CN111321636A - 用于快速原位整治铁路隧道底板病害的横梁结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于快速原位整治铁路隧道底板病害的横梁结构及方法，涉及铁路隧道底板病害治理技术领域，其技术方案要点是：包括轨道两侧等间距的多个注浆孔；注浆孔内设有注浆体；轨道底部等间距设有多个横梁，横梁固定于轨道与注浆体的端头之间。该横梁结构在不动原有铁路轨道的基础上，采用“隧底结构锚注+横梁一体化”通用技术对运营铁路轨道进行架空固定，便于对铁路隧道底部结构下沉、隧底翻浆冒泥等病害进行快速整治；该方法快速高效，可利用维修天窗施工、不影响列车正常运行，不仅能对轨道结构偏差进行精确调整，并可对隧底相关病害进行原位彻底处治，适用性强，特别适用于隧底病害规模较大又不允许中断交通的情况，实践应用价值大。
Description
技术领域
本发明涉及铁路隧道底板病害治理技术领域，更具体地说，它涉及用于快速原位整治铁路隧道底板病害的横梁结构及方法。
背景技术
近年来，随着我国铁路的大规模建设及投入运营，由于受自然因素、施工质量和运营环境等综合影响，且在大轴重列车荷载长期反复作用下，加之地下水潜蚀及水力冲刷效应，隧底软弱夹层中的细颗粒流失，隧道底部结构出现脱空、混凝土底板出现开裂破损，导致隧底出现下沉、翻浆冒泥等病害，或由于应力调整导致轨道出现隆起变形等病害，对列车的行车安全构成严重的威胁。特别是无砟轨道对隧道仰拱、底板等下部结构质量要求较高，隧道底板产生的局部质量缺陷，都会严重影响铁路工程的整体质量，必须进行彻底整治，确保铁路运营安全。
目前，关于铁路隧道底板病害形成机理缺乏系统科学的理论研究，关于铁路隧道底板病害的快速处治措施也缺乏成熟的成套技术，特别是针对运营铁路(普通、客货及重载)隧道底部结构出现的下沉、隧底翻浆冒泥等病害问题，对轨道的平顺度、列车行驶稳定性等影响较大，也对列车的行车安全及铁路隧道的耐久性影响极大。由于受既有铁路隧道天窗时间短、操作空间有限、施工环境恶劣、限速条件苛刻等因素限制，对快速高效、不影响行车的铁路隧道底部病害通用整治技术提出了越来越高的要求。
本发明旨在对铁路隧道病害特点系统分析的基础上，综合大量工程实践经历，提出一套针对运营期铁路隧道底板病害的快速整治方法，对铁路隧道底板病害的治理具有较强的借鉴和指导意义。
发明内容
本发明的目的是提供用于快速原位整治铁路隧道底板病害的横梁结构及方法，该横梁结构能够在不动原有铁路轨道的基础上，采用“隧底结构锚注+横梁一体化”通用技术对运营铁路轨道进行架空固定，从而便于对铁路隧底整体强度不足、隧道道床或仰拱及填充层出现结构性破坏、隧底隆起、下沉或出现翻浆冒泥等病害进行快速整治；该方法快速高效，可利用维修天窗施工、不影响列车正常运行，不仅能对轨道结构偏差进行精确调整，并可对隧底相关病害进行原位彻底处治，适用性强，特别适用于隧底病害规模较大又不允许中断交通的情况，实践应用价值大。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：用于快速原位整治铁路隧道底板病害的横梁结构，包括位于轨道两侧且等间隔钻取的多个注浆孔；所述注浆孔内设有由浆液形成的注浆体，所述注浆体的顶面与注浆孔顶端位于同一平面；所述轨道底部等间距设有将轨道的线路架空的多个横梁，所述横梁固定于轨道与注浆体的端头之间，所述注浆体的端头与横梁固定连接。
