CN117051626B - 一种运营条件下端刺区无砟轨道路基持续上拱整治方法 - Google Patents
一种运营条件下端刺区无砟轨道路基持续上拱整治方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种运营条件下端刺区无砟轨道路基持续上拱整治方法，包括如下步骤：施工准备；纵向第一步单元路肩工作槽暗挖；纵向第一步单元第一层暗挖；纵向第一步单元第二层第一批单元暗挖；纵向第一步单元第二层第一批单元浇筑混凝土；纵向第一步单元第二层第二批单元暗挖；纵向第一步单元第二层第二批单元浇筑混凝土；纵向第二步单元暗挖置换与浇筑；重复步骤3‑7；轨道结构高程与平面调整；灌浆恢复；精调线路；恢复线路。本发明通过深层暗挖置换的方式解决了运营条件下，无砟轨道路基深层换填及无砟轨道高程调整的问题；本发明可在运营条件下，彻底解决端刺区无砟轨道路基持续上拱变形问题，整治过程中可以调整无砟轨道的几何状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种整治方法，尤其是涉及一种运营条件下端刺区无砟轨道路基持续上拱整治方法，属于交通建设领域。
背景技术
无砟轨道路基持续变形大大增加了线路的养护维修工作量和养护成本，严重影响线路的平顺性和列车运行的安全性。具体而言，无砟轨道路基持续变形包括持续沉降偏移和持续上拱偏移。对于沉降偏移问题，可以通过路基及基底注浆加固结合无砟轨道抬升纠偏的方式进行处理，技术方案和施工方法较为成熟；对于上拱偏移整治方案，则需要针对膨胀变形原因及部位进行具体分析。目前，上拱变形的主要原因包括膨胀土（岩）、盐胀、冻胀、硫酸盐侵蚀膨胀及含黄铁矿填料氧化膨胀。对于前三类问题，可以通过防排疏水、保温隔热等措施进行处理，对于硫酸盐侵蚀膨胀可以在防排疏水措施的基础上，进行针对性的路基浅层暗挖或切割置换。然而现场调研发现，黄铁矿类填料氧化引起的膨胀问题一般为深层膨胀，膨胀发生于整个填土高度范围内，因此浅层的置换不能完全解决持续膨胀问题，特别是对于带有端梁、端刺、摩擦板等特殊结构的区域，急需一种可以在运营条件下对轨道结构下部路基进行全断面置换的方法。
现有技术，如申请号：CN201810235288.9，公开一种无砟轨道路基上拱的整治方法，该技术方案只能针对路基浅层进行换填，换填深度大概1.0m，不能解决深部换填的问题；CN201910463876.2公开一种无砟轨道变形的治理方法，该技术方案暗挖换填的工程量、支护工程量、难度及安全风险较大，由于大部分运营条件的无砟轨道不具备大型机械设备作业条件，因此该技术方案只能采用人工作业，导致工期增加，进而导致线路长期运营，同时工程造价较大；CN202110783520.4公开一种暗挖排桩路基深层置换路基结构、方法与应用，该技术方案作业工序较多，在运营条件下整治时间较长，存在一定的安全隐患。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明公开了一种，其技术方案如下：
一种运营条件下端刺区无砟轨道路基持续上拱整治方法，通过暗挖换填对整个回填区域的土体来从根本上治理该段的上拱问题。基于“纵向分步，横向分格，竖向分层”的方式，对路基填料进行深层置换，过程中做好基坑支护及轨道结构的支撑与限位。其特征为：
如图1所示包括如下步骤：
步骤1：施工准备
