CN116180506A - 一种适应基础变形的无砟轨道及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适应基础变形的无砟轨道及其施工方法，其中无砟轨道包括由下到上依次设置的底座板、调整装置、预制轨道板和钢轨，调整装置包括流体调整层和弹性组件，流体调整层设置在底座板和预制轨道板之间，流体调整层上设有阀门，通过阀门向流体调整层充入或抽出流体，以调整流体调整层的高度和刚度，弹性组件的两端分别与流体调整层内部的顶端和底端连接，弹性组件被配置为当流体调整层的高度和刚度增加时，弹性组件的刚度减小，以及当流体调整层的高度和刚度减小时，弹性组件的刚度增加，使得调整装置的刚度维持在设定范围内，钢轨通过扣件***设置在预制轨道板上。本发明结构简单，能适应基础沉降和上拱变形，调整方便，不影响线路运营。

Description

一种适应基础变形的无砟轨道及其施工方法

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，尤其涉及一种适应基础变形的无砟轨道及其施工方法。

背景技术

无砟轨道具有高平顺性、高稳定性和强耐久性的优点，成为我国高速铁路的主要结构形式，并且仍旧是今后高速铁路重点发展和建设的轨道结构形式。

然而无砟轨道在长期运营过程中，由于线路基础复杂多变的地质条件，部分地段出现了一定程度的病害，主要表现为基础变形（沉降或上拱等），线下基础变形过大将影响轨道***的服役状态及行车的安全性和舒适性。目前无砟轨道主要采用扣件***调整、注浆抬升、更换无砟轨道等措施进行整治。当线下基础变形过大时，现有调整方式存在整治时间长、成本较高且影响线路正常运营等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适应基础变形的无砟轨道及其施工方法，结构简单，能适应基础沉降和上拱变形，调整方便，不影响线路运营。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种适应基础变形的无砟轨道，包括由下到上依次设置的底座板、调整装置、预制轨道板和钢轨，调整装置包括流体调整层和弹性组件，流体调整层设置在底座板和预制轨道板之间，流体调整层上设有阀门，通过阀门向流体调整层充入或抽出流体，以调整流体调整层的高度和刚度，弹性组件设置在流体调整层内，并与流体调整层内部的顶端和底端连接，弹性组件被配置为向流体调整层充入流体而使得流体调整层的高度和刚度增加时，弹性组件的刚度减小，和弹性组件被配置为向流体调整层抽出流体而使得流体调整层的高度和刚度减小时，弹性组件的刚度增加，从而使得调整装置的刚度维持在设定范围内，钢轨通过扣件***设置在预制轨道板上。

进一步地，流体调整层采用橡胶材料制作而成，流体调整层的侧壁上设有褶皱，褶皱沿流体调整层的周向设置。

进一步地，弹性组件包括多个非线性弹簧，多个非线性弹簧分为若干组，若干组非线性弹簧沿流体调整层的宽度方向间隔设置，同一组的非线性弹簧沿流体调整层的长度方向间隔设置，非线性弹簧的两端分别与流体调整层内部的顶端和底端连接。

进一步地，调整装置还包括减振组件，减振组件包括多个弹簧阻尼器和设置在弹簧阻尼器一端的质量块，多个弹簧阻尼器分为若干组，若干组弹簧阻尼器沿流体调整层的宽度方向间隔设置，同一组的弹簧阻尼器沿流体调整层的长度方向间隔设置，弹簧阻尼器远离质量块的一端设置在流体调整层内部的底端。

进一步地，底座板上设有限位凸台，流体调整层上开设有供限位凸台穿过的第一通孔，预制轨道板上开设有供限位凸台穿过的第二通孔。

进一步地，限位凸台的外侧壁上设有弹性垫层。

进一步地，限位凸台的棱边为倒圆角设置。

进一步地，流体调整层包括两个独立的部分，分别为左调整层和右调整层，左调整层和右调整层上均设有阀门和弹性组件，底座板位于左调整层远离右调整层的一侧的位置上和位于右调整层远离左调整层的一侧的位置上设有限位止挡块。

