一种用于无砟轨道沉降的修复方法与流程

本发明属于高速铁路无砟轨道结构抬升技术领域，具体地涉及一种用于无砟轨道沉降的修复方法。

背景技术：

近年来，高速铁路技术得到了飞速发展。目前，国内外高速铁路的主要轨道结构型式为无砟轨道。进一步地，无砟轨道根据所处的位置可分为路基上、桥上、隧道内以及道岔区四种无砟轨道结构型式。无砟轨道在运营过程中，一些线路由于服役时间长、地质条件复杂、施工过程中质量控制不到位以及区域性地层沉降等原因，从而导致了局部无砟轨道路段的整体道床的下部基础出现不同程度的沉降，例如，路基、地基的沉降。由此，无砟轨道会产生道床沉降病害。无砟轨道的道床沉降病害是无砟轨道中常见的病害，其主要发生在路基上和隧道内。无砟轨道的道床沉降严重影响了列车舒适性，降低了列车的运营速度和铁路道路的通行能力，并且大大降低了无砟轨道的安全性，这使得铁路交通存在巨大的安全隐患。

目前，国内外对无砟轨道道床沉降病害的整治方法很少，主要有翻修道床和采用传统水泥基材料灌浆的方法。然而，在实际施工中，翻修道床不仅施工周期长、施工机械庞大导致施工效率低，而且作业人员多，不利现场组织管理，浪费劳动力，施工成本高。另外，还会严重影响列车的正常运营。传统水泥材料灌浆方法也存在一些问题，例如，灌浆施工时，浆液在道床底部的扩展不可控，道床的抬升效果差，难以实现对轨道结构的精确抬升。

因此，亟需一种用于沉降无砟轨道的修复方法，以实现沉降无砟轨道的机械抬升，从而实现沉降无砟轨道的快速修复。

技术实现要素：

针对至少一些如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种用于沉降无砟轨道的修复方法，该修复方法能够利用天窗时间对既有铁路的道床沉降进行抬升修复以恢复轨道结构，其不中断运营，减小了对列车运行的影响。同时，该修复方法通过气垫对轨道道床进行抬升施工，其能够精确地控制抬升高度，能够有效保证对沉降轨道的抬升修复效果，且施工方便，效率高，成本低。

为此，根据本发明提供了一种用于沉降无砟轨道的修复方法，包括步骤：凿除轨道沉降处的封闭层，以在所述封闭层与轨道的支承层之间形成支撑空间；在所述支撑空间内安放气垫，并对所述气垫充气以抬升轨道的道床基础直至设定高度；在所述支撑空间内安放垫板，并对所述气垫放气后将所述气垫撤出；回填所述支撑空间，恢复所述封闭层；其中，所述支撑空间在纵向上均匀间隔开分布，且横向相对地设置在轨道的两侧，所述垫板横向相对地布置在所述支撑空间内。

在一个优选的实施例中，所述气垫采用分段抬升的方式对沉降轨道进行若干次抬升，且从沉降幅度最大处向两侧依次抬升。

在一个优选的实施例中，所述气垫对沉降轨道的单次抬升高度不大于10mm。

在一个优选的实施例中，所述气垫的抬升重量处于6-12吨的范围内。

在一个优选的实施例中，在纵向上相邻的所述支撑空间之间的间距设置为处于1.5m-2m的范围内。

在一个优选的实施例中，所述支撑空间的深度设置为处于10cm-15cm的范围内。

在一个优选的实施例中，所述支撑空间沿横向向轨道两侧的延伸距离为处于30cm-40cm的范围内，沿纵向延伸长度处于30cm-40cm的范围内。

在一个优选的实施例中，所述支撑空间回填施工时，所述垫板不撤出而在路基中形成永久支撑。

在一个优选的实施例中，所述垫板采用具有不同厚度规格的钢板。

在一个优选的实施例中，所述支撑空间的回填材料采用聚合物砂浆。

与现有技术相比，本发明的优点之处在于：

根据本发明用于沉降无砟轨道的修复方法能够利用天窗时间对既有铁路的道床沉降进行抬升修复以恢复轨道结构，且不中断运营，减小了对列车运行的影响。同时，该修复方法通过气垫对沉降轨道进行分段多次抬升施工，且通过气垫能够精确地控制抬升高度，有效保证了对沉降轨道的抬升修复效果，且施工方便，效率高，成本低。此外，将垫板永久安放在路基中形成永久支撑，有效保证了对无砟轨道的支承层和道床基础的承载支撑，从而保证了无砟轨道的结构稳定。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行说明。

