无砟轨道差异沉降注胶修复施工工法
摘 要：我局承建的石济客专德州南，上行联络线京沪接续段无砟轨道，原京沪施工存在差异沉降和曲线超高不足。现场实测数据显示，德州南上行联络线京沪连接段右LD2K329+460至LD2K329+600，对应京沪高铁里程K316+352-K316+492，共计140m长无砟轨道差异沉降量，右股最大值：27.29mm；左股最大值：79.76mm。经专家论证后决定，无砟轨道注胶修复技术对该段无砟轨道的差异沉降进行修复抬升，以恢复原设计高程。
关键词：无砟轨道；差异沉降；注胶；施工
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.10.104
1 引言
无砟轨道的注胶修复技术在德州南联络线差异沉降中取得了很好的效果，具有施工质量好、节约劳动力、安全系数高、施工便捷等特点，又避免道床板凿除重新施工等繁重的施工任务，节约了天窗点，加快了施工进度。
2 工艺特点
2.1 抬升效果好
通过在基床表层中注入高强发泡树脂对无砟轨道进行整体抬升，弥补了路基产生的差异沉降量，优化了轨面高程，保证了线路的平顺性。施工质量好、安全系数高、施工便捷。
2.2 节省劳动力
无砟轨道施工地点为营业线施工，大型机械设备无法使用，利用注胶抬升避免了凿除道床重新施工流失大量的劳动力。
2.3 加快了施工进度
采用抬升技术，实际利用15个天窗点即完成，大大加快了施工进度，为线路联调联试提供有力时间保障。
3 适用范围
适用于无砟轨道存在差异沉降和曲线超高不足。
4 工艺原理
通过在支承层下的级配碎石基床表层中注入高强发泡树脂对无砟轨道进行整体抬升，以弥补路基产生的差异沉降量，优化轨面高程，保证线路的平顺性。
5 施工工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺流程
施工工艺流程如图5-1-1所示。
5.2 施工方法概述
5.2.1 地锚施作
施工前在上联络线外侧（远离京沪高铁）做地锚，基础深1m，长和宽分别0.5m，然后浇筑混凝土，预埋一根钢轨，每10m一个地锚，完毕后，将所有地锚连接一个整体与既有上联络线钢轨连接固定。
5.2.2 注胶孔的孔径、深度及分布
对于注胶孔位具体的分布情况，主要从两个方面进行考虑：从一方面来说，注胶抬升能力对其的要求需要满足，另外一个方面就是要降低对结构和线路设施的影响。为了满足高效发泡树脂材料性能特性以及注胶抬升修復能力的需要，注胶孔位的安排上布局上一般选择梅花型，孔的间距1.0～1.5米，设计注胶孔的孔径为25mm。注胶孔的初始深度为穿透支承层并深入基床级配碎石表层100mm。德州南上行联络线京沪连接段右LD2K329+460至LD2K329+600，对应京沪高铁里程K316+352-K316+492，共计140m需注胶修复，共计布设注胶孔283个。
无砟轨道注胶抬升修复注胶孔的分布见图5-2-2。轨道板上设置垂直注胶孔，支承层上设置向线路中心倾斜40°的注胶孔。注胶孔的孔径、孔深见图5-2-3。
5.2.3 注胶抬升
（1）注胶前准备。首日施工前2小时，进行注胶机组的安装和调试，正确连接注胶机组与发电机组、空压机，保证供电、供风正常，将高强发泡树脂材料的A、B组分的与注胶机正确连接，启动注胶机，待注胶机组运转正常后，排空A组分恒温管内的液压油，直至A组分恒温管内全部为A组分材料为止；调整温度、压力等参数。将材料打入到空桶内，计时15秒，计时期间持续观察材料反应的速度和形态。如果到15秒时，材料已经凝固并具有一定的强度，说明材料的反应速度是合适的，所设定的温度可以作为注胶作业的温度，无需再行调整，可以开始注胶作业。
注胶作业工作参数见下表：
（2）注胶作业。①注入管安装。在注胶孔里面插入注胶管，在插入的时候一定要注意注胶管需要有90～100mm的距离露在地面以上，安装时需要将注胶管一端的螺母用扳手等工具固定紧，然后使注胶管另外一端的橡胶管膨胀，使其卡住孔洞进而起到固定作用，最后在露出的注胶管上方安装注胶嘴。②注胶操作。在注胶过程中，注入枪的开启情况直接对单位时间的注胶量进行控制。一般情况下不会持续进行注胶，而是进行间歇性注胶，一般注入5～7s后就会停注10～12s。同时测控组需要根据实际的计划抬升量来对其进行测量，并且要实时测量报数情况，根据实际的情况对注胶过程中的注、停时间进行调整，进而提升精确度。间歇注胶对于单位时间的注胶量一般都是采用递减的方式，根据实时测控的数据，在抬升量与目标量接近时，就减少单位时间的注胶量，减缓抬升速度。在完成一次作业后，注胶枪一定要注意及时的进行清洗，保证注胶枪中无胶残余，防止注胶枪堵塞引起的误工。③注胶方法及顺序。在注胶的顺序上，首先要对钢轨外侧支撑层边孔帷幕完成注胶，在方法选择上对于帷幕注胶一般选取每隔三孔完成一次注胶的方式每次作业分两次完成，剩余孔为三次补胶孔。在帷幕注胶时注胶原则就是单词道床的抬升量不能超过0.5mm，道床抬升量叠加不能超过2mm。在进行帷幕注胶的过程中帷幕点会出现少量的脱空，所以在注入时需要停顿一定的时间之后再进行注胶。这样一种方式进行注胶，即使偶尔出现跑浆的现象，也能实时的暂停，等到抬升材料凝固以后跑浆空自然而然的就会被修复，以减少跑浆。
