一種橫向拔鋼軌後進行軌道板更換的系統及方法與流程
2023-12-09 00:40:21 2
本發明屬於高速鐵路軌道結構病害整治技術領域，具體地指一種板式無砟軌道結構傷損軌道板的更換系統及方法。
背景技術：
近年來，高速鐵路在我國得到了飛速發展。對於運營速度達250km/h的線路，均採用無砟軌道結構。作為無砟軌道結構中的主力軍，板式無砟軌道結構（crtsⅰ型、crtsⅱ型、crtsⅲ型）在我國高速鐵路建設得到了大規模的應用。板式無砟軌道結構主要由鋼軌、扣件、軌道板、砂漿（自流平混凝土）填充層、混凝土底座組成。作為一種鋼筋混凝土結構，在環境及列車荷載的作用下，軌道板不可避免地會發生劣損、破壞，高鐵運營線路面臨著「天窗時間」進行軌道板更換的需求。此外，部分軌道板由於生產質量差的原因劣損加快或由於外部撞擊造成傷損，使軌道板更換的現實需求大大提前。
由於高鐵運營線路只能在天窗時間開展維修工作，無法採用大型設備，而軌道板長度大於5m，厚度大於0.20m，寬度大於2.5m，每塊軌道板重量5噸以上，如何在有限的天窗時間內、在不採用大型機具的情況下對劣損軌道板進行更換是擺在工務人員面前的一大難題。此外，由於軌道結構線路分為直線段、曲線段，曲線超高段，不同地段的軌道結構進行軌道板更換時，對工藝的要求也不同，特別是曲線超高段的軌道板，更換難度更大。
國內外目前對軌道板更換技術的研究尚處於研究階段。工務部門在天窗時間進行軌道板更換採用的方法是「切軌更換法」，即在進行軌道板更換時，先將待更換軌道板及其前後一定長度鋼軌切割、移除，再用軌道車的起吊設備將傷損軌道板移出、新軌道板移入，然後重新焊接鎖定鋼軌。該方法有利之處是軌道板舊板移除及新板吊入較為簡單，存在的最大問題是必須在換板前對鋼軌進行切割、移除。一方面這意味著換板後還須開展鋼軌焊接、打磨以及焊縫探傷等專項工作，大大增加了整治投入，另外，每一處切縫意味著一處鋼軌接頭，而焊接對鋼軌損傷較大，形成新的安全風險點，此外，這種方法工效低，投入人力多，一般來說，需要三個天窗才能完成一塊板的更換。可以說，這是一種不得已而為之的方法。
專利「一種板式無砟軌道軌道板更換裝置及更換方法（201310108682.3）」提供了一種不切斷鋼軌進行板式無砟軌道軌道板更換裝置及更換方法，即對鋼軌進行頂升後，從側面移出或移進軌道板進行軌道板更換的方法。該方法避免了「切軌更換法」對鋼軌的傷損，但存在的不足是工裝較重，工序複雜，不適于于天窗時間施工，同時，其工法只適應於直線段軌道板的更換，無法進行曲線超高段軌道板更換。專利「一種地鐵換板車及包含該地鐵換板車的換板機組（201420251605.3）」也存在設備大型化、複雜化的問題，不適應於天窗時間施工。
研究一種不切鋼軌、工裝簡單、工序簡便，適用於直線、曲線超高段的軌道板更換成套技術是本領域亟待解決的問題。
技術實現要素：
本發明的目的在於解決上述問題，提供一種橫向拔軌後進行軌道板更換的系統及方法。主要技術方案是通過橫向拔軌後進行軌道板的更換。一方面鋼軌橫向鋼度小，橫向拔軌所需的力遠小於垂直頂軌所需的力，在實施中更可控，且不易對鋼軌造成損傷，完全可以進行橫向頂推；二方面鋼軌拔開後，相應釋放出軌道結構垂直起吊所需的空間，對於直線段、曲線超高段均可對軌道板採用垂直起吊的方法進行移除及更換，避免了既有技術從側面更換軌道板帶來的工裝重量大、工序複雜、不適應曲線超高段等一系列問題，也解決了切鋼軌後才能垂直起吊帶來的一系列問題；三是所需的工裝設備小型化，作業工效快，適應於高鐵「天窗時間」養護維修的要求。
主要技術發明內容如下。
一種橫向拔鋼軌後進行軌道板更換的系統及方法。所述系統包括鋼軌實際鎖定軌溫及當前軌溫測試設備、鋼軌應力應變測試設備、鋼軌橫向頂推設備、軌道板運輸設備、軌道板吊裝設備、測量裝置、鋼軌回拔裝置。所述方法包括在被更換軌道板前後一定距離線路上設立反力檔塊或反力裝置，在鋼軌上設立頂推點，鬆開一定長度扣件，採用頂推設備將鋼軌頂推至被更換軌道板外側，解除被更換板四周約束，採用垂直起吊方式進行舊板的移除及新板的就位。
所述鋼軌實際鎖定軌溫及當前軌溫測試設備精度為0～2℃；所述橫向頂推裝置由反力檔塊或反力裝置、頂推千斤頂、球形調節閥、鋼軌夾頭組成，在被更換板前後凸形擋臺上或軌道板上固定。
所述橫向拔鋼軌後進行軌道板更換的方法包括以下步驟：（1）設立頂推反力擋塊或反力裝置；（2）測量實際軌溫及鋼軌鎖定溫度的溫差（t1）；（3）確定鋼軌橫向頂移距離；（4）鬆開被更換軌道板及其前後一定長度鋼軌扣件系統的錨固螺栓；（5）在頂推點設立鋼軌夾頭，在反力裝置及鋼軌夾頭間安裝頂推裝置，將鋼軌橫向頂推至被更換軌道板外側；（6）標識被更換軌道板平面相對位置，解除被更換板四周約束，利用精調裝置頂升軌道板使其與下部填充層脫離；（7）對被更換軌道板進行垂直起吊，移除，將新板垂直吊入被更換軌道板位置；（8）鬆開橫向頂推裝置，將鋼軌回拔、扣緊；（9）恢復軌道板的限位，恢復軌道板與填充層間粘接；（10）對線路進行精調，開通運營。
