CN108385452B - 一种治理路基沉降的起升调整机构、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种治理路基沉降的起升调整机构、系统及方法，它解决了现有技术中沉降路基无法及时得到调整的问题，具有调整路基高度高的有益效果，其方案如下：一种治理路基沉降的循环抬升系统，包括设于上下路基板之间顶升工作槽内的顶升机构，顶升机构顶部设置第一撑，罩着第一撑设置门型第二撑，顶升机构的两侧分别设置第三撑；其中，第二撑与第三撑之间设置外侧卡件，该卡件允许第二撑向上单向位移，限制第二撑向下位移；第二撑与第一撑之间设置内侧卡件，内侧卡件允许第一撑顶升和自由下落，第一撑在顶升机构带动下托起第二撑，第二撑抬升上层路基板调整结构沉降，顶升机构回落时第一撑下落，循环顶升，达到设定要求后，撤出顶升机构并注浆。

Description

一种治理路基沉降的起升调整机构、系统及方法

技术领域

本发明涉及交通建设工程领域，特别是涉及一种治理路基沉降的起升调整机 构、系统及方法。

背景技术

随着中国高铁建设的快速发展，穿越山区岩溶的工程将越来越多，极有可能 遭遇大型或巨型岩溶，在巨型溶腔中间或顶部通过的铁路，综合考虑工期、投资、 技术条件、施工难易程度等方面，路基回填处理方案施工简单且成本经济。但巨 型溶洞下部一般存在较厚的充填介质，加上路基回填体后会形成超厚路基，路基 沉降问题确实存在，而且不容忽视。回填体的自身沉降以及轨道的运营会产生回 填体沉降超限以及结构不均匀沉降问题，进而影响轨道运营期的正常交通及其安 全性，而目前对超厚(>100m)回填体和+坍塌堆积物沉降预测及控制尚无成熟 理论及相关技术，存在顶升机构顶升高度单纯依靠千斤顶来顶升的话，顶升高度 受限，为了解决上述涉及的沉降超限及结构不均匀沉降问题，需要对一种治理路 基沉降的循环抬升系统进行新的研究设计。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种治理路基沉降的起升调整机 构，该调整机构使回填体上部结构恢复到安全使用高程，可对顶升机构进行回收 利用，支撑效果好，满足高铁运营和工程安全性要求。

一种治理路基沉降的起升调整机构的具体方案如下：

一种治理路基沉降的起升调整机构，包括设于上下路基板之间顶升工作槽内 的顶升机构，顶升机构顶部设置第一撑，罩着第一撑设置门型第二撑，千斤顶的 两侧分别设置第三撑，其中，第二撑与第三撑之间设置外侧卡件，外侧卡件允许 第二撑向上单向位移，限制第二撑向下位移，外侧卡件保持第二撑的高度以对路 基进行支撑，顶升机构将第一撑顶升到设定高度后，第二撑与第三撑通过外侧卡 件配合。

进一步地，所述第二撑与第一撑之间设置内侧卡件，内侧卡件允许第一撑顶 升和自由下落，以在顶升机构作用下第一撑能够继续顶升第二撑。

上述抬升系统中，第二撑与第三撑之间设置外侧卡件，外侧卡件允许第二撑 向上单向位移，限制第二撑向下位移；第二撑与第一撑之间设置内侧卡件，内侧 卡件允许第一撑顶升和自由下落，顶升机构顶升第一撑，第一撑通过内侧卡件托 起第二撑，第二撑抬升上层路基板调整结构沉降，内置千斤顶回落时第一撑自由 下落，第三撑通过外侧卡件保持第二撑对上层路基板的支撑，顶升机构再次升高 时，顶升机构带动第一撑升高，第一撑通过内侧卡件继续托起第二撑，如此循环 顶升直到上层路基板达到设定高度。随后取出顶升机构，向顶升工作槽和上下路 基板孔隙内注浆，完成路基沉降调整。

