深层黄土隧道无砟轨道重建快速施工关键技术

摘要：本文通过张家庄隧道无砟道床重建施工实例，介绍了在高铁隧道无砟道床施工中的一些关键技术，如施工准备、物流组织、CPⅢ轨道控制网测设、轨排粗（精）调及混凝土施工等，这些关键技术对高铁隧道抢险工程施工技术具有积极的参考价值。

Abstract： Through the reconstruction example of the ballastless track in Zhangjiazhuang， this paper introduces some key technologies in the construction of ballastless track in high-speed railway tunnel， such as the construction preparation， logistics organization， measurement and design of CP III track control network， rough adjustment and fine adjustment of track skeleton， concrete construction and so on. These key technologies have a positive reference value for the construction technology of high-speed railway tunnel.

关键词：隧道；无砟道床；重建；快速施工

Key words： tunnel；ballastless track；reconstruct；rapid construction

中图分类号：U455 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）33-0143-03

0 引言

深埋黄土隧道穿越滑坡体的施工在我国尚属首例，而深埋黄土隧道穿越滑坡体的地质灾害整治工程在我国亦属首例，深层黄土地质灾害整治工程施工综合技术亦没有系统化的研究成果。兰新高铁已经开通运营，因地质灾害导致停运不但对运营单位造成经济损失，拖延时间过长也必将影响我国高铁建设声誉。短期内需完成隧道内部分工程的重建、配套四电设施的拆除及恢复工程，对深层黄土地质灾害整治工程施工技术的研究是急待解决的问题，同时也为中国高铁建设积累经验。

1 工程概况

兰新高铁张家庄隧道位于青海省乐都县境内，洞身穿越一低中山山体和虎狼沟、双塔沟高阶地段，地形起伏大，隧道最大埋深约300m，通过浅埋沟埋深约50m。隧道起讫里程为DK118+595～DK122+364，全长3769m，为双线隧道，线路纵坡为4.0‰的单面上坡。2016年1月18日，因受山体地质灾害影响，隧道出现严重病害，DK120+390～DK120+930段洞身拱部、边墙及仰拱等部位二衬混凝土出现剥离掉块、开裂，线路左、右侧的CPⅢ均出现了平面位移和高程突变，位移量级为+22mm～+104mm，变形量级为-17mm～-52mm。根据张家庄隧道抢险工程指挥部总体部署，中铁一局集团有限公司承担张家庄隧道DK120+344～DK121+015段无砟道床重建抢险任务。

2 CRTS-I型双块式无砟轨道结构

钢轨采用60kg/m、100m定尺长U71MnG钢轨，并满足《高速铁路用钢轨标准》（TB/T3276-2011）的相关规定。轨枕采用有挡肩双块式轨枕，并满足《客运专线铁路双块式无砟轨道双块式轨枕暂行技术条件》（科技基【2008】74号）的相关要求。扣件采用WJ-8B型弹性扣件，并满足《客运专线扣件系统暂行技术条件》（铁科技函【2006】248号）的相关要求。重建段为连续式道床板，板厚260mm、宽2800mm，采用C40混凝土现场浇筑，板内双层配筋。

3 施工关键技术

3.1 施工准备

3.1.1 施工调查

针对张家庄隧道无砟轨道的施工特点，施工前需详细调查交通情况、混凝土搅拌站布置、水源、电源、物料物流组织措施、双块式轨枕存放场地、钢筋加工场地等情况，为编制物流组织及施工计划提供依据。

3.1.2 材料储备及检验

落实各种材料来源，保证供货进度与施工进度匹配，并有一定数量的储备。各类材料应满足设计文件要求，并在进场前按有关规定进行检验合格。

3.1.3 设备配套

针对张家庄隧道的工况，在施工中始终本着“满足需求，略有富余”的原则配备。根据工程量及工期目标要求配置主要设备轨排框架108榀（702m，含43kg工具轨1460m），10t双轨龙门吊3台，精调设备2台（套），其它设备在满足工程需要的同时，略有富裕，使各设备得到合理的利用，发挥设备的最大效率。

