新型锚固注胶法整治铁路无砟轨道道床板离缝技术研究

摘  要：本文针对铁路隧道无砟轨道道床板离缝现象，结合实例，具体分析离缝原因和危害，提出采用锚固注胶法整治离缝的措施，并通过整治方案的实施，验证了整治方案的有效性。

关键词：锚固注胶法;铁路隧道无砟轨道;道床板离缝

中图分类号：U216.418    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2020）10-0000-00

0 引言

铁路无砟轨道技术自20世纪60年代在我国开展试验与应用以来，有了飞速发展，随着铁路运营里程增加，无砟轨道病害随之增多。常见的病害有：轨道板结构自身病害、道床板离缝、道床板上拱或下沉、垫层开裂等。无砟轨道道床板施工质量好坏直接影响铁路运行的平顺性、安全性。在施工及运营过程中，因地质、人员技术、材料设备、管理、环境等因素，造成道床板离缝、下沉、上拱等病害，这严重影响铁路安全运营。基于此，本文介绍了锚固注胶法整治隧道道床板离缝的措施。

1 工程概况

西北部某铁路为国铁Ⅰ级双线电气化客货共线快速铁路，设计长度≥6公里的隧道和长大隧道相对集中的区段连续铺设无砟轨道，轨道配套弹条Ⅱ型扣件。某隧道长8.82km，隧道衬砌后断面尺寸宽14.73m，高8.95m，双线运行，采用CRTS Ⅰ型双块式轨枕无砟轨道结构形式。无砟轨道由钢轨、扣件、双块式轨枕、道床板和支承层等部分组成，隧道内轨道结构高度为515mm，单幅轨道板宽2800mm，厚260mm，采用SK-2双块式轨枕，支承层宽3400mm，厚300mm，支承层砼强度C30，道床板强度C40。

2 铁路隧道无砟轨道道床板离缝病害原因分析

隧道病害段施工揭露地层岩性为三叠系中统板岩，该岩层具有裂隙发育，岩体较破碎，石质较软，易变形等特点。铁路运营3年后隧道进口约1km范围处出现135m道床板离缝（上行85m，下行50m），其中有35m为相同里程，经确认道床板无沉降及上拱现象，为防止道床板与仰拱间离缝进一步发展，需对道床板离缝病害进行有效整治。离缝病害形成与列车动载，围岩地质及地下水、施工缺陷等方面因素有关。其中施工原因主要有砼强度不足、砼振捣不到位、砼开裂破损，砼拉毛不合格、施工缝清理不彻底等。

资料显示，该段地下水较丰富，砼结构强度均合格。施工中垫层施工工艺安排不合理，垫层砼在仰拱填充砼施工后随即安排施工，存在砼未达到设计强度有被重车碾压破坏的风险;垫层施工分段（12～18m/段），人为增加横向施工缝;标高控制不到位，部分垫层砼表面高出设计5～20cm，后期用挖掘机液压锤凿除过高的砼，导致凹坑较多，垫层顶面无法较好地拉毛，另外还有施工缝泥水清理不彻底等问题。综合分析为道床板施工前施工缝处理不到位，导致道床板和垫层砼间不能有效连接，加之地下水作用，在列车反复冲击作用下使道床板离缝，泥水从施工缝喷出，若任其发展，将严重影响线路稳定性及安全运营。

3 锚固注胶法整治无砟轨道道床板离缝病害方案

3.1 科学选择锚栓及注胶材料

混凝土锚固锚栓可分为机械锚栓和化学锚栓，本文介绍化学锚栓锚固道床板。化学锚栓螺杆分为普通全牙螺杆和特殊倒锥形螺杆，螺杆材质应根据环境条件及耐久性要求选用，用于植筋的钢筋应使用热轧带肋钢筋或全螺纹螺杆，不得使用光圆钢筋和锚入部位无螺纹的螺杆，实际施工采用HRB400级φ20热轧带肋钢筋。

植筋胶成份应采用改性环氧树脂胶，其具有无毒无污染、良好的抗腐蚀、抗酸碱、无蠕变和耐老化性能等特点，严禁使用乙二胺作改性环氧树脂固化剂，严禁掺用挥发性有害溶剂和非反应性稀释剂。植筋胶不得使用其它纯环氧、不饱和聚脂、醇酸树脂产品，亦不得使用改性乙烯基酯类（包括改性氨基甲酸酯胶粘剂）胶粘剂。采用A级胶，植筋用锚固胶粘剂用的填料应在工厂制胶时添加，严禁在施工现场掺入。潮湿绝缘电阻值应不小于1.2×105Ω。对完全固化的化学粘结剂，其检验结果应符合无毒卫生等级要求。

