沉降偏移无砟轨道的纠偏方法与流程

本发明涉及高速铁路无砟轨道维修养护技术领域，具体地指一种沉降偏移无砟轨道的纠偏方法。

背景技术：

高速铁路列车运营速度高，因此对轨道的平顺性要求较高，路基作为提供支撑的轨下基础，对其变形控制有较高要求。为此，在路基设计、施工时就采取了较多的方法和手段对其进行处理，如采用性能更好的填料，采用摩擦桩、桩板结构等。这些方法及手段在一定程度上增加了路基的稳定性，减少了其变形的幅度。

然而，由于路基的组成材料分散、复杂、性能易受环境条件影响，路基层具有随压实固结程度的提高而发生体积收缩的特点，再加上高速铁路运行频率和速率高，轮轨间的作用力大，在列车的反复动载荷作用下，路基层容易产生变形，尤其是当高铁线路穿越软土、黄土、岩溶等不良地质区域时，这种工后的变形问题十分突出。

此外，周边地理环境，以及建筑堆载、卸载等多种因素影响也会导致路基发生变形。工后路基变形直接体现在轨道上的是轨道的沉降和偏移，是导致无砟轨道线路不平顺性的重要因素，对行车安全具有极为不利的影响。

针对轨道的沉降和偏移问题，目前常用的方法是通过扣件调整恢复轨道线路平顺性，但是扣件调整系统的调节能力有限，不能从根本上恢复轨道的高低和水平。目前国内针对高速铁路路基变形导致轨道的沉降和偏移问题，进行了一些研究并提出了一些新的解决方法，如中国发明专利公开第106702834A号中公布一种用于沉降偏移无砟轨道的中线纠偏方法，通过往轨道结构下方先注入抬升材料将轨道结构向上抬升，然后再进行横向顶推将轨道线路纠偏至设计位置。这种方法在抬升完成之后进行顶推，顶推过程中轨道在垂直方向上可能会产生抬升或者沉降，难以控制，不利于保持轨道位置稳定，并且抬升完成之后进行顶推，需要克服摩阻力较大，顶推难度大。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种沉降偏移无砟轨道的纠偏方法，能够有效避免横向顶推和竖向抬升分阶段施工而产生的相互影响，从而克服施工难度并提高纠偏精度。

为实现上述目的，本发明所设计的沉降偏移无砟轨道的纠偏方法，包括以下步骤：步骤1)，确认轨道的沉降量和偏移量；步骤2)，切割轨道两侧的封闭层；步骤3)，在轨道施加顶推力的一侧浇筑反力墩、另一侧浇筑限位墩；步骤4)，在轨道板上布设注浆孔；步骤5)，安装顶推设备和注浆设备；步骤6)，对轨道施加横向顶推力；步骤7)，注浆抬升轨道；步骤8)，注浆填充底座板或支撑层下产生的孔隙。

作为优选方案，在所述步骤1)中，利用电子水准仪和全站仪对无砟轨道线路进行测量，确定轨道板的纠偏区域以及纠偏量，所述纠偏量包括抬升量和横向位移量。

作为优选方案，在所述步骤2)中，对确认进行纠偏的轨道两侧封闭层进行切割，并将限位墩侧距离底座板20～50cm范围内的封闭层凿除。

作为优选方案，在所述步骤4)中，在轨道板上纵向方向上沿轨道纵向中线对称布设两排注浆孔，注浆孔深入到底座板或者支撑层下10～50mm。

作为优选方案，在所述步骤5)进一步包括以下步骤：将测量位移传感器以及棱镜安装到位；将注浆管以及注浆设备连接安装到位；将千斤顶安装在反力墩和底座板或者支撑层顶推点之间，并在底座板或者支撑层顶推点和千斤顶端面间设置滑块；在限位墩和底座板或者支撑层间安装横向位移限位挡块。

作为优选方案，所述滑块由两片摩擦系数较小的高分材料组成，分别固定于千斤顶端面和顶推点端面；所述限位挡块的厚度根据设计横向纠偏量的大小进行调节。

作为优选方案，在所述步骤6)中，利用千斤顶对轨道施加横向预顶推力，预顶推力的大小为轨道自重的0.1～1倍。

作为优选方案，在所述步骤7)中，横向施加预顶推力后开始进行注浆抬升，对控制注浆抬升速率并实时调整横向顶推力的大小来控制横向纠偏速率，控制横向位移优先竖向位移1～5mm达到设计横向位移量；横向位移达到设计横向位移量后继续进行注浆抬升，使轨道竖向位移达到设计抬升量；竖向位移达到设计抬升量后，拆除千斤顶和限位挡块。

作为优选方案，在所述步骤7)中，注浆抬升所用的注浆材料为双组分聚氨酯发泡材料，发泡材料的发泡率为2～15倍，起发时间在5～30s，表干时间在10～60s。

作为优选方案，所述步骤8)进一步包括以下步骤：对底座板或支撑层的两侧进行封边处理，预留注浆孔并安装注浆管；利用注浆设备通过注浆管注入高聚物注浆材料，将底座板或者支撑层下空隙填充饱满。

