CN108316062B - 一种无砟轨道隧底上拱的控制装置的施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无砟轨道隧底上拱的控制装置及其施工方法，其中控制装置包括在道床板施工完成后，从道床板竖直打入隧底围岩处的若干根竖直钻孔，竖直钻孔的设置位置与无砟轨道的铺设位置相对错开，且在竖直钻孔内壁设有支护管；其中施工方法包括在轨道道床板施工完成后，将竖直钻孔从道床板竖直打入隧底围岩，且竖直钻孔的设置位置与无砟轨道的铺设位置相对错开；在竖直钻孔内壁铺设支护管；支护管上设置应变片，并定期检测；当应变片的应力结果趋于稳定时，对竖直钻孔进行灌浆封闭。本发明利用隧道结构支护体系与竖直钻孔刚度的差异，通过竖直钻孔的内缩变形，来给隧底围岩提供变形空间，从而可达到消除隧底上拱、控制隧底变形的目的。

Description

一种无砟轨道隧底上拱的控制装置的施工方法
技术领域
本发明涉及铁路工程建设技术领域，特别涉及一种无砟轨道隧底上拱的控制装置的施工方法。
背景技术
高速铁路对线路平顺性要求极高，如轨道平顺性不良，将引起机车车辆剧烈振动，轮轨动作用力成倍增大，严重危害轨道和机车车辆部件，影响列车速度的提高，甚至容易引起列车脱轨倾覆，危及行车安全。目前，我国高速铁路都采用无砟轨道型式，无砟轨道铺设在隧道时，隧道的开挖破坏了隧底围岩原有的应力平衡状态，隧底围岩需要经过一轮新的应力调整期后，才能重新进入应力平衡状态。在隧底围岩进行应力调整的过程中，围岩应力调整会引起膨胀岩膨胀，从而围岩体积产生部分增量，引起无砟轨道隧底产生向上变形(上拱)，严重影响了高速铁路轨道的平顺性。
现有的轨道线路的平顺性主要通过扣件进行调整，但扣件的最大调整量有限。当轨道隧底的上拱变形量大于扣件最大调整量时，线路的平顺性无法得以保障，将影响铁路运输秩序，甚至危及行车安全。采用什么技术措施来避免或消除隧底上拱，实现隧底变形控制是亟需解决的一个重大技术难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的通过扣件进行调整时，当轨道隧底的上拱变形量大于扣件最大调整量时，线路的平顺性无法得以保障的不足，提供一种无砟轨道隧底上拱的控制装置的施工方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种无砟轨道隧底上拱的控制装置，包括在道床板施工完成后，从所述道床板竖直打入隧底围岩处的若干根竖直钻孔，所述竖直钻孔的设置位置与无砟轨道的铺设位置相对错开，且在所述竖直钻孔内壁设有支护管。
本装置利用隧道结构支护体系与竖直钻孔刚度的差异，通过竖直钻孔的内缩变形，来给隧底围岩提供变形空间，从而可减少因围岩应力调整引起的围岩体积增量，同时起到了应力释放，减小作用于衬砌结构体系荷载的作用，从而达到消除隧底上拱、控制隧底变形的目的，保证了隧道施工及运营的安全，使隧道工程安全、可靠。本装置主要针对现有隧道已经出现部分上鼓地段后，对隧道进行修复，也可以用在已经修建好的但尚未出现上拱的隧道中，通过施工该控制装置，从而可预防和控制隧底上拱，因此，本装置适用范围广，推广价值高。
优选的，所述竖直钻孔的直径为10cm-30cm。
优选的，所述竖直钻孔的中心线与所述无砟轨道的中心线至少间隔30cm，以保证设置的竖直钻孔不影响无砟轨道的正常使用。
优选的，所述支护管内设有若干应变片，用以对支护管的应力情况进行检测，当支护管应力片的应力趋于稳定时，说明隧底的变形较小，隧底围岩完成了新一轮的应力调整，重新进入了应力平衡状态，可考虑对竖直钻孔进行封闭。
优选的，所述支护管为PVC管或钢管。
本发明还公开了一种无砟轨道隧底上拱的控制装置的施工方法，包括任一所述的一种无砟轨道隧底上拱的控制装置，其施工方法为：
步骤一：在轨道道床板施工完成后，将竖直钻孔从道床板竖直打入隧底围岩，且所述竖直钻孔的设置位置与无砟轨道的铺设位置相对错开；
步骤二：在所述竖直钻孔内壁铺设支护管；
步骤三：在所述支护管上设置应变片，并定期检测；
步骤四：当应变片的应力结果趋于稳定时，对竖直钻孔进行灌浆封闭。
本施工方法通过设置的竖直钻孔，可大幅减小隧底的上拱变形并释放部分隧底应力；通过应变片的定期应力检测，可实时掌握隧底变形的情况，为隧道的施工提供数据参考；通过待应变片的应力结果趋于稳定时，也就是围岩完成了新一轮的应力调整，重新进入应力平衡状态后，再对竖直钻孔进行灌浆封闭，可避免设置的竖直钻孔处在隧道运营过程中形成疲劳应力热点，减少隧道的结构损坏和疲劳损坏，保证隧道运营安全。
优选的，所述步骤一中，施工所述竖直钻孔时，所述竖直钻孔的中心线与无砟轨道的中心线至少间隔30cm，以保证设置的竖直钻孔不影响无砟轨道的正常使用。
与现有技术相比，本发明所述的控制装置的有益效果：
本装置利用隧道结构支护体系与竖直钻孔刚度的差异，通过竖直钻孔的内缩变形，来给隧底围岩提供变形空间，从而可减少因围岩应力调整引起的围岩体积增量，同时起到了应力释放，减小作用于衬砌结构体系荷载的作用，从而达到消除隧底上拱、控制隧底变形的目的，保证了隧道施工及运营的安全，使隧道工程安全、可靠。
