浅谈地铁运营线路冷冻法施工联络通道沉降后道床结构整治施工技术

浅谈地铁运营线路冷冻法施工联络通道沉降后道床结构整治施工技术

韩连军

中铁一局集团新运工程有限公司

【摘要】 本文介绍了冷冻法施工联络通道处隧道沉降导致线路下沉量≥81mm时的轨道高低不良整治方案，并结合某市地铁2号线施工实际对该施工的关键技术、控制措施、注意事项进行了初步的研讨总结。

【关键词】 地铁轨道;线路下沉;整体道床;合成轨枕;施工技术

1、前言

随着近年来全国各地大量地铁线路投入运营，地下线冷冻法施工的联络通道处受地下水、地质、外部施工等多种因素影响，隧道及线路沉降的情况日益突出。线路沉降后对线路检查维护造成了较多困难，给运营安全造成了较大隐患。多处联络通道沉降量已超出设计预留调整量，严重影响了线路安全性、旅客乘坐舒适度。

为对沉降稳定后的运营线路进行整治工作，研究和掌握≥81mm时的轨道整治施工技术，规范运营线路施工流程，确保施工及运营安全，为整治施工提供切实可行的依据，中铁一局集团有限公司研究制定了地铁运营线路冷冻法施工联络通道沉降后道床结构整治施工技术。现结合工程实际，浅谈施工过程中提炼总结的施工工艺、控制措施、注意事项。

2、工程概况

2.1 工程概况

某市地铁2号线区间受结构沉降影响，上行线自YDK31+694.999～YDK31+713.378里程范围轨面高程较设计偏差-34mm（最大值），下行线自ZDK31+690.691～ZDK31+722.498里程范围轨面高程较设计偏差-153mm（最大值），上述范围均位于冷冻法施工联络通道处。上述区段隧道沉降监测结果显示上述范围内隧道沉降已稳定后，开展该区段轨道高低不良整治工作。

2.2 主要技术标准

⑴轨距：采用标准轨距1435mm。

⑵轨底坡：1/40。

⑶曲线：下行线R=700m，超高70mm，曲线超高设置方式为半超高方式，曲线超高值在缓和曲线内递减顺坡，整治区段位于第二缓和曲线。

⑷钢轨：25m定尺长60kg/m、U75V钢轨。

⑸扣件：GB型扣件。

⑹轨枕：预应力混凝短轨枕。

⑺轨枕铺设数量：1667对/km。

⑻道床：高等减振地段，采用隔离式减振垫浮置板整体道床。

⑼钢轨接头：采用无缝线路，闪光焊焊接。

⑽设计最高速度：80km/h。

⑾供电方式：接触网供电。

⑿盾构隧道：内径2750mm，建筑限界2650mm。

3、重难点分析及对策

3.1 运营线施工安全

轨道高低不良整治工作为城市轨道交通运营线路改造施工，只能利用天窗点施工，且必须保证次日列车运营安全。施工过程中，使用机械、物资数量繁多，且作业空间狭窄，易对轨道设备造成损伤或遗留物料在运营线路上。

3.2 运营线施工安全保证措施

⑴优化施工组织安排，选用经验丰富、责任心强的项目管理人员组成现场施工管理小组；并和运营方提前沟通，将所使用的机械、设备、物资提前储存在联络通道中（易燃、易爆物品除外），做好下垫上盖等防潮措施，每日施工时由联络通道物资储存处取用，作业完成后归放原位，现场施工小组认真核查各项物资、机械数量，并将垃圾出清；当日需带进轨行区机械、物资，作业前后均需拍摄照片，并按照物品清单严格比对各项物资的类型、数量。

⑵一旦发生紧急情况，必须优先保证轨道几何尺寸、设备的正常运转，确保次日线路的正常运营。

3.3 道床开挖、套管预埋、混凝土面平整度的准确性

该轨道高低不良整治区段下沉量＞80mm时，需要根据轨道沉降高度确定每处开挖深度，并根据计算得出的套管位置进行定位钻孔、套管锚固。套管预埋后，需对道床开挖表面进行找平，确保合成轨枕底面与之贴合，避免改造完成后合成枕受力不均断裂。

