陳志遠(yuǎn)

(中鐵四局集團(tuán)有限公司第八工程分公司,安徽 合肥230041)

隨著我國(guó)高速鐵路路網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，大量新建線路需要引入既有無(wú)砟車站。鐵路運(yùn)營(yíng)高鐵車站無(wú)砟軌道改建施工需求日顯迫切，已成為新建高鐵引入車站的關(guān)鍵技術(shù)難題。主要技術(shù)難點(diǎn)在于既有無(wú)砟軌道拆除難度大、對(duì)既有線行車組織影響大，施工和運(yùn)營(yíng)的安全風(fēng)險(xiǎn)高[1]。為了實(shí)現(xiàn)新建鐵路引入既有高速車站，開(kāi)展高鐵車站無(wú)砟軌道改建技術(shù)研究非常必要。

1 概況

1.1 項(xiàng)目概況

新建贛州至深圳鐵路北起江西省贛州市，南至深圳市，線路全長(zhǎng)436.367 km，最終引入深圳北站。引入時(shí)需對(duì)車站北端咽喉進(jìn)行改造，車站規(guī)模不改動(dòng)；同時(shí)并行既有動(dòng)車所增設(shè)深圳北第二動(dòng)車所，新建2條動(dòng)走線全部接入車站北咽喉西側(cè)；預(yù)留深圳北站與深汕鐵路西麗方向的聯(lián)絡(luò)線。2017年12月28日調(diào)圖后，深圳北站每天辦理始發(fā)終到列車177對(duì)、通過(guò)59對(duì)，合計(jì)236對(duì)，列車均為動(dòng)車組，行車密度非常大。

本次贛深引入深圳北站改造工程主要涉及：拆除既有無(wú)砟軌道728m后插鋪8組無(wú)砟道岔，拆除有砟軌道3.6 km、道岔10組，新鋪有砟線路7.45 km及道岔23組；同步完成接觸網(wǎng)、通信、信號(hào)等四電工程改造施工。與傳統(tǒng)站改的最大區(qū)別是高鐵既有C40鋼筋混凝土無(wú)砟軌道破除施工難度大、封鎖時(shí)間長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)高，且高鐵無(wú)砟軌道開(kāi)通前需進(jìn)行拉通試驗(yàn)，尚無(wú)成熟經(jīng)驗(yàn)可借鑒（圖1）。

圖1 深圳北站平面圖

1.2 高鐵車站改建重難點(diǎn)分析及對(duì)策

深圳北站地處鬧市區(qū)，屬繁忙高鐵車站，本次改造主要有營(yíng)業(yè)線施工安全隱患大、工期緊，既有無(wú)砟道床拆除及外運(yùn)施工難度大，行車運(yùn)輸干擾大等重難點(diǎn)。針對(duì)重難點(diǎn)制定以下對(duì)策：

1.2.1 通過(guò)結(jié)構(gòu)安全性檢算，研發(fā)一種適用于高鐵無(wú)砟軌道改造的線間裝配式物理隔離結(jié)構(gòu)，將施工區(qū)域與行車區(qū)域隔離開(kāi)，最大程度降低營(yíng)業(yè)線施工安全風(fēng)險(xiǎn)[2]。

1.2.2 成立無(wú)砟道床拆除施工技術(shù)研究小組，研發(fā)滿足本工程整體道床切割破除及板塊外運(yùn)的配套施工設(shè)備和工裝，提前在場(chǎng)外進(jìn)行無(wú)砟道床拆除相關(guān)工藝性試驗(yàn)，記錄分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為正式拆除施工提供科學(xué)數(shù)據(jù)，達(dá)到快速破除，節(jié)約施工工期之目的。