作为优选方案，在所述步骤8)中，注浆材料为双组分高聚物材料，黏度在50～100mPa·s，固化时间在5～30min，抗压强度30～100MPa，固化体积无收缩，注浆时注浆压力为0.1～1MPa。

本发明的有益效果是：本发明的沉降偏移无砟轨道的纠偏方法在注浆抬升的同时，在轨道底座板一侧利用千斤顶施加横向顶推力，同步进行轨道竖向抬升和横向顶推施工，从而有效避免了横向顶推和竖向抬升分阶段施工而产生的相互影响，如横向顶推对轨道竖向位移产生影响，从而提高纠偏精度。此外，在注浆抬升的同时进行横向顶推，能够充分利用高聚物注浆材料在表干前可流动和可塑性变形的特性，发挥浆液的润滑作用，从而使横向顶推更加容易，使得横向顶推位移量的大小不受竖向抬升量的限制，提高纠偏效率。

附图说明

图1为采用本发明优选实施例的沉降偏移无砟轨道的纠偏方法的无砟轨道的俯视结构示意图。

图2为图1中的无砟轨道的纵向断面结构示意图。

图中各部件标号如下：轨道板1、注浆管2、反力墩3、千斤顶4、限位墩5、限位挡块6、底座板7、封闭层8、路基9、滑块10。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

针对无砟轨道的沉降及偏移问题，现有技术存在竖向和横向偏移量不能同时兼顾，控制精度差和顶推难度大问题，本发明提出了一种新的沉降偏移无砟轨道的纠偏方法，在横向顶推的同时进行注浆抬升，可以同时控制轨道的横向和竖向位移，做到过程实时监测、实时控制调节，保证了纠偏精度，避免了横向顶推时轨道竖向位移不受控的情况。

请结合参阅图1和图2，本发明的沉降偏移无砟轨道的纠偏方法的具体施工方法详述如下：

步骤1)，确认轨道线路的沉降量和偏移量。

利用电子水准仪和全站仪对无砟轨道线路进行测量，确定轨道板1的纠偏区域以及纠偏量，包括抬升量和横向位移量。

步骤2)，切割轨道两侧的封闭层8。

对确认进行纠偏的无砟轨道两侧封闭层8进行切割，并将限位墩5侧距离底座板720～50cm范围内的封闭层8凿除，解除封闭层8对轨道横移的限制作用。

步骤3)，浇筑反力墩3、限位墩5。

在施加顶推力一侧浇筑反力墩3、在轨道另一侧浇筑限位墩5。

步骤4)，在轨道板1上布设注浆孔。

在轨道板1上方布设注浆孔，纵向方向上沿轨道纵向中线对称布设两排注浆孔。注浆孔深入到无砟轨道底座板7或者支撑层下10～50mm。

步骤5)，安装顶推设备和注浆设备。

将测量位移传感器以及棱镜安装到位；将注浆管2以及注浆设备连接安装到位；将千斤顶4安装在反力墩3和轨道底座板7或者支撑层顶推点之间，并在底座板7或者支撑层顶推点和千斤顶4端面间设置滑块10。

所用的滑块10能够保证抬升时千斤顶4端面和底座板间在垂直方向上能够发生相对滑移。所用的滑块10由两片摩擦系数较小的高分材料组成，分别固定于千斤顶4端面和顶推点端面，抬升时能够保证千斤顶4端面和底座板7间在垂直方向上能够发生相对滑移。

