一种无砟轨道结构地基沉降修复方法与流程

1.本发明涉及轨道施工技术领域，具体地说是一种无砟轨道结构地基沉降修复方法。


背景技术：

2.随着高铁及轨道交通的大规模建设，无砟轨道技术得到广泛应用，地基会随着运营的频次以及里程的提高而出现下沉或隆起的现象，当下沉量或者隆起量超过规定的技术指标值时，铁道线路则不能再继续运营。在上述地基形变过程中，一般以地基沉降现象比较多，地基的沉降会进一步造成轨道结构的沉降，影响铁路的运营。当出现上述地基沉降的情况时，需要对针对上述问题对地基以及轨道进行修复，在现有施工技术中，对其的修复过程一般需要停运修复，即在修复的过程中，应禁止火车在此通过，也是因为此原因，会大大的耽误火车调度，尤其是在冬季，混凝土的养护时间更长，给车辆营运部门带来很大的运营压力，而且施工过程复杂困难，费工费时费力。
3.在现有技术中，申请号为2018108476423的中国专利申请公开了一种无砟轨道结构沉降抬升装置及其抬升方法，并具体公开了一下技术内容：包括预埋在无砟轨道板的两侧沿其延伸方向间隔布置的丝杆，所述无砟轨道板上开设有用于预埋丝杆的预埋孔，所述预埋孔垂直贯穿无砟轨道板向下延伸至混凝土垫层，所述丝杆上套设有与其螺纹连接的螺母，所述丝杆的外壁套设有套管，所述套管的外壁与预埋孔的内壁之间的环形空隙内浇筑有砂浆柱，所述砂浆柱通过与预埋孔的内壁粘固与无砟轨道板形成一体，所述砂浆柱的底部与螺母的顶端面抵接。
4.另者，申请号为2020103942147的中国专利申请公开了适用于带挡肩无砟轨道的沉降调整方法及系统，具体的并公开了以下技术内容：其通过在道床沉降区段的挡肩承轨台之间设置包括现浇凸台、底座、弹条扣压组件和道床连接组件的沉降调整单元，利用现浇凸台设置高度的对应设置和绝缘套筒预埋位置的对应优选，可准确实现道床沉降后钢轨的高度调整和轨距调整。
5.一般的，现在的无砟轨道结构自上而下依次为底座板、轨道板和钢轨，根据不同无砟轨道板结构，底座板直接或间接设置在路基上，上述两篇文件申请均是以修复轨道板的技术方案，但是在由于地基沉降引发的轨道沉降如果只解决轨道板的沉降，不从沉降根本原因解决的话，无法彻底解决沉降问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对以上不足，提供一种无砟轨道结构地基沉降修复方法，从根本上对地基进行修复，解决轨道结构的根本问题，还能够进行在线修复，避免影响车辆的运营。
7.本发明所采用技术方案是：
8.一种无砟轨道结构地基沉降修复方法，所述无砟轨道结构包括自下而上依次设置
的底座板、轨道板和钢轨，所述轨道板通过砂浆层粘接在底座板上，所述底座板直接或间接设置在路基上，所述修复方法包括如下步骤：
9.s1、确定沉降区域范围，并测量沉降区域的沉降数据；
10.s2、在沉降区域两侧的地基上下挖设定深度的施工平面，并让施工平面伸入到底座板下端设定宽度；
11.s3、在施工平面上现浇混凝土支撑平台，并进行养护硬化；
12.s4、在混凝土支撑平台上安装抬升装置，对底座板形成支撑；
13.s5、通过抬升装置对底座板进行抬升设定高度，并通过抬升装置上的机械自锁组件对抬升装置的状态形成机械支撑；
14.s6、在抬升后的底座板与地基之间灌注砂浆，并对灌注的砂浆进行养护硬化；
15.s7、重复步骤s5-s6，直至地基和无砟轨道机构满足设计要求后，拆除抬升装置，并对地基上的施工平面进行回填至初始状态，并对回填土进行压实。
16.作为进一步的优化，本发明所述抬升装置采用带有机械自锁机构的顶升油缸，所述顶升油缸直接设置在底座板的下方，顶升油缸安装在混凝土支撑评上，顶升油缸的活塞杆通过顶升座与底座板的下端面相接触，所述顶升油缸通过电气系统与液压站进行无线电液控制连接。
