CN110857544B - 高速铁路安全防护结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速铁路安全防护结构及其施工方法，涉及铁路建造技术领域，包括平行设置的内铁轨和外铁轨，所述内铁轨和外铁轨通过固定件固定在轨道板上，所述轨道板下侧设置有若干沿弯道径向设置的地基板，所述地基板下方中间位置设置有作为地基板沉降支点的凸脊，所述凸脊沿轨道延伸方向设置并埋于路基下方，所述地基板位于内铁轨一端下方的路基内预埋有配重梁，所述配重梁通过若干连接梁连接在地基板位于内铁轨的一端。解决铁道弯道外侧沉降过多的问题，通过轨道内轨一侧的结构限制外轨的沉降，具有减少后期外侧轨道过度沉降的优点。

Description

高速铁路安全防护结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及铁路建造技术领域，特别涉及一种高速铁路安全防护结构及其施工方法。

背景技术

随着经济水平的高速发展，火车在日常客运与货运领域有有这非常巨大的优势，在火车运行中时常会碰到过弯的情况，从而对于火车过弯时需要将整个轨道设置成有较多过弯半径的弧形轨道，而且火车在弧形轨道上行驶时，由于惯性离心力作用，将机车车辆推向外轨钢轨，加大了外轨钢轨的压力，使乘客产生不适，货物位移等，且会加大外轨钢轨的损耗，导致稳定性与安全性降低，因此时常需要进行大幅度的降速，导致能源损耗。

为了解决该技术问题国内外普遍采用弧形轨道外轨超高设计，即在轨道施工时将轨枕远离弧心的一端适当的抬高，是轨枕靠近弧心的一端向下倾斜，从而使外轨略高于内轨，使机车车辆的自身重力产生一个向心的水平分力，以抵消离心惯性力，达到内外钢轨受力均匀和垂直磨损均匀，满足旅客舒适感，提高线路的温度性和安全性。

但由于机车长时间的运行，尤其是轨道安装后的初期运行时，轨道会进行一定程度的沉降，且外轨受压的力略大，从而轨道外侧最容易产生较大的沉降，从而导致轨道两侧的沉降速度不一，从而在没有区域稳定前，容易导致弧形轨道外轨超高设计的设计效用减少，为了减少这种情况大部分在施工的时候加大弧形道床的宽度，减少沉降，但效果不大，且占用土地面积较大，植被减少，反而容易造成水土流失而加大沉降。

为了弥补弧形轨道外轨超高设计的设计效用减少的问题目前有采用抬高设备进行外轨直接补偿的，但补偿设备基本上是针对部分机车过弯速度大于原轨道预设的过弯速度进行过弯时起补偿作用，不适合长期处于工作状态，如授权公告号为CN102041756B的中国专利公开了一种无砟轨道超高段轨道板防滑移方法，它通过电子检查轨道位移量，再通过反向施加压力进行平衡来实现稳定轨道，这些调节的范围非常有限，在轨道沉降范围过大时往往无法满足需要，均是后期的一种补救方式，且轨道以及设备维护的成本非常的高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速铁路安全防护结构及其施工方法，通过轨道内轨一侧的结构限制外轨的沉降，具有减少后期外侧轨道过度沉降的优点。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种高速铁路安全防护结构，包括平行设置的内铁轨和外铁轨，所述内铁轨和外铁轨通过固定件固定在轨道板上，所述轨道板下侧设置有若干沿弯道径向设置的地基板，所述地基板下方设置有作为地基板沉降支点的凸脊，所述凸脊沿轨道延伸方向设置并埋于路基下方，所述地基板位于内铁轨一端下方的路基内预埋有配重梁，所述配重梁通过若干连接梁连接在地基板位于内铁轨的一端。

通过采用上述技术方案，在地基板的下方设置凸脊，凸脊作为支点，使轨道的地基板成为能够以凸脊作为旋转支点的杠杆，当轨道外侧受到列车施加的较大的压力时，地基板的外侧作为杠杆的一端会向下倾斜，但是在地基板的内侧通过连接梁安装有配重梁，配重梁作为杠杆的另一端会对地基板施加向下的拉力，从而对列车施加的压力进行抵消，能够减小地基板外侧的沉降量。

