一种基于绳锯切割的无砟轨道上拱整治方法与流程

本发明属于高速铁路无砟轨道结构病害整治技术领域，具体涉及一种基于绳锯切割的无砟轨道上拱整治方法。

背景技术：

无砟轨道结构具有变形小、可靠度高、承载能力强、日常维修量少以及使用寿命长等特点，我国高速铁路主要采用无砟轨道结构。我国无砟轨道线路长、跨度大，在通过特殊区段时，部分无砟轨道会由于复杂的地质环境导致上拱，严重影响无砟轨道线路平顺性，威胁列车行车安全。

目前，无砟轨道上拱常采用调节扣件的方式对轨道线形进行改善。扣件调节法是将上拱区段及其两侧较大范围内的无砟轨道扣件进行调节，达到顺坡、优化线形的目的。但是扣件调节量有限，上拱区段两侧顺坡距离较长，日常养护维修难度大，当无砟轨道上拱量较大时，扣件调节后的无砟轨道也无法满足高速列车通过要求，需要限速，严重影响高速铁路正常运营。此方法只是临时处理措施，无法从根本上解决无砟轨道上拱问题。

除调节扣件外，无砟轨道上拱整治主要采用支承层下的级配碎石挖除法（cn102995507b一种刮除无砟轨道上拱的方法）和临时支撑重筑法。支承层下的级配碎石挖除法技术核心是通过刮板机将支承层下的级配碎石挖除。该方法对路基膨胀性填料引起的路基段无砟轨道上拱病害整治效果良好，但是施工所需设备庞大，上下道作业困难，不适用于距离较长、空间有限或隧道段的无砟轨道上拱病害整治。临时支撑重筑法是将道床板或道床板及仰拱混凝土移除，采用木枕或钢垫梁进行临时支撑后，按设计标高，重新浇筑道床板或道床板及仰拱混凝土。该方法需靠轨枕或钢垫梁长期临时支撑，无砟轨道稳定性和安全性较差，采用快硬混凝土连续浇筑的道床易开裂，分段浇筑的道床及仰拱填充层连续性较差，新老混凝土界面易出现裂缝，影响无砟轨道结构耐久性，而且道床板及仰拱混凝土挖除困难，人工劳动强度大，施工效率较低。

因此，如何能够安全、快速、有效地解决无砟轨道上拱病害，大幅降低人工劳动强度和施工难度，是亟待解决的问题。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供了一种基于绳锯切割的无砟轨道上拱整治方法。

技术方案：为了实现以上目的，本发明提供了一种基于绳锯切割的无砟轨道上拱整治方法。该方法包括以下步骤：（1）确定上拱区段无砟轨道下落量，并对上拱区段两端的无砟轨道进行植筋锚固；（2）在无砟轨道侧面钻取绳锯作业孔；（3）采用绳锯将无砟轨道混凝土切除，为无砟轨道提供下降空间，同时对切割后的无砟轨道进行限位；（4）将无砟轨道精调下落至设计值，并采用填充材料将无砟轨道下部或层间空隙填充饱满，恢复线路稳定性；（5）对整治区域的无砟轨道进行植筋锚固，并精调扣件系统，恢复线路平顺性。

上述的上拱区段两端无砟轨道植筋锚固长度5～15m，整治区段及两端植筋锚固时，垂直于线路方向每行设置2～5个植筋孔，相邻两行间距0.3m～1.5m；绳锯作业孔直径不低于20mm，沿线路方向相邻绳锯作业孔间距不大于4m。

上述的绳锯切割为水平切割、竖向切割中的一种或两种，绳锯水平切割为对混凝土进行一次水平切割、对混凝土同一水平位置反复切割、将混凝土切割成板中的一种或几种，绳锯竖向切割为将上拱峰值位置的无砟轨道竖向切断、将上拱区域起止位置的无砟轨道竖向切断、将混凝土板竖向切割成块中的一种或几种。

上述的已切割成块的混凝土采用顶拉相结合的方式从无砟轨道侧面移除；切割后的无砟轨道限位为在无砟轨道两侧采用限位装置和无砟轨道下部采用临时支撑装置对其横向、垂向和纵向进行限位，临时支撑装置包括橡胶类垫板、塑料类垫板、金属类垫板、木质类垫板及临时灌注砂浆袋中的一种或几种。

