CN117127440A - 一种铁路隧道双块式无砟轨道结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁路隧道双块式无砟轨道结构及其施工方法，具体结构包括沿隧道纵向连续施作的仰拱二次填充层或底板，和沿隧道纵向在隧道衬砌结构缝处断开设置的道床板独立单元结构；仰拱二次填充层或底板在与隧道衬砌结构缝对应位置处设有切缝，仰拱二次填充层或底板顶面预留有约束凹槽，道床板独立单元结构设置在仰拱二次填充层或底板之上、并通过约束凹槽进行限位约束，仰拱二次填充层或底板与道床板独立单元结构的道床板之间铺设有隔离层。本发明实现了隧道衬砌与无砟轨道结构为相对独立受力构件，有效避免隧道衬砌结构缝两侧不均匀沉降造成的道床板变形、开裂、受损问题，提高无砟轨道结构使用寿命，减少运营维护工作量。

Description

一种铁路隧道双块式无砟轨道结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及铁路工程技术领域，特别是涉及一种铁路隧道双块式无砟轨道结构及其施工方法。

背景技术

随着我国铁路建设事业的蓬勃发展，双块式无砟轨道因结构简单、整体性好、施工方便、线形精度高等原因，得到了广泛推广使用。目前，在隧道内施作双块式无砟轨道，通常都是沿着隧道仰拱填充面或底板连续施作无砟轨道道床板，而隧道二衬结构沿线路纵向基本上都是按照衬砌台车长度（12m或9m）分段浇筑，且各段衬砌结构相接处存在结构缝（包括施工缝、变形缝）。

无砟轨道施工完成后，连续施作的无砟轨道结构和分段施作的隧道衬砌存在变形协调不一致的问题，这种变形协调不一致将导致在铁路隧道运营一段时间后，甚至在无砟轨道建设完成尚未开始运营期间，无砟轨道道床板在隧道衬砌结构缝附近出现了较多裂缝、裂纹，给无砟轨道运营维护增加了大量工作量；同时难以保证无砟轨道结构设计使用寿命，有时甚至会影响铁路列车的正常运营。

因此，如何解决双块式无砟轨道和隧道衬砌结构变形不一致的问题，减少无砟轨道结构变形开裂及运营维护工作量，确保无砟轨道的正常使用和列车的正常运营，是目前广大铁路建设者们亟待解决的一个问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种铁路隧道双块式无砟轨道结构及其施工方法，本发明的双块式无砟轨道结构形式简单，受力明确，沿隧道纵向在隧道衬砌结构缝处断开设置道床板独立单元结构，实现隧道衬砌与无砟轨道结构为相对独立受力构件，隧道衬砌结构缝两侧的差异沉降对无砟轨道结构基本无影响，可有效避免结构缝两侧不均匀沉降造成的道床板变形、开裂、受损，提高无砟轨道结构使用寿命，便于铁路运营维护，确保铁路列车正常运营。

本发明是这样实现的，一种铁路隧道双块式无砟轨道结构，包括沿隧道纵向连续施作的仰拱二次填充层或底板，和沿隧道纵向在隧道衬砌结构缝处断开设置的道床板独立单元结构；所述仰拱二次填充层或底板在与隧道衬砌结构缝对应位置处设置有切缝，所述仰拱二次填充层或底板的顶面预留有用于对后施作的道床板独立单元结构进行位移约束的约束凹槽，所述道床板独立单元结构设置在仰拱二次填充层或底板之上、并通过约束凹槽对其进行限位约束，所述仰拱二次填充层或底板与道床板独立单元结构的道床板之间铺设有用于进行相互隔离的隔离层。

优选的，所述铁路隧道双块式无砟轨道结构的曲线超高设置在道床板范围内。

优选的，所述隧道衬砌结构缝包括环向施工缝和变形缝，相邻两道隧道衬砌结构缝之间的纵向间距一般为12m或9m。

优选的，所述道床板独立单元结构由纵向分块设置的多块道床板组成，单块道床板的纵向长度为4～7m，道床板沿纵向在隧道衬砌结构缝两侧分开设置，相邻两块道床板的端部纵向间距为10cm，每块道床板的端部距离隧道衬砌结构缝的距离为5cm。

