宋國亮

(中國鐵路上海局集團有限公司，上海 200071)

一高速鐵路設(shè)計速度為300 km/h，采用WJ-8型扣件，一般地段鋪設(shè)CRTSⅡ型板式無砟軌道，其中一段路基鋪設(shè)有砟軌道，兩端連接橋梁無砟軌道。該路橋結(jié)合部設(shè)有56 m標(biāo)準端刺結(jié)構(gòu)。路橋結(jié)合部端刺及過渡段結(jié)構(gòu)如圖1所示。端刺小里程端為有砟無砟過渡段，增設(shè)端梁結(jié)構(gòu)。運營過程中發(fā)現(xiàn)該段路基大里程端無砟軌道結(jié)構(gòu)地段K1070+508—K1070+584(對應(yīng)軌道板號10918—10929，其中K1070+508為有砟無砟軌道分界點)存在較大程度的沉降和偏移，最大沉降位于K1070+508處，沉降值為54.7 mm，最大偏移位于K1070+514處，偏移值為51.6 mm。無砟軌道區(qū)段平面和高程已采用特殊扣件進行調(diào)整，但仍不能恢復(fù)至設(shè)計線形，存在超過臨時補修標(biāo)準的高低、方向偏差，不得已采用限速運營。

圖1 路橋結(jié)合部端刺及過渡段結(jié)構(gòu)示意

1 設(shè)計方案比選

為保證橋上CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，對橋臺及橋頭K1070+586—K1070+631范圍內(nèi)的7塊軌道板分別按每塊板28，28，28，20，14，8，8根鋼筋的設(shè)計檢算要求進行了植筋，可滿足40 ℃升溫脹板變形及抗剪強度要求，因此將路橋結(jié)合部摩擦板及端刺上方軌道板拆除后，橋上的無砟軌道依然能夠保持穩(wěn)定?；诖耍岢鲆韵聨追N整治方案。

1.1 換鋪有砟軌道

1)整治方式：拆除原CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)的軌道板和砂漿調(diào)整層，鋪設(shè)有砟軌道。

2)存在問題：端刺是CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)的重要組成部分，底座結(jié)構(gòu)須予以保留。表1、表2分別為有砟軌道和端刺區(qū)無砟軌道的設(shè)計結(jié)構(gòu)高度?，F(xiàn)場若換鋪有砟軌道，在無沉降的情況下道床厚度為

hy4=hw1+hw2+hw3+hw4-(hy1+hy2+hy3)=63 mm

表1 有砟軌道設(shè)計結(jié)構(gòu)高度 mm

表2 端刺區(qū)CRTSⅡ型板式無砟軌道設(shè)計結(jié)構(gòu)高度 mm

若要滿足350 mm標(biāo)準道床厚度要求，無砟軌道區(qū)段沉降量要達到287 mm及以上，但現(xiàn)場實測最大沉降量遠小于這個值。因此，換鋪有砟軌道方案不能滿足技術(shù)規(guī)范要求，不能作為整治方案。

1.2 安裝大調(diào)整量扣件

1)整治方式：在2個既有承軌臺間施做高強砂漿基座，安裝DFF300型大調(diào)整量扣件(最大調(diào)高量為-4～+56 mm)實現(xiàn)線形調(diào)整。其組裝、安裝如圖2、圖3所示。

圖2 DFF300型扣件組裝示意

圖3 DFF300型扣件安裝示意

2)存在問題：

①DFF300型扣件在250 km/h以下客運專線應(yīng)用較多，在更高速度的高速鐵路上的軌道幾何形位保持能力、高強砂漿基座材料性能、與混凝土結(jié)合面性能等缺乏驗證[1]。

②DFF300型扣件鉆孔較多，對軌道板的受力和耐久性有不利影響。在軌道板端，DFF300型扣件須跨過2塊軌道板，由于軌道板端部是結(jié)構(gòu)薄弱點，隨溫度變形較大，因此在板端使用DFF300型扣件存在一定技術(shù)風(fēng)險。

基于上述分析，安裝大調(diào)整量扣件方案不宜作為永久或長期整治方案。

1.3 抬升軌道板

1)整治方式：通過調(diào)整砂漿層厚度改變軌面高程，實現(xiàn)軌道的沉降、偏移整治[2-4]。

2)存在問題：

①CRTSⅡ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性主要依靠軌道板與CA砂漿間的黏結(jié)作用，軌道板抬升后，砂漿層厚度最大達到153 mm，再加上水平偏差和偏心的影響，軌道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有待驗證[5]。

②由于CRTSⅡ型軌道板配筋中沒有箍筋設(shè)計，CA砂漿增厚會導(dǎo)致軌道板結(jié)構(gòu)受力發(fā)生變化，軌道板結(jié)構(gòu)的可靠性降低[6]。

