用于軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁的糾偏系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁的糾偏系統，高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩的橫向位移糾偏方向的不對稱荷載堆載區地基內由外側至內側依次開設變形槽、掏土孔組、應力釋放孔組和應力解除孔組；高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩的橫向偏移側地基內由內側至外側依次開設第一測斜管、第一孔隙水壓力計、多排高壓定向噴射裝置、第二測斜管、第二孔隙水壓力計和第三測斜管。本實用新型通過對橋墩樁基施加作用力，以橋墩樁基帶動橋梁產生移動，達到橋梁橫向位移糾偏的目的。
【專利說明】
用于軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁的糾偏系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及土木工程技術領域，具體地指一種用于軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁的糾偏系統。【背景技術】
[0002]近年來，我國高速鐵路飛速發展，為了避讓良田、節約用地以及減少軟土變形對路基的影響等，橋梁已經成為高速鐵路線下工程的主要工程類型。鐵路橋梁基礎以粧一承臺基礎為主，這種深基礎型式在控制橋梁的工后沉降方面效果顯著。在線路軌道方面，基于無砟軌道使用壽命長、耐久性好、維修工作量小等優點，我國高速鐵路大量采用無砟軌道。而橋梁單側堆載、基坑開挖或后期養護維修不對稱施工等工程活動均可能導致軟土地區無砟軌道橋梁橫向變形超限，破壞軌道結構的平順性，嚴重時將導致列車傾覆。
[0003]我國大量采用的無砟軌道通常采用縱聯，縱、橫向剛度大，短期內不可修復，且采用傳統的有砟軌道推、拉及撥道等橫向變形糾偏方法對無砟軌道結構破壞大，風險極高。高速鐵路天窗時間短，因軌道結構糾偏影響高鐵運營或停運，不僅造成經濟損失，而且可能產生巨大的負面社會影響。以上因素對糾偏方案的選擇制約很大，導致在橋梁上直接對軌道結構糾偏幾乎不可能。目前尚未發現無需中斷運營的、不破壞軌道結構且風險低的軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁糾偏的方法。【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的就是要提供一種用于軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁的糾偏系統，該系統通過對橋墩粧基施加作用力，以橋墩粧基帶動橋梁產生移動，達到橋梁橫向位移糾偏的目的。該方法依靠高壓定向噴射裝置產生的瞬間噴射壓力進行糾偏，高壓定向噴射裝置是一種根據本項目需要改造的噴射角度可調的高壓噴漿設備，經過現場多次應用改進，技術已成熟，施工質量可控。
[0005]為實現此目的，本實用新型所設計的一種用于軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁的糾偏系統，它包括傳力系統、應力解除與釋放系統和地基變形監測系統，所述傳力系統包括多排高壓定向噴射裝置，應力解除與釋放系統包括變形槽、掏土孔組、應力釋放孔組和應力解除孔組，地基變形監測系統包括第一測斜管、第二測斜管、第三測斜管、第一孔隙水壓力計和第二孔隙水壓力計，其中，高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩的橫向位移糾偏方向的不對稱荷載堆載區地基內由外側至內側依次開設變形槽、掏土孔組、應力釋放孔組和應力解除孔組；
[0006]高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩的橫向偏移側地基內由內側至外側依次開設第一測斜管、第一孔隙水壓力計、多排高壓定向噴射裝置、第二測斜管、第二孔隙水壓力計和第三測斜管。
[0007]本實用新型具有以下幾方面的優點:
[0008](1)本實用新型以高壓定向噴射裝置產生瞬間噴射壓力引起的超孔隙水壓力為作用力進行糾偏，高壓定向噴射裝置是一種噴射角度可調的高壓噴漿設備，經過現場多次應用改進，技術已成熟，施工質量可控。
[0009](2)本實用新型可根據實際工效確定高壓定向噴射裝置施作的數量，即高壓定向噴射裝置施工排數及每排的數量，操作靈活可控。
[0010](3)本實用新型中，技術人員通過觀測線上軌道板位移監測點、梁體位移監測點、 橋墩位移監測點、防撞墻位移監測點、軌道板中心位移監測點、深層土體變形監測裝置、超孔隙水壓力監測裝置，可將糾偏過程中軌道結構、梁體與橋墩的位移或變形狀態，及時反饋給施工人員，施工人員根據上述應力或變形狀態調整旋噴粧施工技術參數，避免了糾偏過程中因高壓定向噴射裝置壓力過大對橋梁粧基、橋梁結構和軌道結構造成不利的影響，從而提高了糾偏的可控性。