所述頂推反力檔及反力裝置在被更換板左右兩側對稱設立。
所述鋼軌扣件系統鬆開長度根據實際軌溫及鋼軌鎖定溫度的溫差、鋼軌橫向頂推量確定。
所述橫向頂推時，時時監測鋼軌頂推力。
所述橫向頂推裝置為液壓千斤頂、機械推桿；頂推時左右鋼軌分別進行頂推，獨立控制，可持續頂推也可分階段頂推。
所述橫向頂推時，左右鋼軌採用頂推千斤頂分別進行頂推，獨立控制，可持續頂推也可分階段頂推。
所述約束為軌道板限位約束，如凸形擋臺與板間的凸臺樹脂，寬窄接縫及鎖件、側向擋塊。
附圖說明
圖1：本發明所提供的典型無砟軌道軌道板更換橫向撥軌示意圖；
附圖標記說明：1-待更換軌道板；2-待更換軌道板相鄰軌道板；3-機械推桿；4-千斤頂。
具體實施方式
下面通過實施例，對本發明的技術方案做進一步的具體說明。
實施例1：本發明實施例提供了一種crtsⅰ型板式無砟軌道結構的軌道板更換方法，所述方法包括以下內容：
（1）在被更換板兩側的凸形擋臺上採用植筋的方式固定「t」形擋塊。植筋前查看凸形擋臺鋼筋布置圖，避免植筋時傷損鋼筋。「t」形擋塊採用底面長30cm,寬30cm的鋼板及長30cm,高15cm鋼板焊接而成，鋼板厚度1cm；
（2）測量鋼軌鎖定溫度31.2℃，鋼軌實測溫度12.5℃。兩者差值18.7℃；
（3）對於crtsⅰ型板，橫向拔道量60cm；
（4）根據溫差及橫向拔道量，計算得扣件鬆開長度50m；
（5）以被更換板中線為對稱軸，左右各鬆開扣件的錨固螺栓25m；
（6）在固定「t」形擋塊對應的左右鋼軌側面安裝負軌頂推夾持裝置；
（7）在頂推點對應的鋼軌側面粘貼應力測試裝置；
（8）在固定「t」形擋塊及鋼軌夾持裝置間安放頂推千斤頂，對鋼軌進行橫向頂推。頂推過程中監測鋼軌內應力變化情況；
（9）橫向頂推70cm。實測鋼軌最大應力920n。鎖定頂推千斤頂；
（10）測量被更換軌道板的平面相對位置；
（11）鑿除被更換板兩側凸臺內的凸臺樹脂，採用軌道吊垂直起吊被更換板，將其吊裝到平板車上；
（12）採用軌道吊將新板吊入，採用測量設備對新軌道板的位置進行控制；
（13）鬆開頂推千斤頂，將鋼軌回拔，鎖定；
（14）澆築凸臺樹脂，對新軌道板與砂漿間的離縫採用力學性能與砂漿一致的彈性聚氨酯材料進行填充；
（15）對線路進行精調，開通運營。
實施例2：本發明實施例提供了一種crtsⅱ型板式無砟軌道結構的軌道板更換方法，所述方法包括以下內容：
（1）在被更換板兩側的軌道板上採用植筋的方式固定「t」形擋塊。植筋前查看軌道板鋼筋布置圖，避免植筋時傷損鋼筋。「t」形擋塊採用底面長40cm,寬30cm的鋼板及長40cm,高15cm鋼板焊接而成，鋼板厚度1cm；
（2）測量鋼軌鎖定溫度29.0℃，鋼軌實測溫度15℃。兩者差值14℃；
（3）對於crtsⅱ型板，橫向拔道量80cm；
（4）根據溫差及橫向拔道量，計算得扣件鬆開長度30m；
（5）以被更換板中線為對稱軸，左右各鬆開扣件的錨固螺栓15m；
（6）在固定「t」形擋塊對應的左右鋼軌側面安裝負軌頂推夾持裝置；
（7）在頂推點對應的鋼軌側面粘貼應力測試裝置；
（8）在固定「t」形擋塊及鋼軌夾持裝置間安放頂推千斤頂，對鋼軌進行橫向頂推。頂推過程中監測鋼軌內應力變化情況；
（9）橫向頂推80cm。實測鋼軌最大應力830n。鎖定頂推千斤頂；
（10）測量被更換軌道板的平面相對位置；
（11）鑿除被更換板兩側寬窄接縫混凝土，採用精調抓將軌道板頂升，使其與砂漿層脫離。採用軌道吊垂直起吊被更換板，將其吊裝到平板車上；
（12）採用軌道吊將新板吊入，採用測量設備對新軌道板的位置進行控制；
（13）鬆開頂推千斤頂，將鋼軌回拔，鎖定；
（14）澆築寬窄接縫混凝土，對新軌道板與砂漿間的離縫採用力學性能與砂漿一致的環氧樹酯進行填充；
（15）對線路進行精調，開通運營。
上述的對實施例的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能夠理解和應用本發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限於這裡的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，對於本發明做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。