基于上述分析，抬升軌道板方案不宜作為整治方案。

1.4 預(yù)制軌道板對原軌道板進行更換

1)整治方式：拆除施工范圍內(nèi)的CRTSⅡ型軌道板和砂漿調(diào)整層，換鋪特制CRTSⅢ型軌道板[7-9]。特制CRTSⅢ型軌道板采用凸形擋臺限位，板下調(diào)整層采用自密實混凝土，凸形擋臺在原CRTSⅡ型板式軌道底座板上植筋澆筑成型。

2)存在問題：CRTSⅢ型軌道板鋪設(shè)完成2 h后就通車運營，因此板下調(diào)整層材料在2 h內(nèi)強度應(yīng)滿足通車使用要求，須研發(fā)快硬自充填混凝土材料。

基于上述分析，換鋪新CRTSⅢ型軌道板可行，可作為病害整治方案。

2 整治思路與關(guān)鍵技術(shù)

2.1 整治思路

注：L表示左側(cè);R表示右側(cè)

圖4為施工整治范圍平面示意。針對L10918—L10927，R10918—R10927共20塊軌道板范圍內(nèi)沉降量大的問題，按照預(yù)制軌道板整治技術(shù)進行施工整治；針對L10928，L10929，R10928和R10929共4塊軌道板范圍內(nèi)沉降量小于30 mm，按照砂漿層更換整治技術(shù)進行施工整治。

CRTSⅢ型無砟軌道采用單元分塊式結(jié)構(gòu)，由鋼軌、扣件、預(yù)制軌道板、配筋的自密實混凝土、凸形擋臺、中間隔離層(土工布)、鋼筋混凝土底座等部件組成。軌道板采用凸形擋臺固定，底座板與自密實混凝土層間設(shè)置中間隔離層[10-11]。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 特制CRTSⅢ型軌道板

為整治端刺區(qū)沉降偏移病害，特制CRTSⅢ型軌道板，采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。為保證更換方便，特制CRTSⅢ型軌道板長度與CRTSⅡ型軌道板相同，結(jié)構(gòu)尺寸為6.45 m×2.55 m×0.20 m[12]。為避免在底座上鑿凹槽，特制CRTSⅢ型軌道板兩端采用凸形擋臺限位替代凹槽限位，軌道板板端設(shè)置2個半徑為360 mm的半圓形凹槽，混凝土強度等級為C60。更換后列車垂向荷載傳遞方式與原CRTSⅡ型軌道板相同，列車縱橫向荷載通過凸形擋臺傳遞至支承層，再由支承層傳遞到線下基礎(chǔ)。特制CRTSⅢ型軌道板尺寸見圖5。特制CRTSⅢ軌道板與常用CRTSⅢ軌道板技術(shù)特點對比見表3。

圖5 特制CRTSⅢ型軌道板尺寸(單位：mm)

表3 特制CRTSⅢ型軌道板與常用CRTSⅢ型軌道板技術(shù)特點對比

2.2.2 快硬自充填混凝土

針對天窗施工技術(shù)需求，研發(fā)的快硬自充填混凝土材料具有以下特性：

1)實現(xiàn)了材料工作性能與硬化時間的精細控制。為緩解工作性能(經(jīng)時損失)與硬化時間之間的矛盾，采用粒度匹配優(yōu)化、組分設(shè)計等技術(shù)途徑，以無機材料為主，輔以多種助劑，研制出快硬自充填混凝土材料，具有50 min工作性能無顯著損失、2 h可拆模、拆模后1 h強度達到5 MPa以上的特性。能夠滿足天窗時間內(nèi)施工、次日行車的要求。

2)克服了快硬水泥基材料溫度敏感性高的弊端。快硬水泥基材料通常溫度敏感性高，環(huán)境溫度變化2 ℃ 都會對材料的經(jīng)時性能、凝結(jié)時間等造成顯著影響。研發(fā)的快硬自充填混凝土通過功能助劑的優(yōu)選和復(fù)配，溫度敏感性顯著降低。試驗發(fā)現(xiàn)，環(huán)境溫度變化±5 ℃不會對其經(jīng)時性能、凝結(jié)時間造成較大影響，亦無需對材料的配合比進行調(diào)整。

3 施工流程

1)線形測量

采用合格的CP Ⅲ控制網(wǎng)對線形進行測量，并計算整治區(qū)域內(nèi)軌道沉降、偏移調(diào)整量[13]。

2)軌道板植筋

為保障CRTSⅡ型軌道板拆除后相鄰區(qū)域內(nèi)軌道板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，對整治區(qū)域前后軌道板與底座板進行植筋錨固。

3)附屬設(shè)施拆除

根據(jù)施工需要，將整治區(qū)域內(nèi)影響施工的附屬設(shè)備進行臨時拆除并做好標(biāo)記。主要拆除設(shè)備為有砟無砟過渡段線間封閉層、有砟無砟過渡段輔助軌、信號機旁混凝土、側(cè)向擋塊等。