[0011]本實用新型提出的糾偏結構能更好的適用于軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁糾偏，具有廣闊的應用前景。【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的橫斷面示意圖；
[0013]圖2為本實用新型的平面示意圖。[〇〇14]其中，1 一傳力系統、1.1 一多排高壓定向噴射裝置、2—應力解除與釋放系統、 2 ? 1—變形槽、2 ? 2—掏土孔、2 ? 3—應力釋放孔、2.4—應力解除孔、3 ? 1—軌道變形監測系統、3.2—橋梁墩臺變形監測系統、3.3—地基變形監測系統、3.1.1 —軌道板中心位移監測點、3.2.1—梁體位移監測點、3.2.2—橋墩位移監測點、3.2.3 —防撞墻位移監測點、 3.3.1—第一測斜管、3.3.2—第一孔隙水壓力計、3.3.3—第二測斜管、3.3.4—第三測斜管、3.3.5—第二孔隙水壓力計、4一高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩、4.1一不對稱荷載堆載區地基、4.2—橫向偏移側地基、4.3—高速鐵路無砟軌道橋梁軌道板、4.4一高速鐵路無砟軌道橋梁梁體、4.5—高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩墩臺、4.6—高速鐵路無砟軌道橋梁防撞墻、 4.7—高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩承臺。【具體實施方式】
[0015]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明:
[0016]如圖1和圖2所述的用于軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁的糾偏系統，它包括傳力系統1、應力解除與釋放系統2和地基變形監測系統3.3,所述傳力系統1包括多排高壓定向噴射裝置1.1，應力解除與釋放系統2包括變形槽2.1、掏土孔組、應力釋放孔組和應力解除孔組，地基變形監測系統3.3包括第一測斜管3.3.1、第二測斜管3.3.3、第三測斜管 3.3.4、第一孔隙水壓力計3.3.2和第二孔隙水壓力計3.3.5，其中，高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩4的橫向位移糾偏方向的不對稱荷載堆載區地基4.1內由外側至內側依次開設變形槽 2 ? 1、掏土孔組、應力釋放孔組和應力解除孔組；
[0017]高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩4的橫向偏移側地基4.2內由內側至外側依次開設第一測斜管3.3.1、第一孔隙水壓力計3.3.2、多排高壓定向噴射裝置1.1、第二測斜管3.3.3、 第二孔隙水壓力計3 ? 3 ? 5和第三測斜管3 ? 3 ? 4。[〇〇18]上述技術方案中，高壓定向噴射裝置1.1施工產生的瞬間噴射壓力引起軟土地基產生超孔隙水壓，超孔隙水壓消散過程中帶動地基土體蠕變，由土體蠕變引起橋墩粧基產生橫向變形，進而帶動橋墩、梁體以及上部軌道結構整體位移。
[0019]上述技術方案中，變形槽2.1采用專用取土設備結合人工開挖開槽形成，作用為土體卸載，解除土體壓力，掏土孔組、應力釋放孔組和應力解除孔組根據孔徑和孔深等要求， 采用不同鉆機沿線路縱向一定間隔施作而成。
[0020]上述技術方案中，它還包括軌道變形監測系統3.1，所述軌道變形監測系統3.1包括軌道板中心位移監測點3.1.1，高速鐵路無砟軌道橋梁軌道板4.3上設有軌道板中心位移監測點3.1.1。
[0021]上述技術方案中，它還包括橋梁墩臺變形監測系統3.2,所述梁墩臺變形監測系統 3.2包括梁體位移監測點3.2.1、橋墩位移監測點3.2.2和防撞墻位移監測點3.2.3，高速鐵路無砟軌道橋梁梁體4.4底部斜面設置梁體位移監測點3.2.1，高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩 4的側面設置上下兩個橋墩位移監測點3.2.2，高速鐵路無砟軌道橋梁防撞墻4.6的頂部均設置防撞墻位移監測點3.2.3。
[0022]上述技術方案中，地基變形監測系統3.3、橋梁墩臺變形監測系統3.2和軌道變形監測系統3.1組成監測系統，監測系統用于監測糾偏過程中軌道結構、橋梁梁體及墩臺、地基的位移及變形狀態，反饋并及時調整高壓定向噴射裝置1.1的施工技術參數，防止軌道結構、橋墩或梁體位移、變形過大，導致橋梁的梁體結構和軌道結構受到破壞，從而確保糾偏有序可控進行，并使糾偏滿足設計要求。其中，軌道變形監測系統3.1用于監測糾偏過程中軌道結構的位移、變形狀態;橋梁墩臺變形監測系統3.2用于監測糾偏過程中橋墩、梁體及防撞墻的位移、變形狀態;地基變形監測系統3.3用于監測糾偏過程中地基土的深層水平位移變化、超孔隙水壓力的消散過程，并以此指導糾偏施工參數。[〇〇23]上述技術方案中，所述掏土孔組包括多個掏土孔2.2，多個掏土孔2.2沿線路縱向布置成一排，所述應力釋放孔組包括多個應力釋放孔2.3，多個應力釋放孔2.3沿線路縱向布置成一排，所述應力解除孔組包括多個應力解除孔2.4，多個應力解除孔2.4沿線路縱向布置成一排；