与现有技术相比，本发明所述的施工方法的有益效果：
本施工方法通过设置的竖直钻孔，可大幅减小隧底的上拱变形并释放部分隧底应力；通过应变片的定期应力检测，可实时掌握隧底变形的情况，为隧道的施工提供数据参考；通过待应变片的应力结果趋于稳定时，也就是围岩完成了新一轮的应力调整，重新进入应力平衡状态后，再对竖直钻孔进行灌浆封闭，可避免设置的竖直钻孔处在隧道运营过程中形成疲劳应力热点，减少隧道的结构损坏和疲劳损坏，保证隧道运营安全。
附图说明：
图1是本发明所述的无砟轨道隧底上拱的控制装置的结构示意图。
图2是本发明所述的无砟轨道隧底上拱的控制装置的局部放大示意图。
图中标记：1-隧底围岩，2-初期支护，3-二次衬砌，4-仰拱填充层，5-道床板，6-轨枕，7-无砟轨道，8-竖直钻孔。
具体实施方式
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1-图2所示，无砟轨道隧底部分主要包括隧底围岩1，在所述隧底围岩1上方依次设有初期支护2、二次衬砌3、仰拱填充层4，再在所述仰拱填充层4上铺设道床板5，在所述道床板5上设有轨枕6，在所述轨枕6上安装有无砟轨道7。
一种无砟轨道隧底上拱的控制装置，包括在道床板5施工完成后，从所述道床板5竖直打入隧底围岩1处的若干根直径为10cm-30cm的竖直钻孔8，所述竖直钻孔8的设置位置与无砟轨道7的铺设位置相对错开，所述竖直钻孔8的中心线与无砟轨道7的中心线至少间隔D＝30cm。
且在所述竖直钻孔8内壁设有支护管，所述支护管为PVC管或钢管，所述支护管内设有若干应变片，通过设有的应变片对支护管的应力情况进行检测，可实时掌握隧底变形的情况，当支护管应力片的应力趋于稳定时，说明隧底的变形较小，隧底围岩完成了新一轮的应力调整，重新进入了应力平衡状态，此时可考虑对竖直钻孔进行封闭。
本装置利用隧道结构支护体系与竖直钻孔刚度的差异，通过竖直钻孔的内缩变形，来给隧底围岩提供变形空间，从而可减少因围岩应力调整引起的围岩体积增量，同时起到了应力释放，减小作用于衬砌结构体系荷载的作用，从而达到消除隧底上拱、控制隧底变形的目的，保证了隧道施工及运营的安全，使隧道工程安全、可靠。
实施例2
一种无砟轨道隧底上拱的控制装置的施工方法，包括任一所述的一种无砟轨道隧底上拱的控制装置，其施工方法为：
步骤一：在轨道道床板5施工完成后，将竖直钻孔8从道床板5竖直打入隧底围岩1，且所述竖直钻孔8的设置位置与无砟轨道7的铺设位置相对错开，所述竖直钻孔8的中心线与无砟轨道7的中心线至少间隔D＝30cm；
步骤二：在所述竖直钻孔8内壁铺设支护管；
步骤三：在所述支护管上设置应变片，并定期检测；
步骤四：当应变片的应力结果趋于稳定时，对所述竖直钻孔8进行灌浆封闭。
本施工方法通过设置的竖直钻孔，可大幅减小隧底的上拱变形并释放部分隧底应力；通过应变片的定期应力检测，可实时掌握隧底变形的情况，为隧道的施工提供数据参考；通过待应变片的应力结果趋于稳定时，也就是围岩完成了新一轮的应力调整，重新进入应力平衡状态后，再对竖直钻孔进行灌浆封闭，可避免设置的竖直钻孔处在隧道运营过程中形成疲劳应力热点，减少隧道的结构损坏和疲劳损坏，保证隧道运营安全。
以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种无砟轨道隧底上拱的控制装置的施工方法，其特征在于，包括一种无砟轨道隧底上拱的控制装置，所述无砟轨道隧底上拱的控制装置包括在道床板(5)施工完成后，从所述道床板(5)竖直打入隧底围岩(1)处的若干根竖直钻孔(8)，所述竖直钻孔(8)的设置位置与无砟轨道(7)的铺设位置相对错开，且在所述竖直钻孔(8)内壁设有支护管，其施工方法为：
步骤一：在轨道道床板(5)施工完成后，将竖直钻孔(8)从道床板(5)竖直打入隧底围岩(1)，且所述竖直钻孔(8)的设置位置与无砟轨道(7)的铺设位置相对错开；
步骤二：在所述竖直钻孔(8)内壁铺设支护管；
步骤三：在所述支护管上设置应变片，并定期检测；
步骤四：当应变片的应力结果趋于稳定时，对所述竖直钻孔(8)进行灌浆封闭。
2.根据权利要求1所述的一种无砟轨道隧底上拱的控制装置的施工方法，其特征在于，所述步骤一中，施工所述竖直钻孔(8)时，所述竖直钻孔(8)的中心线与无砟轨道(7)的中心线至少间隔30cm。
3.根据权利要求1所述的一种无砟轨道隧底上拱的控制装置的施工方法，其特征在于，所述竖直钻孔(8)的直径为10cm-30cm。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种无砟轨道隧底上拱的控制装置的施工方法，其特征在于，所述支护管为PVC管或钢管。
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