通过采用上述技术方案，在对铁路隧道病害进行整治的过程中，通过位于轨道两侧且等间距钻取的多个注浆孔，便于向注浆孔内进行注浆锚注以确保基础稳定；通过多个等间距横梁，便于对铁路隧道底板病害段的轨道进行架空固定，从而便于对铁路隧道底板病害进行快速整治；通过注入注浆孔内的浆液形成的注浆体，便于对横梁进行固定；注浆体的端头与横梁固定连接，便于横梁架空轨道线路的过程中保证轨道的稳定性；通过该用于快速原位整治铁路隧道底板病害的横梁结构，能够在不动原有铁路轨道的基础上，采用“隧底结构锚注+横梁一体化”通用技术对运营铁路轨道进行架空固定，从而便于对铁路隧底整体强度不足、隧道道床或仰拱及填充层出现结构性破坏、隧底隆起、下沉或出现翻浆冒泥等病害进行快速整治，可利用维修天窗施工、不影响列车正常运行，不仅能对轨道结构偏差进行精确调整，并可对隧底相关病害进行原位彻底处治，适用性强，特别适用于隧底病害规模较大又不允许中断交通的情况，实践应用价值大。
本发明进一步设置为：所述注浆孔的深度大于等于2.0m或深入相对稳定土层不小于0.3m，且所述注浆孔的深度满足中空注浆锚头的锚固长度。
通过采用上述技术方案，注浆孔的深度大于等于2.0m或深入相对稳定土层不小于0.3m，且注浆孔的深度满足中空注浆锚头的锚固长度，便于确保注入注浆孔内的浆液形成的注浆体的锚固稳定性。
本发明进一步设置为：所述位于轨道同侧的注浆孔之间的间距设为1.2～1.5m。
通过采用上述技术方案，根据铁路隧道底板病害的情况，将位于轨道同侧的注浆孔之间的间距设置为1.2～1.5m，使得置入轨道底部与注浆体端头之间的多个横梁之间的纵向间距能够满足整治铁路隧道底板病害的施工需要。
本发明进一步设置为：所述横梁为I25工字钢，所述横梁与横梁之间的间距为1.2～1.5m。
通过采用上述技术方案，横梁采用I25工字钢，使得横梁具备较强的刚度，便于确保横梁架空固定轨道线路的稳定性；横梁与横梁之间的间距为1.2～1.5m，便于在对轨道线路进行稳定架空固定的同时，还便于满足对铁路隧道底板病害进行快速整治的施工需要。
本发明进一步设置为：所述注浆体的端头与横梁之间通过膨胀螺栓固定连接。
通过采用上述技术方案，注浆体的端头与横梁之间通过膨胀螺栓固定连接，使得注浆体的端头与横梁之间能够稳定固定，确保横梁架空固定轨道的稳定性，确保轨道的稳定固定。
本发明进一步设置为：所述横梁顶部与轨道底部之间设有用于校准轨道标高和平顺度的垫片。
通过采用上述技术方案，通过垫片，便于对轨道的标高和平顺度进行校准。
一种快速原位整治铁路隧道底板病害的方法，包括以下步骤：
S1、对铁路隧道底板病害进行前期探测及病害评估，利用先进的探测技术及计算分析技术，对铁路隧道底板的土层分布情况、病害情况和稳定性进行定性与定量评估，并对铁路轨道结构的标高、平顺度等进行检测，评价轨道变形情况；
S2、根据步骤S1，将铁路隧道底板病害段中其中的一段作为试验段，然后在试验段的轨道两侧试注浆液，并根据浆液在土层中的扩散范围、病害整治所需作业空间及病害的属性与规模等确定在轨道两侧钻取注浆孔的间距和在轨道底部置入横梁的纵向间距；
S3、钻孔与注浆，根据步骤S2中确定的注浆孔的间距，在轨道的两侧按间距钻取注浆孔，且注浆孔的深度大于等于2.0m或深入基岩不小于0.3m，以确保基础稳定，且注浆孔的深度满足中空注浆锚头的锚固长度；然后向轨道两侧的注浆孔中注入具有微膨胀性的浆液，形成注浆体；
S4、注浆体露出注浆孔的端部凿平，待注浆孔内注入的浆液形成注浆体的强度满足要求，对注浆孔周围的表层覆土或表层混凝土进行凿除，并对轨道两侧注浆体露出道床端进行凿平，在轨道及注浆体露出端之间预留出便于横梁置入的空间；
S5、通过横梁架空固定线路，将多个横梁按照步骤S2中所述的纵向间距依次固定于轨道底部与注浆体的端头之间，横梁为具有较强刚度的I25工字钢；然后根据步骤S1中对铁路轨道结构的标高和平顺度的检测结果，通过在轨道底部与横梁顶部接触处设置垫片，对轨道的标高和平顺度等进行校准，使得横梁对病害处的轨道形成整体固定和抬升作用；
