用于不停运条件下更换铁路轨道的施工便梁及施工方法与流程

本发明涉及铁路施工领域，具体地，涉及一种用于不停运条件下更换铁路轨道的施工便梁，及不停运条件下更换铁路轨道的施工方法。

背景技术：

目前国内外铁路中，高速铁路均采用无砟轨道，客货共运铁路及重载铁路在桥梁及长大隧道中多采用无砟轨道，如西康线秦岭、宁西线东秦岭、兰新线的乌鞘岭隧道以及黔桂线、大丽线等干线铁路长大隧道中均采用无砟轨道型式，蒙华铁路、山西中南部通道等重载铁路在隧道中也都采用无砟轨道型式。无砟轨道以良好的结构连续性、稳定性；耐久性强，维修性好，养护工作量小等特点，在国内外铁路中得到越来越多的广泛应用。

目前国内已建成重载铁路随着运量需求的不断加大，越来越不能满足运营需求，同时隧道内有砟轨道不同程度的存在基底病害问题。为了提高铁路运载能力，需要加大机车轴重，整治隧道基底病害，其最根本的解决办法就是可以将隧道内有砟轨道更换为无砟轨道，既可以提高铁路运载能力，又可以减少隧道内基底病害问题。而如何在不影响运营条件下进行隧道内有砟轨道更换为无砟轨道施工，目前尚未形成成熟的施工装置和方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于不停运条件下更换铁路轨道的施工便梁及施工方法，该技术能够解决不停运条件下将有砟轨道替换为无砟轨道中的钢轨支撑问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于不停运条件下更换铁路轨道的施工便梁，用于设置于待更换轨道处，其包括：路基梁支座、纵梁、横梁及轨道支撑组件；其中，在安装状态下，所述路基梁支座设置于待更换轨道的路基面以下，铁路轨道的两侧分别布置有所述纵梁，各所述纵梁沿铁路轨道的方向架设在相邻的两个路基梁支座之间，所述纵梁架设多根相互平行的横梁，所述横梁和所述纵梁之间可拆卸地固定；所述横梁和钢轨之间设置轨道支撑组件，以将钢轨固定于所述横梁上。

优选为，以两个所述纵梁为长边的类长方形中，对角线之差小于或等于15毫米。

优选为，所述纵梁在轴向上等间距设置多组第一安装孔，所述横梁的两端分别设置一组第二安装孔；每组所述第一安装孔上设置铁座，所述铁座上放置所述横梁，所述第一安装孔和所述第二安装孔位置对应，用以穿设联接螺栓。

优选为，所述轨道支撑组件包括：橡胶垫板、绝缘轨距块、钢轨弹条扣件，所述橡胶垫板处于所述横梁的钢轨安装位内，所述钢轨置于所述橡胶垫板上，所述钢轨安装位在平行于所述横梁方向上的两侧还设置所述钢轨弹条扣件，两个所述钢轨弹条扣件的内侧和所述钢轨的侧面之间设置所述绝缘轨距块，所述钢轨弹条扣件通过扣件铁座固定在所述横梁上。

优选为，当所述施工便梁的应用环境为曲线段轨道时，所述纵梁上部加设横向支撑，所述路基梁支座设置超高结构。

本发明还提供了一种采用所述施工便梁在不停运条件下更换铁路轨道的施工方法，其包括：

根据铁路轨道状况确定施工便梁的技术参数；

在待更换轨道处，架设所述施工便梁；

采用分段施工方式，进行无砟轨道更换；

拆除所述施工便梁。

优选为，所述铁路轨道状况包括：轨道所属环境、轨道状况；其中，所述轨道所属环境包括：铁路路基、隧道架空线路、小桥涵施工；所述轨道状况包括：线路钢轨不轻于43kg/m，直线和曲线地段行车最高限速35km/h；无缝线路地段混凝土枕轨温差值为±10℃；允许架设线路的最小曲线半径为180m，曲线半径小于600m。

