CRTSⅠ型板式无砟轨道沉降区段抬升纠偏施工工艺研究

李 波 中国铁路上海局集团有限公司上海高铁基础设施段

1 引言

无砟轨道结构是我国高速铁路建设采用的主要结构形式，尽管无砟轨道具有高平顺、高稳定性等一系列有点，但是，在列车荷载和环境因素下，经过十余年的运营，无砟轨道逐步产生一些病害，其中不均匀沉降情况较为突显。线路变形已严重影响线路平顺性及轨道结构耐久性，特别是路基结合部过渡段范围，存在弹条折断、轨底及轨道板吊空、翻浆冒泥等病害问题，为防止病害进一步发展和恶化，有必要采取相应的整治措施，保证线路运行的安全性、稳定性和舒适性。

CRTSI 型板式轨道是我国无砟轨道结构形式之一，主要由钢轨、扣件、轨道板、CA 砂浆、凸台和底座板等结构组成。与CRTSI 型匹配WJ-7 扣件的高低调量为-4 mm～+26 mm，当不均匀沉降量大于26 mm时就无法通过扣件系统恢复轨道纵断面，因此不得不从下部轨道结构着手寻找解决整治方法。

目前整治的主要方法分为“路基注浆”和“CA 砂浆层厚度调整”两大类抬升轨道板工艺。其中通过前期研究“CA砂浆层厚度调整”方法又可分为“在轨道板与CA 砂浆层之间充填‘介质’的方式”（即：“板下袋装灌注快硬砂浆法”和“板下树脂填充法”）和“抬板更换砂浆袋”两种施工工艺。“路基注浆法”只能在路基段组织实施具有一定的局限性，“在轨道板与CA 砂浆层之间充填‘介质’的方式”虽然在沪宁城际有过应用先例，但该方案改变了既有轨道结构型式，整治后的无砟轨道在原结构基础上增加了“一层两接触面”，降低了轨道结构稳定性，提高了产生层间病害的风险，同时上述工艺仍未解决线路平面偏移的问题。本文以沪宁城际上下行K11+650～K11+800区段沉降偏移病害整治为例，对“抬板更换砂浆袋”的施工工艺和整治效果进行研究分析，可供CRTSI型板式无砟轨道沉降区段的整治提供参考和指导。

2 抬板更换砂浆袋施工整体思路

2.1 病害情况

前期测量数据显示沪宁城际上下行K11+650～K11+800有砟和无砟地段、路桥结合部地段存在不均匀沉降病害，上行最大沉降量164.5 mm，下行最大沉降量164.6 mm，同时平面最大偏移量达到38 mm，具体沉降偏移线性见图1。线路变形已严重影响线路平顺性及轨道结构耐久性。

图1 沉降偏移线型

2.2 整治思路

该段线路轨下基础包含有砟轨道、路基段CRTSⅠ型板式无砟轨道、路桥过渡段CRTSⅠ型板式无砟轨道。综合考虑轨道结构形式、线下基础特征、目前线形状况，对整治区段进行线形拟合设计，确定抬升后的轨面高程为-80 mm，对上下行K11+700～K11+800平面纠偏15 mm。

首先，采用特殊调整扣件（钢轨高低位置调整量-10 mm～+70 mm，钢轨左右位置调整量-15 mm～+15 mm）将钢轨抬升至设计标高，当目标抬升量超过70 mm 时，安装70 mm特殊调整扣件，精调钢轨至设计标高，在板底通过砂浆袋临时支撑，同步有砟轨道垫砟抬升、接触网导高调整。揭板当天，拆除当日待揭轨道板上的特殊调整扣件放置标准扣件（有纠偏量的轨道板上设置左右位置调整特殊扣件），松开前后钢轨扣件，抬升钢轨，抬升轨道板，清除原有砂浆袋，精调轨道板至设计位置，重新灌注砂浆袋，灌注凸台树脂，施工区段线路精调。施工期间施工地段限速80 km/h。

3 抬板更换砂浆袋施工工艺流程

3.1 初始数据采集、标记

核对施工区间段CPⅢ数据，复核精测网，采用精调小车对线路几何尺寸进行采集，确定现轨面线型与目标线型的差值。调查抬升纠偏区段各扣件调高垫板和轨距块的使用情况。根据测量数据和调查情况，确定施工区段内各轨枕抬升量和纠偏量，作为轨道板调整的初始数据。板面安装棱镜杆，并对钢轨初始位置进行标记。

3.2 采用特殊调整扣件抬升钢轨

因特殊扣件高程最大调整量为70 mm，针对高程调整量大于70 mm的抬升区段，采用“特殊扣件+预制砂浆袋”的方式实行轨面高程调整。预制砂浆袋厚度根据抬升高度确定，该区段采用预制长800 mm×宽380 mm×厚20 mm的砂浆袋，在轨道板与砂浆层之间临时填充，同时为了防止预制的砂浆袋与轨道板间有窜出的风险，采用L型角钢对砂浆袋侧面进行限位。