施工前采用CPⅢ进行线路复测,确定施工范围,根据测量数据划分暗挖单元,沿纵向宽度1.5-3.0m，沿线路纵向分步间隔开挖，一般可以分2~3步；横向宽度为2-4m，分批间隔作业，一般2-3批；深度为摩擦板以下至路基填土底面，，分层作业，一般2-3层。
步骤2：纵向第一步单元路肩工作槽暗挖；
纵向第一步单元路肩工作槽暗挖纵向宽度1.5~3.0m，横向长度摩擦板两侧1.5~3.0m，，深度为1.5m。工作槽侧面、底面混凝土防护、顶面防水盖板，并设置向外斜坡，以便排水。
步骤3: 纵向第一步第一层单元暗挖；
暗挖纵向第一步单元第一层填料，摩擦板两侧对称逐节向线间暗挖，摩擦板底部暗挖断面高度为1.5m，端刺底部暗挖断面高度0.5m。采用横向暗挖的方式，结合暗挖作业进度，每暗挖0.5-1m，采用可调高钢支架竖向支撑，作为挖通后的摩擦板及端刺的临时支撑结构。
步骤4：纵向第一步第二层第一批单元暗挖；
纵向第一步第二层第一批单元暗挖纵向宽1.5-3.0m，横向长3m。开挖前，在第一批单元顶部架设便梁对摩擦板及轨道结构进行支撑；开挖过程中，沿深度间隔0.5m做好钢结构护壁至开挖底面，采用斜撑与横撑加固护壁结构。
步骤5：纵向第一步第二层第一批单元浇筑混凝土；
挖到设计深度后尽快浇筑混凝土，结合实际作业情况，采用相应降温冷却措施，确保浇筑质量，如遇特殊工况，也可选用高聚物和砂浆填充，材料指标结合实际工况确定。
步骤6：纵向第一步第二层第二批单元暗挖；
纵向第一步单元第二层第一批单元混凝土强度达到20MPa后进行支撑体系转换，将便梁架两端设于第一步第二层第一批单元表面，在便梁表面安装可调高钢支撑，用于支撑轨道结构。然后沿着深度方向开挖第二批单元，侧壁支护方式与第一批单元相同。
步骤7：纵向第一步第二层第二批单元浇筑混凝土；
纵向第一步第二层第二批单元内浇筑混凝土，材料要求同步骤5。
步骤8：纵向第二步单元暗挖置换与浇筑；重复步骤3-步骤7；
步骤9：轨道结构高程与平面调整；
整体完成第二层置换后，调整钢支撑间距布置。根据摩擦板、端刺及轨道的位置，重新调整第一层的临时支撑，并安装调整范围不小于100mm的可调垫块（或千斤顶），逐步调整轨道结构至目标高程与平面位置。
步骤10：灌浆恢复；
轨道结构高程与平面位置调整完成后，对摩擦板及端刺下部下进行灌浆填充。为确保灌浆饱满，一般分两层灌注，摩擦板及端刺底部20cm灌注自流平聚合物砂浆，其余空隙填充混凝土材料，当摩擦板或端刺下部缝隙小于20cm时全部采用自流平聚合物砂浆，材料的性能结合具体工况确定。
步骤11：精调线路；
结合轨道平顺性要求，通过调整扣件对线路进行精调。
步骤12：恢复线路。
恢复路基封闭层既有设备，最终恢复线路。
优选为：所述步骤2-8包括如下内容：采用分段分层方式进行回填区域整体置换，横向施工段进行工作槽跳槽暗挖，竖向分为2层，首先对第一步单元第一层进行暗挖，再进行第一步单元第二层第一批进行暗挖，暗挖完成后进行混凝土浇筑，混凝土强度达到20Mpa后转换支撑体系，再进度第一步单元第二层第二批暗挖，暗挖完成后进行混凝土浇筑，混凝土强度达到20Mpa后转换支撑体系，最后通过控制第一层的填充高度来调整轨道高度，线路调整完后统一填充第一层。
优选为：第一层为摩擦板以下0m~1.5m深度，采用横向通长进行暗挖；第二层为摩擦板以下1.5m~6.0m深度，采用方桩形式逐步暗挖；摩擦板支撑采用钢管、便梁；每个施工段中先挖通一层，再暗挖第二层，并逐步完成现浇混凝土置换。
优选为：所述步骤2包括如下内容：暗挖长度：沿线路纵向1.5~3.0m；深度：摩擦板以下1.5m；宽度：摩擦板两侧各1.5~3m；工作槽侧面以及底面采用混凝土防护，顶面设置防水盖板，并设置1.5%向外斜坡。
