單線隧道板式無碴軌道綜合施工技術研究

摘要：結合贛龍鐵路楓樹排隧道內(nèi)板式無碴軌道施工，對隧底基礎處理、軌道板制造、CA砂漿研制及灌注施工、洞內(nèi)控制測量、底座及凸形擋臺施工、軌道板鋪設及精確調整等關鍵技術進行說明，以便為客運專線隧道內(nèi)推廣應用提供參考。

關鍵詞：鐵路隧道；板式無碴軌道；綜合施工技術；關鍵技術

中圖分類號：U455 文獻標識碼：B

文章編號：1004—2954(2006)01一0021—02

1 概述

在秦沈客運專線狗河橋和雙何橋上成功鋪設板式無碴軌道后，為進一步在隧道內(nèi)推廣應用，鐵道部于2002年下達科研項目“贛龍鐵路隧道內(nèi)板式無碴軌道的試驗研究”(2002G031)，科研工程由中鐵三局集團公司承擔。

課題組結合單線隧道內(nèi)凈空狹小等特點，根據(jù)課題合同規(guī)定的任務，對隧道內(nèi)板式無碴軌道綜合施工技術開展了深入研究，解決了隧底地基處理、狹小空間內(nèi)測量控制和施工的難題，總結完成了“贛龍鐵路楓樹排隧道內(nèi)板式無碴軌道綜合施工技術”課題成果。

2 隧道內(nèi)板式無碴軌道施工

2.1 工藝流程

隧道內(nèi)板式無碴軌道施工主要工藝流程為：隧底控爆及清碴一隧底排水和清理一隧底承載力檢測一仰拱及底板混凝土澆筑一測設基標一底板混凝土頂面鑿毛、清理一底座鋼筋骨架安裝一底座混凝土澆筑一凸形擋臺模型安裝及混凝土澆筑一凸形擋臺上基標測設一底座頂面高程復測一軌道板鋪設及調整就位(鋪設龍門走行軌、龍門就位)一CA砂漿灌注一凸形擋臺周圍填充樹脂灌筑一CA砂漿拆模、清理、整修、養(yǎng)生一鋼軌鋪設、放散、焊接及鎖定一軌道幾何形位精調及充填式墊板施工一竣工驗收。

2.2 技術要點

2.2.1 隧底基礎施工技術

因隧道洞身通過泥巖、泥質砂巖等軟巖地段和斷層破碎帶，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，在爆破振動影響下節(jié)理裂隙會變成張性節(jié)理和延長，為地下水的積存、流動創(chuàng)造條件，為此，采取如下措施進行控制。

(1)隧道開挖采用臺階法，初期支護緊跟開挖面，及早封閉隧底。

(2)采用控制爆破方法進行隧道開挖。采取增加鉆孔數(shù)，控制裝藥量，選擇掏槽形式，控制周邊眼間距和最小抵抗線，保證光爆孔與掏槽孔間延時時間，底板眼分段起爆等措施，降低群洞效應，減弱爆破沖擊波對圍巖的擾動。

(3)確保隧道內(nèi)排水暢通，嚴禁流水在洞內(nèi)漫流。破碎地段在臨時水溝表面噴射混凝土加以封閉，反坡地段施工，在洞內(nèi)分段圍擋，及時將積水抽排出洞外。

(4)仰拱或底板施工采用仰拱防干擾作業(yè)平臺，洞內(nèi)運輸車輛在仰拱防干擾作業(yè)平臺上通行，嚴禁車輛在開挖后的隧底表面通行。隧底開挖到設計高程后，清除隧底浮碴、松巖，排除積水，對隧底進行承載力檢測。承載力滿足要求后，盡早安排初期支護，鋪設高密度PE板，施工仰拱混凝土，混凝土中摻入WG高效抗?jié)B防水劑。仰拱混凝土初凝后，澆筑仰拱填充混凝土。仰拱和鋪底板橫向施工縫的接頭處采取搭接、鑿毛、設置膩子型止水條等工藝措施，防止隧道底板滲水。

(5)仰拱和底板施工完成后，用地質雷達進行檢測，對不密實區(qū)段，壓注水泥砂漿。

2.2.2 雙向后張部分預應力軌道板制造技術

贛龍軌道板與秦沈軌道板相比，對預應力張拉體系進行了改進。預應力鋼筋采用高強度低松弛無粘結鋼絞線，錨固體系采用低回縮頂夾式錨具和前卡式低回縮頂壓千斤頂。

為滿足中國諧振式無絕緣軌道電路傳輸長度的要求，研制了縱橫向鋼筋交叉點采用套管隔離的絕緣型軌道板，在隧道內(nèi)首次成段試鋪了250m，并進行了相關的測試工作。測試結果表明，軌道電路傳輸長度可達到1200m，較秦沈客運專線板式無碴軌道上傳輸長度提高了500m。同時，還研制了減振型軌道板，在隧道內(nèi)進行了試鋪。