进一步地，所述第二撑与第一撑之间设置内侧卡件，内侧卡件允许第一撑顶 升和自由下落，以在顶升机构作用下第一撑循环顶升第二撑。

进一步地，所述外侧卡件包括多个设于第二撑的第二撑外卡齿和设于第三撑 的第三撑卡齿，这两个卡齿相互配合，保证第二撑与第三撑的卡合稳定；

进一步地，第二撑外卡齿下表面水平设置以与第三撑卡齿的上表面相互配 合，第二撑外卡持上表面倾斜设置，便于第一撑的向下运动，并保证第一撑卡齿 与第二撑外卡齿配合实现顶高第二撑，第二撑带外卡齿的圆周最大尺寸大于第三 撑带卡齿内圆周的最小尺寸。

进一步地，所述内侧卡件包括多个设于第一撑的第一撑卡齿和多个设于第二 撑的第二撑内卡齿；

进一步地，第二撑内卡齿上表面倾斜向下设置以与第一撑卡齿下表面配合， 第二撑内卡齿下表面水平设置，上述的卡齿均为三棱柱结构件，第一撑带外卡齿 的圆周最大尺寸大于第二撑带内卡齿的最小尺寸。

此外，顶升机构两侧的第三撑通过连接杆进行连接，保证设置的稳定性，连 接杆与顶升机构错位设置。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种治理路基沉降的循环抬升系 统，包括：

上层路基板和下层路基板，两层路基板均为钢筋混凝土结构，两层路基板之 间预留有多个顶升工作槽，相邻两个顶升工作槽相通，且多个顶升工作槽横向贯 通；

工作井，设于两层路基板的两侧，且与顶升工作槽相通；

一种治理路基沉降的起升调整机构，设于顶升工作槽内，顶升机构底部设置 弹簧，弹簧底部设置滚轮以便于支撑结构件在顶升工作槽内的移动，顶升时弹簧 压缩，顶升机构底部着力于下层路基板。

上述调整系统中，弹簧可起到承压缓冲的作用，保证移动千斤顶过程中避免 对小车滚轮的损坏以及对千斤顶提供足够的承载力；弹簧与滚轮的设置，便于在 顶升工作槽内的支撑结构件移动和下层路基板为千斤顶提供顶升反力，通过对支 撑结构件的调整，可有效抬高上层路基板的高度，提高后，撤回千斤顶，再向两 层路基板之间注入浆液凝固后，从而使回填体上部结构恢复到安全使用高程。

其中，一排的起升调整机构两侧也就是说顶升工作通道的两侧各设置一工作 井，工作井便于工作人员的进出。

进一步地，所述下层路基板还开有用于设置千斤顶油管底部的输油管槽。

进一步地，所述上层路基板、下层路基板构成密闭离层空间，上层路基板开 有注浆孔以注入浆液。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种超厚回填路基沉降后的调整 方法，采用一种治理路基沉降的循环抬升系统，具体步骤如下：

1)在混凝土垫层表面施工下层路基板，在下层路基板施工过程中预留横向 贯通的移动轨道凹槽和输油管槽；

2)在下层路基板表面铺设双层塑料薄膜，将上下两路基板隔离开，减小摩 擦力；

3)在塑料薄膜表面施工上层路基板，在上层路基板施工过程中预留与移动 轨道凹槽配合的千斤顶凹槽，两个凹槽构成顶升工作槽，多个顶升工作槽连通形 成一段顶升工作通道；

4)在沉降超限时，工作人员通过顶升工作槽，每隔设定距离在顶升工作槽 内设置一千斤顶，各千斤顶分别连接输油管，输油管与液压泵站、控制开关分别 单独连接，千斤顶顶部与第一撑连接，罩着第一撑设置门型第二撑，千斤顶的两 侧分别设置第三撑，第三撑竖直设置；