1.2.3 為減少對(duì)運(yùn)輸?shù)母蓴_，將整個(gè)站改工程分解為兩階段施工，第一階段為北咽喉西半場(chǎng)改造，第二階段為北咽喉東半場(chǎng)及南咽喉改造。經(jīng)反復(fù)論證并充分考慮改造工程施工對(duì)運(yùn)輸組織的影響，經(jīng)廣州局同意，站改施工計(jì)劃分兩階段實(shí)施：2019年10月10日～2019年12月18日進(jìn)行北咽喉西半場(chǎng)改造（69日歷天）；2020年10月14日～2020年12月18日（65日歷天）進(jìn)行北咽喉東半場(chǎng)、南咽喉改造。根據(jù)工程量不同，初步計(jì)劃時(shí)間如下：安裝物理隔離及破除無(wú)砟道床7天、無(wú)砟道岔施工15～17天、混凝土養(yǎng)生及焊軌放散28天、靜態(tài)驗(yàn)收及隔離拆除3～5天，拉通試驗(yàn)8～14天。

2 無(wú)砟道床拆除工藝性試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

為確保無(wú)砟軌道拆除作業(yè)有序、順利進(jìn)行，加大對(duì)無(wú)砟改建施工工期和安全的把握，嚴(yán)格按照既有線無(wú)砟軌道標(biāo)準(zhǔn)制作試驗(yàn)段，提前進(jìn)行無(wú)砟軌道拆除工藝性試驗(yàn)，選擇適合的機(jī)械設(shè)備，總結(jié)施工工藝參數(shù)，優(yōu)化配置資源，為既有線無(wú)砟道床拆除施工做好準(zhǔn)備。

2.2 試驗(yàn)內(nèi)容

工藝性試驗(yàn)內(nèi)容主要有：測(cè)試高頻墻鋸鋸切道床板性能，記錄鋸切時(shí)間；測(cè)試電鎬鑿除混凝土道床板性能，記錄鑿除時(shí)間；測(cè)試劈裂機(jī)劈裂板塊性能，記錄劈裂時(shí)間；測(cè)試鋸切之后，起道器頂升道床板塊性能；測(cè)試叉車起吊轉(zhuǎn)運(yùn)板塊性能，記錄板塊吊運(yùn)時(shí)間；檢測(cè)無(wú)砟道床拆除工藝對(duì)既有設(shè)施的影響。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)工藝性試驗(yàn)圖

圖3 運(yùn)板叉車圖

2.3 試驗(yàn)總結(jié)

既有道床板為雙塊式無(wú)砟軌道，道床板寬2.8 米，厚0.3 米，支承層寬3.4 米，厚0.3 米，軌枕間距為0.65 米，因當(dāng)時(shí)沒(méi)有雙塊式無(wú)擋肩軌枕資源，在試驗(yàn)段道床板施工中，暫不放入軌枕，將軌枕的重量折算為C40砼方量納入道床板的厚度中，經(jīng)過(guò)計(jì)算，此次試驗(yàn)段道床板寬度為2.8 ，厚度為0.31 米，鋼筋按既有道床設(shè)計(jì)進(jìn)行配置。

本次試驗(yàn)道床單元板塊劃分為2.6 m/塊，含4根軌枕，重量約12t。通過(guò)對(duì)多種機(jī)械設(shè)備組合進(jìn)行工藝性試驗(yàn)，最終確定由電動(dòng)高頻墻鋸1臺(tái)（直徑1.2 m）、取芯機(jī)1臺(tái)、劈裂機(jī)1套、電鎬2臺(tái)、16噸內(nèi)燃平衡重式叉車1臺(tái)的配置方案。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)段的模擬鋸切、電鎬開(kāi)槽、劈裂及叉車裝運(yùn)，得出各工序時(shí)間如表1。

表1 無(wú)砟道床拆除工藝性試驗(yàn)時(shí)間記錄表

3 無(wú)砟軌道拆除施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 線間物理隔離設(shè)置施工，切開(kāi)線間封閉層

