城市轨道交通工程无砟道床上拱病害整治技术

路文建

（中铁十六局集团铁运工程有限公司，广东 广州 510000）

1 工程概况

呼和浩特地铁2 号线无砟轨道工程施工内容：正线出入线全部为地下线无砟轨道，正线轨道：一般减振无砟轨道段铺轨设计为40.993 铺轨公里；中等减振无砟轨道段铺轨设计为7.118 铺轨公里；高等减振段（隔离式减振浮置板）铺轨设计为0.132 铺轨公里；高等减振段（梯形轨枕）铺轨设计为1.838铺轨公里；特殊减振段铺轨设计为3.561 铺轨公里；正线道岔共计32 组：单开道岔设计为31 组，其中一般减振9#道岔28 组，中等减振9#道岔2 组，高等减振9#道岔1 组；9#交叉渡线设计1 组。施工期间，发现某隧道存在正线无砟轨道上拱病害，而扣件系统的调整量有限，难以完全解决上拱的问题，需采取针对性的整治技术，有效处理病害[1]。

2 绳锯法应用概述

对于道床板上拱的问题，可采用业内主流的绳锯法，通过动力源的带动性作用，钢线可对待整治的部位进行高效切割处理，期间可灵活调控切割机，改变钢线的方向，以满足不同方向、不同厚度的切割要求，在环境复杂、空间受限的特殊条件中也可顺利完成切割作业，产生的切割块尺寸精准。尤其是在大体积结构的切割中，绳锯法的应用优势更为突出，可解决传统方法作业效率低、质量欠佳等问题，且对周边结构的不良影响甚微，无环境破坏问题。

3 绳锯法施工技术分析

3.1 施工方案

具体至本项目隧道中，利用绳锯法切割仰拱填充层，取出内部的混凝土，经修整后，向其中灌注聚合物水泥砂浆，由此降低轨道的标高，使该段轨道与其它轨道有效衔接，提高轨道整体的平顺性。上拱量在40mm 以内时，用绳锯反复切割道床板，降低其高程；上拱量超过40mm 时，用绳锯分层切割调平层，取出被切割部分，达到降低道床高度的效果。

3.2 施工准备

（1）施工槽。用盘踞沿道床板侧面竖向切开，再进一步利用风镐凿除部分混凝土，处理范围为线路两侧深30cm、宽80cm。

（2）水平孔钻取。考虑到绳条在运行期间的自闭循环要求，应提前在无砟道床处钻水平贯通孔，使其与轨道板呈垂直的位置关系。

（3）在确定导轮的放置点后，用电镐修整该处的调平层，以便可快速将导轮安装到位。

3.3 主要施工流程

（1）水平孔钻取。以测定的最大上拱量为准，在合适的位置钻水平孔。根据要求，上拱量在40mm 以内时，同一平面的水平贯通孔数量以2 个为宜；若超过40mm，平面水平贯通孔的数量则需增加至4 个；纵向断开切割，于调平层钻1 个孔。

（2）绳锯切割。主机稳定置于临线轨道上，调整绳条运转面，使其与轨道呈垂直的位置关系。前端采用的是分体式支架，用于保证绳锯机运行期间的稳定性；后端利用绳索挂在指定的钢轨上，在绳索的牵引作用下，给切割作业提供进给力，带动相关装置做出切割操作。

在安装机下导向轮后，通过对该装置的调整，可以满足对轨道板水平向和垂直向切割的要求。依托于十字万向节，可以灵活地调整导向轮的方向，维持绳条运转平面和切割平面的稳定性，使整个切割工作可以在安全、稳定的环境下完成[2]。

（3）切割层取块孔钻取。绳条切割较小，若将切块设置成梯形，则难以顺利完成顶块和取块作业。考虑到此问题，宜在分层块的两侧钻水平取块孔通道。若上拱量在40mm 以上，两台绳锯可对向布置，同步切割。

