CN117626721B - 一种隔离基础变形的无砟轨道***的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铁路工程技术领域，其公开了一种隔离基础变形的无砟轨道***的施工方法，包括：桩基，桩基为间隔深埋在基础内的多个，桩基顶部露出基础；承台，承台为多个，其底端分别与多个桩基顶端固定；台座，台座为多个，其底端分别与多个承台顶端固定；轨道梁，轨道梁为多个，每个轨道梁的两端分别承托在相邻两个台座上，轨道梁底端与基础顶端之间具有脱空间隙；钢轨，钢轨通过扣件固定在轨道梁顶端面上。该轨道***的轨道梁与下部基础脱空分离，从而在基础发生变形时钢轨不受其影响，维持钢轨轨道的平顺性，提高铁路线路的稳定性，减少维修工作量，降低维护成本。并且，即使在地质条件复杂或不稳定的区域，该轨道***也能保持稳定性和适应性。

Description

一种隔离基础变形的无砟轨道***的施工方法

技术领域

本发明涉及铁路工程技术领域，更具体的说是涉及一种隔离基础变形的无砟轨道***的施工方法。

背景技术

无砟轨道因其高平顺性、高稳定性、低维护成本的优势，在城市轨道交通、高速铁路等现代铁路***中得到了广泛应用。无砟轨道结构直接将轨枕或轨道板固定在坚固的混凝土底座上，从而在理论上提供了更加稳定的轨道***。然而，即便是这种看似先进的***，也无法完全免疫于下部基础变形的影响。

实践中，既有的无砟轨道***面临的主要挑战之一是如何应对由于下部基础变形而引起的轨道平顺性问题，事实上我国高速铁路无砟轨道平顺性整治基本上都是因为下部基础变形。常见的下部基础变形包括路基沉降、冻胀以及隧道底部的上拱现象。路基沉降可能由于土壤稳定性不足、地下水活动或人为因素等原因引起。冻胀是寒冷地区固有的现象，土壤中的水分在冻结过程中体积膨胀，导致路基结构发生变形。隧道底部的上拱则主要是由于地下水流动和压力变化导致的。传统的无砟轨道结构和下部基础之间都是连续接触的，这种连续接触导致当下部基础存在不均匀变形时，除了轨道会出现不平顺外，无砟轨道底部与基础之间还会出现不连续的接触现象，产生动态脱空，影响列车运行品质。

此外，无砟轨道***的平顺性整治通常要求复杂的维护工作。在面对路基的不均匀变形时，现行的解决方案大多需要对轨道***进行大规模的调整或重建，这不仅成本高昂，而且影响列车正常运营。尤其是在轨道使用寿命期间，基础可能存在持续的沉降或者上拱变形，从而需要不断的进行维护，投入大量维护成本，对运营产生干扰。

现有技术中，公开号为CN 215800693 U，名称为“一种分离式路基无砟轨道过渡段桩板结构”提出了一种过渡段路基处理技术，路桥过渡段处由于填筑材料性能、桥头冲击较大，往往会存在过渡段沉降变形，导致高速“跳车”现象，应用这种技术可以降低路基本体的沉降变形对轨道结构的影响，但这种技术只能针对路桥过渡段这一特殊区域，属于路基专业专项技术，并且仅适用于存在沉降的情况，并不适用于存在膨胀土等路基区段、隧道区段因此该技术不具有普遍适用性。因此有必要从具有轨道***出发，研发一种新型的能够隔离基础变形的无砟轨道***，以适应一般区段不同区域环境下存在的基础不均匀变形。

因此，现有的无砟轨道***虽然在稳定性和维护成本上相较传统轨道有所改进，但仍然受限于对下部基础变形的敏感性。因此，研发一种能够有效隔离下部基础变形影响的无砟轨道***的施工方法，成为铁路建设和维护中的一项重要课题。新型无砟轨道***的设计需要解决现有***的不足，提高对基础变形的适应性，并减少由此引起的维护需求，以确保长期的轨道平顺性和铁路运营安全。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种隔离基础变形的无砟轨道***的施工方法，该***用于改善现有铁路无砟轨道的适应性，特别是针对因下部基础变形（如路基沉降、冻胀、隧道底部上拱等）导致的平顺性问题。本***的核心在于其能够在结构上使得无砟轨道结构与下部基础分离，从而减少基础变形对轨道的直接影响。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种隔离基础变形的无砟轨道***，包括：

