CN106049193A

CN106049193A - 一种用于路基段高速铁路无砟轨道中线纠偏方法

Info

Publication number: CN106049193A
Application number: CN201610321864.2A
Authority: CN
Inventors: 翁智财; 郑新国; 谢永江; 刘竞; 李书明; 曾志; 杨德军; 程冠之; 王月华; 朱长华
Original assignee: BEIJING TIEFENG ARCHITECTURAL ENGINEERING TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd; China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS; Railway Engineering Research Institute of CARS
Current assignee: Beijing Tiefeng Construction Engineering Technology Co ltd; China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS; Railway Engineering Research Institute of CARS; Beijing Tieke Special Engineering Technology Co Ltd
Priority date: 2016-05-17
Filing date: 2016-05-17
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2036-05-17
Also published as: CN106049193B

Abstract

本发明提供了一种用于路基段高速铁路无砟轨道中线纠偏方法，包括以下步骤：测量无砟轨道线路的中线偏移量及沉降量；分析测量数据，并结合轨道结构特点，分别在无砟轨道结构整体道床下部和侧面设置抬升点和顶推点；在抬升点安装抬升装置，将无砟轨道整体道床及上部结构微量抬升，顶松整体道床与级配碎石之间的界面后再卸载回落；在顶推点安装顶推装置，通过分组加载、逐级顶推，将无砟轨道线路纠偏至设计位置；线路中线纠偏完毕，进行线路恢复作业，采用聚合物水泥砂浆将无砟轨道整体道床下部空隙填充饱满，通过精调扣件系统，恢复线路平顺性。本发明可在天窗时间内安全、快速有效地解决路基段无砟轨道线路中线偏移问题，恢复线路平顺性。

Description

一种用于路基段高速铁路无砟轨道中线纠偏方法

技术领域

本发明属于高速铁路无砟轨道修复技术领域，具体涉及一种用于路基段高速铁路无砟轨道中线纠偏方法。

背景技术

无砟轨道具有良好的平顺性、稳定性和耐久性，以及维修工作少等优点，已成为当今高速铁路的主要轨道结构型式。为确保高速铁路安全、高效地运营，我国在无砟轨道结构建设过程中对其施工质量和控制精度，以及施工完毕后线下基础的沉降和变形提出了严格的要求，也取得了显著的效果。但是我国无砟轨道线路长，跨区域大，当无砟轨道线路经过特殊地段尤其是软土地基区段时，由于所处的地质条件复杂，或临近线路的土体被扰动等原因，使得路基段无砟轨道线路产生了偏移。无砟轨道结构采用了刚度很大的混凝土整体道床替代了碎石道砟捣固而成的散粒体道床，其轨道结构的特殊性决定了无砟轨道只能通过扣件系统有限的调整量来解决其线路中线偏移问题。当线路中线偏移量超过扣件系统的调整量时，线路线形变差，不得不通过限速运行的方式来保障行车的安全性，严重影响了列车的正常运营。

目前，对于高速铁路无砟轨道的纠偏方法研究很少。专利“一种用于沉降无砟轨道中线偏移纠偏方法”(201210049116.5)，仅提供了一种用于沉降无砟轨道中线偏移的修复技术，这种纠偏技术核心是设置帷幕，并通过在帷幕内侧注浆，使浆液在帷幕阻隔作用下定向扩展、固化并形成侧向推动力，以实现对上部轨道结构抬升和横向纠偏，该技术对帷幕设置质量要求高，现场实施难度大，注浆材料用量多、成本较高，且不适用于偏移量较大或未发生沉降的无砟轨道线路的纠偏。对于工业与民用建筑物纠偏方法主要是迫降法和顶升法，如专利“负孔压钻孔掏土的建筑物纠偏方法”(201310691935.4)所述的掏土纠偏法首先对沉降的一侧进行基础加固，然后通过掏土等措施迫降纠偏，其纠偏过程中要损失一部分建筑物标高，该方法受建筑物周围的地质情况影响大，且施工控制精度差；专利“一种建筑物的顶升纠偏方法”(201210049116.5)所述的顶升纠偏方法现场所需施工机械较大，作业时间长，施工人员多，不利现场组织管理；此外，还有旋喷桩挤密土体纠偏方法，具体是在建筑物偏移方向外侧一定距离位置，通过高压旋喷方式成型一定数量的旋喷桩，然后靠近建筑物位置再成型一定数量的旋喷桩，依次成型数排旋喷桩，通过挤密旋喷桩与建筑物之间的土体，实现对建筑物的纠偏，这种方法所需的机械设备庞大，材料用量多，且施工控制精度低，也不适用于天窗时间内无砟轨道线路中线的安全、快速纠偏。