S6、凿除病害，回填或注浆加固，在横梁架空固定的轨道段，对存在病害的隧道道床或仰拱及填充层进行凿除，对存在空洞或薄弱位置进行注浆加固，并施做基底混凝土结构层，将基底混凝土结构层、注浆填充层连成一体；
S7、回填道砟或施做承轨块，针对有砟轨道，依次拆除多个横梁，回填道砟并设置固定轨枕；针对无砟轨道，施做混凝土承轨块。
本发明进一步设置为：步骤S7中施做混凝土承轨块的过程中，在符合轨道的标高的情况下，可不拆除横梁并将其作为施做的混凝土承轨块中的劲性钢筋进行整体浇筑。
本发明进一步设置为：步骤S5中横梁与注浆体的端头之间通过膨胀螺栓固定。
利用该方法对铁路隧道底板病害进行整治，使得病害的整治过程快速高效，可利用维修天窗施工、不影响列车正常运行，不仅能对轨道结构偏差进行精确调整，并可对隧底相关病害进行原位彻底处治，适用性强，特别适用于隧底病害规模较大又不允许中断交通的情况，实践应用价值大。
综上所述，本发明具有以下有益效果：通过位于轨道两侧且等间距钻取的多个注浆孔，便于向注浆孔内进行注浆锚注以确保基础稳定；通过多个等间距横梁，便于对铁路隧道底板病害段的轨道进行架空固定，从而便于对铁路隧道底板病害进行快速整治；通过注入注浆孔内的浆液形成的注浆体，便于对横梁进行固定；注浆体的端头与横梁固定连接，便于横梁架空轨道线路的过程中保证轨道的稳定性；通过该用于快速原位整治铁路隧道底板病害的横梁结构，能够在不动原有铁路轨道的基础上，采用“隧底结构锚注+横梁一体化”通用技术对运营铁路轨道进行架空固定，从而便于对铁路隧底整体强度不足、隧道道床或仰拱及填充层出现结构性破坏、隧底隆起、下沉或出现翻浆冒泥等病害进行快速整治，可利用维修天窗施工、不影响列车正常运行，不仅能对轨道结构偏差进行精确调整，并可对隧底相关病害进行原位彻底处治，适用性强，特别适用于隧底病害规模较大又不允许中断交通的情况，实践应用价值大。
附图说明
图1是本发明实施例1中轨道与横梁结构之间的平面结构示意图；
图2是本发明实施例1中轨道与横梁结构之间的横断面结构示意图；
图3是本发明实施例1中轨道与横梁结构之间的纵断面结构示意图；
图4是本发明实施例1中规定与横梁结构之间安装有垫片的横断面结构示意图；
图5是本发明实施例2中的流程图。
图中：1、轨道；2、注浆孔；3、注浆体；4、横梁；5、膨胀螺栓；6、垫片。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本发明作进一步详细说明。
实施例1：用于快速原位整治铁路隧道底板病害的横梁结构，如图1、图2和图3所示，包括位于轨道1两侧且等间隔钻取的多个注浆孔2。注浆孔2内注入有浆液形成的注浆体3，注浆体3的顶面与注浆孔2顶端位于同一平面。轨道1底部等间距置入有将轨道1的线路架空的多个横梁4，横梁4固定于轨道1与注浆体3的端头之间，注浆体3的端头与横梁4固定连接。
在本实施例中，在对铁路隧道病害进行整治的过程中，通过位于轨道1两侧且等间距钻取的多个注浆孔2，便于向注浆孔2内进行注浆锚注以确保基础稳定。通过多个等间距横梁4，便于对铁路隧道底板病害段的轨道1进行架空固定，从而便于对铁路隧道底板病害进行快速整治。通过注入注浆孔2内的浆液形成的注浆体3，便于对横梁4进行固定。注浆体3的端头与横梁4固定连接，便于横梁4架空轨道1线路的过程中保证轨道1的稳定性。通过该用于快速原位整治铁路隧道底板病害的横梁结构，能够在不动原有铁路轨道1的基础上，采用“隧底结构锚注+横梁4一体化”通用技术对运营铁路轨道1进行架空固定，从而便于对铁路隧底整体强度不足、隧道道床或仰拱及填充层出现结构性破坏、隧底隆起、下沉或出现翻浆冒泥等病害进行快速整治，可利用维修天窗施工、不影响列车正常运行，不仅能对轨道1结构偏差进行精确调整，并可对隧底相关病害进行原位彻底处治，适用性强，特别适用于隧底病害规模较大又不允许中断交通的情况，实践应用价值大。
