李傳勇　羅木華　中國鐵路上海局集團有限公司蕪湖工務段

1 概述

無砟軌道是我國高速鐵路的主要結構形式和發(fā)展趨勢，因將傳統(tǒng)有砟軌道散體道砟的軌下基礎改為混凝土結構的整體道床軌下基礎，扣件系統(tǒng)成為無砟軌道幾何尺寸調整的主要部件，扣件調整量的有限性決定了無砟軌道線路狀態(tài)調整的局限性。當無砟軌道上拱高度超過扣件調整量時，需進行無砟道床切割以滿足高速鐵路平順性要求。為避免增加高速鐵路鋼軌焊接接頭，最大限度地維持軌道結構的完整性、穩(wěn)定性，結合高速鐵路白天運營夜間施工的特點，提出了繩鋸法切割高速鐵路無砟道床的可行性分析，并通過某高速鐵路隧道上拱病害整治的工程實踐，驗證了其作業(yè)方法的可行性與優(yōu)越性，為同類病害整治提供借鑒。

2 繩鋸法工作原理

繩鋸法施工是一種先進的混凝土結構切割分離技術，由動力源帶動帶有金剛石串珠的鋼線圍繞切割物高速旋轉進行切割，切割機通過導向輪改變鋼線方向，可進行任意方位、任意厚度、任意角度的切割混凝土。該工藝可在復雜、特殊、困難環(huán)境下切割，且切割塊尺寸可控制，施工作業(yè)速度快。特別是對超大體積的混凝土結構拆除，繩鋸法切割具有其他任何方法無法比擬的技術優(yōu)勢。除此之外，繩鋸法切割屬靜力切割，對需保留部分無損傷，操作安全性高，對環(huán)境無破壞。

3 繩鋸法應用實例

3.1 施工方案

以高速鐵路某隧道上拱病害整治為例，在運營天窗內將上拱區(qū)段按4根軌枕長度劃分為1個單元，利用繩鋸切割仰拱填充層，取出混凝土，精調后灌注聚合物水泥砂漿，實現降低軌道標高、恢復線路平順性的目的。

對于上拱量小于40mm的無砟軌道，采取繩鋸反復切割道床板與調平層混凝土接觸面，實現道床高程的降低；對于上拱量大于40mm的無砟軌道，采取繩鋸分層切割調平層混凝土，通過取出切塊實現道床高度的降低。

3.2 施工準備

施工槽準備：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30cm深、80cm寬、沿整治區(qū)段縱向等長范圍內混凝土。

軌道板水平孔鉆?。簽楸ＷC繩條的自閉循環(huán)，必須在無砟道床適合位置鉆取垂直于軌道板的水平貫通孔，便于繩條穿行。

導輪安裝位置準備：根據導輪位置和尺寸，采用電鎬將導輪放置點的調平層混凝土修整，便于導輪安裝。

3.3 施工過程

水平孔鉆取：根據切割單元最大上拱量，選取適當位置鉆取水平繩條穿行孔。對于上拱量小于40mm的無砟軌道，在同一平面鉆取兩個水平貫通孔；對于上拱量大于40mm的無砟軌道，根據上拱高度，在兩個平面鉆取四個水平貫通孔，四孔成矩形排列；縱向斷開切割，在調平層鉆取一個水平貫通孔。

繩鋸切割作業(yè)（圖1）：主機通過四輪平車架放在鄰線軌道或隧道兩側水溝蓋板上。繩條運轉面垂直軌道。前端安裝分體式支架，提高繩鋸整機穩(wěn)定性；后端用繩索拴在鋼軌或固定支點上，通過繩索牽引，為切割提供進給力。

圖1 繩鋸法切割無砟道床

根據主機布置，利用隧道中心或側溝溝槽內壁，安裝機下導向輪。通過調整機下導向輪安裝方向，實現軌道板水平和垂直切割。通過兩個水平貫通孔、導向輪、電機主動輪、機架從動輪，將繩條形成環(huán)形傳動。通過十字萬向節(jié)，調整機架導向輪和機下導向輪方向，使繩條運轉平面和切割平面都能保持在各自的運行平面內，保證切割作業(yè)過程平穩(wěn)、無振動。