3.2 人员及设备配备

施工现场设防护员3人（远端防护2人、中间1人），车站驻站防护1人，施工技术负责人1人，安全员及工班长各1人，人员经铁路局培训取证后持证上岗;工人配备14人为宜，经内部培训考试合格。现场配备手持砂轮切割机2台，用于卡钻时切割钻杆;钢筋探测仪1台;250KW发电机3台;注胶机4台;小型空压机1台，小型压力罐1台，冲击钻16把;水箱1个，水管300m;水钻及气泵各1台。注胶机注胶压力控制在0.2～0.4MPa之间。

3.3 整治原理及方案编审程序

锚固注胶法的主要原理是在道床板和垫层打孔，清孔后植筋锚固，使道床板与垫层锚固成整体，植筋完成后冲洗吹干离缝面，采用低粘度灌浆树脂对离缝处注胶填充，使道床板与垫层固结成整体。因涉及既有线施工，整治方案由施工单位编写，签字盖章后报铁路局工务处，工务处组织召开方案审查会，方案修改完善后由施工单位报各设备管理单位签字盖章，再报安监室、建设处审批，最后报运输处，提前1月申请施工计划，同步签订施工安全协议和监管协议，人员培训取证，方案经监理单位总监审核签字后实施。

3.4 整治方案实施

施工严格按铁路局安全管理规定执行。施工天窗任务下达后，由施工人员及工务配合人员共同确认命令及填充时间，远端防护完成后进洞施工，施工做好警戒線防护及安全检查，填充快结束时提前安排人、机、料撤离，避免材料、设备侵限及砸点[1-3]。

首先对仰拱底部钻孔泄水、注水泥浆加固，注浆水灰比0.5-1。距道床板两侧各10cm处钻孔安装Φ30～Φ50钢管排水泄压，钻孔深至仰拱初支下方5～10cm，每组钢管纵向间距2m。为防止注浆过程中道床板隆起，采用跳孔交叉注浆，注浆孔对侧孔作为排水及泄压孔，注浆压力不应大于0.5MPa，将水引至垫层两侧排水沟槽内。钻孔泄水及注浆加固后，对道床板离缝进行整治。

先对离缝区段相邻但未离缝区段植筋锚固，避免未离缝相邻段出现离缝，用钢筋探测仪对道床板钢筋布置情况进行探测，确认无钢筋后进行钻孔。离缝与未离缝交界处植筋按每排4根，每两根轨枕间植1排，共计6排，离缝段按此间距进行施工，横向按600mm、500mm间距交错布4个锚栓孔，完成后用专用钢刷清孔不少于3次，气泵除尘不少于3次，确保孔内无杂物。采用HRB400级φ20钢筋锚固，钻孔直径25mm，钢筋长380mm（植入支承层200mm，道床板内180mm）。钻孔内植筋长度范围采用植筋胶填充，道床板上部约80mm范围采用无收缩砂浆回填。采用高压水枪冲洗板底淤泥、石屑等杂物，风机吹干板底水分后采用低粘度灌浆树脂对道床板与支承层离缝进行粘接。施工过程必须加强观测，每次天窗施工完成后及时复测线路几何尺寸。

4 锚固注胶质量检验及经济性

采用现场测量及地质雷达检测法对锚固注胶整治的结果进行质量检查。对注胶前后的标高、平面位置进行对比，对地质雷达图像进行观察分析，发现整治前后标高及平面位置无显著变化，轨道板底部在注胶以后离缝处填充饱满，波形平顺。整治后未发现明显的新的离缝及翻浆，整治效果及适用性较好。

经济性方面，既有线平均每个天窗有效作业时间2h，完成135m离缝整治共使用天窗点77个，持续时间近5个月，道床板离缝整治成本达0.5万元/m（未租用轨道车），离缝病害整治造成施工成本大幅增加。

5 结语

综上所述，本文结合实例，提出使用化学锚栓锚固注胶法处理离缝的方法，灌注完成后无新离缝现象出现，轨道板底部填充饱满，列车稳定运行。研究表明该施工质量的关键在于过程控制，在过程控制中存在既有线质量缺陷处理安全风险高，经济性差，耗费时间、人力物力等问题。因此，严格控制施工过程质量是避免病害和缺陷的最经济有效的方法。

参考文献

[1] 邹文浩，马伟斌，杜晓燕，等.既有隧道整体道床下沉的“抬-注-锚”复合整治技术研究[J].铁道建筑，2016（1）：20-24.

[2] 李杰.注胶法整治某高速铁路无砟轨道路基翻浆病害[J].路基工程，2015（3）：228-231.

[3] 刘建利，温永磊，李静敏.地铁轨道维护技術[M].北京：中国轨道出版社，2016.

收稿日期：2020-10-09

作者简介：洪俊奎（1982—），男，四川泸州人，本科，工程师，研究方向：铁路监理。