进一步地，流体为压缩空气或液体。

本发明还提供一种适应基础变形的无砟轨道的施工方法，用于安装如上所述的适应基础变形的无砟轨道，包括如下步骤：

S1、在工厂预制调整装置、预制轨道板、钢轨和扣件***，并将调整装置、预制轨道板、钢轨和扣件***运至施工现场；

S2、构建轨道工程测量平面及高程控制网，进行底座板和预制轨道板的施工放样；

S3、根据底座板的施工放样定位，现场浇筑底座板；

S4、在底座板上安装调整装置，根据预制轨道板的施工放样定位，通过流体调整层上的阀门向流体调整层内充入流体，直至流体调整层的高度达到设定的高度范围；

S5、在调整装置的上方安装预制轨道板；

S6、在预制轨道板上安装扣件***和钢轨。

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

（1）结构简单，在底座板和预制轨道板之间设置流体调整层，流体调整层的高度根据充入的流体量进行调整，从而实现对预制轨道板的垂向高度进行调整，使得无砟轨道能适应线下基础的沉降和上拱变形，并且调整方便，不影响线路运营；

（2）流体调整层内设有弹性组件，弹性组件能够使得调整装置的刚度保持在设定范围，一方面能够防止调整装置的刚度不够，以及防止流体调整层翘起，另一方面可以在流体调整层失效时，防止预制轨道板突然下降导致事故发生；

（3）调整装置和预制轨道板采用工厂预制，现场装配式施工，能有效降低施工难度，提高施工效率，降低了人员劳动强度，为机械化施工提供了条件，更加易于后期养护维修。

附图说明

图1为本发明一种适应基础变形的无砟轨道的结构示意图；

图2为本发明一种适应基础变形的无砟轨道的俯视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为图2的B-B剖视图；

图5为本发明一种适应基础变形的无砟轨道的断面图；

图6为本发明一种适应基础变形的无砟轨道的局部放大示意图；

图7为本发明一种适应基础变形的无砟轨道中流体调整层的一实施例的结构示意图；

图8为本发明一种适应基础变形的无砟轨道中流体调整层的另一实施例的示意图。

图中，1-底座板，11-限位凸台，2-流体调整层，21-褶皱，22-左调整层，23-右调整层，24-第一通孔，3-弹性组件，4-预制轨道板，5-钢轨，6-阀门，7-弹性垫层，8-限位止挡块，9-减振组件，91弹簧阻尼器，92-质量块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1，图1为本发明一种适应基础变形的无砟轨道的结构示意图。一种适应基础变形的无砟轨道，包括由下到上依次设置的底座板1、调整装置、预制轨道板4和钢轨5，钢轨5通过扣件***设置在预制轨道板4上。通过调整装置调整预制轨道板4的高度，以适应基础沉降和上拱变形。

请结合参阅图2、图3、图4和图5，图2为本发明一种适应基础变形的无砟轨道的俯视图，图3为图2的A-A剖视图，图4为图2的B-B剖视图，图5为本发明一种适应基础变形的无砟轨道的断面图。具体地，调整装置包括流体调整层2和弹性组件3，流体调整层2设置在底座板1和预制轨道板4之间，流体调整层2上设有阀门6，通过阀门6向流体调整层2充入或抽出流体，以调整流体调整层2的高度和刚度。通过调整流体调整层2的高度，以实现调整预制轨道板4的垂向高度的上升或下降，以使得本发明适应基础变形的无砟轨道适应线下基础沉降和上拱变形，并且流体调整层2内填充的是流体，使得流体调整层2还具有减振功能。在一实施例中，流体为压缩空气或液体。

请结合参阅图6，图6为本发明一种适应基础变形的无砟轨道的局部放大示意图。在一实施例中，流体调整层2采用橡胶材料制作而成，流体调整层2的侧壁上设有褶皱21，褶皱21沿流体调整层2的周向设置。流体调整层2采用橡胶材料制成，并且在流体调整层2的侧壁上设有褶皱21，通过褶皱21的压缩和伸长，使得流体调整层2为可伸缩变形的密闭空间。从而通过阀门6向流体调整层2内充入流体或从通过阀门6抽出流体调整层2内的流体，改变流体调整层2内流体的体积，以改变流体调整层2的高度或刚度。褶皱21的数量可根据实际需求进行确定，若褶皱21的数量为两个以上，则两个以上的褶皱21沿流体调整层2的厚度方向间隔设置。在一实施例中，流体调整层2上阀门6的数量为两个以上。通过设置两个以上的阀门6，加快向流体调整层2充入或抽出流体的速度。在一实施例中，调流调整层与预制轨道板4通过粘结连接。采用该设置，在列车通过无砟轨道时，防止出现预制轨道板4与流体调整层2分离。

