特殊限制条件中地铁道床混凝土置换工艺

技术领域

本发明属于一种混凝土置换工艺，具体涉及一种特殊限制条件中地铁道床混凝土置换工艺。

背景技术

地铁采用的无咋道床是钢筋混凝土结构，因长期受到外来水侵蚀、碱性物质性变、碾压震动等作用，混凝土结构的初始功能不断衰减，会出现混凝土组分逐渐离析溢出、结构开裂、断层剥落、变形塌陷及解体倾向等现象，并随时间的推移，轨道的几何尺寸已无法保持原状，严重威胁到地铁列车的运营安全。

当道床混凝土坏损，回影响到地铁安全运营，需要对道床混凝土置换修复。然而对于城市的繁忙交通来说，地铁停运会对人们的正常生活带来严重影响，同时对其它交通方式产生巨大压力。为了保证正常的交通状况，需要在地铁不停运情况下，对道床混凝土置换修复，保证了地铁运营。

然而在地铁不停运的条件下进行道床置换修复，面临诸多无法逾越的难题，如：（1）国内没有可借鉴的先例，现有的城市地铁运营公司也没有相同的案例及可行的方案；（2）相关专家提不出规范可行的维修方案；（3）混凝土建筑规范，普通混凝土浇筑28天后才能达到设计承载要求，混凝土在固化期间受外力或震动会解体，地铁每日间休时为5小时，期间检修作业为4小时，混凝土浇筑成型固化（强度达到C30）只有3.5小时；（4）破损道床混凝土不能一次大面积拆除，否则就没有约束道轨和固定小轨枕的牢固基础，地铁也就无法运营；（5）拆除道床混凝土不能对周围的混凝土和内部钢筋造成扰动，否则修复施工就是暂时的，没有耐久性；（6）混凝土拆除之后约束支撑轨道和替代小轨枕的工具需要符合稳定、安全、绝缘的要求，同时要满足杂散电流防护标准；（7）绝大多数道床混凝土出现损坏是外来水的侵入，周围结构内的水及外来水会影响新浇筑混凝土水化反应及强度；（8）新浇筑部位两侧的混凝土不得在浇筑完成次日拆除置换，避免新浇筑部位混凝土扰动；（9）置换过程中每组车轮不能同时压在正在施工的部位上；（10）分块置换施工会出现较多的施工缝，打破了有关施工缝留置的建筑规范；（11）道床拆除过程中会损坏杂散电流收集网钢筋，破坏杂散电流防护标准。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在的缺点而提出的，其目的是提供一种特殊限制条件中地铁道床混凝土置换工艺。

本发明的技术方案是：

一种特殊限制条件中地铁道床混凝土置换工艺，包括以下步骤：

（1）设置帷幕止水

分别在施工区域两端以梅花分布打三排注浆孔，孔距300mm，孔深500mm，安装止水针头，确保针头完好，无渗漏，然后再灌注改性环氧树脂止水浆料，阻断外来水侵入施工部位；