切割層取塊孔鉆?。▓D2）：由于繩條切縫較小，切割過程中，如果切塊成梯形，則會給后續(xù)頂塊、取塊作業(yè)帶來困難。因此，必須在分層塊的兩側鉆取水平取塊孔通道。在無砟道床上拱量大于40 mm的區(qū)段分層切割，根據現場實際工況，兩臺繩鋸可對向布置，上下分割層同時切割。

圖2 切割層取塊孔鉆取

3.4 施工技術要點

繩鋸切割過程中，需用水平儀對機下導向輪的水平狀態(tài)進行隨時測量，保證上下切割面平行性，有效消除切塊的梯形瑕疵，為后續(xù)順利取塊作業(yè)創(chuàng)造條件。

軌道板水平分層切割過程中，要同步做好對已切割斷面的膠墊支護工作，消除軌道板自重造成的鋸口閉合，有效保障繩鋸運轉順暢。

控制切割速度，如果速度過快，幾何角度上，串珠繩撓度增加，彎曲應力會加大；受力上，繩條張力會逐漸增加，與軌道板作用力加大，存在斷繩的隱患；金剛石磨粒工作狀態(tài)上，單顆粒磨粒工作深度增加，切削反力加大，磨粒磨損加劇，甚至會發(fā)生脫粒現象；切削溫度上，單位時間產生的熱量不能及時排出，會使金剛石磨粒發(fā)生石墨化，強度降低，串珠會失去切削力。

3.5 安全控制要點

繩鋸主機必須安裝牢固，避免切割過程機體發(fā)生傾覆。繩條運轉徑向及周邊嚴禁站人，避免繩條異常斷裂甩出，造成人員傷害。

切割作業(yè)過程中，應由專業(yè)技術人員實時觀察、控制繩鋸運行狀態(tài)，其他人員不得隨意操控設備。嚴禁在運轉中檢查、維修和更換設備部件。切割過程中，繩條徑向范圍內上下行鋼軌及縱向斷開切割軌底，必須設置必要的槽形防護罩裝置，防止損傷鋼軌。

4 繩鋸法施工應用分析

4.1 應用實績

目前，已利用繩鋸法完成某高速鐵路上行線 K1156+680-K1156+740、K1157+175-K1157+250，下行線K1156+670-K1156+750、K1157+170-K1157+270隧道地段CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道上拱病害整治，其中上行最大上拱61mm，下行最大上拱35mm，從根本上消除了安全隱患，且對結構的破壞降到了最低限度。

4.2 效益分析

與采取封鎖線路并對發(fā)生上拱區(qū)段的軌道板進行鑿除和現場再澆注鋪設方案相比，繩鋸法工藝簡潔、實用，有效節(jié)約了人力、物力成本投入，減小了對運營高鐵運輸秩序的影響小。同時，繩鋸切割過程的平穩(wěn)性和低振動性，對既有軌道板結構及力學性能沒有傷害，保障了軌道板上拱病害施工的安全、質量和工期控制目標?？勺鳛楦咚勹F路無砟軌道（隧道、路基）上拱地段整治的首選。

[1]徐偉昌，許玉德，譚社會等，高速鐵路無砟軌道線路質量等級管理[M].北京：中國鐵道出版社，2016.

[2]國家鐵路局.TB10621-2014.高速鐵路設計規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，2015.

[3]中國版本圖書CIP數據核字（2003）第104922號.機械設計手冊-常用工程材料.北京：化學工業(yè)出版社，2004.

[4]中國版本圖書CIP數據核字（2012）第027315號.實用檢修鉗工速查手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2012.

[5]中國版本圖書CIP數據核字（2002）第018800號.機械實用手冊.北京：科學出版社，2002.