CN111485457A - 调整无砟轨道高程的方法和无砟轨道结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种调整无砟轨道高程的方法和无砟轨道结构，所述无砟轨道结构包括由下至上铺设的地基、路基和支承层，其特征是，所述方法包括：测量待调整轨道部段的轨道高程；破除两侧路肩的封闭层，将至少两个承载桩在两侧路肩分别插入所述地基内；支撑所述支承层，挖除厚度为b的所述路基；在剩余所述路基与所述支承层之间铺设厚度为c的承载层；将所述支承层下降落道量a，修复所述路基和所述路肩等步骤。无砟轨道结构还包括：布置在所述支承层与所述路基之间的承载层以及一端插入所述地基内并且一端与所述承载层固定连接以从下方平衡地支撑所述承载层的承载桩。

Description

调整无砟轨道高程的方法和无砟轨道结构

技术领域

本发明涉及调整轨道高程的方法和轨道结构，尤其涉及调整无砟轨道高程的方法和无砟轨道结构。

背景技术

在我国高速铁路迅速发展的同时，受轨道结构中路基填料或地基土层膨胀作用的影响，一些采用无砟轨道结构的高铁线路陆续出现了上拱病害，为了保证运行安全，不得不采取限速措施，严重影响了高铁线路的正常运营。

现有整治技术中，在发现轨道由于土体路基填料或地基土膨胀而产生上拱病害时可采用挖除与上拱量厚度相等的路基或地基的方法后下调轨道结构高程进行治理，此方法有效地对轨道结构上拱进行彻底处理。但是，上述调整方法的工程量较大并且成本较高，对于地基或路基持续性变形的情况土体地基并不适用，因为频繁的挖除路基或地基会对轨道结构的稳定性、安全性以及列车的正常运营造成严重影响。

因此，急需一种快速调整高程的方法或便于高程调节的轨道结构。

发明内容

本发明的目的是，提供一种调整无砟轨道高程的方法和一种无砟轨道结构，其通过设置承载层、承载桩以及缓冲层来缓解或抵消路基或地基的膨胀所造成的影响。

根据本发明的调整无砟轨道高程的方法包括：步骤A，测量待调整轨道部段的轨道高程，确定落道量a；步骤B，破除两侧路肩的封闭层，将至少两个承载桩在两侧路肩分别插入所述地基内，所述承载桩的抗压强度和刚度均大于所述路基的抗压强度和刚度；步骤C，支撑所述支承层，挖除厚度为b的所述路基，其中b>a；步骤D，在剩余所述路基与所述支承层之间铺设厚度为c的承载层，所述承载层的抗压强度和刚度均大于所述支承层的抗压强度和刚度，其中，c≤b-a；步骤E，将所述支承层下调高度a，修复所述路基和所述路肩。其中所述承载桩被布置在所述承载层的下方或贯穿其中以对其进行支撑，所述承载层的上表面被设置为在完成步骤E后抵接于所述支承层。通过上述步骤不仅实现了轨道高程的精确下调，还实现了将支承层与下方地基隔离，从而减小了地基膨胀对轨道结构的影响。

优选地，在执行所述步骤C之后和执行所述步骤D之前，在所述路基与所述支承层之间铺设厚度为d的缓冲层，其中d≤b-c-a，所述缓冲层的抗压强度和刚度均不大于所述路基，所述缓冲层的弹性模量小于所述路基。通过缓冲层的弹性变形、产生裂纹以及断裂等性能可以对地基的膨胀进行缓解或抵消。

优选地，在步骤B中还可包括破除线间的封闭层，将所述承载桩从所述线间插入所述地基内。

优选地，所述承载桩被构造为实心结构。

替代地，所述承载桩被构造为空心结构。

优选地，在所述步骤B中，在插入所述承载桩之前在部分或全部承载桩位置处安装锚索，所述锚索的一端比所述承载桩更深地锚固至所述地基，另一端穿过所述承载桩外伸出所述承载层并且借助于张拉装置连接至所述承载层。