2.2.3 高性能CA砂漿研制技術

采用正交試驗方法，進行乳化瀝青和CA砂漿的研制工作。乳化瀝青是CA砂漿的關鍵原料。根據(jù)乳化瀝青蒸發(fā)殘留物的性能指標要求，結合秦沈客運專線前期研究成果，選擇重交道路瀝青。選擇陰離子、陽離子和非離子乳化劑，選定CaCI 、聚乙烯醇、鹽酸和NaOH作為穩(wěn)定劑或助劑。選擇試驗室用小型乳化機，將乳化工藝參數(shù)作為考察因素，選擇正交表進行配方試驗。

研制立式砂漿攪拌機和變頻調速控制箱，初步確定CA砂漿拌制工藝。根據(jù)技術條件要求選擇CA砂漿用其他原材料，選擇正交表，采用立式攪拌機進行配方試驗。首先，任意從正交表中隨機挑選幾組，調整CA砂漿拌制工藝，選定綜合性能指標較好的拌制工藝。根據(jù)選定的拌制工藝對正交表中的其他所有配方進行試驗，全面測試CA砂漿性能指標，確定最終施工配方。

2.2.4 洞內(nèi)控制測量技術

隧道貫通后，在無碴軌道起止點附近分別設置3個平面控制點和2個高程控制點。底板施工完成后，利用洞外平面控制點測設施工中線點，中線點間距200m。利用洞外高程控制點，在水溝邊墻上測設洞內(nèi)水準點，間距100m，并閉合到洞外高程控制點上。正倒鏡法壓點或延伸測定臨時中線點，每10m 加密一點，臨時中線點的方向、距離偏差在相鄰中線點200m范圍內(nèi)進行調整。

利用洞內(nèi)水準點和加密臨時中線點，測設底座頂面線和確定凸形擋臺中心位置，測量精度應保證誤差在允許偏差范圍內(nèi)：底座混凝土頂面高程+0/一10mm，擋臺中心偏離線路設計中心線±2 mm，擋臺中心間距±3 mm，凸形擋臺頂面高程±2mm。

凸形擋臺施工完成后，利用洞外控制點在凸形擋臺上布設基標作為軌道板鋪設依據(jù)。首先利用洞外平面控制點測設洞內(nèi)控制導線點，間距300m。導線點埋設后，進行導線測量，精確測量導線點點位。導線等級為三等。對洞內(nèi)控制導線點進行加密，加密中線點間距100m，設置在凸形擋臺中心處。利用洞外高程控制點，用四等水準測量方法測設洞內(nèi)控制水準點，水準點設置在凸形擋臺上，間距100m。

根據(jù)導線加密點采用正倒鏡壓點法，以5m間隔沿線路中心線在每一個凸形擋臺中心附近設置方向基標點。根據(jù)洞內(nèi)控制水準點在每一個凸形擋臺上設置水準基標點。

凸形擋臺上基標點測設后，利用洞內(nèi)控制導線點和控制水準點進行復核，要求基標點偏離控制基標方向允許誤差為±1mm，每個相鄰基標間距允許誤差為±3 mm，高程允許誤差為±2 mm，每相鄰基標高程允許誤差為±1mm，如不滿足，在相鄰加密導線點范圍內(nèi)進行調整。

2.2.5 軌道板洞內(nèi)運輸、鋪設和精調技術

由于可利用空間不足220 mm，可將L75×75×10角鋼倒扣在底座混凝土頂面作為龍門吊走行軌道，每側鋪設150 m。鋪裝定位龍門采用輪寬較小的大直徑走行輪，輪軸位置高于水溝和軌道板頂面。走行輪輪寬設計為150 mm，兩走行輪橫向中心距2700mm。

軌道板鋪設前，預先在鋪設位置放置2根50mm×50mm的方木，鋪裝定位龍門吊，吊起載重卡車上的軌道板，慢速走行至鋪設位置，緩慢落下軌道板，待軌道板底面下落到距凸形擋臺20 mm的高度時，調整4個吊點，使軌道板底面到底座混凝土頂面的距離偏差不大于5 mm；移動龍門吊，使軌道板兩端半圓形缺口與凸形擋臺邊緣的距離基本相等，偏差小于5 mm；用千斤頂橫向頂推軌道板，使軌道板中心線和加密基標連線偏差≤1mm。

