专利名称：应用注入法对铁路无砟轨道道床下沉进行抬升的系统的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种应用注入法对铁路无砟轨道道床下沉进行抬升的系统。
背景技术：
我国铁路无砟轨道道床主要分布于普速线路的隧道整体道床和高速铁路轨道板道床。目前，隧道整体道床由于修建时存在的原始缺陷和长时间服役使用，整体道床结构下沉的发生数量、下沉程度和下沉发展速度呈明显的上升趋势，高速铁路轨道板道床结构线路运营中，由于施工预压期短、地下开采、交叉工程施工、周边环境变化、区域沉降等因素的影响，部分线路的局部地段也出现不同程度的下沉现象。道床下沉对列车的平稳运行构成影响，严重危及行车安全。对整体道床下沉传统的整治方法主要是采用翻修道床和在基底灌注水泥浆等方法。采用翻修道床方法，一是需要较长的作业时间，还需要线路慢行或封锁施工，对行车干扰大，安全风险大。二是需要较大的施工机械和较多的作业人员，施工组织难度大。三是在长大隧道施工时通风不良，机车行驶、大型作业机械运行产生较严重的有害气体、粉尘和噪音，造成施工作业环境污染，严重影响作业人员的身心健康。四是施工产生大量隧道弃碴，造成一定的环境污染。采用基底灌注水泥浆方法一是施工中很难控制道床提升量；二是基底注浆后，易产生道床沉降速率较之前加速现象。
实用新型内容本实用新型的目的是，提供一种应用注入法对铁路无砟轨道道床下沉进行抬升的系统，使用该系统能对铁路无砟轨道道床下沉进行精确抬升，达到对铁路无砟轨道道床下沉病害进行整治的效果。本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现:一种应用注入法对铁路无砟轨道道床下沉进行抬升的系统，所述系统包括注入设备、注入材料、注入管和测量装置，下沉的所述道床上设有多个注入孔，所述注入管的一端连接所述注入设备，另一端插入所述注入孔内，所述注入设备将所述注入材料输送到所述注入管，并由注入管引导至所述注入孔内，所述注入孔的深度直达无砟轨道道床底部，所述测量装置设置在所述无砟轨道的路肩、承轨台和轨顶面。如上所述的应用注入法对铁路无砟轨道道床下沉进行抬升的系统，所述注入管包括内管和外管，所述外管间隔地包覆在内管之外，所述内管的长度大于外管的长度，所述外管包括上下依次连接活动外管、橡胶涨套和固定外管，所述活动外管的上端有压紧螺母，所述压紧螺母螺纹连接在内管上。如上所述的应用注入法对铁路无砟轨道道床下沉进行抬升的系统，所述固定外管的下端设有固定外管前挡圈，所述固定外管与所述橡胶涨套之间连接有固定外管后挡圈，所述橡胶涨套与所述活动外管之间连接有活动外管前挡圈，所述活动外管的上端连接活动外管后挡圈，所述固定外管前挡圈和固定外管后挡圈分别固定地包覆在所述内管外，所述活动外管前挡圈和活动外管后挡圈分别可活动地包覆在所述内管外。本实用新型的特点和优点是:所述注入材料注入到所述下沉道床底部时其相互间产生化学反应、迅速膨胀并向所述下沉道床底部填充并快速固化，其化学反应过程中释放的膨胀力实现对所述下沉道床进行整体抬升。通过所述注入设备控制所述注入材料在其被注入时的温度、压强、流量实现对所述下沉道床的抬升量的精确控制。使用所述测量装置可以对所述下沉道床在抬升过程中进行实时测量，其抬升控制精度可达±2毫米。所述注入材料因其迅速膨胀后快速固化(十五分钟可以达到90%的需求强度)，故所述下沉道床被整体抬升后，其线路很快就能开通，限行速度可达120千米/小时。其能很好地抬升下沉的无砟轨道道床，保证线路的平顺性。
