CN103306170A - 一种预制短板浮置道床及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种预制短板浮置道床及施工方法，本发明属于铁路道床。其包括浮置板、调高垫片、剪力铰和弹性隔振器，弹性隔振器设置在浮置板的预留通孔内，预留通孔的内壁上设置支承挡块或者设有支承挡块的联结套筒，浮置板通过支承挡块支承于弹性隔振器上，调高垫片设置在支承挡块与弹性隔振器之间，浮置板之间设置剪力铰，浮置板为3～8m的预制短板，预制短板两端的弹性隔振器分别设置在沿钢轨纵向最靠外扣件的内侧，该弹性隔振器的垂向刚度是预制短板中其他位置弹性隔振器垂向刚度的至少1.5倍。本发明实现了浮置板的预制式生产和吊运式施工，通过设置不同垂向刚度的弹性隔振装置，保障了浮置道床结构在行车过程中的稳定性和安全性，提高了施工速度，有利于缩短工期，降低施工难度，节约生产成本。

Description

一种预制短板浮置道床及施工方法

技术领域

本发明属于铁路道床，尤其是涉及一种铁路的轨道结构，具体可以是铁路、地铁、城市铁路、高架轻轨、高速铁路等道床。

背景技术

振动和噪声是人们公认的影响面最为广泛的一种公害，也是近年来轨道交通发展所面临的一项亟待解决的难题。现有轨道交通的减振降噪技术中，实践应用最为成功的是构件浮置技术，典型的是浮置道床技术，其隔振效率高，工作性能稳定，已经成为业内的共识，例如专利号为ZL200410035441.1的中国专利公开的内置式浮置道床结构。但是现有浮置道床的施工周期普遍较长，标准浮置板长度为25m，最早全部在隧道内进行施工的速度只能实现平均每个工作组每天完成5m；而后青岛隔而固公司研发出钢筋笼施工工艺，即在地面先绑扎好钢筋笼后再吊装进入隧道内进行混凝土灌注的施工方法，将每个工作组每天的工作进度提高到30m左右。可是由于钢筋笼尺寸较大，向隧道内运输时经常需要在隧道上开设专门的通道，十分不便，另外，钢筋笼施工法虽然大幅提高了施工进度，但仍然不能很好地满足工程建设工期的要求，许多地铁隔振地段因工期无法满足而被迫放弃使用浮置道床隔振技术。目前在其他领域有一些预制形式的高效施工方法，例如高架桥梁建设中普遍采用了分段预制桥身，然后现场吊装施工的技术方法，显著提高了施工速度，但由于隧道内空间有限，而且现有隧道内吊装运输工具的承载能力有限，传统25m长度的浮置板无法直接借鉴高架桥梁的施工方式，在地面预制后再实施吊运进入隧道，因此这类技术方案一直无法在浮置道床工程建设中得到应用。如何进一步提高施工速度，已经成为制约浮置道床技术进一步推广应用的业内难题。

发明内容

本发明的目的之一在于克服上述缺陷，提供一种可以实现预制浮置板构件，从而大幅提高施工速度的预制短板浮置道床。

本发明预制短板浮置道床是这样实现的，包括浮置板、调高垫片、剪力铰和弹性隔振器，弹性隔振器设置在浮置板的预留通孔内，预留通孔的内壁上设置支承挡块或者预留通孔内嵌置设有支承挡块的联结套筒，浮置板通过支承挡块支承于弹性隔振器上，调高垫片设置在支承挡块与弹性隔振器之间，浮置板之间设置剪力铰，其特征在于浮置板采用长度为3～8m的预制短板，预制短板两端的弹性隔振器分别设置在沿钢轨纵向最靠外扣件的内侧，并且该弹性隔振器的垂向刚度是预制短板中其他位置弹性隔振器垂向刚度的至少1.5倍。

所述弹性隔振器的形式可以多种多样，具体可以为钢弹簧隔振器、橡胶隔振器、橡胶金属复合隔振器或空气弹簧隔振器。

本发明的另一个目的在于提供一种上述预制短板浮置道床的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)按照设计图纸在地面生产场所制作预制短板；

