一种现场改造的小半径工字型尖轨伸缩调节器及其改造施工方法与流程

1.本发明属于铁路工程领域，具体涉及一种现场改造的小半径工字型尖轨伸缩调节器及其改造施工方法。


背景技术：

2.由于桥梁与地面之间由于材质不同，现在一般在设置轨道时需要在连接处设置伸缩调节器，这样对于过去未设置伸缩调节器的轨道线路就有必要进行改造，在连接处添设伸缩调节器，提升过去轨道线路运行可靠性。一些桥梁原先采用火车汽车均可上路的混合路面结构，一般都是采用槽型轨或工字轨埋设在设置好的承轨槽中，在以沙土填实内部，顶部根据需要采用混泥土做成支撑路面，而其他部分则以强度更高的钢筋混凝土铺成路面。这时改造方案会受到原先设置的轨道结构影响，尤其是难以破坏和修复的钢筋混凝土路面对伸缩调节器的可布置空间造成较大限制，在改造时受原有轨道所用承轨槽需要设置尖轨上导曲线半径比现有技术更小、伸缩调节器宽度更小并能在改造后适用合理竖曲线轨道的新型伸缩调节器。而进行伸缩调节器改造，由于已有桥梁还需要考虑到施工过程可能有通行汽车的需要，因此改造只能在桥梁使用过程中有限的天窗期进行，因此需要在结构和施工方式上都进行改进，以大幅提高施工效率满足。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种现场改造的小半径工字型尖轨伸缩调节器，用于解决现有技术中对混合路面上钢轨改造添设伸缩调节器存在原有承轨槽空间不足，改造过程可利用的天窗期时间有限，从而在保证安全可靠的前提下改造可行性受到影响的技术问题。
4.所述的一种现场改造的小半径工字型尖轨伸缩调节器，包括连续大铁板、盖板结构、垫板组件和扣件系统，改造现场路面具有设置钢轨的承轨槽，所述承轨槽底部的道床上锚固有沿所述道床延伸的所述连续大铁板，若干所述垫板组件和所述盖板结构沿所述连续大铁板设置，所述垫板组件通过所述扣件系统固定在所述连续大铁板上，所述盖板结构固定在所述连续大铁板上覆盖所述基本轨或所述尖轨的轨头到所述承轨槽边缘的区域，所述垫板组件上固定有导向轨撑、固定轨撑、基本轨和尖轨，所述垫板组件包括滑台垫板和调高垫，所述调高垫设于所述滑台垫板与所述连续大铁板之间，各个垫板组件中的调高垫厚度根据竖曲线在对应位置的设定高度设置。
5.优选的，所述盖板结构包括垂直焊接在所述连续大铁板上的支撑座和通过螺栓固定在所述支撑座顶部的盖板，所述盖板包括工作边盖板和非工作边盖板，所述非工作边盖板设于所述伸缩调节器靠外一侧为水平板一，所述工作边盖板包括水平板二和l型板，所述水平板二到工作边留有供车轮轮缘通过的预留空间，所述l型板的竖直部焊接在所述水平板二底部而水平部从所述预留空间下方伸出抵接在对应的尖轨或基本轨的轨头底面。
6.优选的，所述盖板到所述承轨槽的开口处侧壁之间设有防水密封条一，所述l型板
到轨头底面之间设有防水密封条二，所述非工作边盖板到基本轨的轨头之间设有防水密封条三，所述防水密封条二和所述防水密封条三的弹性可压缩行程与所述基本轨的轨头在伸缩过程中产生的横向偏移距离相适应。
7.优选的，所述尖轨采用与基本轨型号相同的轨道切割改造而成，高度与基本轨相同，所述基本轨轨底与尖轨轨底相抵接且抵接的贴合面与二者轨头部分的贴合面具有相同的导曲线。
8.优选的，所述导向轨撑设于所述基本轨的外侧，所述导向轨撑的底部通过螺栓固定的弹性夹固定在所述垫板组件上，所述导向轨撑的支撑部支撑在所述基本轨的轨腰侧面；所述导向轨撑的支撑部具有三处凸出撑点用于支撑所述基本轨，所述凸出撑点包括分别对应轨腰上下两端的上凸出撑点和下凸出撑点，还包括对应所述轨底的伸出部分上面的底凸出撑点，通常情况下所述上凸出撑点和所述下凸出撑点抵接在轨腰上，所述底凸出撑点与所述轨底之间留有间隙。
9.优选的，所述固定轨撑包括尖轨固定轨撑，所述固定轨撑的底部焊接在所述垫板组件上，所述尖轨固定轨撑的支撑部固定在所述尖轨的轨腰上，所述尖轨的轨底侧面抵接在所述尖轨固定轨撑的底部侧面，所述尖轨固定轨撑的底部上还固定有刚性扣夹，所述刚性扣夹同时压在所述尖轨轨底和所述底部上。
10.本发明还提供了一种采用上述小半径工字型尖轨伸缩调节器的改造施工方法，包括下列步骤：
11.步骤一、清除原轨道周边铺装；
12.步骤二、切除原钢轨，清除凸出道床床面的轨枕部分；
13.步骤三、将伸缩调节器的预组装部分整体落入承轨槽中；
14.伸缩调节器的预组装部分包括连续大铁板以及在厂房中已经预先固定组装到连续大铁板上的垫板组件、基本轨、尖轨、导向轨撑、固定轨撑、定位板和扣件系统；
15.步骤四、通过连续大底板上设置的孔位在道床上钻孔，植入道钉锚固；
16.步骤五、往连续大底板底部灌入高强环氧树脂基砂浆；
17.步骤六、连接钢轨；
18.步骤七、设置排水管和盖板结构。