在改造工程封鎖前利用天窗點(diǎn)進(jìn)行物理隔離基礎(chǔ)施工，封鎖后利用天窗點(diǎn)進(jìn)行網(wǎng)片和立柱安裝，將施工區(qū)域與行車區(qū)域隔離開(kāi)。同步進(jìn)行線間封閉層縱向切縫施工，減小對(duì)既有線側(cè)的影響，后期道岔施工完成時(shí)再進(jìn)行接縫。（見(jiàn)圖4）

圖4 物理隔離橫斷面圖

3.2 施工段前后既有25m無(wú)砟道床植入錨筋加固

錨筋是為了限制道床板和支撐層間的移動(dòng)，保證分界處既有道床縱橫向穩(wěn)定，在需拆除區(qū)段前后各25米范圍內(nèi)，對(duì)道床板與支承層植銷釘加固。每間隔兩根軌枕設(shè)置一排錨固銷釘，每排四根直徑28mm、長(zhǎng)400mm螺紋鋼筋。每組道岔植銷釘量為160根（具體加固位置以設(shè)計(jì)圖為準(zhǔn)），采用植筋膠錨固及封頂。

3.3 無(wú)砟軌道拆除施工工藝

無(wú)砟軌道拆除工藝流程：測(cè)量放樣、標(biāo)識(shí)→無(wú)縫線路鋼軌應(yīng)力釋放、拆除→端頭2m搭接段鑿除、開(kāi)劈裂推讓槽→單元板塊切割→單元板塊劈裂→單元板塊提升、轉(zhuǎn)運(yùn)→裝平板車外運(yùn)。

3.3.1 無(wú)縫線路拆除

封鎖點(diǎn)前，提前調(diào)查既有線鋼軌焊頭位置，確定道岔岔位，確定線路拆除的起、終點(diǎn)，將需要拆除的鋼軌、無(wú)砟道床位置、叉車叉槽位置在線路上用油漆進(jìn)行分段標(biāo)識(shí)。彈線標(biāo)識(shí)前需查閱既有無(wú)砟軌道施（竣）工圖紙、使用定測(cè)雷達(dá)對(duì)鋼筋定位等方式避開(kāi)橫向鋼筋，減小鋸片損耗及鋸切時(shí)間。鋼軌原則上切割成25m/段，道床板單元塊劃分為2.6 m每段。

封鎖點(diǎn)下達(dá)后，對(duì)作業(yè)范圍的外側(cè)柵欄網(wǎng)進(jìn)行拆除，同步安裝線間物理隔離立柱及網(wǎng)片，將施工區(qū)域與行車區(qū)域進(jìn)行隔離，按規(guī)定設(shè)置“兩橫一縱”銅導(dǎo)線[3]。鋸軌組根據(jù)標(biāo)識(shí)位置鋸切鋼軌，鋸切鋼軌應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)軌溫接近或低于鎖定軌溫且處于降溫階段進(jìn)行，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)軌溫大于鎖定軌溫時(shí)需采取噴淋或冷敷等降溫措施，防止夾鋸?？奂M解開(kāi)扣配件，將切割下來(lái)的鋼軌撥至線路外側(cè)封閉層上，人工配合裝載機(jī)將短軌拖至線外場(chǎng)地堆碼并對(duì)既有扣件進(jìn)行回收。同步人工使用電鎬鑿除支撐層周圍外側(cè)的封閉層混凝土，清出線外。

3.3.2 無(wú)砟道床拆除

3.3.2.1 推讓槽施工：無(wú)砟道床拆除時(shí)，首段切割單元塊劈裂分離移出線路需要一定的推讓空間，因此設(shè)置0.3 m寬×0.6 m深的首塊板劈裂推讓槽。采用WS440HF高頻墻鋸配直徑1200mm鋸片沿墨線鋸切兩刀。在兩鋸縫中間位置沿道床板橫向按（500+600+600+600+500）布置鉆4個(gè)直徑40mm、深度450mm的劈裂孔，安裝劈裂機(jī)橫向劈裂推讓槽產(chǎn)生裂縫。人工使用電鎬鑿除道床板和支承層混凝土并清出現(xiàn)場(chǎng)，完成0.3 m開(kāi)槽工作。