17.作为进一步的优化，本发明所述抬升装置设置在底座板的旁侧，所述抬升装置包括顶升支架和设置在顶升支架上的至少一组杠杆顶升组件，每组所述杠杆顶升组件均包括顶升杠杆和至少一组用于驱动顶升杠杆转动的顶升油缸，所述顶升杠杆的中部通过铰接座设置在顶升支架上，且顶升杠杆的转动平面为竖直平面，所述顶升油缸固定安装在顶升支架上，所述顶升杠杆的一端与顶升油缸的活塞杆进行连接，顶升杠杆的另一端连接有顶升座，所述顶升支架固定安装在混凝土支撑平台上，在步骤s5抬升底座板的过程中，所述顶升座与底座板的下端面相接触；
18.所述顶升油缸通过电气控制系统与液压站进行无线电液控制连接。
19.作为进一步的优化，本发明所述机械自锁组件包括螺纹自锁套和限位台，所述顶升油缸的缸体外壁面设置有外螺纹，所述螺纹自锁套与顶升油缸的缸体之间相螺接，所述限位台固定设置在顶升油缸的活塞杆上，且限位台的直径不小于螺纹自锁套的内径，在步骤s5中，当顶升油缸的活塞杆伸出一定长度时，通过手动旋转螺纹自锁套，使螺纹自锁套与限位台相接触，实现机械自锁。
20.作为进一步的优化，本发明所述铰接座和顶升油缸设置在顶升支架的同侧端或者分别设置在顶升支架的异侧端。
21.作为进一步的优化，本发明所述顶升座与底座板之间设置有压力传感器，所述压力传感器用于监控在顶升底座板时的顶升压力。
22.作为进一步的优化，本发明步骤s1中，通过所测量的沉降区域的沉降数据确定施工范围以及待布置的抬升装置的数量。
23.作为进一步的优化，本发明步骤s3中，混凝土支撑平台的施工过程包括如下步骤：先在施工平面上开挖设定尺寸的基坑，该基坑的设定尺寸包括基坑的长度、宽度以及深度；然后向基坑内浇筑混凝土，通过振捣、抹平、养护硬化形成混凝土支撑平台。
24.作为进一步的优化，本发明步骤s5中，在通过抬升装置将底座板抬升设定高度后，
需要通过水平仪对底座板的状态进行校验，当底座板的状态不满足要求时，通过底座板两侧的顶升装置对底座板的状态进行调节。
25.作为进一步的优化，本发明所述施工平台与底座板之间设置有位移传感器，所述位移传感器用于监控底座板的举升高度。
26.本发明具有以下优点：
27.1、本发明的沉降修复方法，通过抬升装置抬升无砟轨道结构后，对沉降的路基进行垫高修复，从根本上解决了无砟轨道结构的沉降问题，避免避免后续沉降问题的再次发生；
28.2、本发明的沉降修复方法通过抬升装置对底座板进行太高后，并通过机械锁紧组件对抬升装置进行状态锁定，依靠该机械状态锁定，可以实现在线修复，即不影响无砟轨道结构上进行正常通车，不影响砂浆的养护和硬化过程；
29.3、本发明的沉降修复方法通过多次对底座板进行抬升、逐层进行砂浆垫高，保证修复作业的循序渐进，避免过大的调整量对于连接处的影响；
30.4、本发明的抬升装置以液压油缸作为动力，并通过杠杆作用实现对底座板的顶升，通过杠杆作用原理，可以实现以更小的动力提供更大的支撑力，对液压油缸的自身支撑力的要求更低，更易方便实现，也可以降低成本投入；
31.5、本发明的修复方法省时省力，能够大大的降低人工成本的投入，并通过若干传感器的设置实现电气化控制，降低劳动强度。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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。
33.下面结合附图对本发明进一步说明：
34.图1为本发明的方法的顶升状态示意图；
35.图2为本发明的方法的俯视示意图；
36.图3为顶升装置的正视示意图；
37.图4为顶升装置的纵向剖视示意图；
38.图5为顶升油缸的纵向剖视示意图。
39.其中：1、轨道板，2、砂浆层，3、底座板，4、路基，5、混凝土支撑平台，6、抬升装置，7、顶升支架，8、顶升油缸，9、机械锁紧组件，10、顶升杠杆，11、顶升座，12、铰接座，8-1、缸体，8-2、活塞杆，8-3、活动导向环，8-4、固定导向环，8-5、上挡环，9-1、螺纹自锁套，9-2、限位台，9-3、铰接环。