(2)将预制短板运输至施工地点，并利用吊装设备运送至隧道内指定地点，进行位置精确调整；

(3)安装弹性隔振器，并利用调高垫片实现预制短板的调高和调平；

(4)完成钢轨和扣件的组装和几何尺寸调整；

(5)利用上置式的剪力铰将预制短板依次连接在一起，构成连续的道床；

(6)在道床上继续安装其他的辅助设施后，即得到所述预制短板浮置道床。

与现有技术相比，本发明预制短板浮置道床具有如下特点：

(1)将浮置板的长度从传统的25m缩短至3～8m，彻底解决目前隧道空间受限和吊装工具承载不足的问题，运输和吊装都十分方便快捷；

(2)浮置板采用预制短板，其制造工艺由传统的隧道内灌注改为地面预制，生产过程不再受隧道内空间的限制，大大提高了生产效率，生产周期大幅缩短，产品质量也更容易保证；

(3)弹性隔振器中采用不同刚度的弹性元件，通过提高预制短板端部弹性隔振器中弹性元件的垂向刚度，提高局部承载能力，克服了单块预制短板较传统浮置板长度缩短后重量变轻，车辆从一端进入时另一端容易产生翻翘的不良影响，限制了钢轨的变形，因此可以保证行车的安全性、稳定性及舒适性；

(4)试铺实验表明，本发明预制短板浮置道床的施工速度可以实现每个工作组每天完成50m以上，施工效率得到了极大地提升。

(5)浮置板采用预制短板，向隧道内运输时从任何一个施工入口都可以实现，不需要再设置专门的运输通道，更加方便，也更经济。

本发明预制短板浮置道床利用长度为3～8m的预制短板替代传统25m长的浮置板，实现了浮置板的预制式生产和吊运式施工，又通过设置不同垂向刚度的弹性隔振装置，保障了浮置道床结构在行车过程中的稳定性和安全性，大大提高了施工速度，有利于进一步缩短工期，降低施工难度，节约生产成本。本发明预制短板浮置道床的施工方法，操作性强，简单实用，与现有浮置道床施工工艺相比工作效率大大提高。综上所述，本发明预制短板浮置道床实用性强，安全可靠，性价比更高，其施工方法实用高效，市场应用前景十分广阔。

附图说明

图1为本发明预制短板浮置道床的结构示意图之一。

图2为图1中预制短板的结构示意图。

图3为图1中的A-A剖视图。

图4为图1中的B-B剖视图。

图5为本发明预制短板浮置道床的结构示意图之二。

图6为图4中预制短板的结构示意图。

图7为图4中的C-C剖视图。

图8为图4中的D-D剖视图。

具体实施方式

实施例一

如图1所示本发明预制短板浮置道床的一段典型结构，以采用图2所示结构的预制短板作为浮置板为例，预制短板长度为8m，预制短板上一体化设置有锚固件6，此外，每块预制短板上还设置有八个预留通孔7，为了便于说明，将预制短板依次编号为1、2和3，下面结合对预制短板2的剖视对本发明预制短板浮置道床的结构给予具体说明。如图1所示，每块预制短板由四个内置式隔振装置5及四个内置式隔振装置30给予弹性支撑，相邻的预制短板再通过剪力铰4实现纵向连接，进而拼接成连续的道床结构。其中，如图4所示，内置式隔振装置5包括弹性隔振器12及预制短板的预留通孔7内壁上一体化设置联接套筒9，弹性隔振器12通过调高垫板11支承在联接套筒9中固定设置的支承挡块10上，从而实现内置于预制短板中并对预制短板给予弹性支撑，特别要指出的是，弹性隔振器12分别设置在预制短板中沿钢轨8纵向最靠外扣件31的内侧。内置式隔振装置30的具体结构如图3所示，与内置式隔振装置5的唯一区别在于，内置式隔振装置30中采用了弹性隔振器20，其中，弹性隔振器12的垂向刚度是弹性隔振器20垂向刚度的2倍。这样，每一块预制短板分别由位于板体两端的四个弹性隔振器12和位于板体中间段的四个弹性隔振器20共同支撑，从而离开基础13表面，形成浮置结构，通过调整调高垫片11的总厚度可以实现预制短板的调高和调平，相邻的预制短板间再通过剪力铰4相连，剪力铰4分别固定连接在相邻预制短板的锚固件6上，实现相邻预制短板之间的传力。具体施工时，可以按照如下方法实施，包括如下步骤：