优选的，当采用仰拱二次填充层时，所述仰拱二次填充层设置在仰拱首次填充层之上，所述仰拱二次填充层厚度为30cm；当采用底板时，所述底板设置在混凝土垫层之上，混凝土垫层厚度为10cm，底板厚度不小于30cm。

优选的，所述仰拱二次填充层或底板在约束凹槽底部预埋设有竖向排水管，所述仰拱二次填充层或底板内在竖向排水管的下游预埋设有横向排水管，所述竖向排水管接入横向排水管，横向排水管接入双线隧道的中心水沟或单线隧道的纵向排水管，用于将约束凹槽处可能存在的积水引入中心水沟或纵向排水管排出隧道；所述竖向排水管、横向排水管为直径5cm的PVC管。

进一步优选的，当隧道位于曲线上时，所述竖向排水管设置在约束凹槽底部低标高侧。

优选的，所述仰拱二次填充层和底板均为纵向连续浇筑结构，其中，所述仰拱二次填充层为混凝土结构，所述底板为钢筋混凝土结构，底板内的纵向钢筋在隧道衬砌结构缝对应位置断开设置。

优选的，所述隔离层包括在道床板竖向投影范围对应的仰拱二次填充层或底板的顶面及约束凹槽的底面铺设的700g/m²聚丙烯土工布，和粘贴于约束凹槽四周侧面的弹性垫层。

优选的，所述约束凹槽在高度方向呈四棱台型，在顶面处纵向×横向的尺寸为1022mm×700mm，在底面处纵向×横向的尺寸为1000mm×678mm，深度为110mm，约束凹槽沿纵向端部距道床板端部的距离为1.25m。

一种铁路隧道双块式无砟轨道结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：当隧道底部为仰拱结构时，先施工仰拱首次填充层，再施工水沟电缆槽；当隧道底部为底板结构时，先施工混凝土垫层，再施工水沟电缆槽；

然后，当隧道为双线隧道时，施作中心水沟；当隧道为单线隧道时，施作纵向排水管；

步骤二：对仰拱首次填充层或混凝土垫层顶面进行铣刨处理，并进行清理；

步骤三：对整个隧道的隧道衬砌结构缝位置进行统计，根据统计结果对道床板进行分块排布，使道床板的端部距离隧道衬砌结构缝的距离为5cm，相邻两块道床板间距为10cm，然后在仰拱二次填充层或底板顶面对道床板及约束凹槽施工平面位置进行测量放样；

步骤四：沿隧道纵向连续施作仰拱二次填充层或底板，并在其顶面预留约束凹槽；同时，在约束凹槽底部预埋竖向排水管，在竖向排水管下游预埋横向排水管，竖向排水管接入横向排水管，横向排水管接入双线隧道的中心水沟或单线隧道的纵向排水管；

步骤五：待仰拱二次填充层或底板的混凝土初凝后及时施作切缝，切缝位置和隧道衬砌结构缝对齐，切缝施作完成后及时清洗混凝土表面；

步骤六：根据放样情况，在道床板竖向投影范围对应的仰拱二次填充层或底板的顶面及约束凹槽的底面铺设700g/m²聚丙烯土工布，在约束凹槽四周侧面粘贴弹性垫层；

步骤七：安装道床板钢筋，利用轨排框架对分块式轨枕进行组装，并沿纵向分块施作道床板。

本发明具有以下优点和有益效果：

本发明的铁路隧道双块式无砟轨道，结构形式简单，受力明确，沿隧道纵向设置并在隧道衬砌结构缝处断开设置的道床板独立单元结构，实现隧道衬砌与无砟轨道结构为相对独立受力构件，隧道衬砌结构缝两侧的差异沉降对无砟轨道结构基本无影响，可有效避免隧道衬砌结构缝两侧不均匀沉降造成的道床板变形、开裂、受损，提高无砟轨道结构使用寿命，减少铁路运营维护工作量，确保铁路列车正常运营。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些具体实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1 为本发明的隧道为仰拱结构时的双块式无砟轨道结构纵断面示意图；