3.4 施工技术要点

绳锯切割期间加强检测，即利用水平仪测量机下导向轮的水平状态，根据实际情况及时调整作业方法，确保上下切割面能够呈平行的关系[3]。水平分层切割期间，已切割断面易受到影响，因此宜做好胶垫支护工作，以免在轨道板的自重作用下而出现锯口闭合的情况。

切割速度应适中，过快则会加大串珠绳的挠度以及弯曲应力，绳条张力较正常状态而言大幅度增加，易出现断绳的情况；从切削温度的角度来看，则难以高效排出热量，导致金刚石磨粒发生石墨化，其直接表现则是强度明显下降，串珠的切削力不足，难以顺利完成切削作业，或是切削尺寸产生偏差。

3.5 安全控制

绳锯主机为绳锯施工中的关键装置，其需要维持稳定，不可在切割期间倾覆；切割期间，由专员在现场做好监管工作，避免无关人员操作设备；遇绳锯机运行异常的情况时，应按照先停机、再检查的流程处理，避免在设备运转中便采取维修措施；在纵向断开切割轨底时，应增设槽形防护罩，确保钢轨不受到损伤。

4 绳锯法施工应用分析

4.1 应用效果

在应用绳锯法后，可以较为有效地整治CRTSⅠ型双块式无砟轨道上拱病害，轨道的平顺性较佳，能够给列车的通行提供良好的条件。此外，绳锯法应用期间无安全问题，其它无关结构也未受到损伤，因此总体应用效果较好。

4.2 效益分析

在传统的上拱病害整治工作中，常采取的是“封锁线路→凿除上拱的轨道板→浇注成型”的流程，但其对地铁运营秩序带来极为明显的干扰，同时成本投入过高。相较而言，绳锯法的工艺更为简单，操作方法更为科学，可有效解决传统方式所存在的问题。

另外，在绳锯切割施工期间具有平稳性的特征，全过程中对既有轨道板所造成的影响甚微，无结构受损或力学性能被破坏的问题，因此可以作为无砟轨道上拱病害整治工作的首选方法。

5 上拱病害其它整治技术

5.1 病害描述

经全面检查后发现，道床板、边沟边墙、后浇排水沟均有开裂的情况，可见道床板伴有较明显的抬升现象，该处的裂缝宽度达到0.3cm，且有混凝土浆液流出。

5.2 整治方案

以前述所提的现象及成因为立足点，制定整治方案。病害的出现与水压力有密切的关联，因此重点对隧道底板与无砟轨道板两处采取处理措施。在隧道底板处钻探孔，通过此方式释放压力水，并采取预应力锚固措施，以达到加强隧道底板的效果。在无砟轨道板的处理中，在上拱段中部垂直切断道床板和底板，通过此途径解除约束，再于隧道底板顶面水平切割，降低底板顶面的标高；经过轨道精调作业后，采取锚固、灌浆措施，稳定道床板[4]。

5.3 整治技术

5.3.1 第一阶段整

（1）打设探测注浆孔。按1m 的间距依次在隧道两侧整治范围内设置探测孔，并将其兼并作为注浆孔而使用，孔径50mm，深度视实际情况而定，但需满足“穿透底板找平层”的要求。相较于混凝土面，孔口管露出部分达到5cm，并需要高出流水面。按前述方法设置，共形成500 个探测注浆孔。

（2）底板锚固。于道床板两侧底板处分别设置1 排锚固锚杆，材料选用的是φ25mm 钢制胀壳式锚杆，长度设为2.5m，具体位置为临近轨道板侧20cm。单根锚杆抗拔力在120kN 以上，待各锚杆均安装到位后，旋紧螺栓，使其达到预设扭力，即500N·m，用C35 混凝土覆盖，精细化收面，确保外观质量可满足要求。