上述的绳锯切割装置由具有收放链条功能的动力装置、数控系统、导向架、导向轮、金刚石链条及防护装置组成；无砟轨道落板装置，由千斤顶、气垫、精调装置及测量设备组成。

上述的填充材料应具备高流动性和快硬能力，高分子类填充材料为聚氨酯、环氧树脂、不饱和树脂、乙烯基树脂中的一种，无机类填充材料为硅酸盐水泥、磷酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥及水玻璃-水泥体系中的一种或几种。

有益效果：本发明提供的一种基于绳锯切割的无砟轨道上拱整治方法具有如下积极效果：

（1）基于绳锯切割的无砟轨道上拱整治可均在天窗时间内完成，无需断道施工，不影响列车的正常运行和运营；

（2）基于绳锯切割的无砟轨道上拱整治技术不影响原有无砟轨道结构；

（3）工机具自动化程度高，人工劳动强度大幅降低，整治进程可控性强，可确保天窗时间内完成施工，避免列车沿点风险；

（4）该整治技术将无砟轨道上拱病害整治化简为板下局部脱空、离缝整治，安全系数大幅提高；

（5）整治过程中采用限位、临时支撑等多重安全措施，确保无砟轨道结构稳定；

（6）整治涉及的修补材料均为特种材料，早期固化速度快，满足施工后列车立即通车需求。

附图说明

本发明的附图有。

图1是本发明的绳锯作业孔及绳锯切割示意图。

图2是本发明的无砟轨道竖向切割示意图。

图3是本发明的无砟轨道植筋锚固示意图。

本发明附图中的附图标记如下。

1、钢轨2、轨枕3、无砟道床4、道床与支撑结构混凝土界面5、支撑结构混凝土6、界面处绳锯作业孔7、混凝土竖向切割8、支撑结构混凝土绳锯作业孔9、支撑结构混凝土水平切割10、界面处水平切割11、植筋孔。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，说明具体实施方式，这些实施例仅限于解释说明本发明，而不限定本发明的范围。

实施例1

最大上拱量较高的隧道内无砟轨道上拱整治方法，所述方法包括以下内容：

（1）施工前测量无砟轨道几何状态初始数据，按照1.3m划分切割单元，并核对道床板上每根轨枕位置的垂向调整量，建立数据联控网。该整治区段内的每根轨枕的垂向设计回落量如表1所示。

表1无砟轨道设计回落量

（2）整治区段两端道床板植筋锚固，植筋锚固长度15m，植筋锚固示意图如图3所示，垂直于线路方向每行设置5个植筋孔，相邻两行间距1.5m。

（3）在1～9号轨枕和45～53号轨枕范围内只在道床板与仰拱填充层界面处钻取绳锯作业孔，在10～44号轨枕范围内的道床板与仰拱填充层界面处及界面处下方约10cm的仰拱填充层混凝土上钻取绳锯作业孔，图1中6显示了1～9号轨枕和45～53号轨枕范围内的绳锯作业孔，图1中6和8显示了10～44号轨枕范围内的绳锯作业孔。绳锯作业孔直径20mm，沿线路方向相邻绳锯作业孔间距1.3m。

（4）将绳锯链条穿入绳锯作业孔进行水平切割，每台机器每次切割1.3m，将1～53号轨枕范围内的道床板与仰拱填充层切割分离，并将10～44号轨枕范围内的仰拱填充层混凝土切割成板，板厚度约10cm，图1中10显示了将道床板与仰拱填充层水平切割分离，图1中9和10显示了将仰拱填充层混凝土切割成板。切割后，切割缝采用垫板进行临时支撑，在无砟轨道两侧安装限位装置。

（5）在10～44号轨枕范围内，将绳锯链条穿入间距为10cm的上下两个绳锯作业孔，然后将10cm厚的混凝土板竖向切断成多个1.3m长的混凝土块，图1中7显示了将混凝土板切割成块。

（6）采用顶拉的方式将10～44号轨枕下部混凝土块从两线间移除，并临时灌注砂浆袋对道床板进行支撑。

（7）采用绳锯将最大上拱处24号与25号轨枕间的道床板竖向切断，道床板竖向切断如图2所示。

（8）采用千斤顶和气垫将道床板顶起，将临时支撑垫板及砂浆袋移除，安装精调装置，配合全站仪、水准仪等测量设备，将道床板下落精调至设计高度。

（9）在10～44号轨枕范围内道床板下部空腔处支立模板，灌注无机类填充材料，并将1～9号和45～53号轨枕范围内的切割缝封闭安装注浆管和排气管，灌注高分子类填充材料。

