本发明涉及一种现浇道床板式无砟轨道道床板整体更换方法，属于高速铁路无砟轨道结构养护维修技术领域。
背景技术：
目前，我国高速铁路现浇道床板式无砟轨道主要有crtsⅰ、crtsii型双块式无砟轨道及长枕埋入式无砟轨道。其中，crtsi型双块式无砟轨道是将预制的双块式轨枕组装成轨排，以现场浇筑混凝土的方式将轨枕浇入均匀连续的钢筋混凝土道床内的无砟轨道结构型式；crtsii型双块式无砟轨道以现场浇筑混凝土方式，将预制的双块式轨枕组装成轨排通过机械振动法嵌入均匀连续的钢筋混凝土道床内的无砟轨道结构型式。
随着服役时间的延长及各种复杂条件综合因素作用下，个别现浇道床板式无砟轨道的预制轨枕及现浇道床板出现了裂损、掉块、材料软化、界面离缝、冒浆、碱骨料反应及轨道几何形位变化等病害情况，当病害发展到一定程度时，需要对伤损的道床板及轨枕进行修复，以确保无砟轨道的安全性、稳定性和耐久性。但现浇道床板式无砟轨道的现场连续浇筑的钢筋混凝土道床板结构特征也决定了其难以在不影响线路正常运营的情况下在天窗时间内对道床板混凝土进行重新浇筑修复。
目前，国内对现浇道床板式无砟轨道结构道床板病害的维修整治根据具体情况主要采用两种方法。一种是道床板或轨枕病害相对较轻时，通过外部修补、注胶、植筋、局部凿除后重新浇筑等方式进行修复；另一种是对于道床板或轨枕病害相对严重时通过切断钢轨后进行凿除后重新修复的方式进行修复。以上方法对于连续损伤的道床板或者轨枕在整治时存在工作量大、工效低、部分病害不能根治、切断钢轨对线路损伤大及对铁路运营影响大等缺陷。
目前，国内针对现浇轨道板式无砟轨道道床板维修相关研究正在逐步展开，主要集中在外部修复方面；对现浇道床板病害进行整体修复、彻底根治方面仅开展了少量试验研究。其中，专利“高铁无砟轨道维修整体道床切割运输方法（201710160657.8）”仅提供了一种道床切割运输方法，而未体现后续线路恢复问题；且该方法必须下切割钢轨情况下进行，且对运营线路影响大，很难在天窗时间内实施。
综上所述，针对现浇道床板式无砟轨道的现浇道床板的整体更换，目前国内还没有成熟的快捷、成套、专业、系统、通用的施工维修方法。
技术实现要素：
本发明针对现浇道床板式无砟轨道的道床板在进行更换时因重新浇筑的混凝土需要较长凝结时间问题，较难在天窗时间内完成对道床板进行整体更换的弊端以及目前采用的方法在局部整治时需切断钢轨的弊端，发明了一种适用于天窗时间内实施的、不切断钢轨情况下，能够对现浇道床板式无砟轨道的道床板进行更换的方法。该方法施工快捷、实用可靠、成本经济，能够满足高速铁路无砟轨道快速、高质量修复要求。
本发明采用以下技术方案实现上述目的。
本发明涉及一种现浇道床板式无砟轨道的道床板整体更换方法。其基本流程为：在确认需整体更换道床板尺寸后对待更换道床板两端非更换道床板进行植筋加强，并对待更换道床板两侧进行横向限位后对道床板两端进行切割，再用提前在线下整体预制并预留连接筋的新道床板整体更换待更换道床板，最后恢复轨道结构纵连及整体性。
一种现浇道床板式无砟轨道的道床板整体更换方法，所述的道床板更换工艺具体包括以下步骤。
（1）现场调查现浇式无砟轨道道床板及预制轨枕的病害情况，确定需整体更换的道床板及轨道吊车配合吊装作业位置。病害类型包括现浇道床板自身病害、预制轨枕病害、道床板与轨枕及支承层（底座）的界面病害、轨道整体高程及轨道中线偏移超限等。轨道车可在本线或者邻线配合吊装作业。该吊装作业位置由吊装作业点线路纵坡、超高及构筑物影响情况共同确认。
（2）确定道床板整体更换尺寸及切割位置。整体更换道床板尺寸主要为道床板长度、宽度、厚度及超高量。该长度根据现场道床板病害情况及轨道吊车起吊能力确认。道床板切割位置位于相邻两根轨枕中间位置。