图1是根据本发明的用于沉降无砟轨道的修复方法的施工示意图。

图2是气垫在施工过程中沿路基延伸方向的分布示意图。

图3是气垫对沉降轨道分段抬升的曲线示意图。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图来对本发明作进一步介绍。

在本申请中，需要说明的是，将沿铁路线路延伸的方向定义为纵向，而将靠近或远离铁路线路的方向定义为横向。例如，图1中垂直于纸面的方向为纵向，图1中的水平方向为横向。

根据本发明的用于沉降无砟轨道的修复方法，其采用气垫通过充气抬升沉降无砟轨道的道床基础，从而达到快速修复沉降轨道的目的。该修复方法适用于既有无砟轨道的抬升修复施工，可利用天窗时间来恢复轨道结构，不中断运营，保证车辆能够正常运行。下面根据本发明的一个实施例来具体说明该修复方法的施工步骤。

图1是根据本发明的用于沉降无砟轨道的修复方法的施工示意图。如图1所示，无砟轨道铺设在路基的封闭层110的上方，其中，封闭层110为级配碎石层。无砟轨道包括处于级配碎石层上部的沿铁路线路方向延伸的支承层130，以及铺设在支承层130上的道床基础140，轨道铺设在道床基础140上。无砟轨道在运营过程中，一些线路由于服役时间较长、地质条件复杂、施工过程中质量控制不到位以及区域性地层沉降等原因，从而导致了局部无砟轨道的下部基础出现不同程度的沉降，例如，路基、地基的沉降。由此，无砟轨道的支承层130和道床基础140会向下沉降，从而产生道床沉降病害，导致轨道沉降，严重影响了车辆的运行。根据本发明的用于沉降无砟轨道的修复方法主要对这些存在道床沉降病害的路段进行抬升修复。

在施工前，首先，对无砟轨道进行检测。具体地，通过检测来找到无砟轨道的存在沉降病害的路段，并确定存在沉降病害的路段的道床基础140的最大沉降位置。

找到无砟轨道存在沉降病害的路段后，对该存在沉降病害的路段进行修复施工。具体地，凿除无砟轨道下方的封闭层110，即铁路路基中的级配碎石层，以在封闭层110与支承层130之间开挖形成支撑空间120。支撑空间120用于安放气垫122，以通过对气垫充气来抬升沉降的无砟轨道。支撑空间120横向相对地设置在无砟轨道的横向两侧，且在有沉降病害的路段沿纵向均匀间隔开设置有若干个支撑空间120。这样，能够保证抬升施工的控制精度，从而有效保证无砟轨道抬升修复的施工效果。

根据本发明，支撑空间120的凿除深度设置成处于10cm-15cm的范围内。并且，支撑空间120沿横向向轨道两侧的延伸距离设置成处于30cm-40cm的范围内。支撑空间120的纵向延伸长度设置为处于30cm-40cm的范围内。这样，不仅便于安放气垫122，还能保证气垫122的抬升效果。图2显示了用于安放气垫122的支撑空间120沿无砟轨道线路延伸方向的分布示意图。如图2所示，支撑空间120在纵向上均匀间隔开设置，且在纵向上相邻的支撑空间120之间的间距设置为处于1.5m-2m的范围内。支撑空间120的这种分布方式有利于无砟轨道在抬升过程中的受力，从而保证道床基础140的抬升修复的施工效果。

在本实施例中，凿除开挖支撑空间120时，纵向上先在沉降病害路段的最大沉降位置处开挖第一个支撑空间120。之后，在沉降病害路段向第一个支撑空间120的纵向两侧均匀间隔开凿除若干个支撑空间120。这样，能够保证在无砟轨道的最大沉降处开挖支撑空间120，以对道床基础140的最大沉降位置进行有效的抬升修复施工，从而保证抬升修复施工效果。