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。图1是本实用新型的系统的无砟轨道道床为高速铁路轨道板道床的横断面示意图，以显示注入孔的布置状态；图2是当无砟轨道道床为高速铁路轨道板道床时，本实用新型的系统的注入孔布置图；图3是本实用新型的系统的注入管的剖面示意图；图4是本实用新型的方法的流程示意图；图5是无砟轨道道床为普速线路的隧道整体道床的中心水沟式道床的横断面示意图；图6是当无砟轨道道床为普速线路的隧道整体道床的中心水沟式道床时，本实用新型的系统的注入孔布置图；图7是无砟轨道道床为普速线路的隧道整体道床的侧沟式道床的横断面示意图；图8当无砟轨道道床为普速线路的隧道整体道床的侧沟式道床时，本实用新型的系统的注入孔布置图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。首先介绍一下无砟轨道道床，所述无砟轨道道床包括高速铁路轨道板道床4和普速线路的隧道整体道床，所述普速线路的隧道整体道床包括中心水沟式道床4’和侧沟式道床 4，，。实施方式I如图1至图2所示，本实用新型实施例提出的一种应用注入法对铁路无砟轨道道床下沉进行抬升的系统，其包括注入设备1、注入材料2、注入管3和测量装置。下沉的所述道床4上设有多个注入孔5，所述注入管3的一端连接所述注入设备1，另一端可拆卸地插入所述注入孔5内，所述注入设备I将所述注入材料2输送到所述注入管3，并由注入管3引导至所述注入孔5内，，所述注入孔的深度直达无砟轨道道床底部，所述测量装置设置在所述无砟轨道的路肩、承轨台和轨顶面。本实施例中的注入材料2具有快速固化、低粘度、对水不敏感、与岩石、土质和混凝土材料粘结良好的特点，具体而言，所述注入材料在反应后能形成高致密膨胀性固体材料。本实施例中，在下沉的道床4上钻设多个注入孔5，将注入管3插入各个注入孔5的下部,注入设备I将注入材料2输送到注入管3内，并由注入管3引导至注入孔5内，注入材料渗入道床4下方的病害点，并四处扩散，进一步而言，注入材料在注入管3内流动时不会发生反应，注入到道床下方的级配碎石层后才发生膨胀反应，初始反应在5s内进行，表面干燥(定型反应)在35s内完成，在15min内达到强度的95%，不会产生类似水泥浆强度增长过快容易堵塞输浆管的问题，在注入到道床下方的级配碎石层后，进行化学反应，在注入压力与材料反应膨胀力的共同作用下提升道床4。所述注入管3能将注入材料2引导至道床下沉处，且能引导注入材料到预定的深度和位置，还能方便地拆除和多次回收再用。所述注入材料注入到所述下沉道床底部时其相互间产生化学反应、迅速膨胀并向所述下沉道床底部填充并快速固化，其化学反应过程中释放的膨胀力实现对所述下沉道床进行整体抬升。通过所述注入设备控制所述注入材料在其被注入时的温度、压强、流量实现对所述下沉道床的抬升量的精确控制。使用所述测量装置可以对所述下沉道床在抬升过程中进行实时测量，其抬升控制精度可达±2毫米。所述注入材料因其迅速膨胀后快速固化(十五分钟可以达到90%的需求强度)，故所述下沉道床被整体抬升后，其线路很快就能开通，限行速度可达120千米/小时。根据本实用新型的一个实施方式，如图3所示，所述注入管3包括内管3a和外管3b，所述外管3b间隔地包覆在内管3a之外，即外管3b与内管3a之间具有间隙，所述内管3a的长度大于外管3b的长度，使得内管3a的上端伸出外管3b而外露，所述外管3b包括上下依次连接的活动外管3b3、橡胶涨套3b2和固定外管3bl，所述活动外管3b3的上端顶抵有压紧螺母3h，所述压紧螺母3h螺纹连接在内管3a上。本实施例中，所述内、外管3a、3b之间具有间隙，如此便于外管3b灵活运动，不易与内管3a干涉。所述固定外管3bl的下端设有固定外管前挡圈3c，所述固定外管3bl与所述橡胶涨套3b2之间连接有固定外管后挡圈3d，所述橡胶涨套3b2与所述活动外管3b3之间连接有活动外管前挡圈3e，所述活动外管3b3的上端连接活动外管后挡圈3f，所述固定外管前挡圈3c和固定外管后挡圈3d分别固定地包覆在所述内管3b外，所述活动外管前挡圈3e和活动外管后挡圈3f分别可活动地包覆在所述内管3b外。