桩基，所述桩基为间隔深埋在基础内的多个，所述桩基顶部露出基础；

承台，所述承台为多个，其底端分别与多个所述桩基顶端固定；

台座，所述台座为多个，其底端分别与多个所述承台顶端固定；

轨道梁，所述轨道梁为多个，每个所述轨道梁的两端分别承托在相邻两个所述台座上，所述轨道梁底端与所述基础顶端之间具有脱空间隙；

钢轨，所述钢轨通过扣件固定在所述轨道梁顶端面上。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种隔离基础变形的无砟轨道***，该轨道***能够通过桩基、承台、台座使轨道梁与下部基础脱空分离，从而在基础发生变形时钢轨不受其影响，维持钢轨轨道的平顺性。并且，即使在地质条件复杂或不稳定的区域，该轨道***也能保持稳定性和适应性。此外，轨道梁仅仅采用其两端与台座接触，轨道梁的简支梁结构应用使得轨道结构受力体系更加明确，在受力时梁体本身的尺寸、配筋等可设计性大幅度提升。

因此，本发明通过其创新性的设计，有效解决了现有无砟轨道***在面对下部基础变形时的稳定性和平顺性问题，为铁路轨道***提供了一种更加可靠和经济的解决方案。该***不仅适用于新建铁路项目，也适用于现有铁路线的改造，尤其是在地质条件复杂或者经常面临基础变形问题的地区。与现有技术相比，本发明的无砟轨道***能够有效地减少下部基础变形对轨道的影响，提高铁路线路的稳定性，减少维修工作量，降低维护成本。

进一步的，所述承台与所述桩基顶部一体浇筑成型固定。

采用上述技术方案产生的有益效果是：承台与桩基浇筑成一体，不仅可提高轨道***的结构稳固性，而且能够将轨道***的负荷稳定的传递至桩基。

进一步的，所述轨道梁底端面与所述台座的接触位置设置有弹性垫板。

采用上述技术方案产生的有益效果是：在台座上方设置弹性垫板，用于吸收由列车运行产生的振动和压力，保持轨道梁的稳定，同时还可以通过设置不同厚度的弹性垫板可提供一定的竖向高度调整能力。

进一步的，所述轨道梁两端面与所述台座的接触位置设置有端部限位垫板。

进一步的，所述轨道梁的相对两侧面与所述台座接触位置设有侧方限位垫板。

采用上述技术方案产生的有益效果是：端部限位垫板、侧方限位垫板可限制轨道梁的前后、左右横向移动，防止轨道梁发生水平向偏移，保证轨道***的使用安全。

进一步的，所述桩基外包裹有用于将所述桩基与所述基础隔开的土工布层。

采用上述技术方案产生的有益效果是：能够减小基础局部变形对桩体的变形与受力的影响，保证桩基的稳定支撑性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种隔离基础变形的无砟轨道***应用在路基上时的纵断面结构示意图。

图2为图1中局部A的结构放大示意图。

图3为本发明提供的一种隔离基础变形的无砟轨道***应用在路基上时的横断面结构示意图。

图4为图3中局部B的结构放大示意图。

图5为本发明提供的一种隔离基础变形的无砟轨道***应用在隧道上时的纵断面结构示意图。

图6为本发明提供的一种隔离基础变形的无砟轨道***应用在隧道上时的横断面结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种隔离基础变形的无砟轨道***，包括：

桩基1，桩基1为间隔深埋在基础100内的多个，桩基1顶部露出基础100；

承台2，承台2为多个，其底端分别与多个桩基1顶端固定；

台座3，台座3为多个，其底端分别与多个承台2顶端固定；

轨道梁4，轨道梁4为多个，每个轨道梁4的两端分别承托在相邻两个台座3上，轨道梁4底端与基础100顶端之间具有脱空间隙5；

钢轨6，钢轨6通过扣件7固定在轨道梁4顶端面上。

承台2与桩基1顶部一体浇筑成型固定。

轨道梁4底端面与台座3的接触位置设置有弹性垫板8。

轨道梁4两端面与台座3的接触位置设置有端部限位垫板9。

轨道梁4的相对两侧面与台座3接触位置设有侧方限位垫板10。

桩基1外包裹有用于将桩基1与基础100隔开的土工布层。

具体实施例

如图1-图4，本实施例描述了在一个具体的工程环境中应用本发明的“一种隔离基础变形的无砟轨道***”。该工程环境为一段路基100，其浅层存在软土层101，软土层101因含水量高、土质松软等原因在铁路线路开通以后存在持续性沉降变形，变形量预计可达200mm以上。在这样的地质条件下，既有的无砟轨道***由于变形调整主要依靠扣件，调整能力不足30mm，已无法满足正常运营的平顺性要求。

