CN210564549U - 一种既有铁路的支撑系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种既有铁路的支撑系统，包括托换结构和注浆补偿结构；托换结构包括支承结构、纵梁和横梁；支承结构包括托梁、冠梁和钢管桩；钢管桩纵向埋设在地基中，钢管桩与冠梁固定连接；横梁的两端分别与两侧的纵梁连接，若干横梁均匀分布；固定在横梁上；注浆补偿结构包括注浆管和预制管片；预制管片固定在下穿铁路的盾构隧道中，预制管片上设有若干贯穿的通孔，注浆管能够插入通孔进行注浆补偿。本实用新型其施工难度较低，工程成本较低，能够对工后沉降进行有效补偿，结构整体安全性高。

Description

一种既有铁路的支撑系统

技术领域

本实用新型属于铁路施工技术领域，具体涉及一种既有铁路的支撑系统。

背景技术

目前国内高速铁路建设迅速，截止2017年底全国已投入运营里程达2.5万公里。随着城市发展，城市轨道交通工程、市政道路工程等新建城市、城际工程以盾构、顶管、暗挖隧道等方式下穿既有高速铁路的项目逐年递增。

面对高速铁路高沉降要求，目前现有技术常采用主动托换的方式或主动加固的方式或被动加强的方式。其中，主动托换的方式有门式框架桥结合D型便梁、或弹性地基梁结合D型便梁两种方式；主动加固方式有注浆固结、旋喷桩地面加固和MJS地下加固；被动加强的方式通常采用增大衬砌构件截面刚度进行。

以上几种方式在施工阶段施工难度较大，工程造价较高；在使用阶段，长期使用过程中对工后沉降无有效补偿措施，整体结构存在安全隐患。

因此需要一种新的技术以解决上述问题。

实用新型内容

为解决现有技术中的上述问题，本实用新型提供了一种既有铁路的支撑系统，其施工难度较低，工程成本较低，能够对工后沉降进行有效补偿，结构整体安全性高。

本实用新型采用了以下技术方案：

一种既有铁路的支撑系统，包括托换结构和注浆补偿结构；

所述托换结构包括支承结构、纵梁和横梁；所述支承结构和纵梁均沿着既有铁路固定在轨行区的两侧；所述支承结构包括托梁、固定在托梁两侧的冠梁和若干钢管桩；所述钢管桩纵向埋设在地基中，所述钢管桩的上端与所述冠梁固定连接；所述纵梁固定在所述托梁的上端面；所述横梁的两端分别与两侧的纵梁连接，若干所述横梁均匀分布；既有铁路的钢轨固定在所述横梁上；

所述注浆补偿结构包括注浆管和预制管片；所述预制管片固定在下穿所述铁路的盾构隧道中，所述预制管片上设有若干贯穿的通孔；所述盾构隧道的上方对应所述轨行区设有注浆补偿区，所述注浆补偿区位于所述支承结构的下方，所述注浆管能够插入所述通孔向所述注浆补偿区进行注浆。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述钢管桩包括钢管和纵向钢筋组；所述纵向钢筋组插装在所述钢管中，所述纵向钢筋组的上端超出钢管的上端面并插入所述冠梁中与所述冠梁固定。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述纵向钢筋组包括若干纵向钢筋和若干固定环，各所述固定环同轴线设置，各所述纵向钢筋绕所述轴线均匀排列，且固定环与纵向钢筋固定连接。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述钢管上设有若干出浆孔。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述盾构隧道上方的钢管桩的下端止于所述注浆补偿区外；所述盾构隧道两侧的钢管桩的下端低于所述盾构隧道的拱腰线。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述托梁的下方设有素砼垫层。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，各所述通孔径向设置在所述预制管片上。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述纵梁为D型便梁。

进一步作为本实用新型技术方案的改进，所述纵梁与所述托梁之间设有绝缘垫。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型的既有铁路的支撑系统，采用了钢管桩代替现有技术中的钻孔桩，施工所需场地及竖向空间小，工程难度降低，社会影响小；钢管桩的钢管上设有注浆孔，可以对钢管周围的地层渗透注浆，固结钢管桩周边可能存在的松散地层，工程安全性高；钢管桩在前期施工可对托梁围护，后期可与托梁形成整体式框架桥，减少托梁施工所需临时围护结构，工程经济性高；盾构隧道施工完成后，通过注浆管对管片外的地层进行补偿注浆，有利于缓解工后沉降，提高结构整体的安全性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的技术作进一步地详细说明：

图1是本实用新型与盾构隧道的横剖面图；

图2是本实用新型支承结构与纵梁的结构示意图；

图3是本实用新型钢管桩的截面图；

图4是本实用新型与盾构隧道的纵剖面图；

图5是图4中A处的放大示意图。

附图标记：

1-托换结构；11-纵梁；111-钢牛腿；112-绝缘垫；12-横梁；13-支承结构；131-托梁；1311-素砼垫层；132-冠梁；133-钢管桩；1331-钢管；1332-纵向钢筋；1333-固定环；1334-出浆孔；2-注浆补偿结构；21-注浆管；22-预制管片；23-注浆补偿区；3-钢轨；4-盾构隧道。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。附图中各处使用的相同的附图标记指示相同或相似的部分。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。