5)穿过上层路基板设置注浆管；

6)启动控制开关与液压泵站，千斤顶开始顶升工作，带动第一撑与第二撑 升高，顶升上层路基板到设定位置，千斤顶下降，第二撑与第三撑通过外侧卡件 卡合，第一撑随千斤顶的下降回落，千斤顶继续带动第一撑上升，第一撑卡齿与 第二撑内侧卡齿配合，得以继续进行顶升，最后保证上层路基板达到应达到的高 度；

7)撤出千斤顶、液压泵站和控制开关，通过注浆管向上层路基板与下层路 基板之间注浆，浆液凝固完成后，钻孔抽样检测浆液固结体强度和注浆充填度， 完成后沉降调整工作结束。

进一步地，所述移动轨道凹槽内设置角钢轨道，角钢轨道与滚轮形状配合以 便于滚轮的移动，角钢轨道设于移动轨道凹槽底部的中心。

上述提供的完整的路基沉降调整施工工艺，回填处理完成后施工路基板预留 工作凹槽，沉降超限时，安设千斤顶设备，然后远程控制千斤顶完成顶升工作， 之后向离层空间注浆，最后撤出千斤顶设备，如此完成路基沉降的结构调整系统， 以实现上部结构恢复到安全使用高程。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过调整系统的设置，可使回填体上部结构恢复到安全使用高程， 满足高铁运营和工程安全性要求，实现对回填路基沉降后的快速有效调整，避免 沉降超限导致隧道结构净空失效，进而影响行车安全。

2)本发明通过多个千斤顶的设置，可根据回填路基不同，对不同千斤顶进 行不同顶升高度设置，实现调整过程中的速度控制、距离控制、单方向沉降调整， 从而使不同沉降高度的路基恢复到相同高度。

3)本发明千斤顶可循环使用，节约了调整工作中的经费，多个千斤顶完成 调整工作，可实现远程操作，系统机械化程度高，操控精确度高，同时施工安全 性较高，千斤顶结构紧凑、惯性小，工作方便高效，提高施工效率。

4)本发明通过第一撑、第二撑和第三撑的设置，并通过卡齿充分卡合，整 个路基内顶升调整机构的高度得到有效降低，反而增加上层路基板可以提升的最 大高度。

5)本发明中千斤顶底部设置弹簧，弹簧放松时千斤顶与下层路基板分离， 千斤顶在轨道凹槽内移动，弹簧压缩时千斤顶与下层路基板接触，下层路基板为 主要承压结构，更有助于千斤顶的顶升工作保护。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请 的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1结构调整系统整体布置示意图；

图2结构调整系统正视图；

图3结构调整系统侧视图；

图4 A1部位顶升前示意图；

图5 A1部位顶升后示意图；

图6 A1部位处结构放大图；

其中：1-上层路基板、2-下层路基板、3-工作井、4-千斤顶、5-顶升工作通 道、6-移动轨道凹槽、7-输油管凹槽、8-工作井盖、9-钢筋梯、10-角钢轨道、11- 千斤顶活动体、12-连接杆、13-第一撑、14-第二撑、15-第三撑、16-千斤顶底座、 17-滚轮、18-橡胶套、19-弹簧、20-混凝土路基板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。 除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普 通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限 制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出， 否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使 用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或 它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题， 本申请提出了一种治理路基沉降的循环抬升系统。

本申请的一种典型的实施方式中，如图2所示，一种治理路基沉降的循环抬 升系统，包括上层路基板1和下层路基板2，这两层路基板构成混凝土路基板20， 上层路基板1与下层路基板2之间预留有顶升工作通道5；工作井3，设于路基 外顶升工作通道5的两侧，与顶升工作通道5相通；顶升结构部件，设于顶升工 作通道5内，支撑结构底座下设置弹簧19，弹簧19外套设橡胶套18，弹簧19 底部设置滚轮17以便于顶升结构部件在顶升工作通道内的移动。