(1)按照设计图纸在地面生产场所制作预制短板；

(2)将预制短板运输至施工地点，并利用吊装设备运送至隧道内指定地点，进行位置精确调整；

(3)安装弹性隔振器12和20，并利用调高垫片11实现预制短板的调高和调平；

(4)完成钢轨8和扣件31的组装和几何尺寸调整；

(5)利用上置式的剪力铰4将预制短板依次连接在一起，构成连续的道床；

(6)在道床上继续安装其他的辅助设施后，即得到所述本发明预制短板浮置道床。

本例所述的本发明预制短板浮置道床，利用长度为8m的预制短板替代传统25m长的浮置板，实现了浮置板的预制式生产和隧道内吊运式施工，又通过在预制短板两端设置垂向刚度较大的弹性隔振器，提高局部承载能力，有利于防止总质量较轻的预制短板在一端承载时另外一端发生翻翘，保障了浮置道床结构在行车过程中的稳定性和安全性，大大提高了施工速度，有利于进一步缩短工期，降低施工难度，节约生产成本。本发明预制短板浮置道床实用性强，安全可靠，性价比更高，市场应用前景十分广阔。

需要指出的是，本例以全部采用长度为8m、设置有8个预留通孔7的的预制短板作为浮置板为例进行说明，实际应用中，预制短板的长度可以根据工程需要适当变化，但为了便于在隧道内进行吊运施工，一般来说预制短板的长度控制在3～8m范围内。此外，根据预制短板的长度不同，板体上设置的预留通孔数量也可以适当变化，例如对于6m长的预制短板，也可以在板体上设置六个预留通孔7。另外，要说明的是，在同一段本发明预制短板浮置道床中，也可以采用不同长度的预制短板。

在本例的技术方案中，弹性隔振器的形式可以多种多样，具体可以为钢弹簧隔振器、橡胶隔振器、橡胶金属复合隔振器或空气弹簧隔振器，只要能够满足隔振的需要，都可以应用于本发明之中。需要注意的是，为了控制预制短板一端受力时另一端的翻翘，预制板两端采用的弹性隔振器的垂向刚度是预制短板中其他位置弹性隔振器垂向刚度的至少1.5倍，在本例中仅为2倍为例进行说明。

另外，为了便于实施高度调整，调高垫片11可以设置多块，并且厚度也可以有所不同。需要说明的是，为了优化使用过程中预制短板的受力，弹性隔振器12应设置在预制短板中沿钢轨8纵向最靠外扣件31的内侧，也就是说弹性隔振器12与预制短板的板端之间要保证设置有一个扣件。

实施例二

如图5所示本发明预制短板浮置道床，与实施例一的区别在于，采用图6所示结构的预制短板作为浮置板，每块预制短板上设置有8个与弹性隔振器配合的限位槽15。为了便于说明，将预制短板依次编号为17、18和19，下面结合对预制短板18的剖视对本发明预制短板浮置道床的结构给予具体说明。如图5所示，预制短板由四个弹性隔振装置35及四个弹性隔振装置36给予弹性支撑，脱离基础13表面，相邻的预制短板再通过剪力铰4实现纵向连接，进而拼接成浮置的道床结构。其中，如图7和图8所示，弹性隔振装置35包括侧置在预制短板的限位槽15内的弹性隔振器20和调高垫片11，弹性隔振器20通过调高垫片11支承着预制短板；弹性隔振装置36包括侧置在预制短板的限位槽15内的弹性隔振器12和调高垫片11，弹性隔振器12通过调高垫片11支承着预制短板。需要指出的是，本例中，弹性隔振器12的垂向刚度是弹性隔振器20垂向刚度的1.5倍。