（10）对将整治区域的无砟轨道进行植筋锚固，并精调扣件系统，恢复线路平顺性。

实施例2

最大上拱量较低的隧道内无砟轨道上拱整治方法，所述方法包括以下内容：

（1）施工前测量无砟轨道几何状态初始数据，按照5m划分切割单元，并核对道床板上每根轨枕位置的垂向调整量，建立数据联控网。该整治区段内的每根轨枕的垂向设计回落量如表2所示。

表2无砟轨道设计回落量

（2）整治区段两端道床板植筋锚固，植筋锚固长度5m，植筋锚固示意图如图3所示，垂直于线路方向每行设置2个植筋孔，相邻两行间距0.3m。

（3）在无砟轨道道床板与仰拱填充层界面处钻取的绳锯作业孔，图1中6显示了界面处绳锯作业孔。绳锯作业孔直径30mm，沿线路方向相邻绳锯作业孔间距4m。

（4）将绳锯链条穿入绳锯作业孔进行水平切割，每台机器每次切割4m，将道床板与仰拱填充层切割分离，图1中6显示了界面处水平切割。切割后，切割缝采用垫板进行临时支撑，在无砟轨道两侧安装限位装置。

（5）将切割缝内的垫板移除，道床板下落后，测量无砟轨道高程，标记未达到设计下落量的无砟轨道范围。

（6）在未达到设计下落量的无砟轨道范围内，采用绳锯对已经贴合的原切割缝进行二次切割，待切割全部完成道床板二次下落后，再次测量无砟轨道高程，标记未达到设计下落量的无砟轨道范围。

（7）重复上述操作，至无砟轨道下落量全部满足设计要求为止。如重复切割多次后，无道床板难于回落，原切割缝难于密贴，可采用绳锯将最大上拱处16号与17号轨枕间的道床板竖向切断，解除道床板束缚，确保道床板回落，道床板竖向切割如图2所示。

（8）采用千斤顶将道床板顶起，安装精调装置，配合全站仪、水准仪等测量设备，将道床板精调至设计高度。

（9）将切割缝封闭安装注浆管和排气管，灌注高分子类填充材料。

（10）对将整治区域的无砟轨道进行植筋锚固，并精调扣件系统，恢复线路平顺性。

实施例3

最大上拱量较低的路基段和桥梁段无砟轨道上拱整治方法，所述方法包括以下内容：

（1）施工前测量无砟轨道几何状态初始数据，按照2m划分切割单元，并核对无砟轨道每根轨枕位置的垂向调整量，建立数据联控网。该整治区段内的每根轨枕的垂向设计回落量如表3所示。

表3无砟轨道设计回落量

（2）整治区段两端道床板植筋锚固，植筋锚固长度10m，植筋锚固示意图如图3所示，垂直于线路方向每行设置4个植筋孔，相邻两行间距1.3m。

（3）在无砟轨道支承层与道床界面处或支撑结构混凝土上钻取横穿无砟轨道的绳锯作业孔，图1中6显示了界面处绳锯作业孔位置，图1中8显示了支撑结构混凝土的绳锯作业孔。绳锯作业孔直径25mm，沿线路方向相邻绳锯作业孔间距2m。

（4）将绳锯链条穿入绳锯作业孔沿线路方向进行水平切割，每台机器每次切割2m，将道床与支撑结构混凝土切割分离或在支撑结构混凝土上形成连续的切割缝，图1中10显示了界面处水平切割，图1中9显示了支撑结构混凝土处水平切割。切割后，切割缝采用垫板进行临时支撑，在无砟轨道两侧安装限位装置。

（5）采用绳锯将最大上拱处25号与26号轨枕间的无砟轨道竖向切断，或将最大上拱处25号与26号轨枕间的无砟轨道及两端1号和48号轨枕处的无砟轨道竖向切断，无砟轨道竖向切断如图2所示。

（6）将切割缝内的垫板移除，无砟轨道下落后，测量无砟轨道高程，标记未达到设计下落量的无砟轨道范围。

（7）在未达到设计下落量的无砟轨道范围内，采用绳锯对已经贴合的原切割缝进行二次切割，待切割全部完成无砟轨道二次下落后，再次测量无砟轨道高程，标记未达到设计下落量的无砟轨道范围。

（8）重复上述操作，至无砟轨道下落量全部满足设计要求为止。

（9）采用千斤顶将道床或切割上部的支承层顶起，安装精调装置，配合全站仪、水准仪等测量设备，将无砟轨道精调至设计高度。

（10）将切割缝封闭安装注浆管和排气管，灌注高分子类填充材料。

（11）对将整治区域的无砟轨道进行植筋锚固，并精调扣件系统，恢复线路平顺性。