3.4 道床开挖、套管预埋、混凝土面平整度的准确性保证措施

⑴在轨道高低不良整治地段，根据每根合成轨枕对应的计划抬道量与现有道床面标高，计算出每根合成轨枕对应的单点位置的道床开挖深度。

⑵项目设计了一套定位钻孔模具，以线路几何尺寸为基准，实现套管锚固位置的水平精准定位。套管预埋的垂直高度通过计算后，通过轨底高度进行控制。

图1 合成轨枕开孔专用模具示意图

⑶项目依据合成轨枕的底部尺寸，以方管为原材料制作了合成轨枕模板进行贴合实验，检测混凝土面平整度。

4、整体施工方案

由于轨道下沉量较大，而既有GB型扣件的调高量有限，不能完全满足下沉地段轨面恢复标高的需求，拟通过更换扣件和整治道床的方法来施工，最终恢复原施工图设计线位，具体如下：

⑴当线路下沉量＜21mm地段，通过扣件自身调高量调整恢复轨面标高；

⑵21mm≤线路下沉量≤50mm，更换与GB扣件同刚度的双层垫板扣件。轨面恢复时匹配相应规格的调高垫板；

⑶51mm≤线路下沉量≤80mm，更换与GB扣件同刚度的双层垫板扣件并加设钢调高垫板；

⑷当线路下沉量≥81mm时，采用架设合成轨枕并浇筑道床的整治方案，对道床承轨面抬升。

5、道床结构整治施工工艺

因上述整治方案中线路下沉量≤80mm均通过扣件、调高垫板进行调整，与常规既有线路整治工作方法相同，本论文主要针对

线路下沉量≥81mm时的施工工艺进行说明。

5.1 施工准备

⑴安全技术交底

向施工人员及操作人员做好施工技术和安全技术交底，使之掌握施工要领和关键工序及安全操作规程。

⑵计算开挖深度

在计划铺设合成轨枕的地段，根据每根合成轨枕对应的计划抬道量与现有道床面标高，计算出每根合成轨枕对应的单点位置的道床开挖深度。

⑶既有设备预处理

铺设合成轨枕地段存在暗沟检修口、消防水管、过轨电缆线与合成轨枕铺设位置冲突的情况，需提前做好处置工作方可开展后续施工工作。具体如下：

①暗沟检修孔先用土工布遮盖，然后在其上方浇筑聚合物混凝土。

②本改造区段，下行线消防水管与另一根消防管通过过轨方式连通，形成“两站一区间”的大区间消防管网供水的设计方案，两站互为消防备用水源。过轨消防水管采用废弃处置，废弃的消防水管应移除，随后水管槽采用混凝土填平。

③过轨电缆改为道床面明敷。

④由于合成轨枕需要占用杂散电流整体道床伸缩缝连接端子位置，因此跨接电缆需拆除，在既有埋入式连接端子位置重新设置道床缝连接端子，在道床侧面伸出，整治施工完成后由供电专业重新敷设整体道床伸缩缝连接电缆。

5.2 开挖道床

⑴开挖放样

利用轨枕模板与U型扣件在所有预设合成轨枕开挖处进行轨枕槽平面放样，画好轨枕轮廓线。

⑵开挖道床

首先根据开挖放样轮廓线使用角磨机切出该轮廓线，其深度不小于5mm。并将开挖面分散切割，随后使用重型工程电镐进行既有道床面破碎，对涉及到的既有道床钢筋进行切割处置，至距离预定开挖深度约5～10mm时，使用小型电镐精凿至预定深度，并同步开挖出轨枕U型卡扣的安装槽，深度与合成轨枕开挖深度一致。

