本实用新型涉及一种可调节高度的高铁桥梁垫石增高装置，属于桥梁工程技术领域。
背景技术：
受区域地面沉降、沿线施工降水、堆载等因素的影响，部分高铁桥梁区段的沉降量已远远超出了规范限制要求，严重影响高速铁路的快速、平稳、安全运营，因此需要采取措施对桥梁进行抬升，以恢复高速铁路的正常运营。当前各项修复措施主要包括抬升桥梁支座、轨道板和扣件，实现的抬升量均是有限的，无法满足10cm以上桥梁抬升调整的需求，因此当桥梁抬升量超过10cm时，需要对桥墩上部的垫石结构进行增高。
目前工程中主要通过搭建临时性模板后浇筑混凝土对垫石进行增高，施工流程繁琐，由于混凝土需要较长的凝固时间才能达到抗压强度要求，因此难以在高速铁路天窗时间内完成修复工作。此外，当桥梁持续发生沉降时，需要定期进行修复，重复性施工工作较多，全生命周期内维修费用较高。
技术实现要素：
针对当前修复措施施工工艺繁琐，难以在天窗时间内完成修复工作以及多次修复时重复性工作较多等问题，本实用新型提供一种可调节高度的高铁桥梁垫石增高装置。
为此，本实用新型的技术方案如下：
一种可调节高度的高铁桥梁垫石增高装置，包括底座、顶板、围板和围护支撑，所述底座和围板均由四块L型钢板围成，L型钢板的水平钢板朝外；L型钢板的竖向钢板两侧首尾相接，围成一中空且上下开口的柱形空间；每块所述水平钢板上沿其长度方向间隔设置有多个螺栓孔；所述底座的每块竖向钢板的上部间隔设置有多列螺栓孔，所述底座的每块水平钢板通过地脚螺栓与墩台连接；所述围板的每块竖向钢板上设置有便于调节围板与底座的上下相对位置的结构；所述围板套在所述底座外侧，且所述底座中的水平钢板位于底部；所述围板中的水平钢板位于顶部；底座中的竖向钢板与对应位置的围板中的竖向钢板通过螺栓固定连接；所述围护支撑设置在所述围板的四块L型钢板的竖向钢板周围，对竖向钢板进行紧固；所述顶板的形状和大小与所述围板顶部的外轮廓形状和大小相适应，在顶板上设置有用于连接桥梁支座的连接孔和多个注浆孔；在顶板的边缘处形成有多个螺栓孔，所述顶板与围板的边缘通过螺栓固定连接。
根据本实用新型的一个实施例，所述便于调节围板与底座的上下相对位置的结构为设置在围板的每块竖向钢板上的多列螺栓孔。
根据本实用新型的另一个实施例，所述便于调节围板与底座的上下相对位置的结构为均匀设置在围板的每块竖向钢板上的多列滑槽。
优选的是，在所述底座的水平钢板和竖向钢板的连接处竖直设置有多个加劲肋。
优选的是，所述底座的四块竖向钢板的连接处以及所述围板的四块竖向钢板的连接处均通过密封粘结剂进行粘结。
所述围护支撑由紧贴所述围板的两个相对的竖向钢板外侧设置的两根槽钢和分别与两根槽钢的两端紧固连接并紧贴相应侧围板的竖向钢板的两根钢筋构成。具体为，在靠近两根槽钢的两端处分别设置有通孔，每根钢筋的两端分别穿过两根槽钢位于同一侧的通孔并通过螺栓紧固。
优选的是，所述底座的每块竖向钢板上，每列螺栓孔设置有2个。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型主要由钢结构组合装配构成，其施工环节简单，通过与灌浆材料形成整体满足了材料凝固初期的抗压强度需求，易于加工和现场施工，能够在天窗时间内完成垫石的增高修复，且具有高度调整功能，便于后续桥梁的多次抬高修复。本实用新型可应用于发生严重沉降的高铁桥梁的抬升修复，且适用于持续发生沉降变形地区的高铁桥梁修复。