优选为：所述步骤3包括如下内容：摩擦板两侧对称逐节向线间暗挖，摩擦板底部暗挖断面高度为1.5m，端刺底部暗挖断面高度0.5m；
采用横向暗挖的方式，每暗挖1米，采用可调高钢支架竖向支撑，每个单元内均布6个，作为挖通后的摩擦板及端刺的临时支撑结构；
跳槽暗挖到位后，同时进行临时支撑，直至第一层整个挖通后，转换支撑体系，架设便梁对摩擦板及轨道结构进行支撑。
优选为：所述步骤4包括如下内容：沿深度间隔做好钢结构护壁；
采用便梁、钢支撑与千斤顶结合的方式，跳槽架空单元第二层，通过便梁与钢垫块将荷载传递至工作槽土体与第二层第一批单元土体；
第二层单元跳槽暗挖间隔安装一道钢护壁，采用斜撑与横撑加固护壁结构；
第二层暗挖深度挖到位后浇筑早强混凝土，确保线路运营安全。
所述钢护壁转角处设置斜撑，纵横向设置横撑，提高钢护壁的整体稳定性。
优选为：所述步骤5包括如下内容：跳槽单元暗挖至设计深度后浇筑混凝土，浇筑混凝土前，结合实际作业情况，采用相应降温冷却从事，防止混凝土开裂。
优选为：所述步骤6包括如下内容：当混凝土强度达到20MPa后，转换支撑体系，暗挖第二层间隔单元；暗挖时采用便梁、可调高支撑与千斤顶结合的方式，架空间隔单元第二层；暗挖后间隔安装一道钢护壁，采用斜撑与横撑加固护壁结构；暗挖至设计深度后浇筑混凝土，依照以上工序暗挖纵向第二步单元。
优选为：所述步骤9包括如下内容：整体完成第二层置换后，调整钢支撑间距布置；根据摩擦板、端刺及轨道的位置，重新调整第一层的临时支撑，并安装调整范围不小于100mm的可调垫块，做好起落道准备。
利用可调垫块（或千斤顶）逐步调整轨道结构至目标高程与平面位置。轨道几何状态调整过程中，实时监测竖向与侧向变形，各个支撑点应相互协调，同时下落，避免各别点受力过大。
优选为：所述步骤10包括如下内容：一般分两层灌注，摩擦板及端刺底部20cm灌注自流平聚合物砂浆，其余空隙填充混凝土材料，当摩擦板或端刺下部缝隙小于20cm时全部采用自流平聚合物砂浆，材料的性能结合具体工况确定。
为确保满足行车安全，无砟轨道填充时，对轨道结构高程变化进行实时监测，并应控制注浆压力，避免轨道结构高程发生较大变化，并同时确保灌注饱满、密实。
有益效果
本发明通过深层暗挖置换的方式解决了运营条件下，无砟轨道路基深层换填及无砟轨道高程调整的问题；
本发明可在运营条件下，彻底解决端刺区无砟轨道路基持续上拱变形问题，整治过程中可以调整无砟轨道的几何状态。
附图说明
图1 工艺流程图;
图2（a）暗挖区域纵向单元分步示意图;
图2（b）暗挖区域横向单元分批示意图;
图2（c）暗挖区域竖向单元分层示意图;
图3（a）纵向第一步单元路肩工作槽平面布置图;
图3（b）纵向第一步单元路肩工作槽开挖防护图;
图4（a）纵向第一步单元第一层暗挖横断面图;
图4（b）纵向第一步单元第一层暗挖立面图;
图4（c）纵向第一步单元第一层暗挖支撑横断面图;
图4（d）纵向第一步单元第一层暗挖支撑立面图;
图4（e）第一步第一层暗挖二单元临时支撑横断面示意图;
图5（a）第一步第二层第一批单元开挖前支撑横断面图;
图5（b）第一步第二层第一批单元开挖前支撑立面图;
图5（c）第一步第二层第一批单元钢护壁支护横断面图;
图5（d）第一步第二层第一批单元钢护壁支护立面图;
图5（e）钢护壁结构示意图;
图6（a）第一步第二层第一批单元暗挖灌注混凝土后支撑横断面图;
