纵向接地钢筋留出0.65m长左右不切断，并对其做防锈防腐处理，第一刀切割时不能将道床板切透，切到10cm深接近钢筋位置后，采用风镐进行凿除，凿除面应平整，不得对非整治段既有无砟道床造成破损。

③道床板移除

道床板切割块利用道钉和夹具组合拧入螺栓孔，钢丝绳一端与道钉固定连接，另一端与吊装设备的挂钩处连接，然后拖拽钢丝绳将混凝土块吊起并装车运出。

（8）长轨原位挂枕组装轨排

无砟道床基础面采用高压风或高压水清除表面浮渣、灰尘及杂物，清理出来的浮渣、灰尘及杂物集中存放，由小型斗车运输至线外。

在施工放线完毕后，人工在无砟道床基础面按底层纵向钢筋设计数量及位置均匀散布，纵向钢筋应满足搭接长度大于70cm且接头错开最少1m的要求。

底层钢筋摆放完毕后，采取人工将轨枕散布到设计位置。将每根轨枕的轮廓线在无砟道床基础面上标记出来，按照标定的道床板设计边线，将轨枕均匀散布到设计位置。两根轨枕的间距应控制在5mm的误差范围内，轨枕的边线控制在10mm的范围内，且要保证两根轨枕的左右偏差，保证轨枕的线性平顺，在高程调节螺杆支撑起来后，即可将方木撤出。

两股长轨固定。安装高程调节螺杆支起长钢轨：纵向每间隔2m，分别于线左、线右两股长钢轨内侧安装高程调节螺杆；旋入螺杆，安装波纹管或其他隔离套；采用扳手拧紧调节隙，使螺杆底部略有受力。长轨支起后，纵向每间隔2m，于两股钢轨间安装横撑，回定轨距。横撑安装完成后再安装斜撑在横向上固定钢轨，纵向每间隔2m，线左、线右对称安装斜撑。曲线地段，当施工时轨温小于锁定轨温5℃以上时，于曲线内侧纵向每间隔2～3m横向水平安装齿条压机固定钢轨，使长钢轨恢复到曲线状态。

长轨挂双块式轨枕组装轨排。长轨挂枕组装轨排时，必须方正轨枕。使用扭矩扳手将扣件定位，并按规定扭矩拧紧螺栓，使轨排与垫板贴合，弹条两端下沿必须压在轨脚上。安装斜撑固定轨排，

对纵向钢筋与横向钢筋及轨枕桁架上层钢筋交叉处以及上层纵向钢筋搭接范围的搭接点按设计要求设置绝缘卡，用尼龙自锁带绑扎。

钢筋绑扎完毕后，用移动式焊机按照设计位置将道床板钢筋和接地钢筋焊接，并采用欧姆表进行绝缘性能测试。

安装纵向模板。模板长6m左右，无超高段使用矮模板，高模板用于超高段外侧。

（9）长轨轨排精密放样测量

1）轨枕编号

精调工作进行前首先对轨枕进行编号。编号采用红色油漆喷于轨枕上，如图5.2所示。

2）全站仪设站

全站仪观测4对连续的CPⅢ点，自动平差、计算确定设站位置。如偏差大于1mm时，应重新设站。改变测站位置后，必须至少交叉观测后方利用过的4个控制点，并复测至少已完成精调的一组轨排，如偏差大于2mm时，应重新设站。为加快进度，每工作面宜配备1台具有自动搜索、跟踪、计算、传输数据功能的全站仪。

图5.2全站仪设站示意图

3）测量轨道数据

轨道状态测量仪放置于轨道上，安装棱镜。使用全站仪测量轨道状态测量仪棱镜，小车自动测量轨距、超高、水平位置，接收观测数据，通过配套软件，计算轨道平面位置、水平、超高、轨距等数据，将误差值迅速反馈到轨道状态测量仪的电脑显示屏幕上，指导轨道调整。

4）平面、高程分别顺接整治段落大、小里程轨面平面、高程，轨向、高低小于2mm/8a（基线长48a（m），a为扣件节点间距），10mm/240a（基线长480a（m））。

（10）重新浇筑无砟道床

工作面采用人工斗车运送混凝土入模或轨道车沿线路纵向长距离运送混凝土至浇筑面入模浇筑整治段无砟道床。冬季需采用棉被覆盖保温养护，夏季采用滴灌保湿控温养护无砟道床混凝土。