[0024]所述高壓定向噴射裝置1.1具有2?7排，相鄰兩排高壓定向噴射裝置1.1的軸心之間的間距為0.5m。[〇〇25]上述技術方案中，所述變形槽2.1槽寬范圍為1.2?1.5m，變形槽2.1的槽深范圍為 1.9?2.lm，優選為2m，變形槽2.1的槽長與高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩承臺4.7的寬度相等。[〇〇26]上述技術方案中，一排掏土孔2.2位于高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩承臺4.7邊界外 2.8?3.1m，優選為3m，每個掏土孔2.2的孔徑相等且孔徑范圍為125?130mm，優選為127mm， 相鄰兩個掏土孔2.2的軸心之間的間距相等且間距范圍為0.9?1.lm，優選為lm，每個掏土孔2.2的孔深相等且孔深范圍為高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩承臺4.7底面以下9?11m，優選為 10m。[〇〇27] 一排應力釋放孔2.3位于高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩承臺4.7邊界外2?2.2m，優選為2m，每個應力釋放孔2.3的孔徑相等且孔徑范圍為0.25?0.35m，優選為0.3m，相鄰兩個應力釋放孔2.3的軸心之間的間距相等且間距范圍為1.9?2.1m，優選2m，每個應力釋放孔 2.3的孔深相等且孔深范圍為高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩承臺4.7底面以下9?11m，優選為1 Om，每個應力釋放孔2.3內均填充袋裝砂卵石。
[0028] —排應力解除孔2.4位于高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩承臺4.7邊界外0.5?lm，每個應力解除孔2.4的孔徑相等且孔徑范圍為290?310mm，優選為300m，相鄰兩個應力解除孔 2.4的軸心之間的間距相等且間距范圍為0.25?0.33m，優選為0.3m，每個應力解除孔2.4的孔深相等且孔深范圍為高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩承臺4.7底面以下1.8?2.1m，優選為 2m。上述應力釋放孔2.3用于加快孔隙水壓力的消散，掏土孔2.2用于釋放深層土體和淺層土體的土體壓力，應力解除孔2 ? 4用于解除高速鐵路橋梁糾偏過程中產生的阻力。[〇〇29]上述技術方案中，第一測斜管3.3.1的軸心距離高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩墩臺 4.5邊界lm，第一孔隙水壓力計3.3.2的軸心距離高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩墩臺4.5邊界 1.5m，第二測斜管3.3.3的軸心距離高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩墩臺4.5邊界7.5m，第二孔隙水壓力計3.3.5的軸心距離高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩墩臺4.5邊界8m，第三測斜管 3.3.4的軸心距離高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩墩臺4.5邊界8.5m;
[0030]第一排高壓定向噴射裝置1.1中相鄰兩個高壓定向噴射裝置1.1的軸心之間的間距為0.4m，其它排中相鄰兩個高壓定向噴射裝置1.1的軸心之間的間距為0.5m，靠近高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩墩臺4.5邊界為第一排。第一排高壓定向噴射裝置1.1中相鄰兩個高壓定向噴射裝置1.1的間距小，用于形成一個帷幕，保證糾偏的效果。[〇〇31] 一種利用上述系統進行軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁糾偏的方法，該方法無需中斷運營、不破壞軌道結構、風險低且技術成熟，適用于運營高速鐵路無砟軌道橋梁的糾偏，具體包括如下步驟:
[0032]步驟1:在高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩4的橫向位移糾偏方向的不對稱荷載堆載區地基4.1內由外側至內側依次施作變形槽2.1、一排掏土孔2.2、一排應力釋放孔2.3和一排應力解除孔2.4,解除橋梁糾偏產生的阻力；
[0033]步驟2:在發生橫向位移的高速鐵路無砟軌道橋梁梁體4.4底部斜面設置梁體位移監測點3.2.1，在發生橫向位移的高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩4的側面設置上下兩個橋墩位移監測點3.2.2,在發生橫向位移的高速鐵路無砟軌道橋梁防撞墻4.6的頂部設置防撞墻位移監測點3.2.3，在高速鐵路無砟軌道橋梁軌道板4.3上設置軌道板中心位移監測點3.1.1;
[0034]在高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩4的橫向偏移側地基4.2內由內側至外側依次開設第一測斜管3.3.1、第一孔隙水壓力計3.3.2、第二測斜管3.3.3、第二孔隙水壓力計3.3.5和第三測斜管3.3.4;
[0035]步驟3:在高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩4的橫向偏移側地基4.2內施作多排高壓定向噴射裝置1.1，所述多排高壓定向噴射裝置1.1位于第一孔隙水壓力計3.3.2和第二測斜管3.3.3之間，以多排高壓定向噴射裝置1.1產生的瞬間噴射壓力引起的超孔隙水壓力為作用力對軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁進行糾偏，糾偏過程中，對軌道板中心位移監測點3.1.1、梁體位移監測點3.2.1、橋墩位移監測點3.2.2、防撞墻位移監測點3.2.3、第一測斜管3.3.1、第一孔隙水壓力計3.3.2、第二測斜管3.3.3、第二孔隙水壓力計3.3.5和第三測斜管3.3.4進行觀測，當梁體位移監測點3.2.1、橋墩位移監測點3.2.2、防撞墻位移監測點3 ? 2 ? 3、第一測斜管3 ? 3 ? 1、第一孔隙水壓力計3 ? 3 ? 2、第二測斜管3 ? 3 ? 3、第二孔隙水壓力計3.3.5和第三測斜管3.3.4中的所有監測數據達到糾偏設計要求時，停止施工，即完成軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁的糾偏。
[0036]上述技術方案中，所述變形槽2.1開挖后填塞硬質泡沫，糾偏施工完成后采用碎石加3 %水泥封填密實;每個應力釋放孔2.3開挖后均填充袋裝砂卵石；
[0037]步驟3中糾偏采用兩臺高壓定向噴射裝置在線路縱向上對稱施作(以縱線為中心線，兩側同步對稱施工)，橫向施作2?7排高壓定向噴射注漿。
[0038]上述技術方案的步驟3中，在高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩4的橫向偏移側地基4.2 內施作多排高壓定向噴射裝置1.1時，先開展第一排高壓定向噴射注漿，再根據實際工效施作第2?7排高壓定向噴射注漿。[〇〇39]本實用新型的實施主要由傳力系統、應力解除與釋放系統和監測系統三大部分組成。該方法通過對橋墩粧基施加作用力，以橋墩粧基帶動橋梁產生移動，達到橋梁橫向位移糾偏的目的。該方法依靠高壓定向噴射裝置產生的瞬間噴射壓力進行糾偏，高壓定向噴射裝置是一種根據本項目需要改造的噴射角度可調的高壓噴漿設備，經過現場多次應用改進，技術已成熟，施工質量可控。本實用新型有效解決了現有技術方案工程難以實施、風險大且不適用于軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁橫向位移糾偏的問題。
[0040]本說明書未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。
【主權項】
1.一種用于軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁的糾偏系統，其特征在于:它包括傳 力系統(1)、應力解除與釋放系統(2)和地基變形監測系統(3.3)，所述傳力系統(1)包括多 排高壓定向噴射裝置(1.1)，應力解除與釋放系統(2)包括變形槽(2.1)、掏土孔組、應力釋 放孔組和應力解除孔組，地基變形監測系統(3.3)包括第一測斜管(3.3.1)、第二測斜管(3.3.3)、第三測斜管(3.3.4)、第一孔隙水壓力計(3.3.2)和第二孔隙水壓力計(3.3.5)，其 中，高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩(4)的橫向位移糾偏方向的不對稱荷載堆載區地基(4.1)內 由外側至內側依次開設變形槽(2.1)、掏土孔組、應力釋放孔組和應力解除孔組；高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩(4)的橫向偏移側地基(4.2)內由內側至外側依次開設第 一測斜管(3.3.1)、第一孔隙水壓力計(3.3.2)、多排高壓定向噴射裝置(1.1)、第二測斜管(3.3.3)、第二孔隙水壓力計(3.3.5)和第三測斜管(3.3.4)。