在限位墩5和底座板7或者支撑层间安装横向位移限位挡块6，限位挡块6的厚度根据设计横向纠偏量的大小进行调节，控制轨道横移量，防止横向纠偏超限。

步骤6)，对轨道施加横向顶推力。

首先利用千斤顶4对轨道施加横向预顶推力，预顶推力的大小控制为轨道自重的0.1～1倍。

步骤7)，注浆抬升轨道。

横向施加预顶推力后，开始进行注浆抬升，控制注浆抬升速率，并实时调整横向顶推力的大小，控制横向纠偏速率，保证纠偏时横向位移值优先抬升量到达设计值。

顶推和横移过程中，采用全站仪和拉线传感器对轨道横向位移进行实时监测。采用水准仪对轨道竖向位移进行实时监测。

其中控制横向位移优先竖向位移1～5mm达到设计值。

注浆抬升所用的注浆材料为双组分聚氨酯发泡材料，发泡材料的发泡率为2～15倍，起发时间在5～30s，表干时间在10～60s。

纠偏到位后继续进行注浆抬升，使轨道竖向位移达到设计值，期间通过底座板或者支撑层两侧的千斤顶4和限位挡块6的限位作用，保持轨道横向不发生位移。

抬升纠偏到位后，将横向顶推力全部卸载，拆除千斤顶4和限位挡块6。

步骤8)，注浆填充。

采用低粘度高强填充材料对底座板7或者支撑层下产生的孔隙进行填充。采用低粘度双组分高聚物材料对底座板7或者支撑层下产生的孔隙进行填充。

首先对底座板7两侧进行封边处理，预留注浆孔，安装注浆管2，然后利用注浆设备通过注浆管2注入高聚物注浆材料，将底座板7或者支撑层下空隙填充饱满。

所用填充材料为双组分高聚物材料，黏度在50～100mPa·s，固化时间在5～30min，抗压强度30～100MPa，固化体积无收缩。注浆时控制注浆压力为0.1～1MPa。

本发明的沉降偏移无砟轨道的纠偏方法中，在进行顶推和横移过程中，采用全站仪和拉线传感器对轨道横向位移进行监测，采用水准仪对轨道竖向位移进行监测。

本发明的沉降偏移无砟轨道的纠偏方法中，在注浆抬升过程中注入到底座板或者支撑层下方的注浆材料在表干前为流动性液体或者可塑性固体，可以起到对底座板或者支承层与路基的润滑作用。此时进行横向顶推，可以有效降低摩阻系数，使横向顶推更容易进行，单次横向顶推量不受抬升量的限制。在注浆抬升的同时进行横向顶推，可以同时控制轨道的横向和竖向位移，做到过程实时监测、实时控制调节，保证了纠偏精度，避免了横向顶推时轨道竖向位移不受控的情况。此外，通过轨道两侧千斤顶及其限位挡块限位作用，能够有效避免出现纠偏不到位以及纠偏超限的情况，降低纠偏风险系数，提升纠偏精度。

以下将结合具体实例对本发明的沉降偏移无砟轨道的纠偏方法进行说明，具体步骤如下：

在步骤1)中，利用水准仪和全站仪对无砟轨道线路进行测量，确定轨道板的纠偏区域以及纠偏量，包括抬升量和横向位移量，共计包括5块轨道板，其设计纠偏量和抬升量如表1中所示。

在步骤2)中，对确认纠偏的无砟轨道两侧封闭层7进行切割，并将施加顶推力轨道另一侧距离底座30cm内的封闭层7凿除，解除封闭层对轨道横移的限制作用。

在步骤3)中，在施加顶推力轨道侧浇筑反力墩3、在轨道另一侧浇筑限位墩5。

在步骤4)中，在轨道板1上方布设注浆孔，纵向上沿轨道纵向中线对称布设两排注浆孔。注浆孔深入到无砟轨道底座板或7者支撑层下20mm。

在步骤6)中，首先利用千斤顶4对轨道施工横向顶推力，预顶推力的大小控制为轨道自重的0.3倍。

在步骤7)中，横向施加预顶推力后，进行注浆抬升，控制注浆抬升速率，并实时调整横向顶推力的大小，控制横向位移速率及位移量，使横向位移优先竖向位移2mm达到设计值。所用的注浆材料为双组分聚氨酯发泡材料，发泡材料的发泡率为6倍，起发时间在15s，表干时间在30s。横向位移达到设计值后，将横向顶推力卸载至0.1倍轨道自重，维持轨道水平方向上的位置状态。然后继续进行注浆抬升，使抬升量达到设计值。

在步骤8)中，所用填充材料为双组分高聚物材料，黏度为70mPa·s，固化时间为5min，抗压强度为40MPa，固化体积无收缩。注浆填充时控制注浆压力为0.1MPa。

其中纠偏抬升施工完成之后，实际抬升纠偏量和设计抬升纠偏量如表1中所示。

表1设计抬升纠偏量及实际抬升纠偏量表

综上所述，本发明的沉降偏移无砟轨道的纠偏方法在注浆抬升的同时，在轨道底座板一侧利用千斤顶施加横向顶推力，同步进行轨道竖向抬升和横向顶推施工，从而有效避免了横向顶推和竖向抬升分阶段施工而产生的相互影响，如横向顶推对轨道竖向位移产生影响，从而提高纠偏精度。此外，在注浆抬升的同时进行横向顶推，能够充分利用高聚物注浆材料在表干前可流动和可塑性变形的特性，发挥浆液的润滑作用，从而使横向顶推更加容易，使得横向顶推位移量的大小不受竖向抬升量的限制，提高纠偏效率。通过采用本发明的沉降偏移无砟轨道的纠偏方法能够避免注浆材料在横移时发生剪切破坏，采用本发明的沉降偏移无砟轨道的纠偏方法，注浆材料在抬升和纠偏过程中不断固化成型，不断稳固已发生的抬升和纠偏量，有效避免顶推力卸载后轨道位移回弹现象，相比于现有技术方法，更有利于维持纠偏施工过程中和纠偏施工完成后注浆填充时轨道结构的整体稳定性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。