（3）待更换道床板两端的非更换道床板进行钻孔植筋。植筋的数量、位置、深度、植筋直径及长度范围由具体轨道结构、轨道铺设温度及道床板更换时温度等条件共同确认。
（4）待更换道床板两侧通过限位装置进行横向限位。限位方式根据具体情况可以采用植筋后制作钢筋混凝土限位块方式，植筋安装限位压紧机械装置或利用现场构筑物（如邻线）进行限位的方式。
（5）待更道床板两端在预定位置处横向贯通切割。切割深度为横线贯通道床板断面（包括钢筋），切割方式根据具体情况包括如下四种。
①凿除：通过专用设备在切割缝处一定宽度范围内对道床板混凝土贯通凿除并切断纵向钢筋，同时辅以横向向内及向外拨移钢轨保证不切断钢轨的情况下凿除彻底。
②绳锯切割：通过在道床板底部或支承层上部横向贯通钻孔后通过绳锯进行整体切割。
③混凝凝土切割机切割：先将两根钢轨横向向内拨一定距离，用混凝土切割机将道床板两侧横向切割一定距离，再将两根钢轨横向向外拨开一定距离，用混凝土切割机将道床板中部剩余部分切通，以保证在不切断钢轨的情况下切割彻底。
④高压水射流切割：采用高压水射流并辅以横向向内及向外拨移钢轨，实现道床板混凝土横向贯通切割。
（6）根据线上测量的数据在线下对新道床板进行整体预制并养护。整体预制的道床板包括预制轨枕及按设计配置的钢筋。整体预制的道床板比待更换的原道床板两端各缩短一定长度，以便于线上纵连作业。新预制的道床板内设置的纵向钢筋在道床板两端预留伸出一定长度，用于线上与原有钢筋纵连。
（7）待线下预制的新道床板强度达到设计值后将其装上轨道车。
（8）轨道车组（带轨道吊车）携带预制的新道床板入场并停于计划位置。
（9）撤除待更换道床板横向限位的限位装置。同时将一定长度范围内的钢轨横向向外拨开一定距离，使得道床板可从两根钢轨形成的空间中垂直吊出。
（10）移出待更换道床板。根据具体情况可以采用如下两种方式。
①对于线路纵坡和超高均不超过轨道吊车作业限值的双线区段，通过邻线配合的轨道吊车直接吊走待更换道床板。
②对于线路纵坡或者超高超过了轨道吊车作业允许条件地段或者单线区段，则通过特制的多功能运板系统提升待更换道床板并沿线路纵向转运至轨道吊车处。
（11）对支承层的表面进行清理并凿毛，或对底座表面进行清理并重新铺设隔离层。对两端非更换道床板切割后的断面处混凝土进行凿毛处理，并凿出其端部纵连钢筋使其外漏一定长度。
（12）移入预制的新道床板。根据具体情况可以采用如下两种方式。
①对于线路纵坡和超高均不超过轨道吊车作业限值的双线区段，通过邻线配合的轨道吊车直接吊入预制的新道床板。
②对于线路纵坡或者超高超过了轨道吊车作业允许条件地段或者单线区段，则通过特制的多功能运板系统沿线路纵向从轨道吊车处转运预制的新道床板至更换位置，并控制其精确下落入位。
（13）对新道床板端部预留的纵向连接钢筋与两端非更换道床板的纵向钢筋进行连接。连接方式可以采用焊连、套筒连接、钢板连接器连接等方式。
（14）通过三维道床板精调爪对新道床板的三维位置进行精确调整。
（15）对新道床板底部的离缝采用高强、早强、高粘接、微弹性的高性能材料注入修复，并对新道床板两端的施工缝灌注早强、高强、弱收缩或微膨胀的高性能混凝土进行恢复。
（16）钢轨回位、扣件恢复、线路调整。
（17）轨道车返回。
（18）待材料强度达到设计值后开通线路。
其中，上述步骤（1）和（2）为现场调查工作；（3）、（4）和（5）为道床板更换前的准备工作，需要一个天窗来完成；步骤（6）和（7）不需要占用天窗时间，在线下完成；步骤（8）至（18）为道床板更换作业，需要一个天窗来实施。
与现有技术相比，本发明具有以下优点。
（1）该方法不需要切断钢轨，对既有线路无损伤。
（2）该方法将病害道床板整体更换而非修复，可以有效保证对病害进行彻底整治，并能保证整治质量及整治后结构耐久性。