图6（b）第一步第二层第一批单元暗挖灌注混凝土后支撑立面图;
图7（a）第一步第二层第二批单元开挖前支撑情况横断面图;
图7（b）第一步第二层第二批单元暗挖过程中钢护壁横断面图;
图8 第二步第二层第二批单元内灌注混凝土后横断面图;
图9 轨道结构高程与平面调整前支撑状态立面图;
图10（a）摩擦板下灌浆恢复示意图;
图10（b）端刺下灌浆恢复示意图;
具体实施方式
一种运营条件下端刺区无砟轨道路基持续上拱整治方法，通过暗挖换填对整个回填区域的土体来从根本上治理该段的上拱问题。基于“纵向分步，横向分格，竖向分层”的方式，对路基填料进行深层置换，过程中做好基坑支护及轨道结构的支撑与限位。其特征为：
如图1所示包括如下步骤：
步骤1：施工准备
施工前采用CPⅢ进行线路复测,确定施工范围,根据测量数据划分暗挖单元,沿纵向宽度1.5-3.0m（如图2（a）），沿线路纵向分步间隔开挖，一般可以分2~3步；横向宽度为2-4m（如图2（b）），分批间隔作业，一般2-3批；深度为摩擦板以下至路基填土底面，一般为3-10m（如图2（c）），分层作业，一般2-3层。
步骤2：纵向第一步单元路肩工作槽暗挖；
如图3（a）所示，纵向第一步单元路肩工作槽暗挖纵向宽度1.5~3.0m，横向长度摩擦板两侧1.5~3.0m，深度为1.5m。如图3（b）所示，工作槽侧面、底面混凝土防护、顶面防水盖板，并设置1.5%向外斜坡，以便排水。
步骤3: 纵向第一步第一层单元暗挖；
参见图4（a）、4（b）所示，暗挖纵向第一步单元第一层填料，摩擦板两侧对称逐节向线间暗挖，摩擦板底部暗挖断面高度为1.5m，端刺底部暗挖断面高度0.5m。
参见图4（c）、4（d）、4（e）所示，采用横向暗挖的方式，结合暗挖作业进度，每暗挖0.5-1m，采用可调高钢支架竖向支撑，每个单元内均布6个，作为挖通后的摩擦板及端刺的临时支撑结构。
步骤4：纵向第一步第二层第一批单元暗挖；
纵向第一步第二层第一批单元暗挖纵向宽1.5-3.0m，横向长3m。参见图5（a）、5（b）所示，开挖前，在第一批单元顶部架设便梁对摩擦板及轨道结构进行支撑。开挖过程中，沿深度间隔0.5m做好钢结构护壁至开挖底面，采用斜撑与横撑加固护壁结构，参见图5（c）、5（d）、5（e）。
步骤5：纵向第一步第二层第一批单元浇筑混凝土；
参见图6（a）、6（b）所示，挖到设计深度后尽快浇筑混凝土，结合实际作业情况，采用相应降温冷却措施，确保浇筑质量，如遇特殊工况，也可选用高聚物和砂浆填充，材料指标结合实际工况确定。
步骤6：纵向第一步第二层第二批单元暗挖；
纵向第一步单元第二层第二批单元混凝土强度达到20MPa后进行支撑体系转换，参见图7（a），将便梁架两端设于第一步第二层第一批单元表面，在便梁表面安装可调高钢支撑，用于支撑轨道结构。然后沿着深度方向，参见图7（b）开挖第二批单元，侧壁支护方式与第一批单元相同。
步骤7：纵向第一步第二层第二批单元浇筑混凝土；
纵向第一步第二层第二批单元内浇筑混凝土，材料要求同步骤5，浇筑后横断面情况参见图8。
步骤8：纵向第二步单元暗挖置换与浇筑；重复步骤3-步骤7；
步骤9：轨道结构高程与平面调整；
参见图9，整体完成第二层置换后，调整钢支撑间距布置。根据摩擦板、端刺及轨道的位置，重新调整第一层的临时支撑，并安装调整范围不小于100mm的可调垫块（或千斤顶），做好起落道准备。
利用可调垫块（或千斤顶）逐步调整轨道结构至目标高程与平面位置。轨道几何状态调整过程中，实时监测竖向与侧向变形，各个支撑点应相互协调，同时下落，避免各别点受力过大。