作为优选，所述配重梁包括绑扎成钢筋笼的主梁以及外部的混凝土梁体，所述连接梁下端连接在主梁上。

通过采用上述技术方案，配重梁有钢筋笼和混凝土梁体组成，配重梁更加坚固，能够承受更大的拉力，连接梁连接到钢筋笼的主梁上，能够缓解连接梁受到的拉力过大而与配重梁分离。

作为优选，所述混凝土梁体侧表面设置有凿毛。

通过采用上述技术方案，设置凿毛，能够增加配重梁表面的粗糙度，配重梁能够与夯实的路基泥土咬合得更紧，防止配重梁从路基下被拉出，保证杠杆结构的稳定。

作为优选，所述凸脊的上端面为向上凸起的圆弧面，下端面是与路基表层平行的平面。

通过采用上述技术方案，凸脊的上端面为向上凸起的圆弧面，方便地基板以凸脊为支点做轻微旋转，同时也使地基板能够贴合在凸脊上。

作为优选，所述凸脊下侧设置有若干的支撑梁，所述支撑梁上端连接在凸脊上，下端埋入路基中至少1m的深度。

通过采用上述技术方案，通过支撑梁支撑在凸脊上，防止凸脊受压过大而下陷到路基表面以下，更好地与地基板接触，支撑梁具有一定的深度，以便其能够接触到土层下层的硬土层或者岩石层，使其更好的支撑在凸脊上，防止凸脊沉降过大。

作为优选，所述凸脊下端面设置有插接孔，所述支撑梁的上端插接在插接孔中。

通过采用上述技术方案，支撑梁的上端插接在插接孔中，方便支撑梁与凸脊定位安装，能够避免凸脊受力方向偏移而导致支撑梁起不到支撑作用，能够保证支撑梁始终起到支撑作用。

作为优选，所述凸脊下端面设置有横向的卡槽，所述支撑梁的上端设置有U形的卡件，所述卡件嵌入到卡槽中并贴合在凸脊的两侧。

通过采用上述技术方案，能够增大支撑梁与凸脊的接触面积，同时通过U形的卡件对凸脊进行支撑，能够起到防止凸脊偏移的作用，也能够防止支撑梁倾斜。

一种高速铁路安全防护结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤1、路基成型：通过挖掘机械在设计弯道位置挖掘出弧形的高铁路基，并用压路机械将高铁路基压实压平；

步骤2、配重梁基坑挖掘：在设计弯道位置的内侧通过挖掘机械挖掘弧形的配重梁基坑；

步骤3、配重梁浇筑：在配重梁基坑进行支模，然后将连接梁下端置于配重梁基坑中，连接梁上端从配重梁基坑向上伸出，向配重梁基坑内灌注混凝土并振捣，形成配重梁；

步骤4、凸脊基坑挖掘：使用挖掘机械在设计弯道正下方沿轴线挖掘200mm-300mm深的凸脊基坑；

步骤5、在凸脊基坑中浇筑出凸脊，凸脊上端与高铁路基表面齐平；

步骤6、路基找平：通过混凝土和石块初步填平高铁路基；

步骤7、地基板铺设：将预制好的地基板铺设在高铁路基表面上；

步骤8、轨道板浇筑：在地基板上进行支模，模具内放置钢筋架，然后灌注混凝土，形成轨道板；

步骤9、钢轨安装：将内铁轨和外铁轨平行铺设在轨道板上，然后使用固定件将两条钢轨固定。

作为优选，所述地基板在预制时，其靠近内铁轨的一端设置有用于与连接梁连接的安装部。

通过采用上述技术方案，方便将连接梁与地基板连接，降低了施工的难度，同时能够节省弯道结构的安装时间，保证连接梁对地基板施加稳定的拉力。

作为优选，所述步骤3中配重梁基坑进行支模时，所述配重梁的模板内壁上设置有凸起部，能够在浇筑的配重梁表面形成凿毛面。

通过采用上述技术方案，在支模浇筑的阶段就对配重梁进行预制凿毛，方便施工，节省施工时间，降低施工难度。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明利用杠杆原理，在轨道弯道下方设置支点，以弯道处的地基板作为杠杆，在弯道内侧连接在地基板上的配重梁，利用配重梁对地基板施加的拉力来抵消列车对轨道外侧施加的压力，进而减轻轨道外侧受到的压力，降低轨道外侧的沉降量，保证轨道弯道长时间的正常使用。

2、配重梁埋设在高铁路基下，表面做凿毛处理，能够提供给地基板向下足够的拉力，增加与路基土层的吸附力，同时地基板不会被轻易的向上拉动，能够更好地抵消列车带给地基板的压力。