3.3.2.2 端頭2m搭接段施工：本次拆除區(qū)域兩端各2m道床，采用電鎬鑿除方式保留既有道床板縱向鋼筋，通過(guò)道床板鋼筋搭接，實(shí)現(xiàn)新老道床的連接。施工前使用定測(cè)雷達(dá)檢測(cè)道床板鋼筋保護(hù)層厚度，用手持切割機(jī)沿鑿除范圍邊線橫向切割，深度小于等于保護(hù)層厚度。切縫后，人工用電鎬鑿除2m范圍道床板混凝土，清除混凝土碎塊及橫向鋼筋，保留縱向鋼筋進(jìn)行搭接。新老道床接縫處為薄弱環(huán)節(jié)，澆筑混凝土前，應(yīng)對(duì)周圍松散的、不滿足要求的部分進(jìn)行鑿除和清理，然后鑿毛、涂刷界面劑增強(qiáng)粘結(jié)性，確保新老混凝土之間有足夠的粘結(jié)力。

3.3.2.3 道床板切割分離成單元塊施工：根據(jù)單元塊長(zhǎng)度劃分，每110m無(wú)砟道床拆除作業(yè)面劃分為42個(gè)單元板塊，使用高頻墻鋸沿標(biāo)識(shí)線鋸切道床板，再用液壓劈裂機(jī)劈裂分離、形成單元板塊。分段切割后，使用液壓劈裂機(jī)將道床板劈裂分離為2.6 m/塊的單元板塊。

3.3.3 道床板塊外運(yùn)

采用HNF-160型內(nèi)燃平衡重式叉車叉運(yùn)裝車，額定起重量16000Kg，長(zhǎng)×寬×高：8280×2750×3365mm，貨叉長(zhǎng)2600mm，叉車最小轉(zhuǎn)彎半徑8.8 m?，F(xiàn)場(chǎng)接觸網(wǎng)至路基面凈空6160mm，叉車頂部距離接觸網(wǎng)距離2795mm，滿足不小于2000mm安全距離要求。道床板采用重型半掛牽引車外運(yùn)?？紤]機(jī)械、人員等不穩(wěn)定因素對(duì)鄰線行車安全的影響，決定道床板塊起升、裝車外運(yùn)作業(yè)在天窗點(diǎn)停電期間進(jìn)行。板塊頂升：用電鎬在道床板塊側(cè)面與路基接觸面鑿坑安放2臺(tái)起道器，間隔1.2 m，同步頂升道床板塊，待道床板與路基面出現(xiàn)較大縫隙后安放1.5 m長(zhǎng)、15cm寬方木條，然后撤下起道器。叉車從側(cè)向進(jìn)入（垂直線路方向），貨叉伸進(jìn)道床板塊與路基面的縫隙中，提升70cm后原地向后轉(zhuǎn)彎叉移板塊至外側(cè)便道較寬區(qū)域進(jìn)行裝車。常規(guī)地段板塊叉車均以側(cè)向站位叉走道床板，側(cè)向叉運(yùn)板塊外側(cè)空間要求大于等于5.8 m，新建接觸網(wǎng)基礎(chǔ)內(nèi)側(cè)距板邊7.65 m，滿足空間要求。在叉運(yùn)既有接觸網(wǎng)基礎(chǔ)對(duì)應(yīng)位置的板塊時(shí)，外側(cè)空間過(guò)小不滿足叉車側(cè)向轉(zhuǎn)彎要求，采取縱向站位，沿線路中心方向進(jìn)行板塊起升轉(zhuǎn)運(yùn)。（見(jiàn)圖5）