具体施工时，可以按照如下方法实施，包括如下步骤：

(1)按照设计图纸在地面生产场所制作预制短板；

(2)将预制短板运输至施工地点，并利用吊装设备运送至隧道内指定地点，进行位置精确调整；

(3)安装弹性隔振器12和20，并利用调高垫片11实现预制短板的调高和调平；

(4)完成钢轨8和扣件31的组装和几何尺寸调整；

(5)利用剪力铰4将预制短板依次连接在一起，构成连续的道床；

(6)在道床上继续安装其他的辅助设施后，即得到本发明预制短板浮置道床。

与实施例一相同，本发明技术方案中，为了优化使用过程中预制短板的受力，弹性隔振器12应设置在预制短板中沿钢轨8纵向最靠外扣件31的内侧，此外，根据实际工程需要，弹性隔振器12的垂向刚度可以是弹性隔振器20垂向刚度的1.5倍或者大于1.5倍，工程应用时应根据实际需要通过计算确定。

需要指出的是，本发明中预制短板的横截面形状并不局限于上述实施例中所述的形状，根据工程需要，预制短板也可以设置成其他形状，只要基于本发明的技术原理，都可以应用于本发明，也都在本发明的保护范围内。另外，基于本发明所述的技术原理，也可以在预留通孔的内壁直接设置支承挡块，来替代预留通孔内嵌置设有支承挡块的联结套筒的技术方案，也可以起到同样的效果。与现有技术相比，本发明预制短板浮置道床都具有如下特点：(1)将浮置板的长度从传统的25m缩短至3～8m，彻底解决目前隧道空间受限和吊装工具承载不足的问题，运输和吊装都十分方便快捷；(2)浮置板采用预制短板，其制造工艺由传统的隧道内灌注改为地面预制，生产过程不再受隧道内空间的限制，大大提高了生产效率，生产周期大幅缩短，产品质量也更容易保证；(3)弹性隔振器中采用不同刚度的弹性元件，通过提高预制短板端部弹性隔振器中弹性元件的垂向刚度，提高局部承载能力，克服了单块预制短板较传统浮置板长度缩短后重量变轻，车辆从一端进入时另一端容易产生翻翘的不良影响，限制了钢轨的变形，因此可以保证行车的安全性、稳定性及舒适性；(4)试铺实验表明，本发明预制短板浮置道床的施工速度可以实现每个工作组每天完成50m以上，施工效率得到了极大地提升；(5)浮置板采用预制短板，向隧道内运输时从任何一个施工入口都可以实现，不需要再设置专门的运输通道，更加方便，也更经济。

Claims (3)

1.一种预制短板浮置道床，包括浮置板、调高垫片、剪力铰和弹性隔振器，弹性隔振器设置在浮置板的预留通孔内，预留通孔的内壁上设置支承挡块或者预留通孔内嵌置设有支承挡块的联结套筒，浮置板通过支承挡块支承于弹性隔振器上，调高垫片设置在支承挡块与弹性隔振器之间，浮置板之间设置剪力铰，其特征在于浮置板采用长度为3～8m的预制短板，预制短板两端的弹性隔振器分别设置在沿钢轨纵向最靠外扣件的内侧，并且该弹性隔振器的垂向刚度是预制短板中其他位置弹性隔振器垂向刚度的至少1.5倍。

2.根据权利要求1所述的预制短板浮置道床，其特征在于弹性隔振器为钢弹簧隔振器、橡胶隔振器、橡胶金属复合隔振器或空气弹簧隔振器。

3.根据权利要求1或2所述预制短板浮置道床的施工方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)按照设计图纸在地面生产场所制作预制短板；

(2)将预制短板运输至施工地点，并利用吊装设备运送至隧道内指定地点，进行位置精确调整；

(3)安装弹性隔振器，并利用调高垫片实现预制短板的调高和调平；

(4)完成钢轨和扣件的组装和几何尺寸调整；

(5)利用剪力铰将预制短板依次连接在一起，构成连续的道床；

(6)在道床上继续安装其他的辅助设施后，即得到所述预制短板浮置道床。

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