3.1.4 物流组织

双块式轨枕、轨排框架、工具轨、扣配件、钢筋等均由乐都南站综合维修工区利用轨道平板车运至DK121+015作业点。混凝土及其它材料均由隧道进口运至施工现场。

3.2 CPⅢ轨道控制网测设

3.2.1 施工复测

①CPI、CPⅡ平面控制网复测。

采用全球卫星定位系统GPS测量技术进行CPI、CPII平面控制网复测。复测使用的仪器精度及技术指标符合《全球定位系统（GPS）铁路测量规程》的有关规定。

②二等水准网的复测。

二等水准控制点采用高精度精密水准仪按二等水准测量的精度要求，起闭于二等水准基点进行往返水准复核联测。采用DNA03精密水准仪及配套铟瓦标尺。测量精度满足《客运专线无砟轨道铁路工程测量暂行规定》的有关规定。

3.2.2 CPⅢ轨道控制网测设技术要点

①使用的仪器精度及性能指标及鉴定情况应满足相关要求。

②控制基标点位布设稳定，网形建立合理。

③检查并复核测量方法是否得当，外业数据采集是否准确，记录是否完整齐全，计算数据处理方法是否正确和可靠。

④外业观测数据的质量检验，可通过分析评估程序对测量数据进行处理。

⑤对平差计算数据处理所采用的数学模型和计算软件进行验证，用合格的起算数据和相同的数学模型对平差计算成果进行验算。

3.3 轨排的组装及就位

3.3.1 施工放样

结合现场资源配置情况按照左线（671m）率先贯通的方法进行。对仰拱面按规范要求进行机械凿毛处理，并清除仰拱表面的杂物及灰尘，利用CPⅢ点在仰拱面上放样出轨道中心线及轨枕边线。

3.3.2 底层钢筋安装

①进场的钢筋原材质检合格后集中运到钢筋加工厂进行专业化的加工和制作。加工好之后，利用汽车平板按规格型号绑扎成束，运抵工地作业现场。

②参考道床板钢筋布置图在仰拱面上画出道床板底层钢筋安装位置，安装底层钢筋时控制好钢筋间距，安装到位后用绝缘卡绑扎牢固，保护层垫块以每平米至少4个布设。

3.3.3 轨排拼装

使用龙门吊将待用轨枕吊放到轨排组装平台上的轨枕槽上，对照着定位线匀枕，轨枕间距偏差控制在5mm以内。人工配合龙门吊使轨排扣件螺栓孔对准轨枕螺栓孔，然后缓慢平稳的将排架吊放在轨枕上，确认轨枕位置无偏差后安装扣件并将扣件扣紧。

3.3.4 轨排运输

安装好的轨排放在一侧待用，轨排堆放一般不超过三层。轨排运输采用平板车运至施工地点使用跨线龙门吊吊装进行定位铺设。

3.3.5 轨排框架就位

利用龙门吊将运输至施工现场的轨排吊装就位，依照轨道中心点位依次准确就位。轨排就位高程误差控制在-10～0mm，中线±10mm。轨缝控制在10mm以内，钢轨接头要平顺，不得有错台。

3.3.6 轨排粗调

使用全站仪、水准仪、道尺，按照“先中线后高程”的顺序对轨排进行粗调。高程误差控制在-5mm，中线误差控制在5mm以内。使用螺柱支腿等轨排架横向、纵向调整机构完成轨排粗调整。