优选地，所述承载层是钢筋混凝土浇筑而成的板。

优选地，所述缓冲层采用聚苯乙烯泡沫板或挤塑聚苯乙烯泡沫塑料。

优选地，所述承载桩为钢筋混凝土桩和/或钢桩。

本发明还提供了一种无砟轨道结构，其包括由下至上铺设的地基、路基、支承层，其特征是，还包括：布置在所述支承层与所述路基之间的承载层，所述承载层的抗压强度和刚度均大于所述支承层的抗压强度和刚度；一端插入所述地基内并且一端与所述承载层固定连接以从下方平衡地支撑所述承载层的承载桩，所述承载桩的抗压强度和刚度均大于所述路基的抗压强度和刚度。该轨道结构有效地降低地基膨胀对轨道结构高程的影响同时延长了两次轨道高程调节的时间间隔。

优选地，所述无砟轨道结构还包括缓冲层，其布置在所述承载层与所述路基之间，所述缓冲层的抗压强度和刚度均不高于所述路基，所述缓冲层的弹性模量小于所述路基。

优选地，所述无砟轨道结构包括至少两个所述承载桩，所述承载桩分开布置在所述承载层下方的横向两侧。

优选地，所述承载桩被构造为空心结构。

优选地，所述轨道结构还包括锚索，所述锚索的一端比所述承载桩更深地锚固至所述地基，另一端穿过所述承载桩外伸出所述承载层并且借助于张拉结构连接至所述承载层。

优选地，所述承载层是钢筋混凝土浇筑而成的板。

优选地，所述缓冲层采用聚苯乙烯泡沫板或挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板。

优选地，所述承载桩为钢筋混凝土桩和/或钢桩。

附图说明

图1为根据本发明的无砟轨道结构示意图。

参考标号列表

1.支承层；

2.承载层；

3.缓冲层；

4.路基；

5.地基；

6.承载桩；

7.锚索。

具体实施方式

现参考附图，详细说明本发明所公开的结构的示意性方案。尽管提供附图是为了呈现本发明的实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本发明的公开内容。

在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“上”、“下”、“横向”、“底部”将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本指代本领域技术人员所理解的常规方向。

现有技术中的无砟轨道结构一般包括自下而上布置的地基5、由碎石等填筑而成的路基4、一般由混凝土浇筑而成的支承层1(该支承层1在由钢筋混凝土构成时又被称作底座板)、一般由钢筋混凝土浇筑而成的轨道板、固定在所述轨道板内的轨枕以及轨道。

为了减小下方路基4或地基5的土膨胀的对上方轨道结构的影响，可将支承层1及其上方结构与下方路基4和地基5隔离，由此如图1所示，本发明的轨道结构还包括承载层2。该承载层2被布置在路基4与支承层1之间，其上表面优选直接接触于支承层1朝向路基4的底面。该承载层2的抗压强度和刚度均被设计为至少大于支承层1的抗压强度和刚度。该承载层2一般选用C40的钢筋混凝土材料，可以预制，也可现场浇注而成。

为了将承载层2上受到的载荷更好地传递至下方土体同时增强轨道结构的稳定性，该轨道结构还提供了可与承载层2固定连接(例如铰接连接)的承载桩6。该承载桩6被布置在承载层2的下方(当承载层2为预制板材时)或穿过其中(当承载层2现场浇注成型时)以对其进行支撑。其中该承载桩6的抗压强度和刚度均应被设计为大于路基4的抗压强度和刚度。

优选采用两个以上的承载桩6，至少将其分开布置在承载层2下方的横向两侧以按需对上方承载层2进行平衡支撑，从而保证承载层2的平衡稳定。该承载桩6可通过钻孔、锤击、按压等多种方式插入支承层1下方的轨道结构，并且为了保证上方结构的稳定性需至少插入地基5中一段距离。该承载桩6也可被布置在位于铁路路肩或线间下方的对应地基5内。不对承载桩6的形状和构造限制，其可为圆形、方形或者为实心的或空心的。该承载桩6可选用钢筋混凝土桩或钢桩。同时根据承载层2的受力情况以及承载桩6所选材质，可加密布置该承载桩6。在采用承载桩6对承载层2进行支撑时，也可在路基4与承载层2之间留出部分缝隙，从而为土体膨胀留出了更多的空间，减缓了其对承载层2的上拱作用。