軌道板縱橫向位置經(jīng)檢查合格后，將4個小方鐵片放置到軌道板下支撐螺栓的對應位置處，旋轉支撐螺栓將軌道板頂起，抽出軌道板下墊方木。支撐螺栓要4人同步操作，以免造成軌道板縱橫向位置移動。利用精密水準儀實測軌道板4個角點高程和軌道板中心偏差，調整軌道板滿足設計要求。

在軌道板下袋狀CA砂漿灌注施工時，因支撐螺栓位置影響施工，可將軌道板支撐點逐漸轉移到起吊螺母處。拆除支撐螺栓過程中加強軌道板位置監(jiān)控，如發(fā)生移位，立即停止旋轉支撐螺栓，對起吊螺母處重新加固后再行拆除。

2.2.6 隧道內(nèi)CA砂漿灌注施工技術

因單線隧道空間狹小，運輸不便，受CA砂漿可工作時間限制，固定砂漿攪拌站服務半徑會大大縮小，為保證CA砂漿施工質量，隧道內(nèi)CA砂漿施工利用移動拌和灌注車原位攪拌和灌注。移動拌和灌注車的走行機構和走行軌道同鋪裝定位龍門吊。乳化瀝青通過齒輪泵輸送到配有自動稱量系統(tǒng)的儲存罐內(nèi)，稱量完成后用另一臺泵將乳化瀝青泵送人拌和機內(nèi)。其他液態(tài)外加劑人工稱量，并按要求投入。灌漿工作只能在5～30℃ 范圍內(nèi)進行。灌注完成24 h，且CA砂漿強度達到0.1MPa時，拆除支撐螺栓及模板。按設計要求完成切邊修整工作，并清除凸形擋臺處CA砂漿。

借鑒日本經(jīng)驗，研制了CA砂漿灌注袋。灌注袋根據(jù)板下CA砂漿形狀采用具有良好透氣性的無紡布縫制而成，對角設置灌注口和排氣口。袋狀CA砂漿不但提高了CA砂漿的耐久性能，還取消了軌道板內(nèi)砂漿灌注孔及支撐螺栓處預埋調整螺母，減少了CA砂漿的模板安裝和拆卸工作。軌道板調整完成后，用線繩綁住CA砂漿灌注袋兩角，自板下穿入線繩，從另一側拉出，使灌注袋平鋪于板下，灌注袋四周應外露均勻，且無褶皺。CA砂漿由一個灌注口進行灌注，同時注意觀察，待砂漿到達另一側對角處的排氣口時，放慢灌注速度，待灌注袋全部充滿砂漿且周邊高于軌道板板底后，停止灌注。

2.2.7 凸形擋臺周圍環(huán)氧樹脂灌注施工

在板底CA砂漿固化后，灌注凸形擋臺周圍的SPR一1型填充樹脂。灌注前，將凸形擋臺周圍高出軌道板底面的CA砂漿鑿除，并將填充間隙的垃圾、塵土、浮漿等異物處理干凈。在擋臺周圍用發(fā)泡聚乙烯材料封堵，并用楔塊楔緊，作為樹脂灌注施工時的模板。測量凸形擋臺與軌道板邊緣間距，不得小于30mm，否則進行處理。測量模板內(nèi)凈空，計算樹脂灌注量。按配合比要求將A、B兩組分料混合，用手動攪拌器高速攪拌，上下拌和2—3 min，使其混合均勻，并立即倒入模型內(nèi)。所有攪拌混合后的樹脂應在混合后20min內(nèi)注入。樹脂應緩慢、連續(xù)注入，一次完成。溢出、漏泄的樹脂立即擦除，不得殘留臟污。

3 結語

中鐵三局集團完成的贛龍鐵路楓樹排隧道內(nèi)板式無碴軌道科研工程，是國內(nèi)外先進的科研成果和我國鐵路當前施工建造水平的完美結合。《隧道內(nèi)板式無碴軌道綜合施工技術》科研成果，為我國客運專線推廣采用板式無碴軌道提供了技術保證。贛龍鐵路楓樹排隧道內(nèi)板式無碴軌道的圓滿完成，填補了我國新建鐵路建設中的一項空白。

參考文獻：

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京：客運專線建設工程學術研討會，2004.
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【51 TB10204-2002，J163-2002，鐵路隧道施工規(guī)范【s】.

原作者：徐振龍聞世滿劉中華