图2 为本发明的隧道为底板结构时的双块式无砟轨道结构纵断面示意图；

图3 为本发明的双线隧道双块式无砟轨道结构平面示意图；

图4 为本发明的双线隧道为仰拱结构时的双块式无砟轨道横断面示意图；

图5 为本发明的双线隧道为底板结构时的双块式无砟轨道横断面示意图；

图6 为本发明的单线隧道为仰拱结构时的双块式无砟轨道横断面示意图；

图7 为本发明的单线隧道为底板结构时的双块式无砟轨道横断面示意图。

图中：1-分块式轨枕；2-道床板；3-仰拱二次填充层；4-底板；5-约束凹槽；6-仰拱首次填充层；7-混凝土垫层；8-竖向排水管；9-双线隧道横向排水管；10-中心水沟；11-纵向排水管；12-水沟电缆槽；13-单线隧道横向排水管；14-隧道衬砌结构缝；15-切缝；16-隔离层。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“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

请参阅图1～图7，本发明实施例提供的铁路隧道双块式无砟轨道结构，包括沿隧道纵向连续施作的仰拱二次填充层3或底板4，和沿隧道纵向在隧道衬砌结构缝14处断开设置的道床板独立单元结构；所述仰拱二次填充层3或底板4在与隧道衬砌结构缝14对应位置处设置有切缝15，所述仰拱二次填充层3或底板4的顶面预留有用于对后施作的道床板独立单元结构进行位移约束的约束凹槽5，所述道床板独立单元结构设置在仰拱二次填充层3或底板4之上、并通过约束凹槽5对其进行限位约束，所述仰拱二次填充层3或底板4与道床板独立单元结构之间铺设有用于进行相互隔离的隔离层16。

当隧道底部为仰拱结构时，所述仰拱二次填充层3设置在仰拱首次填充层6之上，仰拱填充分两次施作，施工前应通过测量放样，确保仰拱首次填充层6施工完成后仰拱二次填充层3厚度为30cm，仰拱首次填充层6为素混凝土结构，混凝土强度不得低于C20；当隧道底部为底板结构时，所述底板4设置在混凝土垫层7之上，分两次施作，先施作混凝土垫层7，混凝土垫层7厚度为10cm，混凝土垫层7施工完成后确保底板厚度不小于30cm。

所述铁路隧道双块式无砟轨道结构的曲线超高设置在道床板2范围内。

隧道衬砌结构缝14包括环向施工缝和变形缝，相邻两道隧道衬砌结构缝14之间的纵向间距一般为12m或9m，即一板衬砌施工长度。

道床板独立单元结构由纵向分块设置的多块道床板2组成，单块道床板2的纵向长度为4～7m，道床板2沿纵向在隧道衬砌结构缝14两侧分开设置，相邻两块道床板2的端部纵向间距为10cm，每块道床板2的端部距离隧道衬砌结构缝14（环向施工缝或变形缝）的距离为5cm。

约束凹槽5在高度方向呈四棱台型，上下面的尺寸分别为1022mm×700mm（纵向×横向）、1000mm×678mm（纵向×横向），深度为110mm，约束凹槽5沿纵向端部距道床板2端部的距离为1.25m。

在双线隧道，仰拱二次填充层3或底板4在约束凹槽5底部预埋设有竖向排水管8，所述仰拱二次填充层3或底板4内在竖向排水管8的下游预埋设有双线隧道横向排水管9，所述竖向排水管8接入双线隧道横向排水管9，双线隧道横向排水管9接入中心水沟10，用于将约束凹槽5处可能存在的积水引入中心水沟10排出隧道。

在单线隧道，仰拱二次填充层3或底板4在约束凹槽5底部预埋设有竖向排水管8，所述仰拱二次填充层3或底板4内在竖向排水管8的下游预埋设有单线隧道横向排水管13，所述竖向排水管8接入单线隧道横向排水管13，单线隧道横向排水管13接入纵向排水管11，用于将约束凹槽5处可能存在的积水引入纵向排水管11排出隧道。