（2）设置安全设施，对轨道进行拉撑

道心清理后，用硬砸木对脱空的道床和小轨枕下填塞加固和固定，对道心两侧道床混凝土支顶进行加固；

（3）连点式静力分割混凝土

采用连点式机械钻孔的方法将需要拆除部位混凝土结构与整体结构分割开，打孔深度根据拆除深度而定，打孔过程中不能破坏结构内钢筋；

（4）静力拆除混凝土

使用小型混凝土破拆工具拆除静力分割范围内的道床混凝土，拆除过程中采用分层剔除的方法拆除，避免破坏钢筋；

（5）拆卸、组装轨枕

拆卸小轨枕，清理轨枕上的杂物，并对小轨枕及其配件进行检查，将小轨枕及其配件存放好，已损坏的部分及时更换；

（6）轨道支撑

道床混凝土拆除时，对每个拆除部位的轨道设置轨距杆，进行临时支撑加固；

（7）人工清水

将渗透进入到施工部位的水清理干净至无明水残留；

（8）补、植筋

对混凝土拆除过程中破坏到的钢筋进行补筋、植筋；

（9）深度止水处理

拆除后道床混凝土的底部和周围混凝土结构的渗水通道用高密度水泥渗透结晶材料进行封堵；

（10）施工界面处理

将道床混凝土与基础混凝土界面清理干净，再涂刷高密度水泥渗透结晶材料做防水处理，施工过程中进行二次重叠涂刷；对于光滑的接触面上做凿毛处理；

（11）轨道测量与精调

在混凝土浇筑前，将轨道及轨枕精确调整到原设计标高；

（12）支模板：

安装支模板，确保表面平整，拼缝严密；

（13）混凝土浇筑：

将混凝土材料与水按要求比例进行现场搅拌浇筑，并留置试块，对浇筑面进行找平，并做泛水坡；

（14）轨道几何状态监测

施工过程中对施工完成部位的轨道几何状态进行实时监测。

所述补、植钢筋规格高于原钢筋，钢筋采用焊接连接。

所述步骤（13）中泛水坡制作时，道床顶面横向向水沟侧设3%的泛水坡，曲线地段降低股一侧道床顶面的横向泛水坡不小于1%。

所述步骤（4）静力拆除混凝土时，不得拆除前一日新浇筑部位两侧的混凝土。

所述步骤（4）静力拆除混凝土时，每块道床混凝土拆除后需要间隔再拆除，并且左右轨道下相同位置的道床不能同时拆除。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种特殊限制条件中地铁道床混凝土置换工艺，选择特种混凝土材料施工；对道床混凝土采用分块拆除置换的方法，避免了因钢轨长时间大跨度悬空，造成列车脱轨；采用高密度水泥渗透结晶材料对混凝土新老界面进行处理，使新老混凝土连接密度、强度提高9%以上，有效的解决了施工缝弱项，保障结构整体性指标要求；拆除混凝土采用连点式静力分割、静力拆除的方法，减小对拆除区域周围的影响，避免对周围混凝土造成扰动，避免破坏结构内受力钢筋，及通过钢筋震动传导使之与混凝土连接出现发丝缝和结构离析。为了防止外来水对混凝土浇筑质量的影响，在施工区域周围以梅花排列方式设置帷幕隔水，封堵结构内渗水通道，阻断外来水的进入，保证混凝土浇筑过程中因外来水影响工程质量。在道床拆除置换过程中，间隔拆除，确保每组车轮只能有一个车轮压在正在施工的道床混凝土上；采用小孔径连点式静力分割避免破坏结构内钢筋，影响结构受力及杂散电流防护；如果有钢筋损坏，采用高规格钢筋焊接连接，确保杂散电流收集网钢筋的整体性。

附图说明

图1是本发明实施例1中道床混凝土置换组对位置示意图。

其中：

1 道轨 2 轨枕。

具体实施方式

下面结合说明书附图及实施例对本发明特殊限制条件中地铁道床混凝土置换工艺进行详细说明：

实施例1

一种特殊限制条件中地铁道床混凝土置换工艺，包括以下步骤：

（1）设置帷幕止水

分别在施工区域两端以梅花分布打三排注浆孔，孔距300mm，孔深500mm，安装止水针头，确保针头完好，无渗漏，然后再灌注改性环氧树脂止水浆料，阻断外来水侵入施工部位。

（2）设置安全设施，对轨道进行拉撑与支撑

道心清理后用硬砸木对脱空的道床和小轨枕下填塞加固和固定。对道心两侧道床混凝土支顶加固，防止因列车震动而导致道床下沉。

道床混凝土拆除时，设置轨距杆防止轨道产生横向移位，保持双轨水平距离不变。设置支撑保证列车可以稳定地行驶。为保证混凝土2:00前浇筑完成，所以道床拆除部位无法当天浇筑混凝土，为防止轨道发生水平或垂直位移，需要对每个拆除部位的轨道进行临时支撑加固，支撑具有稳定、绝缘等特性，保证列车运营安全。

（3）连点式静力分割混凝土

采用连点式机械钻孔的方法将需要拆除部位混凝土结构与整体结构分割开，打孔深度根据拆除深度而定，打孔过程中不能破坏结构内钢筋，造成杂散电流防护结构破坏，防止混凝土拆除过程中造成周围混凝土结构扰动。

（4）静力拆除混凝土

使用风镐等小型混凝土破拆工具拆除静力分割范围内的道床混凝土，拆除过程中采用分层剔除的方法拆除，避免震动过大，造成周围结构扰动，拆除过程中避免破坏钢筋，造成杂散电流收集网被破坏。

（5）拆卸、组装轨枕

为了保证拆除深度及基底界面防水处理，需要拆卸小轨枕，清理轨枕上的杂物，并对小轨枕及其配件进行检查，将小轨枕及其配件存放好，已损坏的及时更换。小轨枕为预制件，如拆除过程中小轨枕损坏须更换，所有绝缘垫换新，部分损坏零部件换新，测量监测并调整小轨枕的位置及方向，有专人使用专业工具组装。

（6）轨道支撑

为保证混凝土2:30前浇筑完成，所以道床拆除部位无法当天浇筑混凝土，为防止轨道发生水平或垂直位移，需要对轨道进行临时支撑加固，使用自制支撑设备对轨道进行支撑加固，使轨道保持水平距离和垂直高度不变，确保运营安全。

（7）人工清水

结构内所含的外来渗透水进入到施工部位，为保证施工质量，将水清理干净，不能有明水残留。

（8）补、植筋

如道床混凝土拆除过程中破坏到钢筋，必须补筋、植筋。补、植钢筋规格高于原钢筋，钢筋采用焊接连接。

（9）深度止水处理

拆除后道床混凝土的底部和周围混凝土结构的渗水通道用高密度水泥渗透结晶材料进行封堵，保证混凝土浇筑过程中或者固化过程中不能被外来水侵入。

（10）施工界面处理

为了防止道床混凝土与基础混凝土界面连接处出现裂缝，孔洞，进而演变为渗水通道，必须将连接界面清理干净，再涂刷高密度水泥渗透结晶材料做防水处理，施工过程中有二次重叠涂刷。对于光滑的接触面上还需做凿毛处理。