步骤10：灌浆恢复；
轨道结构高程与平面位置调整完成后，对摩擦板及端刺下部下进行灌浆填充。为确保灌浆饱满，一般分两层灌注，摩擦板及端刺底部20cm灌注自流平聚合物砂浆，其余空隙填充混凝土材料，当摩擦板或端刺下部缝隙小于20cm时全部采用自流平聚合物砂浆，材料的性能结合具体工况确定。为确保满足行车安全，无砟轨道填充时，对轨道结构高程变化进行实时监测，并应控制注浆压力，避免轨道结构高程发生较大变化，并同时确保灌注饱满、密实。
步骤11：精调线路；
结合轨道平顺性要求，通过调整扣件对线路进行精调。
步骤12：恢复线路。
恢复路基封闭层等既有设备，最终恢复线路。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述 的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各 种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (9)
1.一种运营条件下端刺区无砟轨道路基持续上拱整治方法，其特征为：包括如下步骤：
步骤1：施工准备
施工前采用CPⅢ进行线路复测,确定施工范围,根据测量数据划分暗挖单元,沿线路纵向分步间隔开挖；横向宽度为2-4m，分批间隔作业；深度为摩擦板以下至路基填土底面，分层作业；
步骤2：纵向第一步单元路肩工作槽暗挖；
纵向第一步单元路肩工作槽暗挖纵向宽度1.5~3.0m，横向长度摩擦板两侧1.5~3.0m，深度为1.5m；工作槽侧面、底面混凝土防护、顶面防水盖板，并设置向外斜坡，以便排水；
步骤3: 纵向第一步第一层单元暗挖；
暗挖纵向第一步单元第一层填料，摩擦板两侧对称逐节向线间暗挖；采用横向暗挖的方式，结合暗挖作业进度，每暗挖0.5-1m，采用可调高钢支架竖向支撑，作为挖通后的摩擦板及端刺的临时支撑结构；
步骤4：纵向第一步第二层第一批单元暗挖；
纵向第一步第二层第一批单元暗挖纵向宽1.5-3.0m，横向长3m；开挖前，在第一批单元顶部架设便梁对摩擦板及轨道结构进行支撑；开挖过程中，沿深度间隔0.5m做好钢结构护壁至开挖底面，采用斜撑与横撑加固护壁结构；
步骤5：纵向第一步第二层第一批单元浇筑混凝土；
挖到设计深度后尽快浇筑混凝土，结合实际作业情况，采用相应降温冷却措施，确保浇筑质量，遇特殊工况，选用高聚物和砂浆填充，材料指标结合实际工况确定；
步骤6：纵向第一步第二层第二批单元暗挖；
纵向第一步单元第二层第一批单元混凝土强度达到20MPa后进行支撑体系转换，将便梁架两端设于第一步第二层第一批单元表面，在便梁表面安装可调高钢支撑，用于支撑轨道结构；然后沿着深度方向开挖第二批单元，侧壁支护方式与第一批单元相同；
步骤7：纵向第一步第二层第二批单元浇筑混凝土；
纵向第一步第二层第二批单元内浇筑混凝土，材料要求同步骤5；
步骤8：纵向第二步单元暗挖置换与浇筑；重复步骤3-步骤7；
步骤9：轨道结构高程与平面调整；
整体完成第二层置换后，调整钢支撑间距布置；根据摩擦板、端刺及轨道的位置，重新调整第一层的临时支撑，并安装调整范围不小于100mm的可调垫块或千斤顶，逐步调整轨道结构至目标高程与平面位置；
步骤10：灌浆恢复；
轨道结构高程与平面位置调整完成后，对摩擦板及端刺下部下进行灌浆填充；为确保灌浆饱满，分两层灌注，摩擦板及端刺底部20cm灌注自流平聚合物砂浆，其余空隙填充混凝土材料，当摩擦板或端刺下部缝隙小于20cm时全部采用自流平聚合物砂浆，材料的性能结合具体工况确定；