注浆孔2的深度大于等于2.0m或深入相对稳定土层不小于0.3m，且注浆孔2的深度满足中空注浆锚头的锚固长度。
在本实施例中，注浆孔2的深度大于等于2.0m或深入相对稳定土层不小于0.3m，且注浆孔2的深度满足中空注浆锚头的锚固长度，便于确保注入注浆孔2内的浆液形成的注浆体3的锚固稳定性。
位于轨道1同侧的注浆孔2之间的间距为1.5～2.0m。
在本实施例中，根据铁路隧道底板病害的情况，将位于轨道1同侧的注浆孔2之间的间距设置为1.2～1.5m，使得置入轨道1底部与注浆体3端头之间的多个横梁4之间的纵向间距能够满足整治铁路隧道底板病害的施工需要。
横梁4为I25工字钢，横梁4与横梁4之间的间距为1.2～1.5m。
在本实施例中，横梁4采用I25工字钢，使得横梁4具备较强的刚度，便于确保横梁4架空固定轨道1线路的稳定性。横梁4与横梁4之间的间距为1.2～1.5m，便于在对轨道1线路进行稳定架空固定的同时，还便于满足对铁路隧道底板病害进行快速整治的施工需要。
注浆体3的端头与横梁4之间通过膨胀螺栓5固定连接。
在本实施例中，注浆体3的端头与横梁4之间通过膨胀螺栓5固定连接，使得注浆体3的端头与横梁4之间能够稳定固定，确保横梁4架空固定轨道1的稳定性，确保轨道1的稳定固定。
如图4所示，横梁4顶部与轨道1底部之间设有用于校准轨道1标高和平顺度的垫片6。
在本实施例中，通过垫片6，便于对轨道1的标高和平顺度进行校准。
实施例2：一种快速原位整治铁路隧道底板病害的方法，如图5所示，包括以下步骤：
S1、对铁路隧道底板病害进行前期探测及病害评估。利用先进的探测技术及计算分析技术，对铁路隧道底板的土层分布情况、病害情况和稳定性进行定性与定量评估，并对铁路轨道1结构的标高、平顺度等进行检测，评价轨道1变形情况。
S2、根据步骤S1，将铁路隧道底板病害段中其中的一段作为试验段，然后在试验段的轨道1两侧试注浆液，并根据浆液在土层中的扩散范围、病害整治所需作业空间及病害的属性与规模等确定在轨道1两侧钻取注浆孔2的间距和在轨道1底部置入横梁4的纵向间距。
S3、钻孔与注浆。根据步骤S2中确定的注浆孔2的间距，在轨道1的两侧按间距钻取注浆孔2，且注浆孔2的深度大于等于2.0m或深入基岩不小于0.3m，以确保基础稳定，且注浆孔2的深度满足中空注浆锚头的锚固长度。然后向轨道1两侧的注浆孔2中注入具有微膨胀性的浆液，形成注浆体3。
S4、注浆体3露出注浆孔2的端部凿平，待注浆孔2内注入的浆液形成注浆体3的强度满足要求，对注浆孔2周围的表层覆土或表层混凝土进行凿除，并对轨道1两侧注浆体3露出道床端进行凿平，在轨道1及注浆体3露出端之间预留出便于横梁4置入的空间。
S5、通过横梁4架空固定线路。将多个横梁4按照步骤S2中的纵向间距依次固定于轨道1底部与注浆体3的端头之间，横梁4为具有较强刚度的I25工字钢。然后根据步骤S1中对铁路轨道1结构的标高和平顺度的检测结果，通过在轨道1底部与横梁4顶部接触处设置垫片6，对轨道1的标高和平顺度等进行校准，使得横梁4对病害处的轨道1形成整体固定和抬升作用。
S6、凿除病害，回填或注浆加固。在横梁4架空固定的轨道1段，对存在病害的隧道道床或仰拱及填充层进行凿除，对存在空洞或薄弱位置进行注浆加固，并施做基底混凝土结构层，将基底混凝土结构层、注浆填充层连成一体。
S7、回填道砟或施做承轨块。针对有砟轨道1，依次拆除多个横梁4，回填道砟并设置固定轨枕。针对无砟轨道1，施做混凝土承轨块。
步骤S7中施做混凝土承轨块的过程中，在符合轨道1的标高的情况下，可不拆除横梁4，并将其作为施做的混凝土承轨块中的劲性钢筋进行整体浇筑。