弹性组件3设置在流体调整层2内，并与流体调整层2内部的顶端和底端连接，弹性组件3被配置为向流体调整层2充入流体而使得流体调整层2的高度和刚度增加时，弹性组件3的刚度减小，和弹性组件3被配置为向流体调整层2抽出流体而使得流体调整层2的高度和刚度减小时，弹性组件3的刚度增加，从而使得调整装置的刚度维持在设定范围内。调整装置的刚度为流体调整层2的刚度和弹性组件3的刚度之和，弹性组件3的刚度与流体调整层2的刚度有关，向流体调整层2充入流体而使得流体调整层2的高度和刚度增加时，弹性组件3的刚度随流体调整层2的刚度增加而减小，以及向流体调整层2抽出流体而使得流体调整层2的高度和刚度减小时，弹性组件3的刚度随流体调整层2的刚度减小而增加。具体地，当向流体调整层2充入流体时，流体调整层2的高度和刚度增加，弹性组件3被流体调整层2拉伸而刚度减小，当向流体调整层2抽取流体时，流体调整层2的高度和刚度减小，弹性组件3被流体调整层2压缩而刚度增加，以实现调整装置的高度可变，且调整装置的刚度维持在设定范围内，使得调整装置能够对预制轨道板4提供有效的支撑功能和减振功能，防止流体调整层2翘起。并且通过设置弹性组件3，在流体调整层2失效时，弹性组件3可防止预制轨道板4突然下降导致事故发生。

在一实施例中，弹性组件3包括多个非线性弹簧，多个非线性弹簧分为若干组，若干组非线性弹簧沿流体调整层2的宽度方向间隔设置，同一组的非线性弹簧沿流体调整层2的长度方向间隔设置，非线性弹簧的两端分别与流体调整层2内部的顶端和底端连接。非线性弹簧的刚度可根据列车动荷载、调整装置的刚度的设定范围和流体调整层2的初始刚度进行设置。在正常状态下，调整装置的刚度在设定范围内，设定范围为[k1，k2]。在向流体调整层2充入流体时，会增加流体调整层2内的流体量，使得流体调整层2的高度增加，同时会导致流体调整层2的刚度增加，而在流体调整层2高度增加的过程中，非线性弹簧受拉力伸长，使得非线性弹簧的刚度减小，导致弹性组件3的刚度减小，从而使得流体调整层2的刚度和非线性弹簧的刚度之和仍在设定范围[k1，k2]内，也即调整装置的刚度在设定范围[k1，k2]内。同样将流体调整层2内的流体抽取时，会减少流体调整层2内的流体量，使得流体调整层2的高度在降低，同时会导致流体调整层2的刚度降低，而在流体调整层2高度降低的过程中，非线性弹簧受压力压缩，使得非线性弹簧的刚度增加，导致弹性组件3的刚度增加，从而使得流体调整层2的刚度和非线性弹簧的刚度之和仍在设定范围[k1，k2]内，也即调整装置的刚度在设定范围[k1，k2]内。而采用非线性弹簧可以实现非线性弹簧的刚度随流体调整层2高度（变形）的变化而变化，从而实现与流体调整层2的刚度协同作用，维持调整装置刚度的恒定，从而维持无砟轨道刚度恒定。

在一实施例中，调整装置还包括减振组件9，减振组件9包括多个弹簧阻尼器91和设置在弹簧阻尼器91一端的质量块92，多个弹簧阻尼器91分为若干组，若干组弹簧阻尼器91沿流体调整层2的宽度方向间隔设置，同一组的弹簧阻尼器91沿流体调整层2的长度方向间隔设置，弹簧阻尼器91远离质量块92的一端设置在流体调整层2内部的底端。减振组件设置在流体调整层2内，并与流体调整层2内部的底端连接，能够减低无砟轨道的振动，根据不同地段无砟轨道的减振要求，可以调整质量块92和弹簧阻尼器91的参数，可以适应不同地段无砟轨道的减振需求，从而达到降低无砟轨道振动的要求。

请结合参阅图7，图7为本发明一种适应基础变形的无砟轨道中流体调整层的一实施例的结构示意图。在一实施例中，底座板1上设有限位凸台11，流体调整层2上开设有供限位凸台11穿过的第一通孔24，预制轨道板4上开设有供限位凸台11穿过的第二通孔。通过限位凸台11限制流体调整层2和预制轨道板4的位置，形成了稳定的传力体系，并且实现了无砟轨道的纵向、横向定位，确保了无砟轨道结构的稳定性。在一实施例中，限位凸台11顶端与预制轨道板4顶端之间的距离大于等于调整装置能够对预制轨道板4进行调整的高度，使得在通过调整装置对预制轨道板4的高度进行调整时，限位凸台11仍具有良好的纵向、横向限位功能。具体地，如调整装置对预制轨道板4的高度调整量为-50mm~100mm，则限位凸台11顶端与预制轨道板4顶端之间的距离大于等于100mm。在一实施例中，底座板1和限位凸台11一体化浇筑成型。