（11）长轨重新放散、锁定、精调

道床混凝土浇筑完成后，松开长轨扣件，待轨温恢复至实际锁定轨温时锁定长轨，进行长轨精调，精调按“先轨向、后轨距，先高低、后水平”的原则进行已整治段落长轨精调施工。

（12）开通线路

已整治段落长轨精调完成后，申请重新开通线路。

6材料与设备

6.1主要材料

见表6.1-1《主要材料表》。

7质量控制

7.1双块式轨枕的储运质量控制

首先，检查轨枕的型号是否与设计相符，扣件系统安装是否与设计要求相符，外观有无破损或气泡，轨枕桁架钢筋有无变形等。

轨枕采用平板运输卡车运输至施工现场；轨枕间隔存放在两侧电缆沟槽上标示好的位置上；每垛轨枕按5层存放，每层5根，两垛连放，轨枕垛中心间距为13米（连放的两轨枕垛间距为0.5米）；轨枕层间用10×10cm方木垫平；最底层方木应两层叠放。

7.2无缝线路长钢轨保护

对长钢轨进行三层包裹保护：最里层包裹土工布，用尼龙绳子绑扎；中间包裹橡胶皮，用细铁丝绑扎；最外层包裹土工布，用尼龙绳子绑扎。轨向超标段无砟道床凿除时，应先凿除钢轨侧面无砟道床混凝土，再凿除钢轨下面的无砟道床混凝土，防止砂、石打伤钢轨。拆除的废弃钢筋应轻拿轻放，防止刮伤长钢轨。

7.3混凝土长距离斗车运输

混凝土运输使用斗车运输，做好混凝土长距离斗车运输组织，保证混凝土浇筑连续。混凝土浇筑、运输及间歇的全部时间不许超过混凝土的初凝时间，严禁使用已初凝的混凝土。

7.4质量控制标准

整治段长轨轨排组装完成后，用片状塞尺逐枕测量弹条中枝下、轨下、绝缘轨距块、轨距挡板的离缝，若离缝超过0.5mm后，相应轨枕处需重新布枕或拧紧道钉。用10m钢卷尺逐枕测量轨距，若轨距超标5mm，需重新布枕

整治段长轨轨排平面、高程分别顺接整治段落大、小里程轨面平面、高程，轨向、高低小于2mm/8a（基线长48a（m），a为扣件节点间距），10mm/240a（基线长480a（m））。

8安全措施

8.1轨枕安装及堆放

轨枕安装及堆放要稳妥，严防脱落、倾斜伤人。从事轨枕搬运、施拧作业员工均佩戴防滑手套。

8.2线路作业安全措施

（1）作业前，施工作业负责人和机具使用人员应对机具进行检查，机具状态不良或安全附件失效的机具严禁上线使用。

（2）线路施工作业，必须在符合规定的施工负责人领导下进行。施工负责人应根据人员、作业项目、天气等情况，具体布置安全事项。

（3）大、中、维修施工，作业地段不宜过长，并不得指派单人到防护区段以外的线路上作业。

（4）多人在一起作业时应统一指挥，相互间应保持一定的安全距离，防止工具碰撞伤人。

（5）上行线施工时，增设围挡，封锁上行线；下行线施工时，增设围挡，封锁下行线。

8.3其它安全措施

工地照明设备齐全可靠，夜间施工现场照明条件可确保夜间施工安全。

施工用电应有专人检查防护，电线外皮不能破损，并安装漏电保护器。电工必须持电气作业许可证上岗。

人员进入施工现场必须配戴安全帽。定期开展施工安全、交通法规等的教育，不断强化安全意识。

多工种交叉施工时，注意防止干扰，并设立安全标志牌。

各操作人员，应遵守安全操作规程。

非机电作业人员不准动用机电设备，机电操作人员穿绝缘鞋、戴绝缘手套。

机械作业时，操作人员思想要集中，不得擅自离岗或将机械交给非本机操作人员操作。

9结语

本技术按照保护既有结构的思路对西南山区隧道内受水害影响地段的双块式无砟轨道在开通运营前进行整治施工。利用人工配合风镐拆除、或切割锯割除双块式无砟道床；利用无缝线路长钢轨挂双块式轨枕组装成轨排重新浇无砟道床；利用轨道平顺性的原理，轨排精密放样测量采用顺接整治段两端既有双块式无砟轨道的平面、高程；当整治段轨温低于实际锁定轨温5℃以上时，曲线内侧采用齿条压机辅助轨排就位。运用本技术施工，对既有轨道及轨下钢筋混凝土结构、无缝线路影响降到了最小，有效保障了运营安全。

参考文献

[1]中铁八局集团有限公司，高速铁路轨道工程施工质量验收标准，中国铁道出版社，书号：15113.3456

[2]中铁一局集团有限公司，高速铁路轨道工程施工技术指南，中国铁道出版社，书号：15113.3402

[3]中国铁道科学研究院，高速铁路无砟轨道线路维修规则，中国铁道出版社，书号：15113.3656