因此，如何快速、安全有效、经济耐久地解决高速铁路无砟轨道结构的中线偏移问题，恢复无砟轨道线路线形，是当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明主要针对高速铁路无砟轨道中线纠偏存在的技术不足，发明一种施工安全可靠、快速便捷、经济耐久、适用于天窗时间内高速铁路无砟轨道中线纠偏的修复方法。

本发明通过采用以下技术方案实现上述目的：

一种用于路基段高速铁路无砟轨道中线纠偏方法，具体包括以下步骤：(1)测量无砟轨道线路的中线偏移量及沉降量；(2)分析测量数据，并结合轨道结构特点，分别在无砟轨道结构整体道床的下部和侧面设置抬升点和顶推点；(3)在抬升点安装抬升装置，将无砟轨道整体道床及上部结构微量抬升，顶松整体道床与级配碎石之间的界面后再卸载回落；(4)在顶推点安装顶推装置，通过分组加载、逐级顶推的顶推工艺，将无砟轨道线路纠偏至设计位置；(5)线路中线纠偏完毕后，及时进行线路恢复作业，采用聚合物水泥砂浆将无砟轨道整体道床下部空隙填充饱满，然后通过精调扣件系统，恢复线路平顺性。

一种用于路基段高速铁路无砟轨道中线纠偏方法，所述的抬升装置，可以由底板、调高垫块、千斤顶、传力钢板、橡胶垫板组成的千斤顶系列抬升装置，也可以由高压气囊或水囊、高压泵站、空压机组成的高压气囊或水囊系列抬升装置。

一种用于路基段高速铁路无砟轨道中线纠偏方法，所述的抬升点设置于无砟轨道整体道床的下部，且与整体道床底面密贴，根据所选择抬升装置不同抬升点的设置也有所不同；当采用千斤顶系列抬升装置时，抬升点沿线路方向按1.5m～10m的间距，左右对称布置，其边缘与无砟轨道整体道床的边缘齐平，抬升面为边长不小于0.5m的矩形，抬升点深度不小于0.5m；当采用高压气囊或水囊系列抬升装置时，抬升点沿线路方向按0.5m～5m的间距布置，抬升面呈矩形，其宽度为30mm～300mm，长度与整体道床宽度一致，抬升点深度为30mm～300mm。

一种用于路基段高速铁路无砟轨道中线纠偏方法，所述的顶推点，沿线路方向按2m～10m的间距，设置于线路偏移方向的外侧，即在整体道床边缘开挖一个矩形沟槽放置顶推装置，将紧挨道床板边缘的沟槽侧面作为顶推面，顶推面长度不小于0.5m，宽度与无砟轨道整体道床的厚度一致。

一种用于路基段高速铁路无砟轨道中线纠偏方法，所述的顶推装置，由千斤顶、液压泵站、传力钢架、传力钢板、调整垫板、橡胶垫板以及反力墙组成。

一种用于路基段高速铁路无砟轨道中线纠偏方法，所述的顶推工艺具体是先将偏移线路两侧的混凝土封闭层沿整体道床边缘凿除出50mm～200mm的缝隙，作为线路中线纠偏的空间；然后将顶推装置按中线纠偏量每5mm一级进行分组，如0～5mm，5mm～10mm，10mm～15mm，15mm～20mm……依次分为I组、II组、III组、IV组……至最后一组，顶推时首先从累计纠偏量最大组，即顶推装置序号最大组开始施加荷载进行顶推，直到顶推至本次中线纠偏量的下限值，每组顶推装置单次加载最大顶推量为5mm，顶推过程实时采用电子水准仪和全站仪监测其线路的中线及高程的变化情况，同一顶推装置组顶推作业完毕后，再进行累计纠偏量次之的顶推装置组的顶推作业……按上述方法依次进行分组加载、逐级顶推，依次循环可实现对无砟轨道线路中线的纠偏。