3、凸脊下侧设置有竖直的支撑梁，通过支撑梁在凸脊下侧支撑凸脊，能够极大地减少凸脊的沉降，既能够保证凸脊抵在地基板下表面起到良好的支点的作用，又能通过凸脊进一步支撑在地基板上，降低地基板的沉降量。

附图说明

图1是本发明弯道结构的俯视图；

图2是本发明实施例一弯道结构的断面图；

图3是本发明实施例二弯道结构的断面图；

图4是本发明实施例三地基板与配重梁的连接结构示意图。

图中，1、内铁轨；2、外铁轨；3、固定件；4、轨道板；5、地基板；51、钢筋接头；6、凸脊；61、插接孔；62、卡槽；7、配重梁；71、主梁；72、混凝土梁体；8、连接梁；9、支撑梁；91、卡件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

一种高速铁路安全防护结构，如附图1和2所示，该结构包括内铁轨1、外铁轨2、固定件3、轨道板4、地基板5、凸脊6、配重梁7、连接梁8以及支撑梁9。

如附图1所示，地基板5包括五块扇形的单体板，在轨道铺设之前需要进行预制，呈周向铺设在弯道处的高铁路基表面，高铁路基事先需要经过夯实并填平；轨道板4也为五个单独的扇形的板体，经过在地基板5上进行支模，然后再浇筑形成与地基板5相对应的轨道板4，同时在轨道板4上浇筑的还有位于轨道板4内外两端相对的双块式轨枕；固定件3安装在双块式轨枕上，内铁轨1和外铁轨2分别嵌入到双块式轨枕内外两部分的中间位置，固定件3在内铁轨1和外铁轨2的两侧各设置有一个，将内铁轨1和外铁轨2卡在双块式轨枕上。

如附图1所示，地基板5下方设置有凸脊6，凸脊6沿轨道延伸方向设置并埋于路基下方，上端与高铁路基的上表面齐平，凸脊6抵接在地基板5的正下方，作为地基板5做轻微小角度旋转的支点，与地基板5组成杠杆结构；凸脊6的上端面为向上凸起的圆弧面，方便地基板5旋转，下端面是与路基表层平行的平面，保证凸脊6放置的平稳；凸脊6下方设置有支撑梁9，支撑梁9下端埋设在路基下层，上端抵触在凸脊6上，用于支撑凸脊6，减少凸脊6的沉降，支撑梁9的数量有多根，沿凸脊6的长度方向均匀分布，支撑梁9下端埋设深度至少为路基表面1m以下，最佳深度为支撑梁9下端抵触到硬土层或者岩石层；本实施例中支撑梁9为竖直设置的金属杆，凸脊6下端面设置有多个圆形的插接孔61，支撑梁9的上端插接到插接孔61中，方便支撑梁9与凸脊6定位安装，连接关系稳定。

地基板5位于内铁轨1一端下方的路基下预埋有配重梁7，配重梁7是与轨道弯道同轴心的弧形梁，侧表面设置成凿毛面，配重梁7采用钢筋混凝土结构，包括由钢筋绑扎成钢筋笼的主梁71以及外部的混凝土梁体72，配重梁7通过若干连接梁8连接在地基板5位于轨道内侧的一端。连接梁8下端连接在主梁71上，上端从高铁路基表面伸出连接到地基板5上，地基板5位于弯道内侧的一端设置有安装部与连接梁8连接，本实施例中安装部是嵌在地基板5端部的连接杆，连接梁8两端设置有套头，两个套头分别连接在主梁71和连接杆上，将地基板5与配重梁7连接。

该高铁轨道弯道结构的施工方法具体步骤如下：

步骤1、路基成型：通过挖掘机械在设计弯道位置挖掘出弧形的高铁路基，并用压路机械将高铁路基压实压平；

步骤2、配重梁基坑挖掘：在设计弯道位置的内侧通过挖掘机械挖掘弧形的配重梁基坑，基坑深度为800mm；

步骤3、配重梁浇筑：在配重梁基坑进行支模，模板内壁上设置有沿模板长度方向设置的条形的凸起部，将主梁71置于基坑中，然后将连接梁8下端置于配重梁基坑中，并固定在主梁71上，连接梁8上端从配重梁基坑向上伸出，向配重梁基坑内灌注混凝土并振捣，形成配重梁7，配重梁7侧表面形成沿长度方向的条状的凿毛面；