施工准备：

在施工前，首先进行详细的地质勘察，评估软土层101的深度、分布以及沉降速率。根据勘察结果，设计桩基1的深度和直径，确保其能穿透软土层101，达到下面的稳定土层102。

桩基施工：

使用适当的桩基1施工设备，如静压桩机或旋挖钻机，按设计要求在软土层101下方的稳定土层102中施工桩基1。桩基的材料可以是现浇混凝土桩、预制混凝土桩或钢桩，具体选择取决于设计载荷和施工条件。

承台和台座施工：

在桩基1顶部浇筑承台2，与桩基1形成一体化结构，承台2顶部预留有连接台座3的构件，预留构件可以为预埋钢筋、预留螺栓孔、预留凹槽等方式。待承台2混凝土达到设计强度后，安装台座3，并通过现浇、螺栓或焊接等方式与承台2稳定连接。

轨道梁布置：

在台座3上放置弹性垫板8和水平向限位垫板（包括端部限位垫板9和侧方限位垫板10），弹性垫板8厚度的设计要允许在一定范围内进行调整，以适应台座3施工高程偏差和运营期轨道平顺性的调整，安装轨道梁4，轨道梁4的尺寸根据设计荷载确定。轨道梁4在两端与台座3接触，中部与下部基础之间设有适当的脱空间隙5，以适应梁体跨中的竖向动变形，同时便于轨道梁的安装。

钢轨和扣件安装：

在轨道梁4上安装扣件7，随后放置钢轨6并用扣件7固定。

调整与验收：

完成钢轨6安装后，对轨道***进行精调，确保钢轨的线形符合设计要求。通过载荷测试和实际运营模拟，验证轨道***的稳定性和平顺性是否满足运营需求。

特别说明：

在本实施例中，由于软土层的变形量预计可达200mm，远超过既有无砟轨道的变形调整能力，因此采用本发明的轨道***特别适用。通过在软土层下方稳定土层中设立桩基，并且将承台和台座设计为与桩基一体化，可以保证即使在软土层持续性沉降的情况下，轨道***的支撑状态和平顺性不受影响。本发明提供的***能够适应高达200mm的基础变形，远超现有技术所能适应的范围，从而保障了列车运营的安全性和连续性。

具体实施例

如图5-图6，本实施例描述了在存在大变形的隧道中应用本发明的“一种隔离基础变形的无砟轨道***”。在隧道内部，由于裂隙水的存在，隧道衬砌200外的水压变化会导致隧道底部产生100mm以上的上拱变形。这种变形对轨道平顺性有严重影响，既有的无砟轨道***由于设计限制，无法适应如此大的变形，因此无法满足运营的设计需求。

施工准备：

在隧道衬砌200施工完成后，首先进行详细的检测，以确定裂隙水区域的位置。这可能包括地质雷达探测、声波探测或其他适合的探测技术。通过在预定的裂隙水区域进行钻孔，探测并确定基岩的深度。这一步骤至关重要，因为桩基的设计与基岩深度密切相关。

钻孔和桩基施工：

在隧道衬砌200的预定位置上钻孔至基岩103，随后灌注现浇钢筋混凝土桩，确保每根桩基1都深入基岩103，以提供稳定的支撑。桩身与隧道围岩、衬砌之间设置土工布进行隔离，以减小桩身范围内围岩及衬砌局部变形对桩体的变形与受力的影响。

承台和台座施工：

在桩基1顶部浇筑承台2，与桩基1形成一体化结构，承台2顶部预留有连接台座的构件，预留构件可以为预埋钢筋、预留螺栓孔、预留凹槽等方式。待承台混凝土达到设计强度后，安装台座3，并通过现浇、螺栓或焊接等方式与承台2稳定连接。

仰拱回填层施工：

在台座3施工完成后，浇筑隧道仰拱回填层104，将隧底处理为平整表面，隧底表面与轨道梁的设计下表面间预留一定高度。

轨道梁布置：

在台座3上放置弹性垫板8和水平向限位垫板（包括端部限位垫板9和侧方限位垫板10），弹性垫板8厚度的设计要允许在一定范围内进行调整，以适应台座3施工高程偏差和运营期轨道平顺性的调整，安装轨道梁4，轨道梁4的尺寸根据设计荷载确定。轨道梁4在两端与台座3接触，中部与隧底之间设有适当的脱空间隙5，以适应梁体跨中的竖向动变形，同时便于轨道梁的安装。