步骤S5中横梁4与注浆体3的端头之间通过膨胀螺栓5固定。
利用该方法对铁路隧道底板病害进行整治，使得病害的整治过程快速高效，可利用维修天窗施工、不影响列车正常运行，不仅能对轨道1结构偏差进行精确调整，并可对隧底相关病害进行原位彻底处治，适用性强，特别适用于隧底病害规模较大又不允许中断交通的情况，实践应用价值大。
工作原理：在对铁路隧道病害进行整治的过程中，通过位于轨道1两侧且等间距钻取的多个注浆孔2，便于向注浆孔2内进行注浆锚注以保持基础稳定。通过多个等间距横梁4，便于对铁路隧道底板病害段的轨道1进行架空固定，从而便于对铁路隧道底板病害进行快速整治。通过注入注浆孔2内的浆液形成的注浆体3，便于对横梁4进行固定。注浆体3的端头与横梁4固定连接，便于横梁4架空轨道1线路的过程中保证轨道1的稳定性。通过该用于快速原位整治铁路隧道底板病害的横梁结构，能够在不动原有铁路轨道1的基础上，采用“隧底结构锚注+横梁4一体化”通用技术对运营铁路轨道1进行架空固定，从而便于对铁路隧底整体强度不足、隧道道床或仰拱及填充层出现结构性破坏、隧底隆起、下沉或出现翻浆冒泥等病害进行快速整治，可利用维修天窗施工、不影响列车正常运行，不仅能对轨道1结构偏差进行精确调整，并可对隧底相关病害进行原位彻底处治，适用性强，特别适用于隧底病害规模较大又不允许中断交通的情况，实践应用价值大。
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 (9)
1.用于快速原位整治铁路隧道底板病害的横梁结构，其特征是：包括位于轨道(1)两侧且等间隔钻取的多个注浆孔(2)；所述注浆孔(2)内设有由浆液形成的注浆体(3)，所述注浆体(3)的顶面与注浆孔(2)顶端位于同一平面；所述轨道(1)底部等间距设有将轨道(1)的线路架空的多个横梁(4)，所述横梁(4)固定于轨道(1)与注浆体(3)的端头之间，所述注浆体(3)的端头与横梁(4)固定连接。
2.根据权利要求1所述的用于快速原位整治铁路隧道底板病害的横梁结构，其特征是：所述注浆孔(2)的深度大于等于2.0m或深入相对稳定土层不小于0.3m，且所述注浆孔(2)的深度满足中空注浆锚头的锚固长度。
3.根据权利要求1所述的用于快速原位整治铁路隧道底板病害的横梁结构，其特征是：所述位于轨道(1)同侧的注浆孔(2)之间的间距为1.5～2.0m。
4.根据权利要求1所述的用于快速原位整治铁路隧道底板病害的横梁结构，其特征是：所述横梁(4)为I25工字钢，所述横梁(4)与横梁(4)之间的间距为1.5～2.0m。
5.根据权利要求1所述的用于快速原位整治铁路隧道底板病害的横梁结构，其特征是：所述注浆体(3)的端头与横梁(4)之间通过膨胀螺栓(5)固定连接。
6.根据权利要求1所述的用于快速原位整治铁路隧道底板病害的横梁结构，其特征是：所述横梁(4)顶部与轨道(1)底部之间设有用于校准轨道(1)标高和平顺度的垫片(6)。
7.一种快速原位整治铁路隧道底板病害的方法，其特征是：包括以下步骤：
S1、对铁路隧道底板病害进行前期探测及病害评估，利用先进的探测技术及计算分析技术，对铁路隧道底板的土层分布情况、病害情况和稳定性进行定性与定量评估，并对铁路轨道(1)结构的标高、平顺度等进行检测，评价轨道(1)变形情况；
S2、根据步骤S1，将铁路隧道底板病害段中其中的一段作为试验段，然后在试验段的轨道(1)两侧试注浆液，并根据浆液在土层中的扩散范围、病害整治所需作业空间及病害的属性与规模等确定在轨道(1)两侧钻取注浆孔(2)的间距和在轨道(1)底部置入横梁(4)的纵向间距；