步骤4、凸脊基坑挖掘：使用挖掘机械在设计弯道正下方沿轴线挖掘300mm深、300mm宽的凸脊基坑；

步骤5、在凸脊基坑中支模，浇筑出凸脊6，凸脊6上部为半圆形、下部为矩形，上端与高铁路基表面齐平；

步骤6、路基找平：通过混凝土和石块初步填平高铁路基，并压实；

步骤7、地基板铺设：将预制好的地基板5铺设在高铁路基表面上，将连接梁8的上端部套设在安装部的连接杆上；

步骤8、轨道板浇筑：在地基板5上表面进行凿毛处理，然后进行支模，模具内放置钢筋架，然后灌注混凝土，形成轨道板4以及双块式轨枕；

步骤9、钢轨安装：将内铁轨1和外铁轨2平行铺设在轨道板4上双块式轨枕中间，然后使用内铁轨1和外铁轨2两侧的固定件3将两条钢轨固定。

实施例二

如附图3所示，地基板5下方设置有凸脊6，凸脊6沿轨道延伸方向设置并埋于路基下方，上端与高铁路基的上表面齐平，凸脊6抵接在地基板5的正下方，作为地基板5做轻微小角度旋转的支点，与地基板5组成杠杆结构；凸脊6的上端面为向上凸起的圆弧面，方便地基板5旋转，下端面是与路基表层平行的平面，保证凸脊6放置的平稳；凸脊6下方设置有支撑梁9，支撑梁9下端埋设在路基下层，上端抵触在凸脊6上，用于支撑凸脊6，减少凸脊6的沉降，支撑梁9的数量有多个，沿凸脊6的长度方向均匀分布，支撑梁9下端埋设深度至少为路基表面1m以下。

本实施例中支撑梁9为竖直放置的金属三角架，金属三角架两个支腿下端设置有作为承重的水平板，凸脊6下端面设置有多个横向的卡槽62，支撑梁9的上端设置有U形的卡件91，卡件91嵌入到卡槽62中并贴合在凸脊6的两侧面上，能够增大支撑梁9与凸脊6的接触面积，同时通过U形的卡件91对凸脊6进行支撑，能够起到防止凸脊偏移的作用，支撑梁9更稳定。

实施例三

如附图4所示，地基板5位于内铁轨1一端下方的路基下预埋有配重梁7，配重梁7是与轨道弯道同轴心的弧形梁，侧表面设置成凿毛面，配重梁7采用钢筋混凝土结构，包括由钢筋绑扎成钢筋笼的主梁71以及外部的混凝土梁体72，配重梁7通过若干连接梁8连接在地基板5位于轨道内侧的一端。连接梁8下端连接在主梁71上，上端从高铁路基表面伸出连接到地基板5上，地基板5位于弯道内侧的一端设置有安装部与连接梁8连接，本实施例中安装部是从地基板5端部横向伸出的钢筋接头51，连接梁8下端形成绑扎在主梁71上的钢筋套，上端从路基表面伸出，然后进行弯折与地基板5端部横向伸出的钢筋接头51进行焊接固定，从而将地基板5与配重梁7连接。

本实施例高铁轨道弯道结构的施工方法具体步骤如下：

步骤1、路基成型：通过挖掘机械在设计弯道位置挖掘出弧形的高铁路基，并用压路机械将高铁路基压实压平；

步骤2、配重梁基坑挖掘：在设计弯道位置的内侧通过挖掘机械挖掘弧形的配重梁基坑，基坑深度为800mm；

步骤3、配重梁浇筑：在配重梁基坑进行支模，模板内壁上设置有沿模板长度方向设置的条形的凸起部，将主梁71置于基坑中，然后将连接梁8下端弯成钢筋套套在主梁71上并绑扎紧，连接梁8上端从配重梁基坑向上伸出，向配重梁基坑内灌注混凝土并振捣，形成配重梁7，配重梁7侧表面形成沿长度方向的条状的凿毛面；