在一实施例中，限位凸台11的外侧壁上设有弹性垫层7。弹性垫层7能有效防止预制轨道板4与限位凸台11的刚性接触，防止预制轨道板4与限位凸台11由于刚性接触而出现开裂，提高了预制轨道板4和限位凸台11的使用寿命。在一实施例中，弹性垫层7采用橡胶或聚氨酯材料制成。

在一实施例中，限位凸台11的棱边为倒圆角设置。限位凸台11的棱边采用倒圆角处理，第一通孔24和第二通孔与限位凸台11相适应，第一通孔24和第二通孔的孔壁的棱边也为倒圆角设置，可以防止出现应力集中破坏。

请结合参阅图8，图8为本发明一种适应基础变形的无砟轨道中流体调整层的另一实施例的示意图。在一实施例中，流体调整层2包括两个独立的部分，分别为左调整层22和右调整层23，左调整层22和右调整层23上均设有阀门6和弹性组件3，底座板1位于左调整层22远离右调整层23的一侧的位置上和位于右调整层23远离左调整层22的一侧的位置上设有限位止挡块8。左调整层22和右调整层23均为U型，左调整层22U型的两端分别与右调整层23U型的两端对接，以形成矩形框架结构，矩形框架结构套设在限位凸台11外侧，再通过与位于左调整层22和右调整层23一侧的限位止挡块8配合，实现流体调整层2的纵向和横向定位，同时将流体调整层2分为两个独立的部分，方便流体调整层2的更换。

本发明还提供一种适应基础变形的无砟轨道的施工方法，用于安装如上所述的适应基础变形的无砟轨道，包括如下步骤：

S1、在工厂预制调整装置、预制轨道板4、钢轨5和扣件***，并将调整装置、预制轨道板4、钢轨5和扣件***运至施工现场；

S2、构建轨道工程测量平面及高程控制网，进行底座板1和预制轨道板4的施工放样；

S3、根据底座板1的施工放样定位，现场浇筑底座板1；

在上述步骤S3中，在浇筑底座板1时，可以一体浇筑底座板1上的限位凸台11，以通过限位凸台11对调整装置的流体调整层2和预制轨道板4的位置进行限位。进一步地，在浇筑限位凸台11之后，在限位凸台11的所有侧壁上粘贴弹性垫层7。

S4、在底座板1上安装调整装置，根据预制轨道板4的施工放样定位，通过流体调整层2上的阀门6向流体调整层2内充入流体，直至流体调整层2的高度达到设定的高度范围；

在上述步骤S4中，流体调整层2与弹性组件3的高度与刚度之间的对应关系可实现通过计算以及实验进行确定，使得在调整流体调整层2的高度时，调整装置的刚度始终保持在设定范围。再将流体调整层2套设在限位凸台11外侧并安装在底座板1上之后，根据预制轨道板4的施工放样定位，确定流体调整层2的高度范围，然后通过流体调整层2上的阀门6向流体调整层2内充入流体，直至流体调整层2的高度达到设定的高度范围，设定高度范围是预留一定的高度误差，便于调整流体调整层2的高度，并且通过流体调整层2对预制轨道板4的高度进行调整，以及对钢轨5的位置进行粗调整，后续在通过扣件***对钢轨5进行精调，提高无砟轨道的调整效率和施工难度。

S5、在调整装置的上方安装预制轨道板4；

在上述步骤S5中，将预制轨道板4套设在限位凸台11外侧并置于调整装置的流体调整层2上，然后将预制轨道板4粘结在流体调整层2上，防止预制轨道板4与流体调整层2分离。

S6、在预制轨道板4上安装扣件***和钢轨5。

在上述步骤S6中，安装扣件***和钢轨5，使得钢轨5固定在预制轨道板4上，然后通过扣件***对钢轨5的几何形位进行精调，然后即可开通运营。

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

（1）结构简单，在底座板1和预制轨道板4之间设置流体调整层2，流体调整层2的高度根据充入的流体量进行调整，从而实现对预制轨道板4的垂向高度进行调整，使得无砟轨道能适应线下基础的沉降和上拱变形，并且调整方便，不影响线路运营；

