高铁站场路基无砟轨道同步抬升技术应用

戴文明DAI Wen-ming

（中铁十二局集团有限公司一公司，西安710038）

0 引言

随着高速铁路建设的快速发展，运营后出现的缺陷形式多样化，针对路基沉降缺陷的处置办法有微型桩、钢花管注浆、全方位高压旋喷桩等加固措施。本文阐述的方法基于路基沉降缺陷经过加固措施处置，路基基础趋于稳定状态后，采用机械同步抬升技术对道床板部分区段整体抬升（必要时纠偏），达到运行轨道平顺性要求，满足列车达速运行标准。该技术的实施特点是不断道，可利用天窗点内施工。

1 概述

某高铁站场缺陷整治范围DK813+500～DK813+800，合计300m。高铁段采用瑞邦小车每季度对该区间上下行线路推检一遍及数据分析，并针对检查情况先后安排4 次动道，轨下垫板总厚度达24mm。因垫板厚度大于20mm，为保证行车安全及后期作业整治需要，将原普通螺杆及垫板更换成了加长螺杆及10mm 的超厚垫板。在后续检测过程中动态组再次报该段出现仪添二级及人工添乘晃车，分析组经过动静态及现场作业负责人反馈该段存在长波不良，需绝对测量。通过对线路绝对测量，发现该段存在不同程度的沉降，其中沉降小于2cm 约52m，沉降2～4cm 约170m，沉降大于4cm 约78m，最大沉降量为6.4cm。经过研究决定该区段缺陷整治采用微型桩加固+轨道机械同步抬升处置方案，本文只对机械同步抬升无砟轨道道床板技术进行阐述。

2 施工前准备工作

2.1 列车限速

对拟采用机械同步抬升区段运行列车限速80 ～160km/h。

2.2 现场条件及抬升量确定

2.2.1 工程勘察、设计、施工资料及现场调查 对已有的工程地质勘察资料进行详细分析，掌握沉降区段的地层分布、各土层物理力学性质、地下水位等，查清周边是否存在对施工不利的影响因素，查清施工影响范围内的路基结构、隐蔽管线的分布情况。在制定方案前首先进行现场调查，调查内容包括周边的交通，天窗时间长度，施工进场路线，轨道结构形式等。

2.2.2 运营期间的路基状态及周围环境调查 掌握在运营期间的路基维护、维修及上部结构破损情况，调查构造物所处位置地表水下渗及周边集中降水等导致沉降产生的因素，进一步判断导致路基沉降的因素是否消除，主要包括临近线路的加载、减载，地面排水条件的变迁、气温变化，临营线路的施工振动等。

2.2.3 沉降监测资料 掌握该区段线路沉降及不均匀沉降的发展变化过程，通过监测结果，分析评估沉降变形的发展趋势，如果沉降变形已经趋于稳定，则可以进行轨道同步机械抬升。

2.2.4 轨道几何状态复测 采用高精度电子水准仪复测轨道结构高程，根据复测数据结果绘制相应的轨道高程曲线，根据运行列车轨道平顺性的要求绘制满足要求的轨道高程曲线，将两条曲线进行对比拟合，确定抬升范围及个点抬升的量值。

2.3 工作面的准备

为方便抬升作业将线间封闭层和线间基床上的填充层全部挖除，凿除路肩支撑层附近封闭层宽度10cm。

2.4 撤换标准垫板

将机械抬升及纠偏段的所有调高垫板撤出，调换成标准垫板，并锁定钢轨。

3 施工流程

机械同步抬升无砟轨道道床板施工流程：测量轨道几何形状→确定各位置抬升量、纠偏量→封闭层拆除、千斤顶位置确定→支承层混凝土切除→轨道中心植连接筋、千斤顶两侧植筋、钻注浆孔→顶升梁安装、千斤顶设备安装与调试→纠偏千斤顶安装→支撑层与轨道板顶升→侧向纠偏→填充注浆→轨道几何复测→千斤顶及型钢拆除→轨道结构恢复、线间封闭层恢复→轨道精调→线路修整恢复通车。

4 施工方法

4.1 抬升千斤顶的安设

抬升千斤顶布置以轨道结构整体受力均匀，数量尽量减少为原则，在轨道结构的两侧布置，应考虑纵向和横向的受力避免出现局部应力过大。千斤顶数量多时，其控制及相关的辅助措施增加，导致工作量和抬升难度增大，因此千斤顶的数量在满足受力均匀的条件下应尽量减少。

4.1.1 千斤顶布置 I 型双块式无砟轨道每个单元板长19.5m，千斤顶布置间距为3.25m，单元板长度范围内每侧设置6 个千斤顶。

4.1.2 千斤顶的安装 抬升孔的间距为1.95m，孔位布置在支承层顶贴近轨道板侧面，开孔方式选择用静力水磨钻钻穿整个支承层，孔径为72mm。布置图见图1 无砟轨道抬升和注浆孔布置。