优选地，可提供与承载桩6数量相同或小于承载桩6数量的锚索7以增加承载桩6的锚固力。优选地，该锚索7可如此布置：在需要与锚索7配合使用的承载桩6的位置处朝向地基5打孔，将锚索7插入该孔中并且借助于灌浆等方法将其相对于地基5固定，其中锚索7插入地基5的深度大于或者按需远远大于承载桩6插入地基5的深度。

优选地，在承载桩6为空心构造的情况下，例如采用空心钢管时，可环绕该承载桩6浇注承载层2或使承载桩6插入承载层2内，优选承载桩6的上端不能伸出承载层2的上表面。锚索7可穿过该承载桩6的空心内部直至外伸出上方承载层2，同时借助于张拉装置，例如锚头结构等，将其张紧并且固定在承载层2的上表面。

另外，本发明还提供了缓冲层3以抵消土体的膨胀量和/或降低土体膨胀变形所造成的影响。该缓冲层3优选设置在路基4与承载层2之间，其厚度可根据土体的膨胀特性按需设定。所述缓冲层3的抗压强度和刚度均不大于所述路基4，所述缓冲层3的弹性模量小于所述路基4，优选采用聚苯乙烯泡沫板(EPS板)或挤塑聚苯乙烯泡沫塑料(XPS板)。由此，缓冲层3在受到土体膨胀的挤压时，会首先产生一定的变形量由此抵消下方土体的膨胀量，当变形到一定程度时，该缓冲层3在土体膨胀力的作用下将产生裂纹继而被压碎，此过程为释放土体膨胀力的过程。同时该缓冲层3也可以填充承载层2和路基4之间的间隙，更好地满足轨道结构关于密实性的要求，为上方轨道结构提供更好的支撑。

另外，通过上述结构也可实现借助于锚索7对轨道高程进行主动调节。即当发现轨道高程上升时，可进一步张紧外露出承载层2的锚索7以下压承载层2，从而主动地将缓冲层3压碎，由此释放了土体的膨胀力，实现了对轨道高程的下调。

本发明另外提供了一种调节无砟轨道高程的方法，该方法利用上文所述的轨道结构部件调整已经铺设完成但产生上拱病害的轨道。通过挖除路基4实现了本次动工对轨道高程的下调，同时通过另外布置承载层2、承载桩6以及缓冲层3实现了轨道高程的快速有效调整。

该方法主要包括以下步骤：首先，测量待调整轨道部段的轨道高程，确定落道量a；接下来，破除路肩(当为双向轨道时，可按需破除线间处)的封闭层，可采用钻孔、锤击、按压等多种方式将至少两个承载桩6在路肩和/或线间处分开插入对应地基5内一段距离。该承载桩6的抗压强度和刚度均大于所述路基4的抗压强度和刚度。可选地，在采用空心承载桩6时，在插入承载桩6之前可在部分或全部承载桩6处提供锚索7，即可在待插入承载桩6的位置处钻孔，将锚索7一端插入该孔内并且可采用灌浆等形式将其固定，其比所述承载桩6更深地固定至所述地基5，锚索7的另一端穿过所述承载桩6外伸出所述承载层2并且例如通过张拉装置等连接至所述承载层2。

下一步，采用支撑装置支撑支承层1及其上方轨道结构，挖除厚度为b的路基4，其中该距离b应大于落道量a由此足够用于完成轨道下调，同时其仍需为下文中的承载层2(以及缓冲层3)留出空间，故选取b>a。

下一步，在剩余所述路基4与所述支承层1之间铺设厚度为c的承载层2，承载层2的抗压强度和刚度大于所述支承层1的抗压强度和刚度，其中，在不铺设缓冲层3时，c＝b-a；在铺设缓冲层3时，c＜b-a，由此为缓冲层3留出空间。

优选地，在铺设所述支承层1之前，在所述路基4与所述支承层1之间铺设厚度为d的缓冲层3(例如EPS板)，其中d≤b-c-a。当取＝时，缓冲层3与其上下轨道结构布置密实，可对上方轨道结构提供更好的支撑。当取＜时，这意味着缓冲层3与其上下轨道结构之间还存留了一定的缝隙，这为土体留出了部分继续膨胀的空间。由此，缓冲层3的铺设厚度可根据实际铺设轨道的路基4和地基5的膨胀性大小选取。