顶升结构部件为第一撑13、第二撑14、第三撑15、支撑结构底座16、和千 斤顶4，千斤顶4设于第三撑15内侧，第三撑15底部设置支撑结构底座16，若 干千斤顶4分别与液压泵站连接，相邻两千斤顶4之间间隔3m长度，每个千斤 顶4为200吨位，无级调速，可实现远程调控，循环使用完成顶升工作。

上述循环抬升系统中，千斤顶4的活塞即千斤顶活动体11进行顶升工作时， 弹簧19受到压缩使支撑结构底座16接触下层路基板2，千斤顶4设置于支撑结 构底座16上，千斤顶4顶升时使支撑结构底座16变为主要的承压结构，防止滚 轮17过载破坏。弹簧19与滚轮17的设置，便于在工作通道5内对顶升结构部 件的移动。千斤顶活动体11顶升时，第一撑13和第二撑14各自配合的卡齿张 开，第一撑每一侧设有多个相同大小的第一撑卡齿，第二撑内侧同样设有多个第 二撑内卡齿，相邻的卡齿间隔设定距离设置，第二撑同千斤顶活动体11一起上 升，将上层路基板1顶起，这时第二撑14与第三撑15卡齿的设置，能实现第二 撑14的升高，第三撑15不随前者一起上升；达到设定高度后千斤顶活动体11 下落，这时第三撑15和第二撑14之间相互配合的卡齿闭合，第一撑13和第二 撑14相互配合的卡齿张开，第二撑14将固定在第三撑15设定高度托住上层路 基板1，第一撑13则随千斤顶活动体11一同下落，进入下一次顶升，如此反复 进行可实现循环顶升。通过循环顶升可有效抬高上层路基板1的高度，提高后， 再通过顶升工作通道5将千斤顶取出，向两层路基板之间注入浆液，待凝固后， 从而使回填体上部结构恢复到安全使用高程。

顶升工作通道5通过移动轨道凹槽6、输油管凹槽7和千斤顶凹槽配合形成， 千斤顶凹槽设于上层路基板1的下表面，移动轨道凹槽6和输油管凹槽7设于下 层路基板2的上表面，移动轨道凹槽与千斤顶底部的弹簧、滚轮尺寸相互配合。

移动轨道凹槽6内设置角钢轨道10，为等边角钢，角钢轨道10与滚轮17 形状配合以便于滚轮17的移动，角钢轨道10设于移动轨道凹槽6底部的中心， 滚轮17和角钢轨道10的设计组合可保证小车有轨移动，防止移动过程中的方向 偏离，节省施工人员在移动千斤顶过程中耗费的精力。

所述顶升结构部件成排设置于工作通道内，工作通道与路基板边缘垂直设 置。

为了方便施工，一排支撑结构件的两侧各设置一工作井3，工作井3内竖直 设置钢筋梯9，工作井3顶部设置工作井盖8。

下层路基板2还开有用于设置千斤顶油管的输油管凹槽，如图5和图6所示， 输油管凹槽设于两个移动轨道凹槽6的之间，便于千斤顶输油管的放置。上层路 基板1、下层路基板2构成密闭离层空间，上层路基板1开有注浆孔，注浆孔内 设置注浆管以注入浆液，注浆管设于上层路基板的中部以及两侧。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种调整路基沉降的循环抬升式 方法，采用所述的一种治理路基沉降的循环抬升系统，具体步骤如下：

1)施工下层路基板：绑扎钢筋，支模板，浇筑下层路基板，其中下层路基 板2上方有预留的两段移动轨道凹槽和板中一段千斤顶输油管凹槽；

2)在下层路基板上方铺设双层塑料薄膜用于将上下两层路基板隔离开，减 小摩擦力；

3)施工上层路基板：绑扎钢筋，支模板，浇筑上层路基板，其中上层路基 板下方有预留的一段千斤顶凹槽；

4)在上下两层路基板两端分别预留工作井，工作井内安设钢筋梯以供工人 人员进入安装顶升设备，工作井上方设有井盖；

以上步骤第1)到4)主要为顶升系统构筑安装空间，作顶升准备；

5)若隧道结构沉降超限时，工作人员通过工作井将组装好的起升调整机构 沿顶升工作通道推入到设定位置内，每隔3m放一个，每条工作通道内安装多个， 千斤顶连接输油管，布置液压泵站及设置控制开关的控制台，调试千斤顶；