在考虑到有砟地段抬道工作量和接触网导高调整等因素，该地段扣件高程调整分为三次进行：第一次用特殊扣件将轨面高程抬高40 mm，第二次用20 mm 厚度的预制砂浆袋填充在轨道板与CA 砂浆层中间，最后一次再根据剩余抬升量再用特殊扣件将钢轨抬至设计线型高度。期间在第一次轨面高程调整前进行接触网导高预调整，第二次轨面高程调整后再对接触网导高进行调整；在三次无砟地段高程调整期间同步对有砟地段进行抬道作业。

通过上述方式实现了钢轨高程的调整，钢轨平面纠偏工作在轨道板抬升纠偏到位后统一进行调整，轨道板纠偏期间采用特殊扣件将钢轨平面调整到原线型进行过度。

3.3 凸型挡台加高

凿除凸型挡台上表面混凝土，将原有凸台表面凿除至漏出原有凸台钢筋（凿除深度一般为15 cm～20 cm），采用吸尘器等清理表面碎屑、灰尘等杂物，凿除过程中不得破坏凸型挡台内既有钢筋。

在凸型挡台顶面植入6 根直径16 mm 的HRB400 级L 型钢筋并与既有凸台内钢筋进行焊接加固，L 型钢筋横向长100 mm，植入凸型挡台内100 mm，竖向露出长度根据凸型挡台加高厚度确定，同时保证钢筋保护层厚度满足要求。

保持凸台暴露面洁净干燥，支立模板，在修补凸台混凝土暴露面涂刷底涂材料，底涂材料表干后，重新浇筑凸台混凝土，浇注材料形成强度后，对凸型挡台表面进行打磨。

对于抬升量较大的地段凸型挡台必须提前加高，防止轨道板抬升后凸型挡台丧失限位作用。

3.4 轨道板、钢轨初始位置标记

在轨道板上设置横向、纵向、垂向标记，确定揭板前轨道板初始位置。

在钢轨轨底处选择合适位置设置基准股轨向初始标记，路基地段设置在轨底与邻线轨道板上，桥梁地段设置在轨底与防撞墙上。

3.5 松扣件

揭板前将待揭轨道板上扣件的T 型螺栓及锚固螺栓松掉，同时松开待揭轨道板前后各4块板范围内扣件T型螺栓。

3.6 抬升钢轨及轨道板

在计划抬升轨道板相邻的轨道板钢轨下放置齿条压机，将钢轨抬高20 cm 左右并用方木支撑钢轨。在计划抬升轨道板下前后左右放入4 个千斤顶（提前对板角砂浆袋进行部分凿除，用于放置千斤顶），匀速抬升轨道板至一定高度（20 cm～30 cm），并采用方木+橡胶垫板支撑轨道板，确保既有砂浆凿除期间安全。

3.7 凿除凸台树脂

凿除待抬升轨道板两端凸台树脂，对于无平面纠偏的轨道板凸台树脂无需提前凿除，轨道板后期抬升时可对轨道板起到较好的横向限位作用，在揭板后进行凸台树脂凿除更换，极大地减少轨道板平面精调工作量。

3.8 拆除特殊调整扣件、安装标准扣件

拆除待抬升轨道板上特殊调整扣件，并更换为标准扣件，对待揭轨道板区段在清除砂浆袋前完成，轨道板精调和砂浆袋灌注期间板面禁止作业。

3.9 清除既有砂浆

采用电镐、撬棍等工具，从侧面迅速凿除原砂浆袋。采用高压风等将混凝土底座清扫干净。

3.10 轨道板粗调

用扳手、铁锤等工具拆除预应力轨道板两侧槽钢防护，在指定位置（轨道板两侧吊装孔）安装精调爪。根据抬升量，提前用合适高度的垫板放置在轨道板下进行粗调，安装精调爪后将轨道板回落，撤出千斤顶和支撑的方木。然后通过提前标注的粗调标记确定轨道板是否调整至目标位置。轨道板粗调时，先调整平面，再调整高程。

3.11 轨道板精调

利用精调爪对轨道板进行高程和平面调整，并通过在板角设置横向、纵向、垂向标记直观地对轨道板位置进行调整，精调到位后采用精密水准仪及全站仪进行控制复核，轨道板精调定位需满足允许偏差要求（中线位置允许偏差2 mm，测点处板面高程允许偏差±1 mm）。平面调整时，采用钢直尺实时监测轨道板与固定螺杆间的位移量，直至达到设计目标，同时，采用水准仪、全站仪对平面位移量进行复核。轨道板精调时板面禁止人员站立和走动。