一种用于路基段高速铁路无砟轨道中线纠偏方法，所述的恢复线路作业具体是在无砟轨道中线纠偏完毕后，通过在无砟轨道整体道床上合理布置注浆孔，根据线路实际情况，及时进行线路恢复作业；若线路高程未达到设计高程，先采用高聚物注浆材料将无砟轨道线路抬升至设计高程，再采用聚合物水泥砂浆将无砟轨道整体道床下部的空隙填充饱满；若线路高程达到设计高程，直接采用聚合物水泥砂浆将无砟轨道整体道床下部的空隙填充饱满，然后通过精调扣件系统，恢复线路平顺性；施工过程，采用电子水准仪和全站仪对线路的抬升量和中线偏移量进行实时监测。

一种用于路基段高速铁路无砟轨道中线纠偏方法，所述的聚合物水泥砂浆可工作时间为15min～60min，扩展度≥320mm，1h抗压强度≥5MPa，2h抗压强度≥10MPa，1d抗压强度≥20MPa，具有流动性好、早期强度发展快、后期强度不降低、韧性高等特点。

与现有无砟轨道线路纠偏方法相比，本发明具有以下有益效果：

(1)与既有专利技术相比，本发明将纠偏量相近的顶推装置划分为一组，对不同组的顶推装置进行分组加载、逐级顶推，按每5mm纠偏量进行分级，通过小量多次纠偏的方式，将无砟整体道床顶推纠偏作业处于可控范围，可在保证线路线形和平顺性的条件下，实现对无砟轨道线路中线的精确纠偏，纠偏精度为1mm。

(2)纠偏前先将无砟轨道整体道床与级配碎石之间的界面顶松，再对无砟轨道线路进行顶推纠偏作业，大大降低了无砟轨道中线纠偏的摩擦阻力，以及顶推无砟整体道床的风险。

(3)采用顶推无砟轨道整体道床的方式来实现线路的纠偏，对无砟轨道线路整体道床下部的地基扰动较小，且现场施工设备小型轻便，操作简单，施工效率高，便于天窗时间内快速安全作业。

(4)采用流动性好、早期强度发展快、韧性高的聚合物水泥将无砟轨道整体道床下部的空隙填充饱满，可大幅提高纠偏后无砟轨道结构的耐久性，并显著降低维修成本。

(5)适用范围大，既适用于沉降无砟轨道和未发生沉降无砟轨道的中线纠偏，又适用于直线段无砟轨道和曲线段无砟轨道的中线纠偏。

综上所述，本发明所述的无砟轨道中线纠偏方法，可将无砟轨道线路的纠偏精度控制到1mm以内，且施工机具小型轻便、操作简单，施工效率高，能适用于天窗时间内一定区段无砟轨道线路中线的安全可靠、快速便捷地纠偏作业，并确保维修后无砟轨道线路的经济耐久，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明所提供的典型的路基段未发生中线偏移的单线无砟轨道线路平面示意图。

图2为本发明所提供的典型的路基段发生中线偏移的单线无砟轨道线路平面示意图。

图3是典型的采用千斤顶系列抬升装置的无砟轨道抬升点平面布置示意图。

图4是典型的采用千斤顶系列抬升装置的无砟轨道抬升点横截面布置示意图。

图5是典型的采用高压气囊系列抬升装置的无砟轨道抬升点平面布置示意图。

图6是典型的采用高压气囊系列抬升装置的无砟轨道抬升点横截面布置示意图。

图7是典型的无砟轨道中线纠偏顶推点平面布置示意图。

图8是典型的无砟轨道中线纠偏顶推点横截面布置示意图。

具体实施方式

以下通过具体实施例介绍本发明的实现和所具有的有益效果，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。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。

