[发明专利]一种顶管下穿既有运营铁路施工的沉降控制装置及方法

说明书

本发明公开了一种顶管下穿既有运营铁路施工的沉降控制装置及方法，本发明在轨枕上设置沉降测量单元，通过激光笔在屏幕标尺上进行定位，当轨枕发生塌陷或隆起时，会使对应位置上的屏幕标尺上升或下降，从而改变激光笔照射的位置，屏幕标尺将改变数据发送至控制单元中，对轨枕形变进行采集；通过在轨枕下方的土体内设置沉降控制单元，在轨枕发生沉降或隆起时，控制单元采集到沉降或隆起数据，并确定变形所对应的屏幕标尺，并控制对应位置上的气囊进行充气或放气，达到包装轨道平直的目的，本发明能够在顶管下穿既有铁路的施工情况，保证轨道的平直，避免施工时地表发生沉降或隆起，对轨道上车辆所造成的影响。

技术领域

本发明属于顶管施工领域，具体涉及一种顶管下穿既有运营铁路施工的沉降控制装置及方法。

背景技术

近几年交通基建事业得到的前所未有的发展，越来越多的铁路、公路、地铁及管涵投入建设，如此多的工程建设，不可避免的存在现有施工下穿或上跨既有建筑物的情况，其中顶管下穿既有运营铁路就是一种典型的形式。

顶管下穿既有运营铁路常常造成不利影响，如引起既有运营铁路轨道沉降过大，威胁运营安全，另外上方行车荷载的存在对下方顶管的施工也造成不利影响，增加施工难度，严重减缓施工进度。目前关于顶管下穿既有运营铁路也发展了一些辅助施工措施，如减少列车运营频率，降低列车运行速度，通过注浆加固铁路下方土体等，这些现有的措施虽然也有一些效果，但也有其固有的缺点，如无论是降低列车运营频率还是降低列车运行速度都会对列车运行计划造成影响，甚至导致列车延误；通过注浆加固土体常常存在注浆压力控制不佳，导致注浆效果不佳或者注浆压力过大引起轨道隆起，也对行车有一定威胁。随着基建设施越来越来越多，顶管下穿既有铁路的情况也越来越多，目前还没有一种较好的顶管下穿既有运营铁路的沉降控制方法。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种顶管下穿既有运营铁路施工的沉降控制装置及方法，能够确保顶管施工过程中上部铁路轨道平顺，保障列车运营安全。

为了达到上述目的，一种顶管下穿既有运营铁路施工的沉降控制装置，包括沉降测量单元和沉降控制单元；

沉降测量单元包括基点、若干激光笔和若干屏幕标尺，基点固定在不受施工沉降影响的地面上，所有屏幕标尺分布在轨枕上，所有激光笔固定在基点上，激光笔指向对应的屏幕标尺；

沉降控制单元包括设置在轨枕下方土体内的若干气囊，气囊连接对应的充气装置，所有充气装置连接控制单元，控制单元连接所有屏幕标尺；

屏幕标尺用于采集激光笔指向屏幕标尺上的位置信息，并将位置信息发送至控制单元；

控制单元用于根据屏幕标尺发送来的位置信息，控制对应的充气装置进行充气或放气的工作，使得屏幕标尺始终处于零点。

基点通过支撑杆连接所有激光笔。

每个屏幕标尺的高度不同，每个屏幕标尺对应的激光笔通过竖杆调整高度。

气囊与屏幕标尺的数量相同，每个气囊设置在对应屏幕标尺的下方。

每个气囊连接有压力表，通过压力表判定气囊工作情况。

气囊采用高强橡胶材料，满足上方传递的承载力要求。

一种顶管下穿既有运营铁路施工的沉降控制装置的布设方法，包括以下步骤：

步骤一，在不受沉降影响的地面上选定基点，在基点上安装激光笔；

步骤二，在轨枕上竖直安装竖杆，在竖杆顶部安装屏幕标尺；

步骤三，调整激光笔和屏幕标尺，使得每一个激光笔对应一个屏幕标尺，将屏幕标尺与控制单元连接；

步骤四，挖除轨枕下方的土体，将若干个独立气囊置于土体内，并将所有气囊的充气装置与控制单元连接，回填轨枕下方的土体；