（11）轨道测量与精调

在混凝土浇筑前由专业轨道测量人员、调整人员将轨道及轨枕精确调整到原设计标高，使轨道、轨枕恢复原设计标高。

（12）支模板

要求表面平整，拼缝严密，吸湿性小，支撑牢固。

（13）混凝土浇筑

将混凝土材料与水按要求比例进行现场搅拌浇筑，并留置试块。浇筑面找平，做泛水坡，道床顶面横向向水沟侧设3%的排水坡，曲线地段因设轨道超高而旋转抬高及降低轨道和短轨枕时，道床顶面随轨道旋转，应保证降低股一侧道床顶面的横向排水坡不小于1%。

（14）混凝土养护

在固化过程中需要进行水养护，采用在混凝土强度C20时使用环境温度水，养护过程中水温逐渐降低至1℃，从而确保混凝土固化后膨胀倍率控制在0.03%。

（15）轨道几何状态监测

施工过程中专业人员对以施工完成部位的轨道几何状态进行实时监测，保证轨道几何尺寸不发生变形，确保列车运行安全。

道床混凝土置换时根据道轨1和其下轨枕2的位置，需要按照下述组队原则进行。

道床混凝土置换组对原则：

（1） 车轮轮距为2.2m，浇筑部位应满足列车轮不能同时压在新拆除或浇筑置换点上；

（2） 新浇筑部位两侧的混凝土不得在浇筑完成次日拆除置换；

（3） 以图1为例的道床混凝土置换，组对置换顺序按表1进行：

表1组对置换顺序表

本发明的优点：

（1）本发明经过大量的研究和模拟试验，确定了水平轨矩拉撑、悬轨支架、点连式静力分割、静力拆除、高技术材料浇筑、施工缝渗透连接、帷幕隔水、分块置换、降温养护等一系列方法，通过数次设计院及专家的评审答辩，均认为是一种有效可行的方案。

（2）对国内外相关材料进行筛选，选择以波特兰水泥、石英石和石英砂等为主要成分，具有高强、早凝、微膨胀的特性的特种混凝土材料。对每一种材料在不同的环境、温度、湿度等条件下，反复试验固化时间、质量强度、膨胀倍率、水灰比变化、终期指标和全程数据，最终选定了德国的一款产品。模拟施工环境、温度对该材料的水灰比进行上百次测试，将水灰比精确到每立方米10ml以内。在固化过程中需要进行水养护，采用在混凝土强度C20时使用环境温度水，养护过程中水温逐渐降低至1℃，从而确保混凝土固化后膨胀倍率控制在0.03%。

（3）对道床混凝土采用分块拆除置换的方法，避免了因钢轨长时间大跨度悬空，造成列车脱轨。但是该方法打破了建筑规范关于施工缝的要求，施工缝增多会影响道床结构的整体性，是渗水的薄弱环节，影响浇筑质量。为此我们利用一种美国的高密度水泥渗透结晶材料（Penetron Integral Capillary Concrete Waterproofing Systems）对混凝土新老界面进行处理，该材料可以同时向新老混凝土双向内渗透结晶，使新老混凝土连接密度、强度提高9%以上，有效的解决了施工缝弱项，保障结构整体性指标要求。

（4）拆除混凝土采用连点式静力分割、静力拆除的方法，减小对拆除区域周围的影响，避免对周围混凝土造成扰动，避免破坏结构内受力钢筋，及通过钢筋震动传导使之与混凝土连接出现发丝缝和结构离析。

（5）在地铁不停运的情况下，每天允许施工时间是0：00-4：30，特种混凝土强度达到C30需要3.5-4小时，所以混凝土拆除当天无法完成浇筑施工，为防止轨道发生水平或垂直位移，对每个拆除部位的轨道进行支撑加固，支撑必须稳定牢固，防止列车车轮碾压产生震动，同时避免列车碾压使轨道几何尺寸发生变化，危及列车运营；支撑还要具有绝缘性，防止钢轨因杂散电流产生电化学腐蚀。

（6）为了防止外来水对混凝土浇筑质量的影响，在施工区域周围以梅花排列方式设置帷幕隔水，封堵结构内渗水通道，阻断外来水的进入，保证混凝土浇筑过程中因外来水影响工程质量。

（7）在道床拆除置换过程中，考虑到列车最小车轮轮距是2.2米，且每块道床混凝土拆除后需要间隔再拆除，并且左右轨道下相同位置的道床也不能同时拆除，确保每组车轮只能有一个车轮压在正在施工的道床混凝土上。

（8）采用小孔径连点式静力分割避免破坏结构内钢筋，影响结构受力及杂散电流防护；如果有钢筋损坏，采用高规格钢筋焊接连接，确保杂散电流收集网钢筋的整体性。