实施例1

本发明实施例提供了一种用于高速铁路路基段沉降无砟轨道中线纠偏修复方法，所述方法包括以下内容：

(1)抬升前，分别采用全站仪和电子水准仪对某路基段无砟轨道的线路线形进行测量，建立测量控制网，并对各承轨台进行编号，如图1和图2所示，根据测量结果，结合线路中线偏移情况和沉降情况，确定线路纠偏区段中1#至30#承轨台(001)所对应设计纠偏量和设计抬升量见表1。

表1 1#至30#承轨台的设计纠偏量和设计抬升高度

(2)结合无砟轨道结构特点，选用千斤顶系列抬升装置(006a)对无砟轨道整体道床的道床板(002a)、支承层(002b)及钢轨(003)等上部结构进行抬升顶松作业，现场抬升点(004a)设置于无砟轨道整体道床支承层(002b)的下部，且与整体道床(002b)底面密贴，抬升点(004a)的布置如图3和图4所示，抬升点沿线路方向按2.4m的间距，左右对称布置，其边缘与无砟轨道整体道床(002b)的边缘齐平，抬升面为边长0.8m的矩形，抬升点深度为0.5m。

(3)根据设计纠偏量，进行无砟轨道整体道床顶推点(005)的布置，顶推点(005)的布置如图7和图8所示，顶推点(005)沿线路方向按2.4m的间距，设置于线路偏移方向的外侧，即在整体道床(002b)边缘开挖一个矩形沟槽放置顶推装置(006)，将紧挨道床板(002b)边缘的沟槽侧面作为顶推面，顶推面长度为0.8m，宽度为0.3m，与无砟轨道整体道床(002b)的厚度一致。

(4)在抬升点(004a)安装千斤系列顶抬升装置，将无砟轨道整体道床(002a和002b)及上部结构微量抬升，确保各承轨台被抬升5mm左右，顶松整体道床(002b)与级配碎石(008)之间的界面后再卸载回落。

(5)先将偏移线路两侧的混凝土封闭层(007)沿整体道床(002b)边缘向外凿除50mm的缝隙(009)，作为线路中线纠偏的空间，然后进行顶推装置(006)的安装，由千斤顶、液压泵站、传力钢架、传力钢板、调整垫板、橡胶垫板以及反力墙组成。

(6)将顶推装置(006)按中线纠偏量每5mm一级进行分组，具体为0～5mm，5mm～10mm，10mm～15mm，15mm～20mm，依次分为I组、II组、III组、IV组，顶推时首先从累计纠偏量最大组，即顶推装置(006)序号为IV组开始施加荷载进行顶推，直到顶推至本次中线纠偏量的下限值15mm，顶推完毕后，再进行累计纠偏量次之的顶推装置组的顶推作业……按上述方法依次进行分组加载、逐级顶推，顶推过程实时采用电子水准仪和全站仪监测其线路的中线及高程的变化情况，每组顶推装置(006)单次加载最大顶推量为5mm，依次循环可实现对无砟轨道线路中线的纠偏。

(7)无砟轨道中线纠偏完毕后，进行无砟轨道结构抬升和填充，并采用电子水准仪和全站仪对线路的抬升量和中线偏移量进行实时监测。抬升前根据纠偏后的无砟轨道结构的各承轨台(001)高程，结合线路的线形特点，在无砟轨道整体道床的道床板(002a)和支承层(002b)上合理设置注浆孔，然后采用高聚物注浆材料，其具体为双液型聚氨酯发泡材料，可工作时间为20s，1h抗压强度达设计强度的85％以上，材料闭孔率达95％以上，将无砟轨道结构抬升至设计抬升量，具体见表1。抬升完毕，采用流动性好、早期强度发展快、韧性高的聚合物水泥砂浆，其可工作时间为50min，扩展度≥320mm，1h抗压强度≥5MPa，2h抗压强度≥10MPa，1d抗压强度≥20MPa，将无砟轨道结构整体道床(002b)下部的空隙填充饱满，然后通过精调扣件系统，恢复线路平顺性；施工过程，采用电子水准仪和全站仪对线路的抬升量和中线偏移量进行实时监测。