参照图1至图5，一种既有铁路的支撑系统，包括托换结构1和注浆补偿结构2。

其中，如图1和图2，托换结构1包括支承结构13、纵梁11和横梁12。支承结构13和纵梁11均沿着既有铁路固定在轨行区的两侧。本实施例中，纵梁11为D型便梁，横梁12为H型钢横梁。

具体地，如图2和图3所示，支承结构13包括托梁131、固定在托梁131两侧的冠梁132和若干钢管桩133。

钢管桩133纵向埋设在地基中，钢管桩133的上端与冠梁132固定连接。纵梁11固定在托梁131的上端面，纵梁11与托梁131之间设有绝缘垫112，该绝缘垫112可以是橡胶垫，以防止轨道电路短路。优选地，托梁131的下方设有素砼垫层1311进行加固。

两纵梁11的内侧固定有钢牛腿111，横梁12的两端分别架设在纵梁11的钢牛腿111上实现与纵梁11的连接，若干横梁12均匀分布。而既有铁路的钢轨3则固定在横梁12上，通过支承结构13将既有铁路的钢轨3托起支撑。

其中，如图2和图3所示，钢管桩133包括钢管1331和纵向钢筋组。纵向钢筋组插装在钢管1331中，纵向钢筋组的上端超出钢管1331的上端面并插入冠梁132中与冠梁132固定。纵向钢筋组包括若干纵向钢筋1332和若干固定环1333，各固定环1333同轴线设置，各纵向钢筋1332绕轴线均匀排列，且固定环1333与纵向钢筋1332固定连接，固定环1333的外径和纵向钢筋1332的直径之和等于钢管1331的内半径。本实施例中，一组纵向钢筋组采用四根纵向钢筋1332。

作为优选，钢管1331的下端四米上每隔40厘米设置一个梅花孔(图中未示出)，每一个梅花孔都由若干个出浆孔1334组成。当对钢管桩133进行注浆时，可以通过出浆孔对钢管1331管壁外的地层进行渗透注浆，固结钢管桩133周边可能存在的松散地层，提高工程安全性。

通过以上的结构，钢管桩133在前期施工可对托梁131围护，防止土层松动，后期可与托梁131形成整体式框架桥，减少托梁131施工所需临时围护结构，工程经济性高；而且钢管桩133相对于现有技术中采用的钻孔桩而言，施工所需场地及竖向空间小，工程难度降低，社会影响小。

其中，如图4和图5所示，注浆补偿结构2包括注浆管21和预制管片22。预制管片22上设有若干贯穿的径向的通孔，预制管片22在进行盾构隧道4施工时安装在盾构隧道4中作为盾构隧道4的衬砌受力结构。管片22与钢管桩133之间为注浆补偿区23，注浆管21能够插入通孔向注浆补偿区23进行注浆，注浆管21上设有多个用于出浆的开口。注浆时，先通过通孔在盾构隧道4上方的注浆补偿区23进行打孔，再通过注浆管21进行补偿注浆，缓解工后沉降，提高结构整体安全性。注浆管21在注浆后进行拆卸，可重复利用。

通过上述注浆补偿结构2，可以通过注浆管21对管片外地层进行深层注浆加固，以提高受扰动后地层的物理力学参数，恢复隧道周边地层的承载力，进而减小隧道掘进对道床底部地层的扰动以及道床沉降。

为了避免钢管桩133对注浆补偿打孔时造成阻碍，在设置钢管桩133时需要对注浆补偿区23域进行避让。因此，对不同区域的钢管桩133的长度进行了设置。盾构隧道4上方的钢管桩133的下端止于注浆补偿区23，即注浆补偿区23上方的钢管桩133不插入注浆补偿区23，避免后续钻孔时阻碍钻孔；而其他的钢管桩133，例如盾构隧道4两侧的钢管桩133的下端低于盾构隧道4的拱腰线，以增大支承力。

本既有铁路的支撑系统的施工方法，包括以下步骤：

S1.平整施工场地，根据实际情况计算确定钢管桩133的长度、直径，钢管桩133之间的间距，并沿着既有铁路采用小型钻孔机具进场按计算的结果钻孔，钻孔直径200mm，成孔时如遇到流沙、淤泥质土等易塌陷土层，采用膨润土泥浆护壁钻出钢管桩133的安装孔；