（2）流体调整层2内设有弹性组件3，弹性组件3能够使得调整装置的刚度保持在设定范围，一方面能够防止调整装置的刚度不够，以及防止流体调整层2翘起，另一方面可以在流体调整层2失效时，防止预制轨道板4突然下降导致事故发生；

（3）调整装置和预制轨道板4采用工厂预制，现场装配式施工，能有效降低施工难度，提高施工效率，降低了人员劳动强度，为机械化施工提供了条件，更加易于后期养护维修。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种适应基础变形的无砟轨道，其特征在于，包括由下到上依次设置的底座板、调整装置、预制轨道板和钢轨，所述调整装置包括流体调整层和弹性组件，所述流体调整层设置在底座板和预制轨道板之间，所述流体调整层上设有阀门，通过所述阀门向流体调整层充入或抽出流体，以调整所述流体调整层的高度和刚度，所述弹性组件设置在流体调整层内，并与所述流体调整层内部的顶端和底端连接，所述弹性组件被配置为向流体调整层充入流体而使得流体调整层的高度和刚度增加时，所述弹性组件的刚度减小，所述弹性组件被配置为向所述流体调整层抽出流体而使得流体调整层的高度和刚度减小时，所述弹性组件的刚度增加，从而使得所述调整装置的刚度维持在设定范围内，所述钢轨通过扣件***设置在预制轨道板上。

2.根据权利要求1所述的一种适应基础变形的无砟轨道，其特征在于，所述流体调整层采用橡胶材料制作而成，所述流体调整层的侧壁上设有褶皱，所述褶皱沿流体调整层的周向设置。

3.根据权利要求1所述的一种适应基础变形的无砟轨道，其特征在于，所述弹性组件包括多个非线性弹簧，多个所述非线性弹簧分为若干组，若干组所述非线性弹簧沿流体调整层的宽度方向间隔设置，同一组的所述非线性弹簧沿流体调整层的长度方向间隔设置，所述非线性弹簧的两端分别与流体调整层内部的顶端和底端连接。

4.根据权利要求1所述的一种适应基础变形的无砟轨道，其特征在于，所述调整装置还包括减振组件，所述减振组件包括多个弹簧阻尼器和设置在弹簧阻尼器一端的质量块，多个所述弹簧阻尼器分为若干组，若干组所述弹簧阻尼器沿流体调整层的宽度方向间隔设置，同一组的所述弹簧阻尼器沿流体调整层的长度方向间隔设置，所述弹簧阻尼器远离质量块的一端设置在流体调整层内部的底端。

5.根据权利要求1所述的一种适应基础变形的无砟轨道，其特征在于，所述底座板上设有限位凸台，所述流体调整层上开设有供限位凸台穿过的第一通孔，所述预制轨道板上开设有供限位凸台穿过的第二通孔。

6.根据权利要求5所述的一种适应基础变形的无砟轨道，其特征在于，所述限位凸台的外侧壁上设有弹性垫层。

7.根据权利要求5所述的一种适应基础变形的无砟轨道，其特征在于，所述限位凸台的棱边为倒圆角设置。

8.根据权利要求1所述的一种适应基础变形的无砟轨道，其特征在于，所述流体调整层包括两个独立的部分，分别为左调整层和右调整层，所述左调整层和右调整层上均设有阀门和弹性组件，所述底座板位于左调整层远离右调整层的一侧的位置上和位于右调整层远离左调整层的一侧的位置上设有限位止挡块。

9.根据权利要求1所述的一种适应基础变形的无砟轨道，其特征在于，所述流体为压缩空气或液体。

10.一种适应基础变形的无砟轨道的施工方法，用于安装如权利要求1-9任一项所述的适应基础变形的无砟轨道，其特征在于，包括如下步骤：

S1、在工厂预制调整装置、预制轨道板、钢轨和扣件***，并将所述调整装置、预制轨道板、钢轨和扣件***运至施工现场；

S2、构建轨道工程测量平面及高程控制网，进行底座板和所述预制轨道板的施工放样；

S3、根据所述底座板的施工放样定位，现场浇筑所述底座板；

S4、在所述底座板上安装所述调整装置，根据所述预制轨道板的施工放样定位，通过所述流体调整层上的阀门向流体调整层内充入流体，直至所述流体调整层的高度达到设定的高度范围；

S5、在所述调整装置的上方安装预制轨道板；

S6、在所述预制轨道板上安装扣件***和钢轨。

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