6)安装注浆设备，将注浆管穿透上层路基板的注浆孔，连接注浆管路；

7)启动液压泵站和操控开关，进行循环顶升工作，所有千斤顶先整体顶升， 高程基本到位后，再对个别千斤顶微调，使整个上层板全部达到设计高程，千斤 顶下降回落，第二撑与第三撑卡合，需用多个全站仪或激光标定器辅助监控上层 路基板所达到的高度；

8)撤出千斤顶，向上下两层路基板离层空间(第三撑与上层路基、第二撑 与上层路基和顶升工作槽)内注浆，注浆压力控制在0.5MPa以内，以流量控制 为主；

9)浆液正常凝固完成后，撤除液压泵站、操控台、注浆设备等装置，完成 整个顶升过程，路基沉降调整工作结束。

此外，一种治理路基沉降的起升调整机构，包括设于上下路基板之间顶升工 作槽内的顶升机构，顶升机构顶部设置第一撑，罩着第一撑设置门型第二撑，千 斤顶的两侧分别设置第三撑，其中，第二撑外部与第三撑内侧分别设置能配合的 外侧卡件，顶升机构将第一撑顶升到设定高度后，第二撑与第三撑通过外侧卡件 配合，保持第二撑的高度以对路基进行支撑。

上述抬升系统中，第一撑能够随顶升机构上移或下降，在顶升时，由第一撑 的带动，带动第二撑与第三撑配合实现对上层路基板的顶升，外侧卡件有效卡合， 保证第二撑与第三撑的卡合稳定，支撑后，第一撑随着顶升机构下移，第一撑由 顶升机构带动实现循环顶升。

为了保证第二撑在上升过程中的稳定运行，所述第一撑外部与第二撑内侧分 别设置能相互配合的内侧卡件；或者，第一撑周侧尺寸小于等于第二撑内侧的尺 寸，这样方便第一撑的上升。外侧卡件包括多个设于第二撑的第二撑外卡齿和设 于第三撑的第三撑卡齿，这两个卡齿相互配合，保证第二撑与第三撑的卡合稳定； 第二撑外卡齿下表面水平设置以与第三撑卡齿的上表面相互配合，第二撑外卡持 上表面倾斜设置。

所述内侧卡件包括多个设于第一撑的第一撑卡齿和多个设于第二撑的第二 撑内卡齿；第二撑内卡齿上表面倾斜向下设置以与第一撑卡齿下表面配合，第二 撑内卡齿下表面水平设置。

此外，顶升机构两侧的第三撑通过连接杆进行连接，保证设置的稳定性，连 接杆与顶升机构错位设置。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域 的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内， 所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种治理路基沉降的起升调整机构，其特征在于，包括设于上下路基板之间顶升工作槽内的顶升机构，顶升机构顶部设置第一撑，罩着第一撑设置门型第二撑，顶升机构的两侧分别设置第三撑，其中，第二撑与第三撑之间设置外侧卡件，外侧卡件允许第二撑向上单向位移，限制第二撑向下位移，外侧卡件保持第二撑的高度以对路基进行支撑；