⑶修磨找平

开挖完成以后，对合成轨枕槽进行全面找平，利用合成轨枕模板进行贴合试验，确保合成轨枕底面能够与开挖后的轨枕槽基本贴合。

⑷复测

所有轨枕开挖完成后应进行复核测量，确保开挖深度满足铺设需求，
对不符合要求的需整改至达标。

图2 合成轨枕开槽示意图

⑸注意事项

①开挖过程中应随时使用钢直尺检查开挖深度，确保深度达到要求，最终使用水准仪进行复查。

②注意开挖横向的倾斜度，上下股钢轨处到位后，用长平板尺检测道床中部是否到位，避免轨枕放入后存在空隙。

③暗沟检修口应临时封闭，防止异物堵塞暗沟。

④消防水管槽浇筑聚合物混凝土时应注意道床面平整度，确保合成轨枕安装位置达到铺设要求。

⑤暗沟检修孔处应先将周边道床混凝土开挖至计划标高，再切割露出的检修口构筑物，随后对暗沟检修孔进行密封，在此过程需做好防护措施，防止施工废弃物掉入暗沟造成堵塞。

⑥每次作业完成后，存放在联络通道内的工器具和材料应确保稳固，不得侵入限界；及时出清施工废料和做好成品保护工作，确保工完料清。

⑹施工工艺流程图

5.3 既有道床预埋套管

长度为2.4米的合成轨枕中部设置4个连接螺栓孔与既有道床连接，其端部各设置1块U型卡扣（每块2个螺栓），每根合成轨枕共计8个螺栓孔需要在既有道床钻孔并预埋套管。

长度为0.9米的合成轨枕中部无连接螺栓，采用两侧设置U型卡扣的方式固定，每根合成轨枕共计6个螺栓孔需要在既有道床钻孔并预埋套管。

⑴钻孔

合成轨枕与既有道床连接螺栓孔：将合成轨枕开孔专用模具安放在已开好槽的既定位置，使用水钻进行精准钻孔。

轨枕U型卡扣的固定孔：将U型卡扣开孔专用模具安装在合成轨枕开孔专用模具上，使用水钻进行精准钻孔。

⑵清孔

对钻好的螺栓孔进行修理、清洗、清灰。

⑶填充锚固胶

逐个填充锚固胶并埋入套管，同时初步调整套管位置，确保每个螺栓孔均能匹配合成轨枕与U型卡扣。

图3预埋套管示意图

⑷精调套管位置

在锚固胶完全凝固前，利用合成轨枕模板，旋入螺栓，精细调整套管位置，对于不符合要求的套管进行改锚。套管均能适配合成轨枕及U型卡扣后，拆除螺栓与合成轨枕模板，并对套管做好成品保护工作，防止套筒内部进入灰尘或异物。

⑸注意事项

①预埋后的套管应逐个核实精度，对于不符合要求的套管应重新锚固。

②开孔完成以后需用水清洗，消除灰尘，待风干后，方可加注锚固胶。

5.4 调整过渡期轨面标高

⑴过渡期轨面标高调整方案

为了合成轨枕能够顺利进入道床既定位置，满足合成轨枕顶面在恢复设计轨面标高之前与钢轨轨底存在间隙，需对轨面标高进行过渡期临时调整。计划最大抬道量为115mm，调整工程量约30米，同时插入合成轨枕，随后在抬道量大于102mm地段每根轨枕处安装1根绝缘轨距拉杆，为轨道提供加固与支撑。