本实施例中,所述固定外管前挡圈3c、固定外管后挡圈3d、活动外管前挡圈3e和活动外管后挡圈3f均是直接包覆在所述内管3b外，且固定外管前挡圈3c和固定外管后挡圈3d分别固定地包覆在所述内管3b外，使得固定外管3b I相对于内管3a呈固定设置。所述固定外管后挡圈3d和活动外管前挡圈3e分别具有面对橡胶涨套3b2的凹槽3g，使得橡胶涨套3b2的两端分别嵌设在凹槽3g内。在使用时，先将注入管3的具有固定外管3bl的一端插入注入孔5内，内管3a的上端及压紧螺母3h而处于注入孔5的外部，拧紧螺母3h，使活动外管3b3被顶紧在活动外管前挡圈3e和活动外管后挡圈3f之间，橡胶涨套3b2被顶紧在固定外管后挡圈3d和活动外管前挡圈3e之间，使橡胶涨套3b2发生缩短并膨胀，使橡胶涨套3b2与注入孔5形成密封，卡住处孔洞使注入管3固定，如此注入材料不会跑料。当注入管3用完需要拆卸时，旋松压紧螺母3h，使橡胶涨套3b2逐渐回缩伸长，而不再卡住注入孔5，此时拉出注入管3即可。也就是说，本实施例的注入管3能确保填充材料注入到预定的深度和位置，又能方便地拆除和多次回收再用。所述系统还可以包括公铁两用机具，其能在公路和铁路上行驶，借助公铁两用机具能使施工设备和材料按需快速地到达指定位置。本实施例可整治隧道整体道床的下沉、铁路无砟轨道的下沉、公路和其他建筑物的下沉。实施方式2如图4所示，一种应用注入法抬升铁路无砟轨道道床下沉的方法，所述方法包括下述步骤:A、提供注入设备1、注入材料2、注入管3和测量装置，所述测量装置设置在所述无砟轨道的路肩、承轨台和轨顶面；所述注入设备I可以加温、加压且能定比例、定量输出注入材料,且能按工艺要求精确地定比例地供给恒温、恒压、定量的注入材料。B、在下沉的无砟轨道道床上钻设有多个由上而下设置的注入孔5，所述注入管3的一端连接所述注入设备1，另一端插入各注入孔5中，暂不注入的注入孔5用带一定锥度的圆形部件封堵，例如可用带一定锥度的圆木楔封堵。C、所述注入设备I将所述注入材料输送到所述注入管3中，并由注入管3引导至注入孔5内，所述注入孔5内的注入材料渗入到无砟轨道道床4下方的病害点，并四周扩散，所述注入材料经膨胀反应形成固体材料，从而抬升下沉的无砟轨道。D、通过所述测量装置测得所述无砟轨道道床抬升到所需位置后，停止注入材料的输送。E、将所述注入管3从所述注入孔5中拆除。本实施方式的其他结构、工作原理和有益效果与实施方式I的相同，在此不再赘述。实施方式3本实施方式说明的是，当所述无砟轨道道床为高速铁路轨道板道床时，所述注入孔的布置方式及注入管的注料顺序。如图1和图2所示，所述注入孔5包括两侧边注入孔5a和中间注入孔5b，所述两侧边注入孔5a位于所述道床的两侧边，所述中间注入孔5b位于所述道床的中间位置。所述注入管3的注料的顺序是，先注两侧边注入孔5a，再注中间注入孔5b。此外，对于注入管的注料的顺序还可以是:F1、先从第一个两侧边注入孔开始，对两侧边注入孔进行隔孔注料，两侧边同时交替进行；F2、接着从第二个中间注入孔开始，对中间注入孔进行隔孔注料；F3、接着从第二个两侧边注入孔开始，对两侧边注入孔进行隔孔注料，两侧边同时交替进行；F4、从第一个中间注入孔开始，对中间注入孔进行隔孔注料。具体来说，如图2所示，附图标号RUR2.R3-R12和L1、L2、L3…L12均表示两侧边注入孔5a，附图标号M1、M2、M3…M12均表示中间注入孔5b。在注料时，先从两侧注入孔开始，隔孔注料，两边同时交替进行，即按两侧边注入孔L1、Rl、L3、R3、L5、R5……的次序注料。两侧边注入孔完成间隔孔注料后，再中间隔孔注料，即按中间注入孔M2、M4、M6......的次序注料。