最后，将支承层1下调落道量a，其中在完成下调后，承载层2的上表面应抵接于支承层1，承载层2直接支撑支承层1，修复所述路基4和所述线间和/或路肩。

另外，为了对铁路正常运行造成最小的影响，可沿待调整的轨道长度分段地执行上述方法。

Claims (13)

1.一种调整无砟轨道高程的方法，所述无砟轨道结构包括由下至上铺设的地基(5)、路基(4)和支承层(1)，其特征是，所述方法包括：

步骤A，测量待调整轨道部段的轨道高程，确定落道量a；

步骤B，破除两侧路肩的封闭层，将至少两个承载桩(6)在两侧路肩分别插入所述地基(5)内，所述承载桩(6)的抗压强度和刚度均大于所述路基(4)的抗压强度和刚度；

步骤C，支撑所述支承层(1)，挖除厚度为b的所述路基(4)，其中b>a；

步骤D，在剩余所述路基(4)与所述支承层(1)之间铺设厚度为c的承载层(2)，所述承载层(2)的抗压强度和刚度均大于所述支承层(1)的抗压强度和刚度，其中，c≤b-a；

步骤E，将所述支承层(1)下降落道量a，修复所述路基(4)和所述路肩；

其中所述承载桩(6)被布置在所述承载层(2)的下方或贯穿其中以对其进行平衡支撑，所述承载层(2)的上表面被设置为在完成步骤E后抵接于所述支承层(1)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，在执行所述步骤C之后和执行所述步骤D之前，在所述路基与所述支承层之间铺设厚度为d的缓冲层，其中d≤b-c-a，所述缓冲层的抗压强度和刚度均不大于所述路基的抗压强度和刚度，所述缓冲层的弹性模量小于所述路基的弹性模量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，在步骤B中还可包括破除线间的封闭层，将所述承载桩从所述线间插入所述地基内。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述承载桩被构造为实心结构。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述承载桩被构造为空心结构。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征是，在所述步骤B中，在插入所述承载桩之前在部分或全部承载桩位置处安装锚索，所述锚索的一端比所述承载桩更深地固定至所述地基，另一端穿过所述承载桩外伸出所述承载层并且借助于张拉装置连接至所述承载层。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述承载层是钢筋混凝土浇筑而成的板，所述缓冲层采用聚苯乙烯泡沫板或挤塑聚苯乙烯泡沫塑料，所述承载桩为钢筋混凝土桩和/或钢桩。

8.一种无砟轨道结构，包括由下至上铺设的地基(5)、路基(4)、支承层(1)，其特征是，还包括：

承载层(2)，其布置在所述支承层(1)与所述路基(4)之间，所述承载层(2)的抗压强度和刚度均大于所述支承层(1)的抗压强度和刚度；

承载桩(6)，其一端插入所述地基(5)内，一端与所述承载层(2)固定连接以从下方平衡地支撑所述承载层(2)，所述承载桩(6)的抗压强度和刚度均大于所述路基(4)的抗压强度和刚度。

9.根据权利要求8所述的无砟轨道结构，其特征是，还包括缓冲层，其布置在所述承载层与所述路基之间，所述缓冲层的抗压强度和刚度均不高于所述路基的抗压强度和刚度，所述缓冲层的弹性模量小于所述路基的弹性模量。

10.根据权利要求8所述的无砟轨道结构，其特征是，包括至少两个所述承载桩，所述承载桩分开布置在所述承载层下方的横向两侧。

11.根据权利要求10所述的无砟轨道结构，其特征是，所述承载桩被构造为空心结构。

12.根据权利要求11所述的无砟轨道结构，其特征是，还包括锚索，所述锚索的一端比所述承载桩更深地锚固至所述地基，另一端穿过所述承载桩外伸出所述承载层并且借助于张拉装置连接至所述承载层。

13.根据权利要求8所述的无砟轨道结构，其特征是，所述承载层是钢筋混凝土浇筑而成的板，所述缓冲层采用聚苯乙烯泡沫板或挤塑聚苯乙烯泡沫塑料板，所述承载桩为钢筋混凝土桩和/或钢桩。

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