具体实施方式
40.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。
41.需要理解的是，在本发明实施例的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。在本发明实施例中的“多个”，是指两个或两个以上。
42.本发明实施例中的属于“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
43.本实施例提供一种无砟轨道结构地基沉降修复方法，用于在因地基沉降问题引发的无砟轨道的下沉问题，如图1和图2所示，现在的所述无砟轨道结构包括自下而上依次设置的底座板3、轨道板1和钢轨，所述轨道板1通过砂浆层2粘接在底座板3上，所述底座板3直接或间接设置在路基4上，本实施例所述修复方法包括如下步骤：
44.s1、确定沉降区域范围，并测量沉降区域的沉降数据；
45.通过所测量的沉降数据，对无砟轨道结构的沉降情况进行评估，制定修复方案，施工进度等等，还可以通过所测量的沉降数据建立三维模型，通过三维模型仿真进一步确定修复方案的实施情况。上述确定的沉降数据不仅用于修复作用，还需要通过沉降数据对路况进行评估，当沉降数据超过设定值时，应该禁止车辆的通过；
46.s2、在沉降区域两侧的地基上下挖设定深度的施工平面，并让施工平面伸入到底座板3下端设定宽度；
47.本实施例需要通过将底座板3抬离路基4后，再对路基4进行灌浆修复，因此其施工平面应当位于底座板3的下方，需要对无砟轨道机构两侧的路基4进行下挖，形成施工平面，其下挖深度需要根据所使用的抬升装置6的尺寸进行确定，并且让施工平面伸入到底座板3的正下方一定的宽度，即底座板3两侧的边缘悬空，方便抬升装置6的连接。
48.s3、在施工平面上现浇混凝土支撑平台5，并进行养护硬化；
49.由于施工平面是原始路基4结构，路基4结构为土质结构，土质结构在单点集中受力时，支撑性较差，因此需要现场浇筑混凝土支撑平台5，对抬升装置6提供良好足够的支撑力，此外为了保证混凝土支撑平台5的支撑稳定性，混凝土支撑平台5的施工过程为：先在施工平面上开挖设定尺寸的基坑，该基坑的设定尺寸包括基坑的长度、宽度以及深度，然后向基坑内浇筑混凝土，通过振捣、抹平、养护硬化形成混凝土支撑平台5，并需要保证混凝土支撑平台5的水平度在设定误差范围内；具体的，混凝土支撑平台5的尺寸和混凝土标号应当根据所施工地方的土质进行验证性分析以后确定；
50.s4、在混凝土支撑平台5上安装抬升装置6，对底座板3形成支撑，状态如图1和图2所示；
51.作为其中一种实施方式，所述抬升装置6采用带有机械自锁机构的顶升油缸，所述顶升油缸直接设置在底座板3的下方，顶升油缸安装在混凝土支撑平台5上，顶升油缸的活塞杆通过顶升座与底座板3的下端面相接触，所述顶升油缸通过电气系统与液压站进行无线电液控制连接，即顶升油缸直接安装在底座板3的下方，通过顶升油缸直接对无砟轨道结构进行顶升，这种方式对顶升油缸的支撑性的要求更高；
52.作为另一种更优的实施方式，如图3-4所示，所述抬升装置6设置在底座板3的旁侧，所述抬升装置6包括顶升支架7和设置在顶升支架7上的至少一组杠杆顶升组件，每组所述杠杆顶升组件均包括顶升杠杆10和至少一组用于驱动顶升杠杆10转动的顶升油缸8，所
述顶升杠杆10的中部通过铰接座12设置在顶升支架7上，且顶升杠杆10的转动平面为竖直平面，所述顶升油缸8固定安装在顶升支架7上，所述铰接座12和顶升油缸8设置在顶升支架7的同侧端或者分别设置在顶升支架7的异侧端。所述顶升杠杆7的一端与顶升油缸8的活塞杆8-2进行连接，顶升杠杆7的另一端连接有顶升座11，由于顶升杠杆10在转动的过程中，两端的连接端会出现水平方向的位移，因此顶升杠杆10的两端设置有长条孔与顶升油缸8的活塞杆8-2和顶升座11相连接，所述顶升支架7固定安装在混凝土支撑平台5上，在抬升底座板3的过程中，所述顶升座11与底座板3的下端面相接触；所述顶升油缸8通过电气系统与液压站进行无线电液控制连接；