圖5 叉車轉(zhuǎn)彎示意圖

板塊裝車、運(yùn)輸：受場(chǎng)地限制，本次采用13m長(zhǎng)，荷載35t牽引平板車將道床板塊拉至指定場(chǎng)所卸車后返回，每車裝2塊，裝車后進(jìn)行覆蓋，防止碎塊掉落及粉塵污染。循環(huán)以上步驟，直至各作業(yè)面無(wú)砟道床板塊全部外運(yùn)。

3.4 無(wú)砟道岔插鋪、整體道床施工

既有無(wú)砟道床拆除后，無(wú)砟高速道岔組件通過(guò)汽車運(yùn)輸至鋪設(shè)現(xiàn)場(chǎng)采用“原位法”鋪設(shè)施工[4]，主要施工工藝、流程同原位鋪設(shè)法，本文不再贅述。需注意的是要同步完成高速道岔前后過(guò)渡段無(wú)砟軌道的施工，注意做好岔區(qū)與既有無(wú)砟軌道的銜接，保證無(wú)砟軌道的高平順性；混凝土澆注后要做好養(yǎng)生工作，要多留置同條件混凝土試塊，以便檢測(cè)新施工道床強(qiáng)度。

4 無(wú)砟道床改建施工安全質(zhì)量環(huán)保要求

4.1 切割過(guò)程中采用帶水作業(yè)，從而起到降溫及避免揚(yáng)塵的作用。墻鋸用水量約為5L/min，現(xiàn)場(chǎng)配備20t灑水車及兩個(gè)1t儲(chǔ)水桶保證施工用水。

4.2 因切割過(guò)程有泥漿飛濺，切到鋼筋時(shí)會(huì)有微弱火花飛出，在鋸片正對(duì)的線間隔離網(wǎng)片外側(cè)設(shè)置擋板進(jìn)行防護(hù)，確保動(dòng)車運(yùn)行安全。擋板隨墻鋸?fù)揭苿?dòng)拆裝。

4.3 切割時(shí)采用特制廢水泥漿皿回收從鋸縫中排出的泥漿及廢水，嚴(yán)禁私排。

4.4 為減少切割過(guò)程中的噪音污染，每次切割必須安裝墻鋸防護(hù)罩，降低噪音。

4.5 嚴(yán)格按路局批準(zhǔn)的營(yíng)業(yè)線計(jì)劃施工，嚴(yán)禁無(wú)計(jì)劃、超計(jì)劃施工，施工時(shí)做好營(yíng)業(yè)線安全防護(hù)工作。

5 結(jié)論

為了適應(yīng)我國(guó)既有大型樞紐車站引入新建無(wú)砟高速鐵路需要，結(jié)合贛深鐵路引入深圳北站，對(duì)既有無(wú)砟車站改建安全防護(hù)、工藝性試驗(yàn)、無(wú)砟道床拆除工藝等進(jìn)行了技術(shù)分析和總結(jié)，結(jié)論如下:

5.1 模擬現(xiàn)場(chǎng)道床破除施工，通過(guò)工藝試驗(yàn)，采用先進(jìn)的混凝土切割、破除設(shè)備，優(yōu)化人員、設(shè)備、機(jī)具組合，可最大程度提高施工效率，符合計(jì)劃工期。

5.2 設(shè)置可拆卸物理隔離措施，建立相對(duì)獨(dú)立的封閉區(qū)域，可以有效地解決行車與施工相互干擾問(wèn)題，提高施工效率。

5.3 在無(wú)砟道床拆除區(qū)段前后25米范圍內(nèi)，對(duì)道床板與支承層植入錨筋加固；端頭2m設(shè)置搭接段，實(shí)現(xiàn)新老道床順利連接，保證既有無(wú)砟道床穩(wěn)定性和新建無(wú)砟軌道的高平順性。

5.4 總結(jié)的安全質(zhì)量環(huán)保措施，滿足鬧市區(qū)施工要求，實(shí)現(xiàn)安全環(huán)保要求，踐行綠色施工理念。