S2.预先制作好钢管桩133，并且在钢管桩133的钢管1331的下侧钻出出浆孔，钢管桩133下部4m范围内每隔40cm梅花形设置出浆孔1334，出浆孔1334直径15mm，并分段将钢管桩133插入安装孔中，若钢管桩133的长度不够，可以将两根钢管桩133连接，并使用大一号的套筒在连接处焊接固定，钢管桩133下好后使用注浆管21对钢管桩133内进行注浆固定，注浆管21采用90mm钢管1331，注浆量不小于40kg/m,施工注浆水泥采用PO42.5级水泥；注浆水泥浆水灰比0.5～1.0；

S3.开挖至冠梁132下标高时，开挖基坑并施工冠梁132，将钢管桩133上端的纵向钢筋1332锚入冠梁132中与冠梁132固定，并预留用于与托梁131连接件的连接套筒；基坑开时挖应分层、分段交错进行，分段长度10～20m，严禁超挖，桩间挂网喷射C20厚10cm砼护壁。开挖后坑壁土体暴露时间不宜超过6小时。在坡面喷射混凝土支护之前，应清除坡面虚土。

S4.基坑开挖至基底后施工素砼垫层1311，然后施工托梁131，并将托梁131通过连接套筒与冠梁132连接；

S5.依次架设纵梁11、横梁12，并将既有铁路的钢轨3固定在横梁12上；

S6.进行盾构隧道4的施工，盾构隧道4施工时的管片采用上述设有通孔的管片；盾构隧道4施工完成后，穿过通孔对注浆补偿区23进行打孔，在插入注浆管21通过注浆管21对注浆补偿区23进行注浆。注浆浆液以复合型浆液为主，以普通水泥-水玻璃双液浆为辅；浆液水灰比为0.6：1～1：1，注浆压力控制在0.5～0.8Mpa。单孔注浆结束标准以定量定压相结合的方式控制，全段注浆结束标准为按总注浆孔的2～5％取芯检测，28天龄期无侧限抗压强度应大于0.5MPa。同时可采用地质雷达进行扫描加固体均匀性，不出现较大的松散未注浆区域，若达不到要求，应及时补充注浆。

本实用新型的既有铁路的支撑系统，采用了钢管桩133代替现有技术中的钻孔桩，施工所需场地及竖向空间小，工程难度降低，社会影响小；钢管桩133的钢管1331上设有注浆孔，可以对钢管1331周围的地层渗透注浆，固结钢管桩133周边可能存在的松散地层，工程安全性高；钢管桩133在前期施工可对托梁131围护，后期可与托梁131形成整体式框架桥，减少托梁131施工所需临时围护结构，工程经济性高；盾构隧道4施工完成后，通过注浆管21对管片外的地层进行补偿注浆，有利于缓解工后沉降，提高结构整体的安全性。

本实用新型所述的既有铁路的支撑系统的其它内容参见现有技术，在此不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，故凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种既有铁路的支撑系统，其特征在于：包括托换结构和注浆补偿结构；

所述托换结构包括支承结构、纵梁和横梁；所述支承结构和纵梁均沿着既有铁路固定在轨行区的两侧；所述支承结构包括托梁、固定在托梁两侧的冠梁和若干钢管桩；所述钢管桩纵向埋设在地基中，所述钢管桩的上端与所述冠梁固定连接；所述纵梁固定在所述托梁的上端面；所述横梁的两端分别与两侧的纵梁连接，若干所述横梁均匀分布；既有铁路的钢轨固定在所述横梁上；

所述注浆补偿结构包括注浆管和预制管片；所述预制管片固定在下穿所述铁路的盾构隧道中，所述预制管片上设有若干贯穿的通孔；所述通孔与所述钢管桩之间为注浆补偿区，所述注浆管能够插入所述通孔向所述注浆补偿区进行注浆。

2.根据权利要求1所述的既有铁路的支撑系统，其特征在于：所述钢管桩包括钢管和纵向钢筋组；所述纵向钢筋组插装在所述钢管中，所述纵向钢筋组的上端超出钢管的上端面并插入所述冠梁中与所述冠梁固定。

3.根据权利要求2所述的既有铁路的支撑系统，其特征在于：所述纵向钢筋组包括若干纵向钢筋和若干固定环，各所述固定环同轴线设置，各所述纵向钢筋绕所述轴线均匀排列，且固定环与纵向钢筋固定连接。

4.根据权利要求2所述的既有铁路的支撑系统，其特征在于：所述钢管上设有若干出浆孔。

5.根据权利要求1所述的既有铁路的支撑系统，其特征在于：所述盾构隧道上方的钢管桩的下端止于所述注浆补偿区外；所述盾构隧道两侧的钢管桩的下端低于所述盾构隧道的拱腰线。

6.根据权利要求1所述的既有铁路的支撑系统，其特征在于：所述托梁的下方设有素砼垫层。

7.根据权利要求1所述的既有铁路的支撑系统，其特征在于：各所述通孔径向设置在所述预制管片上。

8.根据权利要求1所述的既有铁路的支撑系统，其特征在于：所述纵梁为D型便梁。

9.根据权利要求1所述的既有铁路的支撑系统，其特征在于：所述纵梁与所述托梁之间设有绝缘垫。

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