2.根據權利要求1所述的用于軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁的糾偏系統，其特 征在于:它還包括軌道變形監測系統(3.1)，所述軌道變形監測系統(3.1)包括軌道板中心 位移監測點(3.1.1)，高速鐵路無砟軌道橋梁軌道板(4.3)上設有軌道板中心位移監測點 (3丄1)〇3.根據權利要求1所述的用于軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁的糾偏系統，其特 征在于:它還包括橋梁墩臺變形監測系統(3.2)，所述梁墩臺變形監測系統(3.2)包括梁體 位移監測點(3.2.1)、橋墩位移監測點(3.2.2)和防撞墻位移監測點(3.2.3)，高速鐵路無砟 軌道橋梁梁體(4.4)底部斜面設置梁體位移監測點(3.2.1)，高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩 (4)的側面設置橋墩位移監測點(3.2.2)，高速鐵路無砟軌道橋梁防撞墻(4.6)的頂部均設 置防撞墻位移監測點(3.2.3)。4.根據權利要求1所述的用于軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁的糾偏系統，其特 征在于:所述掏土孔組包括多個掏土孔(2.2)，多個掏土孔(2.2)沿線路縱向布置成一排，所 述應力釋放孔組包括多個應力釋放孔(2.3)，多個應力釋放孔(2.3)沿線路縱向布置成一 排，所述應力解除孔組包括多個應力解除孔(2.4)，多個應力解除孔(2.4)沿線路縱向布置 成一排；所述高壓定向噴射裝置(1.1)具有2?7排，相鄰兩排高壓定向噴射裝置(1.1)的軸心之 間的間距為0.5m。5.根據權利要求1所述的用于軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁的糾偏系統，其特 征在于:所述變形槽(2.1)槽寬范圍為1.2?1.5m，變形槽(2.1)的槽深范圍為1.9?2.lm，變 形槽(2.1)的槽長與高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩承臺(4.7)的寬度相等。6.根據權利要求4所述的用于軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁的糾偏系統，其特 征在于:一排掏土孔(2.2)位于高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩承臺(4.7)邊界外2.8?3.1m，每 個掏土孔(2.2)的孔徑相等且孔徑范圍為125?130mm，相鄰兩個掏土孔(2.2)的軸心之間的 間距相等且間距范圍為0.9?1.1m，每個掏土孔(2.2)的孔深相等且孔深范圍為高速鐵路無 砟軌道橋梁橋墩承臺(4.7)底面以下9?11m。7.根據權利要求4所述的用于軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁的糾偏系統，其特 征在于:一排應力釋放孔(2.3)位于高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩承臺(4.7)邊界外2?2.2m， 每個應力釋放孔(2.3)的孔徑相等且孔徑范圍為0.25?0.35m，相鄰兩個應力釋放孔(2.3) 的軸心之間的間距相等且間距范圍為1.9?2.1m，每個應力釋放孔(2.3)的孔深相等且孔深范圍為高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩承臺(4.7)底面以下9?11m，每個應力釋放孔(2.3)內均 填充袋裝砂卵石。8.根據權利要求4所述的用于軟土地區運營高速鐵路無砟軌道橋梁的糾偏系統，其特 征在于:一排應力解除孔(2.4)位于高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩承臺(4.7)邊界外0.5?lm， 每個應力解除孔(2.4)的孔徑相等且孔徑范圍為290?310mm，相鄰兩個應力解除孔(2.4)的 軸心之間的間距相等且間距范圍為0.25?0.33m，每個應力解除孔(2.4)的孔深相等且孔深 范圍為高速鐵路無砟軌道橋梁橋墩承臺(4.7)底面以下1.8?2.lm。
【文檔編號】E02D35/00GK205591267SQ201620352302
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月25日
【發明人】陳仕奇, 陳占, 彭志鵬, 孫宏林, 周青爽, 鄔強, 孟長江, 李丹, 午師敏, 涂勇, 周勇, 梁龍標, 何新輝
【申請人】中鐵第四勘察設計院集團有限公司