优选为，所述施工便梁的技术参数包括：长度、宽度，施工便梁的纵梁的宽度、横梁的宽度，钢轨弹条扣件、铁座、支座、绝缘轨距块、扣件铁座、橡胶垫板的尺寸。

优选为，所述架设施工便梁包括：

将预设高度的多个路基梁支座放置于待更换轨道的路基面下方；

将两侧纵梁放置于所述路基梁支座上；

在纵梁的每一组第一安装孔上放置铁座；

将多个横梁逐一架设在两根纵梁之间，横梁两端的一组第二安装孔与一组第一安装孔位置对应，穿设连接螺栓并拧紧；所述横梁处于轨枕之间；

在每一个横梁的钢轨安装位中安装橡胶垫板和绝缘轨距块，钢轨置于所述橡胶垫板上，在横梁和所述钢轨间安装钢轨弹条扣件。

优选为，当所述施工便梁的应用环境为曲线段轨道时，所述纵梁上部加设横向支撑，所述路基梁支座设置超高结构。

优选为，所述进行无砟轨道更换包括：

当所述施工便梁用于正常列车载荷运行后，拆除混凝土轨枕；

刨除待更换轨道处的碎石；

在隧道底部至轨面之间留出供轨道板底座、轨道板弹性垫层、轨道板的安装空间；

在所述安装空间底部浇筑混凝土，构建轨道板底座；

撤除待更换轨道处的横梁，在轨道板底座上铺设轨道板、弹性垫层；

在轨道板上安装弹跳扣件，固定钢轨。

通过上述技术方案，在待更换轨道处通过施工便梁支撑钢轨，以满足列车载荷情况下的正常运行。对钢轨支撑后，在空窗时间，拆除原有轨道设施，并铺设无砟轨道的轨道设施，并最终拆除施工便梁，进而实现不停运条件下的铁路轨道更换，安全、稳定、高效。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一个实施例中施工便梁的结构示意图；

图2是图1中A区的放大图；

图3是图1中B区的放大图；

图4是本发明一个实施例中施工便梁的架设示意图；

图5是本发明一个实施例中纵梁的安装示意图；

图6是本发明一个实施例中横梁的安装纵向剖面示意图；

图7是本发明一个实施例中横梁安装横向剖面示意图。

附图标记说明

1纵梁；2横梁；3铁座；4路基梁支座；5轨道支撑组件；6路基面；7轨枕；2.1橡胶垫板；2.2扣件铁座；2.3绝缘轨距块；2.4钢轨；2.5螺栓；2.6钢轨弹条扣件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指物品正常放置时的方位，“内、外”是指物体的内部空间、外部空间。

基于目前尚不存在成熟、有效的，在不停运条件下进行有砟轨道向无砟轨道替换的技术。本方案给出一种用于不停运条件下更换铁路轨道的施工便梁和施工方法。

该施工便梁用于设置于待更换轨道处，其包括：路基梁支座、纵梁、横梁及轨道支撑组件；其中，在安装状态下，路基梁支座设置于待更换轨道的路基面以下，铁路轨道的两侧分别布置有纵梁，各纵梁沿铁路轨道的方向架设在相邻的两个路基梁支座之间，纵梁架设多根相互平行的横梁，横梁和纵梁之间可拆卸地固定；横梁和钢轨之间设置轨道支撑组件，以将钢轨固定于横梁上。

该施工方法不停运条件下的铁路轨道更换施工方法包括：根据铁路轨道状况确定施工便梁的技术参数；在待更换轨道处，架设上述的施工便梁；采用分段施工方式，进行无砟轨道更换；拆除施工便梁。

在待更换轨道处通过施工便梁支撑钢轨，以满足列车载荷情况下的正常运行。对钢轨支撑后，在空窗时间，拆除原有轨道设施，并铺设无砟轨道的轨道设施，并最终拆除施工便梁，进而实现不停运条件下的铁路轨道更换，安全、稳定、高效。