钢轨和扣件安装：

在轨道梁4上安装扣件7，随后放置钢轨6并用扣件7固定。

调整与验收：

完成钢轨6安装后，对轨道***进行精调，确保钢轨的线形符合设计要求。通过载荷测试和实际运营模拟，验证轨道***的稳定性和平顺性是否满足运营需求。

本发明的无砟轨道***能够显著提高铁路无砟轨道在复杂地质条件下的稳定性和平顺性，大幅提升无砟轨道应对下部基础变形的适应性，减少维护成本。此外，该***的设计考虑到了现场施工的便利性和经济性，可广泛适用于新建铁路或既有铁路的升级改造。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种隔离基础变形的无砟轨道***的施工方法，其特征在于，无砟轨道***包括：

桩基（1），所述桩基（1）为间隔深埋在基础（100）内的多个，所述桩基（1）顶部露出基础（100）；

承台（2），所述承台（2）为多个，其底端分别与多个所述桩基（1）顶端固定；

台座（3），所述台座（3）为多个，其底端分别与多个所述承台（2）顶端固定；

轨道梁（4），所述轨道梁（4）为多个，每个所述轨道梁（4）的两端分别承托在相邻两个所述台座（3）上，所述轨道梁（4）底端与所述基础（100）顶端之间具有脱空间隙（5）；

钢轨（6），所述钢轨（6）通过扣件（7）固定在所述轨道梁（4）顶端面上；

所述桩基（1）外包裹有用于将所述桩基（1）与所述基础（100）隔开的土工布层；

无砟轨道***的施工方法如下：

步骤1，施工准备：

在隧道衬砌（200）施工完成后，首先进行详细的检测，以确定裂隙水区域的位置，通过在预定的裂隙水区域进行钻孔，探测并确定基岩的深度；

步骤2，钻孔和桩基施工：

在隧道衬砌（200）的预定位置上钻孔至基岩（103），随后灌注现浇钢筋混凝土桩，确保每根桩基（1）都深入基岩（103），以提供稳定的支撑，桩身与隧道围岩、衬砌之间设置土工布进行隔离，以减小桩身范围内围岩及衬砌局部变形对桩体的变形与受力的影响；

步骤3，承台和台座施工：

在桩基（1）顶部浇筑承台（2），与桩基（1）形成一体化结构，承台（2）顶部预留有连接台座的构件，待承台混凝土达到设计强度后，安装台座（3），并通过现浇、螺栓或焊接方式与承台（2）稳定连接；

步骤4，仰拱回填层施工：

在台座（3）施工完成后，浇筑隧道仰拱回填层（104），将隧底处理为平整表面，隧底表面与轨道梁的设计下表面间预留一定高度；

步骤5，轨道梁布置：

在台座（3）上放置弹性垫板（8）和水平向限位垫板，水平向限位垫板包括端部限位垫板（9）和侧方限位垫板（10），弹性垫板（8）厚度的设计要允许在一定范围内进行调整，以适应台座（3）施工高程偏差和运营期轨道平顺性的调整，安装轨道梁（4），轨道梁（4）的尺寸根据设计荷载确定，轨道梁（4）在两端与台座（3）接触，中部与隧底之间设有适当的脱空间隙（5），以适应梁体跨中的竖向动变形，同时便于轨道梁的安装；

步骤6，钢轨和扣件安装：

在轨道梁（4）上安装扣件（7），随后放置钢轨（6）并用扣件（7）固定；

步骤7，调整与验收：

完成钢轨（6）安装后，对轨道***进行精调，确保钢轨的线形符合设计要求，通过载荷测试和实际运营模拟，验证轨道***的稳定性和平顺性是否满足运营需求。

2.根据权利要求1所述的一种隔离基础变形的无砟轨道***的施工方法，其特征在于，所述承台（2）与所述桩基（1）顶部一体浇筑成型固定。

3.根据权利要求1或2所述的一种隔离基础变形的无砟轨道***的施工方法，其特征在于，所述轨道梁（4）底端面与所述台座（3）的接触位置设置有弹性垫板（8）。

4.根据权利要求1或2所述的一种隔离基础变形的无砟轨道***的施工方法，其特征在于，所述轨道梁（4）两端面与所述台座（3）的接触位置设置有端部限位垫板（9）。

5.根据权利要求1或2所述的一种隔离基础变形的无砟轨道***的施工方法，其特征在于，所述轨道梁（4）的相对两侧面与所述台座（3）接触位置设有侧方限位垫板（10）。