附图说明
图1为本实用新型高铁桥梁垫石增高装置一个实施例的结构示意图；
图2a为图1的高铁桥梁垫石增高装置中底座的结构示意图；
图2b为图1的高铁桥梁垫石增高装置中围板的结构示意图；
图3为本实用新型高铁桥梁垫石增高装置另一实施例的结构示意图；
图4为图3的高铁桥梁垫石增高装置中围板的结构示意图。
图中：
1、底座 2、围板 2a、2b：螺栓孔 3、顶板 3a、螺栓3b、连接孔 3c、注浆孔 4a、槽钢 4b、钢筋 5、地脚螺栓6、螺栓孔 7、螺栓 8、加劲肋 9、围板 9a、螺栓孔 9b、滑槽
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的高铁桥梁垫石增高装置的结构进行详细说明。
首先参见图1、图2a和2b所示的本实用新型的一个实施例。
如图所示的可调节高度的高铁桥梁垫石增高装置，包括底座1、围板2、顶板3和围护支撑。所述底座1和围板2各由四块L型钢板围成，L型钢板的水平钢板朝外；L型钢板的竖向钢板两侧首尾相接，围成一中空且上下开口的柱形空间。底座1的每块水平钢板上沿其长度方向间隔设置有多个螺栓孔，通过地脚螺栓5与墩台连接，围板2的每块水平钢板上沿其长度方向间隔设置有多个螺栓孔2a。所述底座1的每块竖向钢板的上部间隔设置有多列螺栓孔6；所述围板2的每块竖向钢板上均布有多列螺栓孔2b，用于和底座1竖向钢板上的螺栓孔6进行高度调节。围板2套在底座1的外侧，且底座1中的水平钢板位于底部，围板2中的水平钢板位于顶部，底座中的竖向钢板与对应位置的围板中的竖向钢板通过螺栓7固定连接。所述围护支撑设置在围板2的四块L型钢板的竖向钢板周围，用于对竖向钢板进行紧固。所述顶板3的形状和大小与围板2顶部的外轮廓形状和大小相适应，在顶板3上设置有用于连接桥梁支座的连接孔3b和多个注浆孔3c；在顶板的边缘处形成有多个螺栓孔，顶板与围板的边缘通过穿过螺栓孔的螺栓3a固定连接。
另外，在底座1的水平钢板和竖向钢板的连接处(直角处)还竖直设置有多个加劲肋8，以增加该结构的强度。
另外，在底座1的四块竖向钢板的连接处以及围板2的四块竖向钢板的连接处均通过密封粘结剂进行粘结，以形成封闭空间，防止后期注浆时浆液从缝中流出。
所述的围护支撑由紧贴围板2的两个相对的竖向钢板外侧设置的两根槽钢4a和分别与两根槽钢4a的两端紧固连接的两根钢筋4b构成。具体为，在靠近两根槽钢4a的两端处分别设置有通孔或螺纹孔，每根钢筋4b的两端分别穿过两根槽钢位于同一侧的通孔或螺纹孔并通过螺栓紧固。两根钢筋4b最好也贴在相应的竖向钢板外侧。围护支撑的数量可以根据具体的承受载荷和增高量设置一道或多道。
上述结构，通过调整围板与底座的螺栓孔的相对位置实现装置的高度调节。
图3、4所示为本实用新型的另一实施例，其与前一实施例的不同之处在于围板的结构不同。
参见图4，该实施例中，围板9由四块L型钢板围成，L型钢板的水平钢板位于顶部且向外伸出；L型钢板的竖向钢板两侧首尾相接，围成一中空且上下开口的柱形空间。围板9的每块水平钢板上沿其长度方向间隔设置有多个螺栓孔9a，围板9的每块竖向钢板上均布有多列滑槽9b。
围板9套在底座1外侧，底座1中的竖向钢板与对应位置的围板9中的竖向钢板通过穿过滑槽9b和底座1竖向钢板上的螺栓孔的螺栓固定连接。该结构通过滑槽来调节底座和围板的相对位置实现装置的高度调节。