所述第二撑与第一撑之间设置内侧卡件，内侧卡件允许第一撑顶升和自由下落，以在顶升机构作用下第一撑能够继续顶升第二撑；

所述外侧卡件包括多个设于第二撑的第二撑外卡齿和设于第三撑的第三撑卡齿，第二撑外卡齿上表面倾斜设置，第三撑卡齿上表面水平设置，第三撑卡齿下表面倾斜设置；

第二撑外卡齿下表面水平设置以与第三撑卡齿的上表面相互配合；

所述内侧卡件包括多个设于第一撑的第一撑卡齿和多个设于第二撑的第二撑内卡齿，第一撑卡齿上表面水平设置，第一撑卡齿下表面倾斜设置；

第二撑内卡齿上表面倾斜向下设置以与第一撑卡齿下表面配合，第二撑内卡齿下表面水平设置；

顶升机构两侧的第三撑通过连接杆进行连接，连接杆与顶升机构错位设置。

2.一种治理路基沉降的循环抬升系统，其特征在于，包括：

上层路基板和下层路基板，两层路基板均为钢筋混凝土结构，两层路基板之间预留有多个顶升工作槽，相邻两个顶升工作槽相通，且多个顶升工作槽横向贯通；

工作井，设于两层路基板的两侧，且与顶升工作槽相通；

权利要求1中所述的一种治理路基沉降的起升调整机构，设于顶升工作槽内，顶升机构底部设置弹簧，弹簧底部设置滚轮以便于支撑结构件在顶升工作槽内的移动，顶升时弹簧压缩，顶升机构底部着力于下层路基板。

3.根据权利要求2所述的一种治理路基沉降的循环抬升系统，其特征在于，所述顶升机构为千斤顶，在所述顶升工作槽内每间隔设定距离设置所述的起升调整机构，若干千斤顶分别与液压泵站连接。

4.根据权利要求2所述的一种治理路基沉降的循环抬升系统，其特征在于，所述顶升工作槽包括千斤顶凹槽和移动轨道凹槽，千斤顶凹槽设于上层路基板的下表面，所述第三撑设于千斤顶凹槽内，移动轨道凹槽设于下层路基板的上表面，移动轨道凹槽的尺寸小于千斤顶凹槽的尺寸；

其中，所述移动轨道凹槽内设置角钢，角钢与滚轮形状配合以便于滚轮的移动。

5.根据权利要求2所述的一种治理路基沉降的循环抬升系统，其特征在于，所述下层路基板还开有用于设置千斤顶油管底部的输油管槽。

6.根据权利要求2所述的一种治理路基沉降的循环抬升系统，其特征在于，所述上层路基板、下层路基板构成密闭离层空间，上层路基板开有注浆孔以注入浆液。

7.一种超厚回填路基沉降后的调整方法，其特征在于，采用根据权利要求2-6中任一项所述的一种治理路基沉降的循环抬升系统，具体步骤如下：

1）在混凝土垫层表面施工下层路基板，在下层路基板施工过程中预留横向贯通的移动轨道凹槽和输油管槽；

2）在下层路基板表面铺设双层塑料薄膜，将上下两路基板隔离开，减小摩擦力；

3）在塑料薄膜表面施工上层路基板，在上层路基板施工过程中预留与移动轨道凹槽配合的千斤顶凹槽，两个凹槽构成顶升工作槽，多个顶升工作槽连通形成一段顶升工作通道；

4）在沉降超限时，工作人员通过顶升工作槽，每隔设定距离在顶升工作槽内设置一千斤顶，各千斤顶分别连接输油管，千斤顶顶部与第一撑连接，罩着第一撑设置门型第二撑，千斤顶的两侧分别设置第三撑；

5）穿过上层路基板设置注浆管；

6）启动控制开关与液压泵站，千斤顶开始顶升工作，带动第一撑与第二撑升高，顶升上层路基板到设定位置，千斤顶下降，第二撑与第三撑通过外侧卡件卡合，第一撑随千斤顶的下降回落，千斤顶继续带动第一撑上升，第一撑卡齿与第二撑内侧卡齿配合，得以继续进行顶升，最后保证上层路基板达到应达到的高度；

7）撤出千斤顶、液压泵站和控制开关，通过注浆管向上层路基板与下层路基板之间注浆，浆液凝固完成后，钻孔抽样检测浆液固结体强度和注浆充填度，完成后沉降调整工作结束。

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