在采用钢轨内侧轨道板孔进行抬升作业的时候，一般会从下沉量最大的地方进行抬升作业，抬升作业首先从小里程方向进行，完成之后再进行大里程方向的抬升。由于抬升作业对宽接缝的受力有所影响，所以抬升点一般会分布在轨道的纵向中心的1.5m的范围圈内，两个抬升点之间的具体一般都会控制在4～6m，横向作业上两侧的抬升作业要保持对称。其余的注胶孔则用来调姿或者是补充抬升等作业。
5.3 操作要点
5.3.1 注胶前测量
注胶施工作业前，用电子水准仪进行高程测量，确定出每个注胶点的计划抬升量，并在现场进行标注。
5.3.2 边孔帷幕控制
在边孔帷幕注胶进行施工的过程中，一定要按照间歇注胶的方式来完成。在线路的抬升高度上面一定要控制在0.5～2mm的范围内。再具体的高程监控上一般会选择采精度为0.1mm的电子水准仪来对本侧钢轨面的高程变化进行实时的监测工作，并用0规格（0.1mm精度）观察两个轨道的水平变化。当任何观察形式的变化超过0.5mm时，则帷幕注胶工作就要立即停止。所有帷幕注胶完成后，通过电子水准仪和自动全站仪精确测量实际提升量，并且提升次数包括在整体提升量中。
5.3.3 注胶抬升控制
在注胶抬升作业期间，当提升注胶时，使用两个电子水平仪来观察注射时相同横截面两侧的轨道的提升量，精度为0.1mm。 每当有0.1mm的变化时，工作人员将随时报告，并在任何一个轨道达到计划提升量时立即停止注入。 停止注射后，使用自动全站仪测量影响范围内的实际提升高度。如果需要二次注胶，则根据上述两个测量仪器测量的实际提升高度再次修改计划升程。 当提升量小于3mm时，只需要完成注胶作业来进行填充。
5.3.4 挤密实填充控制
一是保证每个注入孔必须注入填充材料。二是应保证填充区段有一定的抬升量，一般控制量为0.2mm。三是施工完毕后对施工区段进行进行雷达探测，分析抬升作业后的填充情况。
5.4 主要机械设备
主要机械设备见表2。
6 质量控制
6.1 施工测量与帷幕注胶控制
注胶施工作业前，用电子水准仪进行高程测量，确定出每个注胶点的计划抬升量，并在现场进行标注，每次注胶完成后，实时检查，确保抬高控制满足设计要求。
进行边孔帷幕注膠施工时，严密控制监控钢轨高程，观察本侧钢轨面的高程变化，同时用0级轨距尺（精度为0.1mm）观测两股钢轨水平变化。任意一观测形式有大于0.5mm的变化时，立即停止帷幕注胶。所有帷幕注胶完成后，用电子水准仪和自动全站仪准确测量实际的抬起数量，并记录，将此次抬升数量纳入整体抬升量一并考虑。重新确定各抬升点的抬升量。
6.2 注胶抬升控制
进行注胶抬升施工时，抬升注胶时用两台电子水准仪时时观测注胶点同一横断面两侧钢轨的抬升数量，任意一股钢轨达到本次计划抬升量时立即停止注胶，停止注胶后，用自动全站仪测量影响范围内的实际抬起高度。如需二次注胶时，根据以上两种测量仪器测得的实际抬升高度，再次修订计划抬升量。
7 安全措施
7.1 京沪高铁地下设备防护措施
该处施工没有电力电缆等管线进行迁改，施工过程中加强对既有接触网和电力电缆进行保护，现场拍专人盯控，一个轨道板车一人盯控，确保材料机具不侵限。施工期间严禁将金属材料连接两根钢轨，避免出现红光带。因施工区域距离电缆槽较近，施工前用土工布将电缆槽及时覆盖，防止注浆料遗撒后流到电缆槽将电缆粘结。
7.2 易飘物体的防护措施
施工班组安排专人负责看护，进行现场排查，做到漂浮物随时清理，不能随地丢弃在线路附近。施工完毕后，组织防护员、安全员平推式对施工现场进行全面排查、清理，确保任何易漂浮物及其他任何材料不落到施工区域。
8 效益分析
经过现场施工总结， 无砟轨道差异沉降通过在基床表层中注入高强发泡树脂对无砟轨道进行整体抬升，弥补了路基产生的差异沉降量，优化了轨面高程，保证了线路的平顺性。注胶修复的施工工法具有施工质量好、节约劳动力、安全系数高、施工便捷等特点。对比凿除道床板支承层，重新施工的施工方法，降低了投资成本、缩减劳动强度，加快施工进度。注胶抬高的新工艺，通过在本工程的实践应用，效果明显，既能保证施工质量和安全及进度，又能提高经济效益，值得在同类工程中推广应用。
9 应用实例
本施工工法在石济客运专线六标路基无砟轨道差异沉降注胶修复施工中得到了良好的应用，无任何安全事故发生，施工质量合格。
作者简介：刘志森（1983-），男，河北冀州人，工学学士，研究方向：桥梁工程。
