无砟轨道变形的治理方法
技术领域
本发明涉及一种调整轨道高程的方法，尤其涉及一种调整无砟轨道高程的方法。
背景技术
目前我国高速铁路迅速发展，但是受路基填土以及深层地基的膨胀或收缩等因素的影响，一些采用无砟轨道线路的高铁线路陆续出现上拱或下沉等病害，为了保证运行安全，不得不采取限速措施，严重影响了我国高铁线路的正常运营。
针对上述问题，本领域技术人员一般采取挖除部分路基落道或注浆抬升及机械顶升等方法来对轨道高程进行调节，但是路基或地基的膨胀或收缩是持续进行的，在经过一段时间后，已经调整后的轨道部段仍有可能再次产生上拱或下沉，此种方法无法从根本上治理轨道的上拱或下沉。
发明内容
为了克服上述缺点，本发明提供了一种调整无砟轨道高程的方法。该方法通过将路基和深层地基置换为具有更低膨胀性及压缩性的置换材料而彻底地治理了轨道的上拱或沉降病害。
本发明提供了一种无砟轨道变形的治理方法，所述无砟轨道由下至上包括地基、路基和支承层，所述方法包括：步骤A，监测轨道高程，确定待调整轨道部段和落道量或抬升量；步骤B，确定置换深度h1；步骤C，破除待调整轨道部段中所述支承层两侧的线间和/或路肩，支撑所述支承层，自上而下地逐层挖除所述支承层下方的高度为h2的路基和高度为h3的地基以形成置换区域，其中h2+h3>h1；步骤D，将置换材料置入所述置换区域内，在所述置换材料与所述支承层之间保留间隙，所述间隙被设计为不小于落道量或抬升量，其中所述置换材料的抗压强度和变形模量均不小于所述路基的抗压强度和变形模量；步骤E，以落道量或抬升量降低或抬升所述支承层且同步监测轨道高程；步骤F，继续向已经置入的置换材料与所述支承层之间填充置换材料直至填满；步骤G，修复线间和/或路肩。通过上述方法实现了对轨道结构变形的彻底治理。
优选地，在步骤C中，从待调整轨道部段的坡脚处垂直于轨道延伸方向地进入所述支承层的下方以挖掘所述置换区域。
优选地，沿所述轨道延伸方向间隔地挖取所述置换区域。
优选地，在执行所述步骤E之前，在所述置换材料与所述支承层之间布置可调节的支撑装置。
优选地，将相邻的所述置换区域之间的剩余区域自上而下地逐层挖除至少0.5米。
优选地，在步骤F之前，在所述支承层底部架设模板并浇注承载板，所述承载板的厚度小于所述支撑装置的高度。
优选地，在步骤F中，在所述承载板与所述置换材料之间置入填充物，所述填充物的抗压强度和变形模量均不小于所述置换材料的抗压强度和变形模量。
优选地，在所述步骤C中，在挖除路基后对所形成的置换区域对应于所述路基的部段进行侧壁支护，接下来继续挖除所述地基，在挖除路基后对所形成的置换区域对应于所述路基的部段进行侧壁支护。
优选地，在步骤D中，在将所述置换材料填入所述置换区域之前，在所述置换区域的底面上铺设聚乙烯薄膜。
优选地，所述置换材料为内植钢筋的C30早强混凝土。
附图说明
图1无砟轨道结构示意图；
图2置换区域示意图。
参考标号列表
1.支承层；
2.路基；
3.地基；
4.置换区域；
5.剩余区域；
6.置换材料；
7.支撑装置；
8.承载板。
具体实施方式
如图1所示，无砟轨道结构自下而上大致包括地基3、由碎石等铺设而成的路基2、一般由混凝土浇筑得到的支承层1、一般由钢筋混凝土浇筑而成的轨道、固定在所述轨道板内的轨枕以及联接至该轨枕的钢轨。根据本发明的调整无砟轨道高程的方法主要包括确定待调整轨道部段、确定置换深度h1、支撑支承层1并且挖取置换区域4、将置换材料6填充入置换区域4、调整轨道高程、再次填充置换材料6以及修复轨道等步骤。
下面将结合附图对上述方法进行详细说明，尽管提供附图是为了呈现本发明的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或局剖以更好地示出和解释本发明的公开内容。附图中的部分构件可在不影响技术效果的前提下根据实际需求进行位置调整。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。
在下文中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“上”、“下”将被理解为具有其正常含义并且指正常看附图时所涉及的那些方向。除另有指明，本说明书所述方向性术语基本按照本领域技术人员所理解的常规方向。特别地，轨道结构的纵向是指轨道长度延伸的方向，轨道结构的横向是指与轨道结构的长度延伸方向所垂直的方向。