步骤4、凸脊基坑挖掘：使用挖掘机械在设计弯道正下方沿轴线挖掘300mm深、300mm宽的凸脊基坑；

步骤5、在凸脊基坑中支模，浇筑出凸脊6，凸脊6上部为半圆形、下部为矩形，上端与高铁路基表面齐平；

步骤6、路基找平：通过混凝土和石块初步填平高铁路基，并压实；

步骤7、地基板铺设：将预制好的地基板5铺设在高铁路基表面上，将连接梁8的上端向地基板5方向横向弯折，并与地基板5端部横向伸出的钢筋接头51焊接固定；

步骤8、轨道板浇筑：在地基板5上表面进行凿毛处理，然后进行支模，模具内放置钢筋架，然后灌注混凝土，形成轨道板4以及双块式轨枕；

步骤9、钢轨安装：将内铁轨1和外铁轨2平行铺设在轨道板4上双块式轨枕中间，然后使用内铁轨1和外铁轨2两侧的固定件3将两条钢轨固定。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种高速铁路安全防护结构，其特征在于：包括平行设置的内铁轨（1）和外铁轨（2），所述内铁轨（1）和外铁轨（2）通过固定件（3）固定在轨道板（4）上，所述轨道板（4）下侧设置有若干沿弯道径向设置的地基板（5），所述地基板（5）下方设置有作为地基板（5）沉降支点的凸脊（6），所述凸脊（6）沿轨道延伸方向设置并埋于路基下方，所述地基板（5）位于内铁轨（1）一端下方的路基内预埋有配重梁（7），所述配重梁（7）通过若干连接梁（8）连接在地基板（5）位于内铁轨（1）的一端。

2.根据权利要求1所述的高速铁路安全防护结构，其特征在于：所述配重梁（7）包括绑扎成钢筋笼的主梁（71）以及外部的混凝土梁体（72），所述连接梁（8）下端连接在主梁（71）上。

3.根据权利要求2所述的高速铁路安全防护结构，其特征在于：所述混凝土梁体（72）侧表面设置有凿毛。

4.根据权利要求1所述的高速铁路安全防护结构，其特征在于：所述凸脊（6）的上端面为向上凸起的圆弧面，下端面是与路基表层平行的平面。

5.根据权利要求4所述的高速铁路安全防护结构，其特征在于：所述凸脊（6）下侧设置有若干的支撑梁（9），所述支撑梁（9）上端连接在凸脊（6）上，下端埋入路基中至少1m的深度。

6.根据权利要求5所述的高速铁路安全防护结构，其特征在于：所述凸脊（6）下端面设置有插接孔（61），所述支撑梁（9）的上端插接在插接孔（61）中。

7.根据权利要求5所述的高速铁路安全防护结构，其特征在于：所述凸脊（6）下端面设置有横向的卡槽（62），所述支撑梁（9）的上端设置有U形的卡件（91），所述卡件（91）嵌入到卡槽（62）中并贴合在凸脊（6）的两侧。

8.根据权利要求1-7任一项所述的高速铁路安全防护结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、路基成型：通过挖掘机械在设计弯道位置挖掘出弧形的高铁路基，并用压路机械将高铁路基压实压平；

步骤2、配重梁基坑挖掘：在设计弯道位置的内侧通过挖掘机械挖掘弧形的配重梁基坑；

步骤3、配重梁浇筑：在配重梁基坑进行支模，然后将连接梁（8）下端置于配重梁基坑中，连接梁（8）上端从配重梁基坑向上伸出，向配重梁基坑内灌注混凝土并振捣，形成配重梁（7）；

步骤4、凸脊基坑挖掘：使用挖掘机械在设计弯道正下方沿轴线挖掘200mm-300mm深的凸脊基坑；

步骤5、在凸脊基坑中浇筑出凸脊（6），凸脊（6）上端与高铁路基表面齐平；

步骤6、路基找平：通过混凝土和石块初步填平高铁路基；

步骤7、地基板铺设：将预制好的地基板（5）铺设在高铁路基表面上；

步骤8、轨道板浇筑：在地基板（5）上进行支模，模具内放置钢筋架，然后灌注混凝土，形成轨道板（4）；

步骤9、钢轨安装：将内铁轨（1）和外铁轨（2）平行铺设在轨道板（4）上，然后使用固定件（3）将两条钢轨固定。

9.根据权利要求8所述的高速铁路安全防护结构的施工方法，其特征在于：所述地基板（5）在预制时，其靠近内铁轨（1）的一端设置有用于与连接梁（8）连接的安装部。

10.根据权利要求8所述的高速铁路安全防护结构的施工方法，其特征在于：所述步骤3中配重梁基坑进行支模时，所述配重梁（7）的模板内壁上设置有凸起部，能够在浇筑的配重梁（7）表面形成凿毛面。

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