所述的无砟轨道中线纠偏方法，适用于整治路基段无砟轨道结构铁路的由沉降导致无砟轨道中线偏移的病害，通过分组加载、多次纠偏的方式能够实现对轨道结构中线1mm的纠偏控制精度。

实施例2

本发明实施例提供了一种用于高速铁路路基段没有发生沉降的无砟轨道中线纠偏修复方法，具体是采用高压气囊系列抬升装置将无砟轨道整体道床(002a和002b)及上部结构微量抬升，之后再对线路进行顶推纠偏的修复方法。

(1)抬升前，分别采用全站仪和电子水准仪对某路基段无砟轨道的线路线形进行测量，建立测量控制网，并对各承轨台进行编号，如图1和图2所示，根据测量结果，结合线路中线偏移情况，确定线路纠偏区段中1#至30#承轨台(001)所对应设计纠偏量见表2。

表2 1#至30#承轨台的设计纠偏量

(2)结合无砟轨道结构特点，选用高压气囊系列抬升装置对无砟轨道整体道床进行抬升顶松作业，现场抬升点(004b)设置于无砟轨道整体道床支承层(002b)的下部，且与整体道床(002b)底面密贴，抬升点(004b)的布置如图5和图6所示，抬升点沿线路方向按1.8m的间距布置，抬升面呈矩形，其宽度为0.3m，长度为3.4m，与整体道床宽度一致，抬升点深度为0.3m。

(3)在抬升点进行高压气囊系列抬升装置的安装，将无砟轨道整体道床(002a和002b)及上部结构微量抬升，确保各承轨台(001)被抬升5mm左右，顶松整体道床(002b)与级配碎石(008)之间的界面后再卸载回落。

(4)根据设计纠偏量，进行无砟轨道整体道床(002b)顶推点(005)的布置，顶推点(005)沿线路方向按2.4m的间距，设置于线路偏移方向的外侧，即在整体道床(002b)边缘开挖一个矩形沟槽放置顶推装置(006)，将紧挨道床板(002b)边缘的沟槽侧面作为顶推面，推面长度为0.8m，宽度为0.3m，与无砟轨道整体道床(002b)的厚度一致。

(5)先将偏移线路两侧混凝土封闭层(007)沿整体道床(002b)边缘向外凿除50mm的缝隙(0009)，作为线路中线纠偏的空间，然后进行顶推装置(006)的安装，由千斤顶、液压泵站、传力钢架、传力钢板、调整垫板、橡胶垫板以及反力墙组成。

(6)将顶推装置(006)按中线纠偏量每5mm一级进行分组，具体为0～5mm，5mm～10mm，10mm～15mm，依次分为I组、II组、III组，顶推时首先从累计纠偏量最大组，即顶推装置(006)序号为III组开始施加荷载进行顶推，直到顶推至本次中线纠偏量的下限值10mm，顶推完毕后，再进行累计纠偏量次之的顶推装置组的顶推作业……按上述方法依次进行分组加载、逐级顶推，顶推过程实时采用电子水准仪和全站仪监测其线路的中线及高程的变化情况，每组顶推装置(006)单次加载最大顶推量为5mm，依次循环可实现对无砟轨道线路中线的纠偏。

(7)无砟轨道中线纠偏完毕后，采用流动性好、早期强度发展快、韧性高的聚合物水泥砂浆，其可工作时间为50min，扩展度≥320mm，1h抗压强度≥5MPa，2h抗压强度≥10MPa，1d抗压强度≥20MPa，将无砟轨道结构整体道床(002b)下部的空隙填充饱满，然后通过精调扣件系统，恢复线路平顺性；施工过程，采用电子水准仪和全站仪对线路的抬升量和中线偏移量进行实时监测。