接下来，通过一些具体实施例来详细描述该技术：

本方案提供的施工便梁，应用于不停运条件下更换铁路轨道的施工操作。该施工便梁在使用中设置于待更换轨道处，如图1-3所示，其包括：路基梁支座4、纵梁1、横梁2及轨道支撑组件5。纵梁设置于铁路轨道的两侧，可以为一侧一根，也可以一侧多根。横梁2为多根。其中，路基梁支座4设置于待更换轨道的路基面6以下，起到支撑的作用，该路基梁支座4可以有很多种呈现方式，比如：方式一，沿纵梁1安装方向上完整的长条状立体支座，两侧纵梁1直接设置其上；方式二，分别沿两侧纵梁1安装方向上的两个独立的长条状立体支座，两根纵梁1分别对应设置于一个长条状立体支座上；方式三，基于方式一或方式二的基础上，将整体结构均匀断开为分体结构，多个分体结构均匀(基于受力均匀，优选)或不均匀布置。以每侧一根纵梁举例，两根纵梁1沿铁路轨道的方向架设在相邻的两个路基梁支座4之间，纵梁1和路基梁支座4之间通过螺栓2.5(可拆卸连接的一种方式，在其他实施例中，可以采用其他方式)固定；两根纵梁1架设多根相互平行的横梁2，横梁2和纵梁1之间通过螺栓2.5固定；横梁2和钢轨2.4之间设置轨道支撑组件5，以将钢轨2.4固定于横梁2上。其中路基梁支座4、纵梁1、横梁2的尺寸、类型、布置方式(比如：高度、宽度、间隔距离等)都需要根据更换现场的场景及铁路轨道的线路状况来具体确定。

以5.85m路基施工便梁为例，构件表见表1。

表1

在纵梁1架设过程中，需要考虑两根纵梁1之间的位置关系，以及纵梁1与路基梁支座4之间的位置关系，首先纵梁1需处于路基梁支座4的中部，且两根纵梁1立于路基梁支座4上会形成类长方形结构，两根纵梁1为类长方形的两个长边，为了尽可能达到两根纵梁1的相互平行，确定以两根纵梁1为长边的类长方形中，对角线之差小于或等于15毫米。

纵梁1在轴向上等间距设置多组第一安装孔，每组第一安装孔可以为4个、6个，每组的多个第一安装孔构成一个稳定的受力结构。横梁2的两端分别设置一组第二安装孔，第二安装孔保持与第一安装孔一一对应(位置、大小等)。在纵梁1和横梁2二者的连接处，二者之间设置铁座3。具体为，每组第一安装孔上设置铁座3，铁座3上放置横梁2，第一安装孔和第二安装孔位置对应，联接螺栓2.5从中穿过，并拧紧。

同理，两根横梁2之间也需要上述类似的限定标准。不过基于纵梁1上开有多组第一安装孔，因此，对多组第一安装孔的分布则要求纵梁1上相邻两组第一安装孔，与另一纵梁1上相对应的两组第一安装孔组成的类长方形的对角线之差在预设范围内。

有关上文提到的轨道支撑组件5，其主要由橡胶垫板2.1、绝缘轨距块2.3、钢轨弹条扣件2.6构成，横梁2上设置两个用于放置钢轨2.4的钢轨安装位，橡胶垫板2.1处于横梁2的钢轨安装位上，钢轨2.4置于橡胶垫板2.1上，钢轨安装位在平行于横梁2方向上的两侧还设置了钢轨弹条扣件2.6，两个钢轨弹条扣件2.6的内侧和钢轨2.4的侧面之间设置绝缘轨距块2.3，钢轨弹条扣件2.6通过扣件铁座2.2固定在横梁2上。

在其他实施例中，比如当施工便梁的应用环境为曲线段轨道时，纵梁1上部加设横向支撑，路基梁支座4设置超高结构。

接下来给出以每侧一个纵梁为例对本技术中利用上述施工便梁在不停运条件下的更换铁路轨道的施工方法进行详细说明。该施工方法其包括：

步骤110，根据铁路轨道状况确定施工便梁的技术参数；

铁路轨道状况包括：轨道所属环境、轨道状况；其中，轨道所属环境包括：铁路路基、隧道架空线路、小桥涵施工；所述轨道状况包括：线路钢轨不轻于43kg/m，直线和曲线地段行车最高限速35km/h；无缝线路地段混凝土枕轨温差值为±10℃；允许架设线路的最小曲线半径为180m，曲线半径小于600m；

施工便梁的技术参数包括：长度、宽度，施工便梁的纵梁1的宽度、横梁2的宽度，钢轨弹条扣件2.6、铁座3、支座、绝缘轨距块2.3、扣件铁座2.2、橡胶垫板2.1的尺寸。