（3）底板固结灌浆。以泄压孔的涌水情况为依据，合理制备浆料，选用超细水泥浆，水灰比有0.20、0.27、0.40 三类，初凝时间10min，1h 的强度需达到10MPa 以上，局部涌水量过大的区域则采取注入浓浆的方法。注浆压力控制在0.1MPa～0.2MPa，由于注浆期间易出现无砟轨道上抬的情况，因此应密切关注注浆压力，避免压力过大或过小。从K469+250 往K469+000方向有序施工。参照封锁天窗的时间，宜提前60min 完成注浆作业，线路观测小组加强检查，根据所得数据判断质量情况。工务部门积极参与其中，掌握线路的几何状态。

（4）泄水降压。经注浆作业后，进入泄水降压施工环节，沿道床板两侧分别布设1 排泄水降压孔，孔径50mm，孔深90cm，间距1m，孔位与轨道板边侧的距离为20cm。

（5）整治效果分析。在完成注浆孔的钻进和底板锚固锚杆的安装工作后，对锚固胀壳式锚杆施加预应力，结果表明，线路上拱点的最高点仅存在微弱的下降，可忽略不计，道床板和底板间形成离缝。在163t 试压的条件下，上拱段上行线的左侧、右侧有下沉的现象，分别为6mm、5mm；后续，轨道车离开后，左侧、右侧的下沉量分别为2mm、1mm。总体来看，重载下压道床板有效果，但相对微弱。

考虑到第一阶段整治后效果欠佳的情况，拟组织第二阶段的整治工作，以便进一步增强施工效果。

5.3.2 第二阶段

根据第一阶段的整治工作可知，在施加预应力的过程中，道床板与隧道底板处于相分离的状态，在列车装载加压的条件下，轨道板下沉量达到5～6mm；在第二阶段的整治工作中，则着重考虑上拱最高点处，将该部分的隧道底板及道床板竖向切断，由此解除约束，使内应力得到释放，在改善受力条件后，上拱的底板、道床板均会出现自然回落的情况。考虑到安全层面的要求，采取封锁天窗的方法[5]。重点内容做如下分析：

（1）锚固道床板。精准确定无砟轨道上拱量达到5mm 以上的部分，在其两端各20m 范围内组织道床板的锚固作业，将销钉设置在每排轨枕间，以植筋的方式稳定锚固在道床板和底板上。此处的销钉选用的是φ27mm 精轧螺纹钢，长度350mm，置入隧道底板的深度按150mm 控制。

（2）连接接地钢筋。道床板存在较丰富的钢筋，对上层的3 根纵向接地钢筋采取切割处理措施，用接地端子和接地钢缆线将两端的接地线连接，利用焊接的方法连接接地端子和接地钢筋。此外，为保证道床板的接地效果，对接地钢筋与其它钢筋所形成的交叉部分采取绝缘处理措施。

（3）在对道床板进行竖向切缝封堵时，参照原纵向接地钢筋的型号，选取相同型号的螺纹钢筋，即φ20mm 的HRB400 级钢筋，数量为3 根，焊接切缝两侧的纵向接地钢筋，单面焊、双面焊的焊接长度需分别达到200mm及以上、100mm 及以上，形成厚度至少达4mm 的焊缝，与钢筋的搭接长度至少需达到800mm。

（4）轨道高程回落至正常状态后，精调线路，随后对整治范围内的道床板做全面的检查，使其能够与隧道底部稳定锚固。对于存在于砂浆封闭道床板的竖向切缝，需利用有机硅酮处理，封闭厚度应达到20mm，确保封闭的完整性与严密性。

6 结语

综上所述，通过绳锯法等技术的应用，可以有效地完成城市轨道轨道交通中地铁无砟轨道上拱病害的整治工作，全程安全可靠，无不良影响。在本文所分析的工程中，依托于绳锯法等其它施工技术，则取得较佳的病害整治效果，实践表明，文中所提及的方法具有可行性，可供类似病害整治工作参考。此外，工程人员也应当根据实际情况合理优化方法，最大限度发挥出整治技术的应用优势，推动铁路无砟轨道建设事业的发展。