⑵注意事项

①作业前将每根轨枕的调整耗材进行分袋并做好标识。

②作业前检查并确认工器具状态，电动工具应具备足够的电量用来维持工作所需。

③作业人员应充分了解的工作内容与调整要求。

④作业过程中应注意控制施工进度，注意作业时间，防止延误销点。

⑤作业后应测量轨道几何尺寸，确认轨道状态是否满足行车条件。

⑥插入合成轨枕以后应复查轨枕顶面是否与钢轨底面存在间隙，如有接触应做好临时调整工作。

5.5 固定合成轨枕

①布设轨枕中部2根纵向钢筋。

②安装连接螺栓，将合成轨枕与道床预埋套管进行连接并固定牢固，并在轨枕端部安装 U型卡扣，将轨枕完全固定在道床上。

③确认护枕钢板孔距并开孔，随后安装护枕钢板，护枕钢板安装后与扣件保留一定空间形成轨枕框架。图4 轨枕布置示意图

④测量合成轨枕承轨面高程

待所有合成轨枕安装到位后，测量承轨面高程，复核计划抬道量。

图5 U型卡扣固定示意图

图6 护枕钢板安装示意图

⑸注意事项

①合成轨枕顶面与钢轨轨底应留有间隙。

②锚固螺栓应无偏斜并满足扭力要求。

③合成轨枕落槽以后，应保持平稳，无晃动。

5.6 恢复设计轨面标高

⑴设计轨面标高恢复方案

依据设计轨面标高，开展恢复轨面设计标高施工作业，采用分次进行施工：先将中部插入合成轨枕地段恢复，再往两侧延伸，每次作业结束地段，应做好轨道几何尺寸前后顺接工作。

⑵注意事项

①作业前将每根轨枕的所需耗材进行分袋并做好标识。

②作业前检查并确认工器具状态，电动工具应具备足够的电量用来维持工作所需。

③作业人员应充分了解的工作内容与调整要求。

④作业过程中应注意控制施工进度，注意作业时间，防止延误销点。

⑤恢复设计轨面标高后需将合成轨枕地段既有短枕扣件拆除。

⑥作业后应复核轨道几何尺寸，确认轨道状态是否满足行车条件。

5.7 浇注新道床结构

⑴提前将本阶段施工所需的材料运输存放至联络通道内。

⑵对浇筑地段进行凿毛。

⑶布设钢筋并焊接

在既有道床上采用绝缘锚固法进行植筋，合成轨枕侧面上预留有2个直径20㎜纵向钢筋安装孔，采用HRB400φ16钢筋安装（固定合成轨枕时已布设），轨枕两端外侧各布置1根纵向钢筋，每根轨枕之间布置2根HRB400φ12横向钢筋，形成单层钢筋网。

图7 道床布筋示意图

⑷安装模板

为保留暗沟检修口的使用功能，立模时需避开暗沟检修口。

⑸成品保护

对既有设备及道床采用彩条布包裹、覆盖等方式进行保护，确保既有设备、道床的安全与整洁。

⑹涂刷界面剂，加强新浇筑道床与既有道床间的连接。

⑺浇筑聚合物混凝土

图8 混凝土浇注示意图

⑻拆模与混凝土养护

⑼施工废料出清

⑽组织回检、验收

⑾注意事项

作业结束后，收回保护用的彩条布；同时对保护效果不好被污染的设备、道床采取清理、擦拭等措施，处理完毕后会同设备单位检查、确认设备是否正常，确保运营不受影响。

6、结束语

本文结合某市地铁2号线冷冻法施工联络通道沉降后道床结构整治施工实际，在作业环境狭小、作业时间紧张、无既往可借鉴经验的情况下，摸索出了一套切实可行的、详细的利用合成轨枕对线路下沉量≥81mm的区段整治方案，总结了该方案的施工工艺流程和质量控制要点、安全注意事项，对资源的合理配备、有限空间流水作业进行了研讨，对运营线路轨道高低不良整治工作具有广泛的借鉴意义。因该方案为首次实施，本文论述中难免有不到之处，往各行同仁专家多提宝贵意见。

参考文献：

1.《地铁设计规范》（GB50157-2013）

2.《地铁限界标准》（CJJ96—2003）

3.《混凝土结构加固设计规范》(GB50367-2013)

4.《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ145-2013)

5.《城市轨道交通无砟轨道技术条件》(GB/T38695-2020)

6.《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2015)

7.《混凝土结构耐久性设计标准》(GB/T50476-2019)

8.《地下铁道工程施工质量验收标准》(GB/T50299-2018)