步骤210，在待更换轨道处，架设施工便梁；

如图4、5所示，该步骤包括安设纵梁1、横梁2和增加横向及纵向支撑。具体为：

步骤210-1，将预设高度的多个路基梁支座4放置于待更换轨道的路基面6下方；

计算好支座高度，将路基梁支座4放置好，根据地基承载力可选择大支座或小支座0.6x0.6m。如在曲线段，由路基梁支座4设置超高；纵梁1上部加设横向支撑。

步骤210-2，将两根纵梁1放置于路基梁支座4上；

将两片纵梁1放置在支座4上，其对角线差不得大于15mm。

步骤210-3，在纵梁1的每一组第一安装孔上放置铁座3；

铁座3放在纵梁1有孔部位的旁边备用。

步骤210-4，将多个横梁2逐一架设在两根纵梁1之间，横梁2两端的一组第二安装孔与一组第一安装孔位置对应，穿设连接螺栓2.5并拧紧；横梁2处于轨枕7之间；

如图6、7所示，安装横梁2的位置安设在两根轨枕7间。在轨枕7间挖开0.35m×0.35m横槽，同时开挖横槽应间隔1根横梁2的位置；

将横梁2穿入横槽，对准纵梁1的连接孔位，将铁座3置于纵梁1和横梁2之间并将四孔位对正，调整横梁2位置，上紧联接螺栓2.5。

步骤210-5，在每一个横梁2的钢轨2.4安装位中安装橡胶垫板2.1和绝缘轨距块2.3，钢轨2.4置于橡胶垫板2.1上，在横梁2和钢轨2.4间安装钢轨弹条扣件2.6。

安装橡胶垫板2.1和绝缘轨距块2.3，使用专用弹条扳手安装钢轨弹条扣件2.6。逐次扒除道渣，将所有横梁2按图6所示联接到位。架设过程中，所有螺栓2.5、橡胶垫板2.1及钢轨弹条扣件2.6不得漏装。

在其他实施例中，曲线上使用路基施工梁应在曲线上股纵梁加横撑，增加其横向阻力，防止胀轨。

步骤310，进行无砟轨道更换；

无砟轨道的更换包括施工前准备工作和无砟轨道的施工。

施工前准备工作包括如下步骤：

310-1，确认施工便梁在列车荷载作用下能够安全支撑。

310-2，拆除原有的混凝土轨枕7，并运至安全区域，不影响列车在施工间歇期的通行。

310-3，刨除更换道床段落的全部碎石，并运走。

310-4，测量隧道底部至轨面的距离，确保轨道板底座、轨道板弹性垫层、轨道板的安装空间。

无砟轨道的施工以CRTS 1型板式无砟轨道板为例，进行说明，其主要施工步骤包括：

310-5，安装轨道板混凝土底座模板，浇筑混凝土。

310-6，在轨道板底座具备一定强度后，铺设轨道板。

铺设轨道板主要包括如下步骤：

1)撤施工便梁横梁

因施工便梁的横梁高30cm，且间距较小，必须先撤除横梁。选择天窗时间较长的节点施工，拆除10m长度范围内的横梁，预计更换2块轨道板。

2)轨道板粗铺

轨道板宜采用专用施工设备铺设，轨道板初铺后，立即安排人员和工具对轨道板进行初步调整，尽量把轨道板调整到轮廓线位置。

3)轨道板精调

轨道板精调采用自动跟踪全站仪配速调标架，轨道板的调整量通过三向千斤顶调节，行程0.5mm。曲线地段要调整好每块轨道板的偏角，并用弦测法校核。

4)临时支撑轨道板

调节轨道板垫块，使垫块充满钢轨纵向，横向左右两侧各30cm以上，使列车荷载能够均匀传递至支座及隧道底部。增加侧向轨道板稳定支撑。

5)CA砂浆灌注

砂浆的搅拌工艺必须严格按照砂浆车设定的参数搅拌，禁止任何人调整。

6)凸形挡台混凝土施工和灌注树脂

后施工凸形挡台时，轨道板灌注砂浆3天后，放样凸形挡台的位置，浇注混凝土；先施工凸形挡台时，灌注砂浆3天后，进行轨道板与凸形挡台之间的树脂灌注，保证间隙在3-6cm之间。

步骤410，拆除施工便梁。

无砟轨道结构施工完成后，待砂浆强度达到设计要求后，拆除临时施工便梁。

无砟轨道结构施工完成后，待砂浆强度达到设计要求后，需恢复列车通行，撤除轨道板纵横向支撑，拆除临时施工便梁。主要拆除纵梁及路基梁支座，横梁全部拆除后安装完成轨道板，即可拆除主纵梁。然后迅速拆除路基梁支座。补齐线路设备，加强养护，及时处理超限处所。待线路变化趋于稳定后，进入下一段循环作业。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。