本实施例中所述的无砟轨道中线纠偏修复方法的工作原理和有益效果与实施例1的一致，在此不再赘述。

综上所述，本发明提供的无砟轨道中线纠偏修复方法能够较精确可靠、安全快速地纠正无砟轨道线路线形，及时恢复无砟轨道线路的平顺性。

Claims

1.一种用于路基段高速铁路无砟轨道中线纠偏方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)测量无砟轨道线路的中线偏移量及沉降量；(2)分析测量数据，并结合轨道结构特点，分别在无砟轨道结构整体道床的下部和侧面设置抬升点和顶推点；(3)在抬升点安装抬升装置，将无砟轨道整体道床及上部结构微量抬升，顶松整体道床与级配碎石之间的界面后再卸载回落；(4)在顶推点安装顶推装置，通过分组加载、逐级顶推的顶推工艺，将无砟轨道线路纠偏至设计位置；(5)线路中线纠偏完毕后，进行线路恢复作业，采用聚合物水泥砂浆将无砟轨道整体道床下部空隙填充饱满，通过精调扣件系统，恢复线路平顺性。

2.根据权利要求1所述的中线纠偏方法，其特征在于：所述的抬升装置，可以由底板、调高垫块、千斤顶、传力钢板、橡胶垫板组成的千斤顶系列抬升装置，也可以由高压气囊或水囊、高压泵站、空压机组成的高压气囊或水囊系列抬升装置。

3.根据权利要求1和2所述的中线纠偏方法，其特征在于：所述的抬升点设置于无砟轨道整体道床的下部，且与整体道床底面密贴，根据所选择抬升装置不同抬升点的设置也有所不同；当采用千斤顶系列抬升装置时，抬升点沿线路方向按1.5m～10m的间距，左右对称布置，其边缘与无砟轨道整体道床的边缘齐平，抬升面为边长不小于0.5m的矩形，抬升点深度不小于0.5m；当采用高压气囊或水囊系列抬升装置时，抬升点沿线路方向按0.5m～5m的间距布置，抬升面呈矩形，其宽度为30mm～300mm，长度与整体道床宽度一致，抬升点深度为30mm～300mm。

4.根据权利要求1所述的中线纠偏方法，其特征在于：所述的顶推点，沿线路方向按2m～10m的间距，设置于线路偏移方向的外侧，即在整体道床边缘开挖一个矩形沟槽放置顶推装置，将紧挨道床板边缘的沟槽侧面作为顶推面，顶推面长度不小于0.5m，宽度与无砟轨道整体道床的厚度一致。

5.根据权利要求1所述的中线纠偏方法，其特征在于：所述的顶推装置，由千斤顶、液压泵站、传力钢架、传力钢板、调整垫板、橡胶垫板以及反力墙组成。

6.根据权利要求1所述的中线纠偏方法，其特征在于：所述的顶推工艺具体是先将偏移线路两侧的混凝土封闭层沿整体道床边缘凿除出50mm～200mm的缝隙，作为线路中线纠偏的空间；然后将顶推装置按中线纠偏量每5mm一级进行分组，如0～5mm，5mm～10mm，10mm～15mm，15mm～20mm……依次分为I组、II组、III组、IV组……至最后一组，顶推时首先从累计纠偏量最大组，即顶推装置序号最大组开始施加荷载进行顶推，直到顶推至本次中线纠偏量的下限值，每组顶推装置单次加载最大顶推量为5mm，顶推过程实时采用电子水准仪和全站仪监测其线路的中线及高程的变化情况，同一顶推装置组顶推作业完毕后，再进行累计纠偏量次之的顶推装置组的顶推作业……按上述方法依次进行分组加载、逐级顶推，依次循环可实现对无砟轨道线路中线的纠偏。

7.根据权利要求1所述的中线纠偏方法，其特征在于：所述的线路恢复作业具体是在无砟轨道中线纠偏完毕后，通过在无砟轨道整体道床上合理布置注浆孔，采用聚合物水泥砂浆将无砟轨道整体道床下部的空隙填充饱满，然后通过精调扣件系统，恢复线路平顺性；施工过程，采用电子水准仪和全站仪对线路的抬升量和中线偏移量进行实时监测。

8.根据权利要求1所述的中线纠偏方法，其特征在于：所述的聚合物水泥砂浆可工作时间为15min～60min，扩展度≥320mm，1h抗压强度≥5MPa，2h抗压强度≥10MPa，1d抗压强度≥20MPa，具有流动性好、早期强度发展快、后期强度不降低、韧性高等特点。