竖向排水管8、双线隧道横向排水管9、单线隧道横向排水管13为直径为5cm的PVC管。

当隧道位于曲线上时，竖向排水管8设置在约束凹槽5底部低标高侧，便于积水顺利排出。

仰拱二次填充层3和底板4均为纵向连续浇筑结构，仰拱二次填充层3为混凝土结构，底板4为钢筋混凝土结构，底板4内的纵向钢筋在隧道衬砌结构缝14对应位置断开设置。

仰拱二次填充层3和底板4进行混凝土浇筑并初凝后应及时采用切割机在隧道衬砌结构缝14对应位置处施作切缝15，切缝应贯通整个仰拱二次填充层3和底板4。

隔离层16包括在道床板竖向投影范围对应的仰拱二次填充层3或底板4的顶面及约束凹槽5的底面铺设的700g/m²聚丙烯土工布，和粘贴于约束凹槽5四周侧面的弹性垫层。聚丙烯土工布应采用粘黏剂将其四周固定在仰拱二次填充层3或底板4的顶面，确保其铺设平顺。

上述铁路隧道双块式无砟轨道结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：当隧道底部为仰拱结构时，仰拱填充分两次施作，先施工仰拱首次填充层6，再施工水沟电缆槽12；当隧道底部为底板结构时，先施工混凝土垫层7，再施工水沟电缆槽12；

然后，当隧道为双线隧道时，施作中心水沟10；当隧道为单线隧道时，施作纵向排水管11。

步骤二：对仰拱首次填充层6或混凝土垫层7顶面进行铣刨处理，并进行清理。

步骤三：对整个隧道的环向施工缝和变形缝位置进行统计，根据统计结果对道床板2进行分块排布，确保道床板2端部距离环向施工缝或变形缝的距离为5cm，相邻两块道床板间距为10cm，然后在仰拱二次填充层3或底板4顶面对道床板2及约束凹槽5施工平面位置进行测量放样。

步骤四：沿隧道纵向连续施作仰拱二次填充层3或底板4，并在其顶面预留约束凹槽5；同时，在约束凹槽5底部预埋竖向排水管8，在竖向排水管8下游预埋横向排水管，竖向排水管8接入横向排水管，横向排水管接入双线隧道的中心水沟10或单线隧道的纵向排水管11。

步骤五：待仰拱二次填充层3或底板4的混凝土初凝后及时施作切缝15，切缝15位置和隧道衬砌结构缝14对齐，切缝15施作完成后及时清洗混凝土表面。

步骤六：根据放样情况，在道床板竖向投影范围对应的仰拱二次填充层3或底板4的顶面及约束凹槽5的底面铺设700g/m²聚丙烯土工布，在约束凹槽5四周侧面粘贴弹性垫层。

步骤七：安装道床板2钢筋，利用轨排框架对分块式轨枕1进行组装，并沿纵向分块施作道床板2。

综上，本发明的铁路隧道双块式无砟轨道结构，可实现隧道衬砌与无砟轨道结构为相对独立受力构件，隧道衬砌结构缝两侧的差异沉降对无砟轨道结构基本无影响，可有效避免隧道衬砌结构缝两侧不均匀沉降造成的道床板变形、开裂、受损，提高无砟轨道结构使用寿命，减少铁路运营维护工作量，便于铁路运营维护，确保铁路列车正常运营。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种铁路隧道双块式无砟轨道结构，其特征在于：包括沿隧道纵向连续施作的仰拱二次填充层或底板，和沿隧道纵向在隧道衬砌结构缝处断开设置的道床板独立单元结构；所述仰拱二次填充层或底板在与隧道衬砌结构缝对应位置处设置有切缝，所述仰拱二次填充层或底板的顶面预留有用于对后施作的道床板独立单元结构进行位移约束的约束凹槽，所述道床板独立单元结构设置在仰拱二次填充层或底板之上、并通过约束凹槽对其进行限位约束，所述仰拱二次填充层或底板与道床板独立单元结构的道床板之间铺设有用于进行相互隔离的隔离层。

2.根据权利要求1所述的铁路隧道双块式无砟轨道结构，其特征在于，所述铁路隧道双块式无砟轨道结构的曲线超高设置在道床板范围内。

3.根据权利要求1所述的铁路隧道双块式无砟轨道结构，其特征在于，所述隧道衬砌结构缝包括环向施工缝和变形缝，相邻两道隧道衬砌结构缝之间的纵向间距为12m或9m。

4.根据权利要求1所述的铁路隧道双块式无砟轨道结构，其特征在于，所述道床板独立单元结构由纵向分块设置的多块道床板组成，单块道床板的纵向长度为4～7m，道床板沿纵向在隧道衬砌结构缝两侧分开设置，相邻两块道床板的端部纵向间距为10cm，每块道床板的端部距离隧道衬砌结构缝的距离为5cm。