步骤11：精调线路；
结合轨道平顺性要求，通过调整扣件对线路进行精调；
步骤12：恢复线路；
恢复路基封闭层既有设备，最终恢复线路。
2.根据权利要求1所述的运营条件下端刺区无砟轨道路基持续上拱整治方法，其特征为：所述步骤2-8包括如下内容：采用分段分层方式进行回填区域整体置换，横向施工段进行工作槽跳槽暗挖，竖向分为2层，首先对第一步单元第一层进行暗挖，再进行第一步单元第二层第一批进行暗挖，暗挖完成后进行混凝土浇筑，混凝土强度达到20Mpa后转换支撑体系，再进度第一步单元第二层第二批暗挖，暗挖完成后进行混凝土浇筑，混凝土强度达到20Mpa后转换支撑体系，最后通过控制第一层的填充高度来调整轨道高度，线路调整完后统一填充第一层。
3.根据权利要求2所述的运营条件下端刺区无砟轨道路基持续上拱整治方法，其特征为：暗挖长度：沿线路纵向1.5~3.0m；深度：摩擦板以下1.5m；宽度：摩擦板两侧各1.5~3m；工作槽侧面以及底面采用混凝土防护，顶面设置防水盖板，并设置1.5%向外斜坡。
4.根据权利要求3所述的运营条件下端刺区无砟轨道路基持续上拱整治方法，其特征为：摩擦板两侧对称逐节向线间暗挖，摩擦板底部暗挖断面高度为1.5m，端刺底部暗挖断面高度0.5m；
采用横向暗挖的方式，每暗挖1米，采用可调高钢支架竖向支撑，每个单元内均布6个，作为挖通后的摩擦板及端刺的临时支撑结构；
跳槽暗挖到位后，同时进行临时支撑，直至第一层整个挖通后，转换支撑体系，架设便梁对摩擦板及轨道结构进行支撑。
5.根据权利要求4所述的运营条件下端刺区无砟轨道路基持续上拱整治方法，其特征为：所述步骤4包括如下内容：沿深度间隔做好钢结构护壁；
采用便梁、钢支撑与千斤顶结合的方式，跳槽架空暗挖单元第二层，通过便梁与钢垫块将荷载传递至工作槽土体与第二层第一批单元土体；
第二层单元跳槽暗挖间隔安装一道钢护壁，采用斜撑与横撑加固护壁结构；
第二层暗挖深度挖到位后浇筑早强混凝土，确保线路运营安全；
所述钢护壁转角处设置斜撑，纵横向设置横撑，提高钢护壁的整体稳定性。
6.根据权利要求3所述的运营条件下端刺区无砟轨道路基持续上拱整治方法，其特征为：所述步骤5包括如下内容：跳槽暗挖单元至设计深度后浇筑混凝土，浇筑混凝土前，结合实际作业情况，采用相应降温冷却从事，防止混凝土开裂。
7.根据权利要求3所述的运营条件下端刺区无砟轨道路基持续上拱整治方法，其特征为：所述步骤6包括如下内容：当混凝土强度达到20MPa后，转换支撑体系，间隔暗挖第二层单元；暗挖时采用便梁、可调高支撑与千斤顶结合的方式，间隔架空第二层暗挖单元；暗挖后间隔安装一道钢护壁，采用斜撑与横撑加固护壁结构；暗挖至设计深度后浇筑混凝土，依照以上工序暗挖纵向第二步单元。
8.根据权利要求1所述的运营条件下端刺区无砟轨道路基持续上拱整治方法，其特征为：所述步骤9包括如下内容：利用可调垫块或千斤顶逐步调整轨道结构至目标高程与平面位置；轨道几何状态调整过程中，实时监测竖向与侧向变形，各个支撑点应相互协调，同时下落，避免各别点受力过大。
9.根据权利要求8所述的运营条件下端刺区无砟轨道路基持续上拱整治方法，其特征为：为确保满足行车安全，无砟轨道填充时，对轨道结构高程变化进行实时监测，并应控制注浆压力，避免轨道结构高程发生较大变化，并同时确保灌注饱满、密实。
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