S3、钻孔与注浆，根据步骤S2中确定的注浆孔(2)的间距，在轨道(1)的两侧按间距钻取注浆孔(2)，且注浆孔(2)的深度大于等于2.0m或深入基岩不小于0.3m，以保持基础稳定，且注浆孔(2)的深度满足中空注浆锚头的锚固长度；然后向轨道(1)两侧的注浆孔(2)中注入具有微膨胀性的浆液，形成注浆体(3)；
S4、注浆体(3)露出注浆孔(2)的端部凿平，待注浆孔(2)内注入的浆液形成注浆体(3)的强度满足要求，对注浆孔(2)周围的表层覆土或表层混凝土进行凿除，并对轨道(1)两侧注浆体(3)露出道床端进行凿平，在轨道(1)及注浆体(3)露出端之间预留出便于横梁(4)置入的空间；
S5、通过横梁(4)架空固定线路，将多个横梁(4)按照步骤S2中所述的纵向间距依次固定于轨道(1)底部与注浆体(3)的端头之间，横梁(4)为具有较强刚度的I25工字钢；然后根据步骤S1中对铁路轨道(1)结构的标高和平顺度的检测结果，通过在轨道(1)底部与横梁(4)顶部接触处设置垫片(6)，对轨道(1)的标高和平顺度等进行校准，使得横梁(4)对病害处的轨道(1)形成整体固定和抬升作用；
S6、凿除病害，回填或注浆加固，在横梁(4)架空固定的轨道(1)段，对存在病害的隧道道床或仰拱及填充层进行凿除，对存在空洞或薄弱位置进行注浆加固，并施做基底混凝土结构层，将基底混凝土结构层、注浆填充层连成一体；
S7、回填道砟或施做承轨块，针对有砟轨道(1)，依次拆除多个横梁(4)，回填道砟并设置固定轨枕；针对无砟轨道(1)，施做混凝土承轨块。
8.根据权利要求7所述的一种快速原位整治铁路隧道底板病害的方法，其特征是：步骤S7中施做混凝土承轨块的过程中，在符合轨道(1)的标高的情况下，可不拆除横梁(4)并将其作为施做的混凝土承轨块中的劲性钢筋进行整体浇筑。
9.根据权利要求7所述的一种快速原位整治铁路隧道底板病害的方法，其特征是：步骤S5中横梁(4)与注浆体(3)的端头之间通过膨胀螺栓(5)固定。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010218232.XA CN111321636A (zh) | 2020-03-25 | 2020-03-25 | 用于快速原位整治铁路隧道底板病害的横梁结构及方法 |
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| CN202010218232.XA CN111321636A (zh) | 2020-03-25 | 2020-03-25 | 用于快速原位整治铁路隧道底板病害的横梁结构及方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111927494A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-11-13 | 上海地铁维护保障有限公司工务分公司 | 一种地铁隧道道床及排水沟结构补强方法 |
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2020
- 2020-03-25 CN CN202010218232.XA patent/CN111321636A/zh active Pending
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| CN111927494A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-11-13 | 上海地铁维护保障有限公司工务分公司 | 一种地铁隧道道床及排水沟结构补强方法 |
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