两侧边注入孔第一次注料剩余的孔，自然形成隔孔方式，在这些孔内进行边孔二次注料，两边交替进行，即两侧边注入孔L2、R2、L4、R4、L6、R6……的顺序注料，抬升中间孔预留的抬升量，完成抬升精调操作。最后在中间注入孔隔孔注料是留下的孔位进行注料，即按中间注入孔M2、M4、M6……顺序补充注料，填充密实支承层下的孔隙，完成单元段的注料工作。本实施例注料操作采用间歇注料的工艺，流体工作压力一般设为lOMPa，注入一定量后，停顿一个时间间隔(一般停顿10秒)，然后再注入一定量，如此循环。在注料抬升的同时，实时测量工作同步进行。通过实时测量，调节注入压力、注入量，控制轨道的抬升量。根据本实用新型的一个实施方式，如图1所示，所述两侧边注入孔5a呈向内倾斜设置，所述中间注入孔5b呈垂直设置。本实施例通过控制注入材料的温度、压力和注入时间，结合施工工艺中合理的注入顺序和注入次数，实现对铁路无砟轨道道床下沉的快速精确抬升，有效解决了现用填充材料和技术易引发二次下沉且施工周期长、提升精度难控制和对列车行车干扰大等问题。本实施方式的其他结构、工作原理和有益效果与上述实施方式的相同，在此不再赘述。实施方式4本实施方式描述的是，当所述无砟轨道道床为普速线路的隧道整体道床的中心水沟式道床时，所述注入孔的布置方式及注入管的注料顺序。如图5和图6所示，所述注入孔包括左外侧孔(Lll、L12、L13、L14、L15、L16)、左内侦彳孔(L21、L22、L23、L24、L25、L26)、右外侧孔(Rll、R12、R13、R14、R15、R16)和右内侧孔(R21、R22、R23、R24、R25、R26)共四排孔，所述左外侧孔和左内侧孔分别位于左侧钢轨的夕卜、内两侧，例如左外侧孔和左内侧孔分别位于左侧钢轨中心线CL的外、内两侧，所述右内侧孔和右外侧孔分别位于右侧钢轨的内、外两侧，例如右内侧孔和右外侧孔分别位于右侧钢轨中心线CR的外、内两侧；所述注入管的注料的顺序是，参见图6所示:Gl、采用隔孔注入方式注所述左外侧孔，例如依次注左外侧孔Lll、L13、L15......。
G2、采用隔孔注入方式注与所述左外侧孔对应的所述右外侧孔，例如依次注右外侧孔 R11、R13、R15......。[0065]G3、采用隔孔注入方式注剩余的所述左外侧孔，例如依次注左外侧孔L12、L14、L16......。G4、采用隔孔注入方式注剩余的所述右外侧孔，例如依次注右外侧孔R12、R14、R16......。G5、接着采用隔孔注入方式依次注相对应的所述左内侧孔和右内侧孔，例如按内侧孔 L21、R21、L23、R23、L25、R25......的次序注料。G6、采用隔孔注入方式依次注剩余的所述左内侧孔和右内侧孔，例如按内侧孔L22、R22、L24、R24、L26、R26......的次序注料。也就是说，本实施例首先进行钢轨外侧孔的帷幕注料，采用隔孔注入方式，分两次循环完成钢轨外侧孔的帷幕注料。钢轨内侧孔的作用是道床抬升、调姿和密实填充。首先采用隔孔对称抬升作业，抬升作业首次控制量为设计抬升量的80% -90%，再对剩余钢轨内侧孔进行补充抬升、调姿和密实填充作业。本实施方式的其他结构、工作原理和有益效果与上述实施方式的相同，在此不再赘述。实施方式5本实施方式描述的是，当所述无砟轨道道床为普速线路的隧道整体道床的侧沟式道床时，所述注入孔的布置方式及注入管的注料顺序。如图7和图8所示，所述注入孔包括左外侧孔(Lll、L12、L13、L14、L15、L16)、左内侦彳孔(L21、L22、L23、L24、L25、L26)、右外侧孔(Rll、R12、R13、R14、R15、R16)、右内侧孔(R21、R22、R23、R24、R25、R26)和线路中心孔(Ml、M2、M3、M4、M5、M6)共五排孔，所述左外侧孔和左内侧孔分别位于左侧钢轨的外、内两侧，例如左外侧孔和左内侧孔分别位于左侧钢轨中心线CL的外、内两侧，所述右内侧孔和右外侧孔分别位于右侧钢轨的内、外两侧，例如右内侧孔和右外侧孔分别位于右侧钢轨中心线CR的外、内两侧；所述注入管的注料的顺序是，参见图8所示:Hl、采用隔孔注入方式注所述左外侧孔，例如依次注左外侧孔Lll、L13、L15......。