在本实用新型的一个实施例中，底座选用1cm厚的L型钢板材料，底座水平钢板的宽度为15cm；水平钢板上预留单排共5个直径为1.5cm的螺栓孔，竖直钢板上预留双排共10个直径为2cm的螺栓孔，排间隔为6cm，顶面至第一排孔中心的距离为6cm，在底座转角处均布焊接6个5cm×5cm×1cm的三角加劲肋。围板选用1cm厚的L型钢板材料，围板的水平板的宽度为8cm；在围板的水平钢板上预留单排共5个直径为1.5cm的螺栓孔。当采用螺栓孔调节高度时，从围板侧壁顶部至底部每隔6cm预留一排共5个直径为2cm的螺栓孔，最后一排螺栓孔中心距底部不小于4cm，螺栓孔水平分布位置与底座预留螺栓孔保持一致。当采用滑槽调节高度时，从距围板侧壁顶部6cm至距侧壁底部4cm预留宽2cm的滑槽，滑槽上部和下部加工为直径为2cm的半圆弧形状。顶板选用1cm厚的钢板材料，在长方形钢板四角去掉8cm×7cm的长方形块体后，构成与围板框架外缘轮廓一致的异型钢板块体，根据桥梁支座锚固螺栓位置、尺寸和数量在顶板预留相应数量的螺栓孔，在顶板的角点附近预留4个直径为4cm的注浆孔。
首次使用该装置时，具体实施方式如下：
(1)在墩台顶部布设测量控制点，精确测量当前垫石的尺寸和位置，在墩台顶部标记增高装置底座的安放位置和地脚螺栓孔的位置。
(2)根据调高量需求和垫石尺寸计算并加工增高装置。
(3)清理墩台顶面，拆除防落梁挡块、桥墩与梁底之间的接地连接线和预留爬梯，拆除支座围板等附属设施；为增大作业空间，施工前可搭建临时施工平台，选用脚手架搭设或者加工吊篮。
(4)按照标记的地脚螺栓孔位在墩台顶部进行钻孔，按标记位置安放底座并用地脚螺栓锚固，采用树脂砂浆填充锚固孔，采用密封粘结剂对底座接缝处进行粘结。
(5)在墩台顶部布设千斤顶和临时支撑，拧松桥梁支座与垫石的连接螺栓后，对桥梁进行顶升，直至超出设计抬升高程3mm。
(6)在底座外侧安放围板，通过双排高强螺栓将围板与底座进行连接，采用密封粘结剂对围板接缝处进行粘结；在围板上部安放顶板，将桥梁支座螺栓插入顶板连接孔中，通过高强螺栓将围板与顶板进行连接；在装置四周安装围护支撑。
(7)通过顶板注浆孔对增高装置内部进行注浆填充，浆液可采用高强高分子凝胶材料或快凝快硬高强混凝土。
(8)待注浆材料达到设计凝固强度后，放松千斤顶使增高装置承压，拧紧桥梁支座螺栓，恢复桥墩顶板原有的附属设施。
在进行非首次抬升时，具体实施方式如下：
(1)清理墩台顶面，拆除防落梁挡块、桥墩与梁底之间的接地连接线和预留爬梯，拆除支座围板等附属设施；为增大作业空间，施工前可搭建临时施工平台，选用脚手架搭设或者加工吊篮。
(2)在墩台顶部布设千斤顶和临时支撑，拧松桥梁支座与增高装置的连接螺栓后，对桥梁进行顶升，直至超出设计抬升高程3mm。
(3)拆除围护支撑。当围板采用滑槽调节高度时，拧松围板与底座间的连接螺栓后，将顶板和围板抬升至设计高程，拧紧围板与底座间连接螺栓；当围板采用多排螺栓孔调节高度时，拧松围板与底座间的连接螺栓以及顶板与围板间的连接螺栓，将顶板和围板拆除，重新调节围板与底座的相对位置后，安装围板，拧紧围板与底座以及顶板与围板的连接螺栓；再在装置四周安装围护支撑。
(4)通过顶板注浆孔对增高装置内部进行注浆填充，浆液与上一次注浆材料保持一致。
(5)待注浆材料达到设计凝固强度后，放松千斤顶使增高装置承压，拧紧支座螺栓，恢复桥墩顶板原有的附属设施。