支撑空间120凿除开挖完成后，在每个支撑空间120内分别安放气垫122，并且保证气垫122横向对称地安放在支承层130的下方的横向两侧，且沿纵向均匀间隔开设置。之后，气垫122进行充气以抬升无砟轨道的支承层130从而抬升道床基础140。根据本发明，气垫122采用分段抬升的方式对沉降轨道进行若干次抬升，且从无砟轨道的最大沉降幅度处向纵向两侧依次抬升，直至抬升到设定高度以使沉降处的道床基础140与纵向两侧的正常的道床基础平齐，从而修复无砟轨道的沉降病害。

在本实施例中，气垫122对无砟轨道的道床基础140分段抬升的单次抬升高度小于10mm。抬升过程中，对支承层130下方的横向对称布置的两个气垫122同时充气，且充气压力相等，以同步抬升同一纵向位置处的沉降轨道。此外，每次抬升间隔一段时间，间隔时间不少于30秒，同时注意观察抬升位置两侧轨道板和支承层130的状态。这样单次小幅度抬升能够使支承层130和道床基础140适应内应力的变化，从而能够有效避免抬升幅度过大而对无砟轨道的支承层130和道床基础造成损坏。

图3是气垫122对沉降轨道分段抬升的曲线示意图。如图3所示，曲线b指示轨道的沉降曲线，曲线a指示轨道修复设计标高。抬升过程中，首先，在无砟轨道的最大沉降处通过对气垫122充气进行一次抬升，之后，对最大沉降处相邻的纵向两侧的气垫122充气进行抬升。由此，依次抬升沉降轨道直至道床基础140结构恢复，轨道沉降曲线恢复到曲线a指示的设计标高。图3中的序号指示对沉降轨道依次分段抬升的过程。由此，通过气垫122对沉降轨道进行若干次分段抬升，并且从道床基础140沉降幅度最大处纵向向两侧依次抬升，气垫122通过充气能够精确控制每次抬升的幅度，有效保证道床基础140结构稳定，保证了沉降轨道的抬升修复效果，从而提高无砟轨道的安全性能。

在本实施例中，气垫122采用橡胶气垫，且气垫122的抬升重量处于6-12吨的范围内，该气垫122能够满足对沉降轨道的道床基础的抬升力。

根据本发明，通过气垫122对沉降轨道的道床基础140进行抬升，直至沉降轨道抬升到设定高度后，在支撑空间120内安放垫板(未示出)。垫板横向相对地布置在支撑空间内，且纵向上均匀间隔开设置。在本实施例中，垫板采用具有不同厚度规格的钢板。例如，垫板的厚度优选采用1mm、5mm或10mm。

垫板安放完成后，对气垫122进行放气并撤出支撑空间120。之后，回填支撑空间120，以恢复封闭层110。支撑空间120回填施工时，垫板不撤出而留在路基中形成永久支撑。垫板安放到无砟轨道的沉降路段的路基中，用于补充无砟轨道的沉降幅度，从而能够有效保证无砟轨道的抬升修复效果，以保证无砟轨道的道床基础的稳定性。

在本实施例中，回填支撑空间120的填充材料可采用聚合物砂浆或功能型高聚物砂浆，这能够保证对支撑空间120的有效填充，并且能够保证对无砟轨道的支承层130和道床基础140的承载支撑，从而有效保证了无砟轨道的结构稳定。

根据本发明的用于沉降无砟轨道的修复方法，其能够利用天窗时间对既有铁路的道床沉降进行抬升修复以恢复轨道结构，且不中断运营，减小了对列车运行的影响。同时，该修复方法通过气垫122对沉降轨道进行分段多次抬升施工，且通过气垫122能够精确地控制抬升高度，有效保证了对沉降轨道的抬升修复效果，且施工方便，效率高，成本低。此外，将垫板永久安放在路基中形成永久支撑，有效保证了对无砟轨道的支承层130和道床基础140的承载支撑，从而保证了无砟轨道的结构稳定。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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