根据本发明的第一个实施例，在第一个步骤中，应执行置换前的准备工作。具体地，监测无砟轨道高程，确定待调整的轨道部段以及落道量或抬升量。在此步骤中还应预先规划好开挖的弃土运输路线，确定地埋线缆的位置。接下来通过轨道高程的变化量以及地基、路基土质参数等因素来确定土体的置换深度h1。
下一步，优选在进行置换之前对轨道结构进行加固。可能采取的措施包括：第一，在路肩和线间设置纵向连续变梁；第二，采用植筋方式将轨道板和支承层1锚固连接；第三，在待调整轨道部段的横向两侧间隔布置限位机构。
下一步，挖取置换区域4。首先破除待调整轨道部段中的支承层1两侧的线间和路肩。从所述支承层1的底部起自上而下地逐层挖除高度为h2的路基2和高度为h3的地基3以形成置换区域4，为了确保将所有的变形土体全部挖除，实际挖除的土体深度应大于理论计算的置换深度h1，即h2+h3>h1。另外应注意的是，在地基3无变形或者变形量较小的情况下，可不对其进行挖除，h3可为0。
在此步骤中，用于执行挖掘的挖掘机械优选从待调整轨道部段的坡脚处垂直于轨道延伸方向地进入所述支承层1的下方以挖取所述置换区域4。从坡脚处的挖掘可采用大型的挖掘机进行，其挖掘效率高，作业空间大。
另外在此步骤冲，优选根据土体性质在挖取置换区域4的过程中及时进行侧壁支护。具体是，首先挖除路基2，在挖除路基2后对所形成的置换区域4对应于所述路基2的部段进行侧壁支护，接下来继续挖除地基3，在挖除路基2后对所形成的置换区域4对应于所述地基3的部段进行侧壁支护。应在上一层被牢固地支撑后在执行下一层的开挖，从而防止两侧土体掉落。另外，根据挖取情况可适当地加强支护。
下一步，将置换材料6填充入置换区域4中。其中该置换材料6的抗压强度和变形模量均不小于所述路基2的抗压强度和变形模量。优选地，该置换材料6为现场浇注制备。例如，在置换区域4内沿纵向和横向绑扎钢筋，向其内浇注早强、抗硫酸盐侵蚀混凝土(优选C30早强混凝土)。
另外优选的是，在将置换材料6填充入置换区域4之前，在置换区域4的底面上铺设一层或多层防渗膜以防止置换材料6对下方的路基2或地基3造成影响。该防渗膜可例如采用高密度的聚乙烯薄膜。
为了保证轨道高程调整的精确性，第一次置入置换区域4内的置换材料6不可将置换区域4与支承层1之间的空间完全填充满。在第一次填入的置换材料6与支承层1之间应留有间隙，该间隙不应小于落道量或者抬升量。
接下来，调整轨道结构位置。即根据之前测得的落道量或抬升量降低或者抬升支承层1的位置，同时在此过程中应采用水准仪、全站仪和轨道检测小车等装置同步严格监测轨道变形，直至将支承层1及其上方的其它轨道结构调整至适当位置。
执行完上述步骤后，在支承层1与第一次置入的置换材料6之间仍然存在剩余空间，再次向该空间内填充置换材料6直至将该空间填满。由此完成路基2和地基3的深层置换以及轨道调节。
最后，修复路肩和/或线间。同时按照设计要求恢复电缆等相关设备。
本发明还提供了第二个实施例，其与第一实施例的步骤基本相同，其中一个不同之处在于在本实施例中沿轨道延伸方向间隔挖取置换区域4，由此减小了深层置换的工作量同时最小程度地影响高铁等的正常运行。另一个不同之处在于，不向第一次置入的置换材料6与支承层之间再次填充置换材料6，而是替代地，在第一次置入的置换材料6与支承层之间布置可调节的支撑装置7，例如丝杆、千斤顶等。此种布置方式方便了对轨道高程进行精确调节，同时在今后发现轨道变形的情况下无需大量执行挖掘作业，仅需挖取一个通往支撑装置7的通道即可。
具体地，如图2所示，沿轨道延伸方向间隔挖取置换区域4，可调节的支撑装置7被布置在置入的置换材料6与支承层1之间。为了防止相邻的置换区域4之间未挖除的剩余区域5中的土体的继续变形影响轨道，应至少部分挖除该剩余区域5中的土体。优选从上至下地逐层挖除至少0.5m的土体。
在此种情况下，轨道结构将仅受到间隔支撑。为了更加稳定地对轨道结构进行支撑。在支承层1底部绑扎钢筋，架设模板并且浇注例如0.5米厚的承载板8，该承载板8的厚度可小于支撑装置7的高度。另外优选在承载板8与置入的置换材料6之间充入填充物，该填充物的抗压强度和变形模量均不能小于置换材料6的抗压强度和变形模量，例如可采用细石混凝土。在形成承载板8的情况下，剩余区域5中被挖除的部分无需再进行填充。
本发明采用深层置换方法对无砟轨道结构的变形进行治理，从根本上解决了由于路基及地基形变对轨道结构平顺性的影响。同时其可在天窗时间进行作业，具有高效经济等优点。