3.3.7 绑扎上层钢筋及电阻测试

①粗调完毕后安装道床板上层纵横向、架立钢筋和接地钢筋，然后将接地端子焊接在道床两侧接地钢筋上。

②使用欧姆表进行绝缘检测，要求非接地钢筋中任意两根钢筋的电阻值不小于2MΩ。

3.3.8 模板安装

利用龙门吊将模板吊放到作业面两侧，用螺栓连接模板，两侧用三脚架与仰拱面打眼对模板进行固定。

3.3.9 轨排精调

①全站仪观测4对连续的CPⅢ点，自动平差、计算确定设站位置。根据计算结果调整测站位置后，必须至少交叉观测后方利用过的4个CPⅢ点。

②在轨道上放置轨检小车，小车上安装棱镜。全站仪测量轨道状态测量仪顶端棱镜，用小车自动测量轨距、超高、水平位置等，同时接收观测数据，借助专业计算软件计算轨道平面位置、水平、超高、轨距等参数，及时将误差值反馈给轨道状态测量仪，根据分析结果合理调增轨道位置。

③采用轨向锁定器对中线偏量进行调整，直至其达到设计要求。

④用普通六角螺帽扳手旋转竖向螺杆，对轨道水平、超高进行调整。

⑤前一站调整完毕后转入下一站，必须重叠上一站调整过的8～10根轨枕。

4 道床板混凝土施工

4.1 准备工作

浇筑混凝土前，全面检查浇筑所需的电力线路、运输罐车、振捣棒及各种施工设备等。

4.2 混凝土拌合、输送及浇筑

道床板混凝土浇筑作业在搅拌站统一拌合，采用运输车运输到施工现场，试验员现场对混凝土检测合格后，人工配合进行浇筑。混凝土振捣时，不能碰触轨排框架及轨排加固设施，应道床板钢筋空隙插入，以快插慢拔的方式进行振捣，振捣间距控制在60cm左右，振捣过程中发现混凝土表面不再有明显气泡溢出，且表面平整泛浆，再开始振捣下一个点。

4.3 道床板收面

表层混凝土振捣完成后，对混凝土面进行整平。为避免混凝土表面快速散失引起面层开裂，混凝土入模3h后必须及时进行二次抹面压光。抹面时不能洒水润面，以免水量控制不当破坏表层混凝土的质量。

4.4 混凝土养护

采用保湿保温养护，在混凝土浇筑1小时后，要进行覆盖养护，减少混凝土表面水分蒸发。混凝土养护采用表面覆盖养护用的土工布，在表面洒水，然后用塑料薄膜进行覆盖的方式。一般道床板洒水覆盖养护时间不能小于7天。

4.5 拆模及堵塞螺杆孔

混凝土抗压强度达到5MPa后，先将连接件松开，然后轻敲模板，至模板松动后，由龙门吊出，倒运至下一循环，进行清理。依次逐块拆除、清洗、涂油。

将螺杆孔内的塑料套管清除干净，人工用M40无收缩水泥砂浆将螺杆孔进行封堵密实，并将表面抹平。

4.6 成品保护

模板拆除完之后，在后续施工过程中应防止施工机具及模板等碰撞损坏道床板。

对现场施工人员进行培训，提高成品保护意识，防止损坏道床板外观。

5 结束语

根据张家庄隧道无砟道床快速重建施工经验，经过深入调研，大胆创新，加大技术改造力度，创新施工要点。合理利用有限场地条件，充分利用有轨运输和无轨运输两种形式，确保无砟轨道工装进场和施工物流畅通。根据隧道洞内加固工程内容及特点，安排多工序平行、流水作业，实现合理搭接，有节奏、均衡、连续地完成工程项目的施工全过程。经过8天的施工，顺利完成1342m无砟轨道重建，工后采集的数据均能满足各项要求，受到了张家庄隧道抢险指挥部的好评。

参考文献：

[1]徐庆元，李斌，周智辉.CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道线路路基不均匀沉降限值研究[J].中国铁道科学，2012（02）.

[2]雷晓燕，仲志武.高速铁路无砟轨道振动分析[J].铁道工程学报，2009（01）.

[3]高俊英，李成辉，蔡小培.土质路基板式轨道结构温度力学分析模型[J].路基工程，2009（04）.