图1 无砟轨道抬升和注浆孔布置

4.2 支承层与轨道板的锚固

为使千斤顶的顶升力均匀传递得到轨道结构上，每个千斤顶上设C220 槽钢，槽钢长2.1m，对应每个轨枕中心位置用M18 锚栓植筋，在槽钢相应的位置开孔，顶部用螺母锁定。为保证支承层与轨道板保持同步抬升，防止支承层与轨道板层分离，在轨道板中心位置每隔1.3m 植一根M12 钢筋。

4.3 植入抬升装置

将抬升装置放入抬升孔内，在抬升孔与抬升装置空隙内灌入植筋胶，灌胶后应做好保护避免对其扰动，待强度达到要求进行试验，检验其极限抗拔力，观察轨道板抬起状态，达到轻微抬起即满足要求。

4.4 千斤顶同步控制

根据每个点抬升量，在抬升过程中进行实时监控，每个顶升点由压力和位移双指标控制，做到对全部千斤顶同步控制。

4.5 注浆填充

轨道板中心设置注浆观察孔和注浆孔，钻孔时先用短钻头引孔，再换长钻头钻进，钻孔深度要求深入基床表层3～5cm，钻孔直径25～30mm。侧边孔采用水磨钻进行钻孔，沿支承层侧面45～60°斜向钻入，孔径30～50mm。按照注浆孔的布置位置对注浆孔进行编号并记录。完成钻孔后，将钻出的渣土、粉尘等施工垃圾集中收集，带天窗点结束带离现场，注浆孔采用木塞临时封住孔口，防止雨水及杂质进入。

抬升和纠偏作业完成后，沿支承层周边进行封缝，结合天窗点时间及时将抬升产生的缝隙进行注浆填充，注浆完成并在天窗点结束前达到2MPa，方可达到线路的开通运行条件。当抬升量较大时，可直接在支承层底的缝隙内插入注浆管注浆，不设置专门的注浆孔。当支承层下的空隙较小时，使用轨道板中心设置的注浆孔注浆。

注浆材料采用速凝高强双组份TK 注浆加固材料，除满足一般高速铁路规定性能要求外，还须满足早强、速凝、具备较好的流动性等性能，以保证支承层下的填充作用。其主要性能容重：1.35g/cm3、初始反应时间：5～15s、初凝时间：15min、抗压强度：1h-5MPa、2h-20MPa、28d-50MPa。

4.6 线路精调

在抬升作业结束时，立即对抬升点位高程测量，取得各点位的实际抬升量。将抬升数据及时提交给高铁工务部门，以便其根据抬升数据对轨道线路进行粗调、精调。

4.7 线间填充层及封闭层恢复

按照《铁路混凝土结构耐久性修复及防护》（TB/T 3328-2010）对支承层混凝土进行恢复，并按照原施工标准施做线间填充层及混凝土封闭层。

5 抬升及纠偏监测

实时监测轨道结构在抬升过程中垂向和横向位移变化，并与设定的目标曲线比对拟合，将比对结果反馈给联动抬升系统，实现轨道结构抬升的精准伺服控制。

轨道结构垂向位移采用定点智能全站监测系统进行监测，主要包括全站仪、棱镜和信息收发装置。其显著特点是可实现对200m 范围内棱镜的自动快速搜索、精确测量，精度达0.1mm，完全满足轨道结构抬升监测的实时性和精准性要求。

数据分析显示系统采用高配置笔记本，对智能全站监测系统和位移计反馈的数据及时分析处理，与设定的目标曲线进行比对拟合，指导千斤顶抬升系统作业。

定点智能全站监测系统布置在抬升作业区外，避免实施过程中监测与抬升作业的相互干扰，棱镜布置在轨道板上，每个千斤顶位置对应设置一个棱镜，以监测轨道结构整体线型和轨道翘曲情况。数字化智能位移计设置于底座外侧，横向布置，其固定底座位于底座边缘，可采用混凝土浇筑。

目标曲线设定根据变形情况和平顺性要求，设定轨道结构目标高程线型和侧向位移控制曲线。准备工作就位后，测试抬升区段及影响范围的轨道结构高程及侧向的初始读数。基于目标曲线设定和初值测试形成直观的各抬升区段量值分布图。

监测抬升实施过程中轨道结构高程值的变化，实时动态评估各段抬升效果，为下一步作业提供指导。

6 结束语

运营的高铁站场内路基发生沉降变形，因其作业空间有限，线路不全封闭的情况下，天窗点内采用机械同步抬升无砟轨道技术能够快速、有效的达到处治效果。以“抬升次数少、抬升过程中线路平顺性和长度尽量均匀”为原则，根据抬升区段长度及抬升量值进行分段、分级抬升。通过天窗点内施工功效确定日抬升单元。对抬升量小于20mm可一次性抬升到位，作业长度每次40～50m；20～40mm 可分2 次抬升到位，作业长度不变；抬升量大于40mm 分2～3 次抬升到位。