5.根据权利要求1所述的铁路隧道双块式无砟轨道结构，其特征在于，当采用仰拱二次填充层时，所述仰拱二次填充层设置在仰拱首次填充层之上，所述仰拱二次填充层厚度为30cm；当采用底板时，所述底板设置在混凝土垫层之上，混凝土垫层厚度为10cm，底板厚度不小于30cm。

6.根据权利要求1所述的铁路隧道双块式无砟轨道结构，其特征在于，所述仰拱二次填充层或底板在约束凹槽底部预埋设有竖向排水管，所述仰拱二次填充层或底板内在竖向排水管的下游预埋设有横向排水管，所述竖向排水管接入横向排水管，横向排水管接入双线隧道的中心水沟或单线隧道的纵向排水管，用于将约束凹槽处可能存在的积水引入中心水沟或纵向排水管排出隧道；所述竖向排水管、横向排水管为直径5cm的PVC管。

7.根据权利要求6所述的铁路隧道双块式无砟轨道结构，其特征在于，当隧道位于曲线上时，所述竖向排水管设置在约束凹槽底部低标高侧。

8.根据权利要求1所述的铁路隧道双块式无砟轨道结构，其特征在于，所述仰拱二次填充层和底板均为纵向连续浇筑结构，其中，所述仰拱二次填充层为混凝土结构，所述底板为钢筋混凝土结构，底板内的纵向钢筋在隧道衬砌结构缝对应位置断开设置。

9.根据权利要求1所述的铁路隧道双块式无砟轨道结构，其特征在于，所述隔离层包括在道床板竖向投影范围对应的仰拱二次填充层或底板的顶面及约束凹槽的底面铺设的700g/m²聚丙烯土工布，和粘贴于约束凹槽四周侧面的弹性垫层；

所述约束凹槽在高度方向呈四棱台型，在顶面处纵向×横向的尺寸为1022mm×700mm，在底面处纵向×横向的尺寸为1000mm×678mm，深度为110mm，约束凹槽沿纵向端部距道床板端部的距离为1.25m。

10.一种基于权利要求1-9任一项所述的铁路隧道双块式无砟轨道结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：当隧道底部为仰拱结构时，先施工仰拱首次填充层，再施工水沟电缆槽；当隧道底部为底板结构时，先施工混凝土垫层，再施工水沟电缆槽；

然后，当隧道为双线隧道时，施作中心水沟；当隧道为单线隧道时，施作纵向排水管；

步骤二：对仰拱首次填充层或混凝土垫层顶面进行铣刨处理，并进行清理；

步骤三：对整个隧道的隧道衬砌结构缝位置进行统计，根据统计结果对道床板进行分块排布，使道床板的端部距离隧道衬砌结构缝的距离为5cm，相邻两块道床板间距为10cm，然后在仰拱二次填充层或底板顶面对道床板及约束凹槽施工平面位置进行测量放样；

步骤四：沿隧道纵向连续施作仰拱二次填充层或底板，并在其顶面预留约束凹槽；同时，在约束凹槽底部预埋竖向排水管，在竖向排水管下游预埋横向排水管，竖向排水管接入横向排水管，横向排水管接入双线隧道的中心水沟或单线隧道的纵向排水管；

步骤五：待仰拱二次填充层或底板的混凝土初凝后及时施作切缝，切缝位置和隧道衬砌结构缝对齐，切缝施作完成后及时清洗混凝土表面；

步骤六：根据放样情况，在道床板竖向投影范围对应的仰拱二次填充层或底板的顶面及约束凹槽的底面铺设700g/m²聚丙烯土工布，在约束凹槽四周侧面粘贴弹性垫层；

步骤七：安装道床板钢筋，利用轨排框架对分块式轨枕进行组装，并沿纵向分块施作道床板。