4)鋼軌移除

將作業(yè)區(qū)域內(nèi)鋼軌兩端在鎖定軌溫范圍內(nèi)每2塊軌道板為1個單元進行切割，切割時兩側(cè)扣件鎖定。在鋼軌切縫兩側(cè)分別按照P60夾板規(guī)格鉆出螺栓孔位，安裝P60夾板和軌道跳線以延續(xù)軌道電路。松開已切割鋼軌扣件及兩端夾板，將切割后的鋼軌移至鋼軌存放區(qū)域。

5)軌道板移除

在鎖定軌溫范圍內(nèi)鑿除寬窄接縫混凝土，拆除張拉鎖件，清除寬窄接縫內(nèi)混凝土。用精調(diào)千斤頂將板頂升至與砂漿層分離，然后用軌道吊將原軌道板吊運至存放區(qū)域。

6)鋪設(shè)臨時過渡墊梁

軌道板移除后，用電鎬鑿除底座板上的砂漿層，完成后用高壓水槍將底座板清理干凈。之后用速凝砂漿對底座板進行找平，其上鋪設(shè)臨時過渡鋼墊梁，并對鋼墊梁進行縱向、橫向限位。臨時過渡鋼墊梁鋪設(shè)效果如圖6所示。

圖6 臨時過渡鋼墊梁鋪設(shè)效果

7)軌道線形調(diào)整

需要更換的軌道板全部更換為臨時過渡鋼墊梁后，從有砟段開始，通過調(diào)整扣件墊板高度及扣件平面位置，將軌道線形調(diào)整至設(shè)計目標(biāo)位置，同步對接觸網(wǎng)與鋼軌頂面的高差進行修正。

8)凸形擋臺鋼筋綁扎和混凝土澆筑

利用電鉆在底座板上植筋，鉆孔時采用鋼筋探測儀以避開底座板鋼筋，植筋綁扎后，安裝模板，現(xiàn)場拌和凸形擋臺混凝土并澆筑。凸臺頂面高程比設(shè)計軌道板板面高程高50 mm。

9)新型軌道板安裝

拆除鋼墊梁限位裝置，采用軌道吊協(xié)助鋼墊梁移除。在底座板上鋪設(shè)土工布，在土工布上鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片。采用軌道吊將新軌道板吊起置于軌道平板車上，運送至施工地點，之后吊裝至合適位置，通過精調(diào)爪對軌道板進行精調(diào)。

10)充填層混凝土灌注

軌道板精調(diào)合格后，安裝充填層灌注模板與壓緊裝置，做好充填層混凝土灌注準備工作。攪拌充填層快硬混凝土，攪拌完成后迅速進行工作性能檢測。檢測合格后，通過軌道吊將混凝土吊送至灌注位置，進行混凝土灌注工作?；炷凉嘧⑼瓿珊蠹s60 min檢查混凝土凝結(jié)硬化情況，確定混凝土已完全凝結(jié)硬化后，拆除模板、軌道板精調(diào)爪及壓緊裝置。

11)凸臺樹脂攪拌、灌注

清掃限位凸臺的灌注部位，保證灌注部位的干燥，并測量凸形擋臺與軌道板之間的間隔，確定兩者之間間距不小于設(shè)計值。然后進行凸臺樹脂的灌注。在凸形擋臺周圍安放樹脂灌注袋，使灌注袋平整黏結(jié)在軌道板和凸臺上，安裝泡沫側(cè)擋和防護墊。灌注采用A，B組料，充分攪拌5 min混合均勻后立即倒入灌注袋，灌注完畢后，檢查灌注液面高度和表觀質(zhì)量，每個凸形擋臺周圍填充樹脂必須一次性灌注完成。

12)鋼軌安裝、復(fù)測

新鋼軌就位后進行焊接，后續(xù)對線形進行調(diào)整。

13)附屬設(shè)施恢復(fù)

將施工過程中臨時拆除的線路設(shè)備進行恢復(fù)，主要包括有砟無砟過渡段線間封閉層恢復(fù)、有砟無砟過渡段輔助軌安裝、信號機旁混凝土恢復(fù)等工作。

4 結(jié)論

1)無砟軌道線形偏移后，扣件調(diào)整是無砟軌道線形調(diào)整的基礎(chǔ)手段；偏移較大時，可采用路基注漿抬升、橋梁支座調(diào)整、橋梁基礎(chǔ)高壓旋噴樁等軌道結(jié)構(gòu)空間移位措施進行糾偏;特殊情況下，可通過改變無砟軌道結(jié)構(gòu)形式(創(chuàng)新或組合)進行線形糾偏。

2)高速鐵路病害整治具有天窗時間短、平順性要求高等特點，本次糾偏研發(fā)的特制CRTSⅢ型軌道板、快硬自充填混凝土以及連續(xù)鋼墊梁等新技術(shù)和工藝，具有安全可靠、適應(yīng)范圍廣等特點，豐富了高速鐵路病害整治技術(shù)。