（3）新道床板在线下整体预制，质量容易保证。
（4）所用工装设备轻便，故障率低，安全性高，确保不影响次日行车。
（5）工艺简单，便于天窗组织施工，可在2个天窗内完成对一块道床板的更换。
（6）现场应用材料仅用于离缝修复及施工缝灌注，其用量小、成本经济、性能可控，可在天窗内形成强度并满足通车条件，不影响线路正常运营。
（7）适用于多种类型高速铁路现浇道床板式无砟轨道结构（crtsⅰ、crtsⅱ型双块式无砟轨道及长枕埋入式无砟轨道）。
（8）能够满足特殊工况下（单线、大纵坡、大超高段）的现浇道床板式无砟轨道的道床板整体更换。
（9）适用于各种线路基础设施（如路基、桥、隧等）情况下的现浇道床板式无砟轨道。
综上所述，本发明与现有的现浇道床板式无砟轨道的道床板病害修复方法明显不同，本发明能够在不切断钢轨情况下，通过线下预制、线上整体更换实现现浇道床板式无砟轨道的道床板、轨枕及其界面病害修复作业，在保证质量的同时可适用于多种道床板形式并能够满足特殊工况下（单线、大纵坡、大超高段）的现浇道床板式无砟轨道道床板整体更换要求。
附图说明
图1为本发明所提供的现浇道床板式无砟轨道道床板整体更换施工工艺流程图。
图2为本发明所提供的现浇道床板式无砟轨道道床板整体更换准备工作施工示意图。
图3为本发明所提供的现浇道床板式无砟轨道道床板整体更换施工示意图。
图4为本发明所提供的现浇道床板式无砟轨道道床板整体更换施工无砟轨道横断面图。
具体实施方式
以下结合具体实施例及附图对本发明的实现和所具有的有益效果进行进一步说明，但本发明并不局限于此，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种现浇道床板式无砟轨道的道床板整体更换方法，所述方法具体包括以下内容及流程（见附图1）。
（1）现场调查现浇式无砟轨道道床板1、3-1、3-2及预制轨枕6的病害情况，确定需整体更换的道床板1及轨道吊车配合吊装作业位置。
（2）确定道床板1整体更换尺寸及切割位置2-1、2-2。
（3）待更换道床板1两端的非更换道床板3-1、3-2进行钻孔植筋5-1、5-2。
（4）待更换道床板1两侧通过限位装置4-1、4-2、4-3、4-4进行横向限位。
（5）待更道床板1两端在位置2-1、2-2处横向贯通切割。
（6）根据线上测量的数据在线下对新道床板7进行整体预制并养护。
（7）待线下预制的新道床板7强度达到设计值后将其装上轨道车。
（8）轨道车组（带轨道吊车）携带预制的新道床板7入场并停于计划位置。
（9）撤除待更换道床板1横向限位的限位装置4-1、4-2、4-3、4-4。同时将一定长度范围内的钢轨8-1、8-2横向向外拨开一定距离，使得道床板可从两根钢轨8-1、8-2形成的空间中垂直吊出。
（10）移出待更换道床板1。
（11）对支承层9的表面进行清理并凿毛。对两端非更换道床板3-1、3-2切割后的断面处混凝土进行凿毛处理，并凿出其端部纵连钢筋使其外漏一定长度。
（12）移入预制的新道床板7。
（13）对新道床板7端部预留的纵向连接钢筋10与两端非更换道床板3-1、3-2的纵向钢筋进行连接。
（14）通过三维道床板精调爪对新道床板7的三维位置进行精确调整。
（15）对新道床板7底部的离缝11进行注胶修复，并对新道床板7两端的施工缝12-1、12-2进行灌注恢复。
（16）钢轨8-1、8-2回位、扣件恢复、线路调整。
（17）轨道车返回。
（18）待材料强度达到设计值后开通线路。
其中，上述步骤（1）和（2）为现场调查工作；（3）、（4）和（5）为道床板更换前的准备工作（见附图2），需要一个天窗来完成；步骤（6）和（7）不需要占用天窗时间，在线下完成；步骤（8）至（18）为道床板更换作业（见附图3、4），需要一个天窗来实施。