3.12 安装扣压装置

轨道板精调后及时安装扣压装置，每块轨道板安装4套，确保后续灌注施工时轨道板不发生上浮和纵横向移位。

3.13 重新灌注砂浆袋

轨道板精调完成后，铺设新砂浆灌注袋，采用专用搅拌及泵送设备进行低模早强灌袋充填材料的搅拌及灌注（按照线下试验确定的配合比进行准确称量），砂浆灌注应“砂浆饱满无空洞、抬升不过高”。

灌注时将泵管插入一端灌注口（曲线地段为曲下股侧）进行泵送灌注，其他人员要随时关注灌注情况，特别是砂浆袋位置是否发生变化，在曲线地段曲上股侧砂浆袋会因另一侧灌注后自重发生下滑。

为防止后期在灌注过程中灌注过多使轨道板上浮导致抬升过高等情况，在轨道板板面高程精调控制上采取与设计抬升目标低2 mm 的措施。在灌注过程中由于施工现场人员较多，存在测量视线容易受阻等情况，导致通过水准仪或全站仪进行监控存在时效性低、效果不够直观明显等问题，在施工过程中增加了百分表对出浆口处板面高程进行观测的方法便于施工人员及时掌握灌注情况。

轨道板灌注后高程调整量与本设计高程调整量允许偏差为±2 mm，中线调整量与本设计中线调整量允许偏差为2 mm。

3.14 灌注凸台树脂

粘接凸台树脂灌注袋，使用胶水对凸台灌注袋进行粘结，保证粘结平整无皱褶。配制凸台树脂材料，使用搅拌钻搅拌杆对凸台树脂进行搅拌，保证凸台树脂搅拌均匀，灌注凸台树脂。

3.15 轨道精调

每个天窗揭板纠偏后，按照“平面恢复原线形”原则，对揭板纠偏轨道板对应的钢轨线形进行调整。线形恢复后，采用0 级小车对揭板纠偏区段及前后50 m 范围线路线形进行测量和调整。

整个区段内的轨道板揭板纠偏全部完成后，根据轨道板平面纠偏量，将纠偏地段的钢轨平面位置进行调整，同步对有砟地段进行拨道。高程和平面抬升纠偏到位后，采用精测小车对线路进行测量，根据测量结果制定精调方案进行线路全面精调，满足无砟轨道静态几何尺寸要求后，开始逐级提速至恢复常速。

3.16 整治效果

从抬升纠偏前后线形对比（图2）可以看出，整治后线形达到设计目标，纠偏精度满足设计要求，无砟轨道高低、平面线形得到明显改善，扣件调整量得到释放；对比整治前后线路动态检测参数，整治后线路动态检测参数也得到明显改善。同时，无砟轨道整治完成后，既有结构恢复、线路精调均满足相关要求。

图2 整治前后线形对比

4 思考建议

虽然施工过程中对部分施工工艺和流程进行了优化完善和完善，但通过后期的研究和分析，笔者认为在后续的施工组织过程中仍有部分地方需要进一步改进和完善。

（1）揭板抬升前钢轨线形调整方式需优化

该项施工过程中采用特殊扣件对钢轨高程进行调整时，因特殊扣件笨重、扣件组合复杂、对施工作业人员要求高等实际问题。在施工作业过程中容易出现施工作业人员不熟悉精调程序、特殊扣件搬运不及时、扣件组合和螺杆长度不配套等多种因素，存在通过特殊扣件抬升钢轨的步骤未能按照原计划顺利实施的风险。在后期施工时高程调整方面可直接采取预制不同厚度的临时砂浆袋填充在轨道板与砂浆层间，通过抬升轨道板实现钢轨高程的调整。

（2）大抬升量下砂浆袋尺寸需优化

当抬升量超过70 mm 时，新灌注的砂浆层厚度将达到13 cm～15 cm，这一高度下的标准砂浆袋尺寸灌注饱满后，出现距轨道板边缘3 cm～5 cm 处砂浆袋未完全与轨道板密贴，出现悬空。后续在进行大抬升量揭板施工时，需特制砂浆袋尺寸，确保板底空间灌注密实。

（3）要充分利用轨道车配合作业提高施工效率和质量

该施工项目每日上下道工机具、灌注设备笨重，砂浆灌注材料用量庞大，作业面跨度大，在桥梁和无法开设临时通道门的路基地段施工时，需采用轨道车配合作业才能保证施工顺利实施。按照每日4～6 块揭板工作量为例，需使用2 台工务轨道车+2个平板，用于存放灌注设备设施和材料。

5 结束语

利用“抬板更换砂浆袋”施工方法是处理的CRTSI 型板式无砟轨道沉降地段的方式之一，在现场实际运用过程中要根据现场的不同工况和实际情况选择合适的施工方法。同时，该项施工工艺和流程还存在一定的优化和完善空间，如何高效、安全的进行砂浆层的更换还需要经过不断的实践和验证。