53.如图5所示，本实施例所使用的所述顶升油缸8包括连接底座、缸体8-1和活塞杆8-2，本实施例的活塞杆8-2包括柱塞和连接头，连接头上设置有铰接环9-3，用于与顶升杠杆10相连接，所述缸体8-1与连接底座之间固定连接，所述柱塞滑动设置在缸体8-1内，缸体8-1的内侧端设置有活动导向环8-3，且所述活动导向环8-3与柱塞的内侧端固定连接，缸体8-1的外侧端设置有固定导向环8-4，所述柱塞与固定导向环8-4之间滑动连接，为了便于安装固定导向环8-4，所述缸体8-1的外侧端设置有阶梯台，即阶梯台上侧的孔径比阶梯台下侧的孔径大，所述固定导向环8-4卡在阶梯台上，所述固定导向环8-4与阶梯台下侧的孔径相匹配，并通过突台卡在阶梯台上，固定导向环8-4的上端通过限位挡环8-5进行固定，所述限位挡环8-5与缸体8-1之间相螺接，阶梯台的上侧设置为螺孔，所述限位挡环8-5连接在螺孔内，进一步的还可以通过侧面螺钉进行固定。柱塞与固定导向环8-4以及限位挡环8-5之间设置有若干密封圈，所述缸体8-1上设置有进油孔，所述进油孔与缸体8-1内柱塞与连接底座之间的腔体相连通；
54.s5、通过抬升装置6对底座板3进行抬升设定高度，并通过抬升装置6上的机械自锁组件对抬升装置6的状态形成机械支撑；
55.通过上述抬升装置6对底座板3进行抬升时，通过控制电磁换向阀，向顶升油缸内充压，顶升油缸伸出设定长度后，对底座板3顶升设定高度，为了保持底座板3与路基4之间设置位移传感器，通过位移传感器监测底座板3的抬升高度，还可以通过设置定量阀的形式对顶升油缸进行定量供压，保持特定的举升高度，在通过抬升装置6将底座板3抬升设定高度后，需要通过水平仪对底座板3的状态进行校验，当底座板3的状态不满足要求时，通过底座板3两侧的顶升装置对底座板3的状态进行调节。
56.本实施例所述机械自锁组件9包括螺纹自锁套9-1和限位台8-2，所述顶升油缸8的缸体8-1外壁面设置有外螺纹，所述螺纹自锁套9-1与顶升油缸8的缸体8-1之间相螺接，所述限位台8-2固定设置在顶升油缸8的活塞杆8-2上，且限位台8-2的直径不小于螺纹自锁套8-1的内径，当顶升油缸8的活塞杆8-2伸出一定长度时，通过手动旋转螺纹自锁套，使螺纹自锁套与限位台相接触，实现机械自锁，对顶升油缸8进行自锁后，能够让顶升油缸保持特定的状态，对轨道板1的支撑能够保持无砟轨道结构处于通车状态，实现在线修复；
57.s6、在抬升后的底座板3与地基之间灌注砂浆，并对灌注的砂浆进行养护硬化；
58.s7、重复步骤s5-s6，直至地基和无砟轨道机构满足设计要求后，拆除抬升装置6，并对地基上的施工平台进行回填至初始状态，并对回填土进行压实，施工完成后可以对施工处的无砟轨道结构定期复检。
59.本实施例在施工时，针对地基沉降的情况，采用逐次抬升修复，即每次抬升一定的
高度，如每次抬升5mm，然后再根据抬升的空间，进行灌浆修复，在灌入的砂浆层2养护到一定程度后，不一定非要达到完全硬化的状态，中间状态能够增加每层砂浆层2之间的粘结力，然后再对进一步抬升一定的高度，进行重复作业，直至轨道板1达到沉降前的状态。
60.本实施例中，还设置有若干传感器用于自动化电气控制，如每个所述顶升座与底座板3之间设置有压力传感器，所述压力传感器用于监控在顶升底座板3时的顶升压力。上述中，所述施工平台与底座板3之间设置有位移传感器，所述位移传感器用于监控底座板3的举升高度，还可以设置电子陀螺仪用于监控无砟轨道的状态，通过压力传感器监控顶升油缸的供油压力。
61.以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。