H2、采用隔孔注入方式注与所述左外侧孔对应的所述右外侧孔，例如依次注右外侧孔 R11、R13、R15......。H3、采用隔孔注入方式注剩余的所述左外侧孔，例如依次注左外侧孔L12、L14、L16......。H4、采用隔孔注入方式注剩余的所述右外侧孔，例如依次注右外侧孔R12、R14、R16......。H5、依次注所述线路中心孔，例如按线路中心孔Ml、M2、M3......的次序注料。H6、接着采用隔孔注入方式依次注相对应的所述左内侧孔和右内侧孔，例如按内侧孔 L21、R21、L23、R23、L25、R25......的次序注料。H7、采用隔孔注入方式依次注剩余的所述左内侧孔和右内侧孔，例如按内侧孔L22、R22、L24、R24、L26、R26......的次序注料。也就是说，本实施例钢轨外侧孔的帷幕注料顺序原则与中心水沟式道床相同。所述线路中心孔的作用是道床抬升，钢轨内侧孔作用是补充道床抬升、调姿和密实填充。钢轨外侧孔帷幕注料完成后，首先利用线路中心孔按顺序进行逐孔道床抬升作业，抬升作业控制量为设计抬升量的70% -80%。然后利用钢轨内侧孔采用隔孔对称进行补充抬升及调姿作业，对剩余钢轨内侧孔进行密实填充作业。本实施方式的其他结构、工作原理和有益效果与上述实施方式的相同，在此不再赘述。以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的可以对本实用新型实施例进行各种改动，变型或组合而不脱离本实用新型的精神和范围。
权利要求1.一种应用注入法对铁路无砟轨道道床下沉进行抬升的系统，其特征在于，所述系统包括注入设备、注入材料、注入管和测量装置，下沉的所述道床上设有多个注入孔，所述注入管的一端连接所述注入设备，另一端插入所述注入孔内，所述注入设备将所述注入材料输送到所述注入管，并由注入管引导至所述注入孔内，所述注入孔的深度直达无砟轨道道床底部，所述测量装置设置在所述无砟轨道的路肩、承轨台和轨顶面。
2.根据权利要求1所述的应用注入法对铁路无砟轨道道床下沉进行抬升的系统，其特征在于，所述注入管包括内管和外管，所述外管间隔地包覆在内管之外，所述内管的长度大于外管的长度，所述外管包括上下依次连接活动外管、橡胶涨套和固定外管，所述活动外管的上端有压紧螺母，所述压紧螺母螺纹连接在内管上。
3.根据权利要求2所述的应用注入法对铁路无砟轨道道床下沉进行抬升的系统，其特征在于，所述固定外管的下端设有固定外管前挡圈，所述固定外管与所述橡胶涨套之间连接有固定外管后挡圈，所述橡胶涨套与所述活动外管之间连接有活动外管前挡圈，所述活动外管的上端连接活动外管后挡圈，所述固定外管前挡圈和固定外管后挡圈分别固定地包覆在所述内管外，所述活动外管前挡圈和活动外管后挡圈分别可活动地包覆在所述内管外。
专利摘要本实用新型公开了一种应用注入法对铁路无砟轨道道床下沉进行抬升的系统，所述系统包括注入设备、注入材料、注入管和测量装置，下沉的所述道床上设有多个注入孔，所述注入管的一端连接所述注入设备，另一端插入所述注入孔内，所述注入设备将所述注入材料输送到所述注入管，并由注入管引导至所述注入孔内，所述注入孔的深度直达无砟轨道道床底部，所述测量装置设置在所述无砟轨道的路肩、承轨台和轨顶面。本实用新型能抬升无砟轨道道床，保证线路的平顺性。
文档编号E01B27/00GK203034319SQ20132003999
公开日2013年7月3日 申请日期2013年1月24日 优先权日2013年1月24日
发明者王五一, 杨金元, 郭胜, 王微波, 巴顿·史蒂夫 申请人:北京安通伟业铁路工务技术有限公司