19.优选的，对所述预组装部分进行组装时，基本轨的轨底底面、上凸出撑点和下凸出撑点三处均在完成基本轨和导向轨撑的组装后涂上润滑脂，定位板在基本轨和导向轨撑组装后再放置于垫板组件上，通过螺栓固定并保证定位板与导向轨撑的底部侧面抵接，之后再将定位板与导向轨撑的底部焊接固定。
20.优选的，所述步骤一中，清除后露出承轨槽底部的道床床面；所述步骤二中，轨枕有一部分高于道床床面，对于这种情况只将凸出道床床面的轨枕部分进行切割清除；所述步骤五中，实现连续大铁板底部的整平，同时控制高强环氧树脂基砂浆的厚度，保证基本轨和尖轨与连接伸缩调节器的两端留存的原钢轨对齐。
21.优选的，所述步骤七中，在连续大铁板上焊接若干支撑座，支撑座设于相邻的垫板组件之间，然后在连续大铁板两侧上面设置排水管，再通过螺栓将设有方式密封条的盖板固定在支撑座顶部，保证防水密封条一压紧承轨槽开口处的侧壁，防水密封条二压紧对应侧的尖轨或基本轨的轨头底面，防水密封条三压紧基本轨对应侧的轨头。
22.本发明具有以下优点：本发明将垫板组件、扣件系统以及导向轨撑、固定轨撑、基本轨和尖轨均在所述连续大铁板上组装固定后整体一次性放入先前挖好施工的承轨槽，并快速与其底部的道床锚固，而在施工前能在厂区内进行位置、长度、弧度等多方面的参数检测，确保施工前完成的伸缩调节器的参数符合施工要求，从而在保证伸缩调节器结构参数满足技术要求。
23.本发明采用导向轨撑和固定轨撑的结构和安装方式都能在减少轨撑向侧面伸出距离的情况下保证支撑或固定效果。导向轨撑利用底凸出撑点对轨底在向外移动时向斜下方进行挤压限位，既允许伸张时基本轨的轨底在安全范围内少许外移，又在外移一定距离后对基本轨的轨腰、轨底的关键位置进行有效支撑，结合尖轨结构的改进进一步减小了基本轨轨头的外倾扭曲效果。因此能在保证伸缩调节器安全要求的前提下减少其宽度和占用空间，适用于承轨槽空间受限的改造情况。
24.最后采用改进后的改造施工方案，通过预组装部分整体下放施工，大大提高施工效率和保证各部分参数符合要求，同时采用向连续大铁板底部灌入高强环氧树脂基砂浆整平，因此对道床床面不需要细致改造就能实现大铁片平稳支撑的效果。本发明采用的盖板结构及其施工方法则实现有效防水排水和便于维护的效果，保持混合路面的正常通行需要。
附图说明
25.图1为本发明一种现场改造的小半径工字型尖轨伸缩调节器的结构示意图。
26.图2为图1所示结构中a
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a方向的的剖视图。
27.图3为图1所示结构中b
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b方向的的剖视图。
28.图4为图1所示结构中c
‑
c方向的的剖视图。
29.图5为图1所示结构中连续大铁板的锚固结构的示意图。
30.图6为图1所示结构中盖板结构的结构示意图。
31.图7为图6所示结构的俯视图。
32.图8为图1所示结构中弹性夹的结构示意图。
33.图9为图1所示结构中排水管的布置示意图。
34.图10为本发明布置在承轨槽中时的结构示意图。
35.附图中的标记为：1、尖轨，2、基本轨，3、连续大铁板，4、扣件系统，41、轨距块，5、防水密封条，6、刚性扣夹，61、台阶结构，62、凸出结构，7、导向轨撑，8、固定轨撑，9、定位板，10、调高垫，11、道钉，12、高强环氧树脂基砂浆，13、非工作边盖板，14、工作边盖板，15、支撑座，16、排水管，17、道床，18、轨枕。
具体实施方式
36.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和伸入的理解。
37.如图1
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10所示，本发明提供一种现场改造的小半径工字型尖轨伸缩调节器，包括连续大铁板3、盖板结构、垫板组件和扣件系统4，改造现场路面具有设置钢轨的承轨槽，所
述承轨槽底部的道床17上锚固有沿所述道床17延伸的所述连续大铁板3，若干所述垫板组件和所述盖板结构沿所述连续大铁板3设置，所述垫板组件通过所述扣件系统4固定在所述连续大铁板3上，所述盖板结构固定在所述连续大铁板3上覆盖所述基本轨2或所述尖轨1的轨头到所述承轨槽边缘的区域，所述垫板组件上固定有导向轨撑7、固定轨撑8、基本轨2和尖轨1，所述垫板组件包括滑台垫板和调高垫10，所述调高垫10设于所述滑台垫板与所述连续大铁板3之间，各个垫板组件中的调高垫10厚度根据竖曲线在对应位置的设定高度设置。
38.上述结构让组装后的伸缩调节器能在将垫板组件、扣件系统4以及导向轨撑7、固定轨撑8、基本轨2和尖轨1均在所述连续大铁板3上组装固定后整体一次性放入先前挖好施工的承轨槽，并快速与其底部的道床17锚固，而在施工前能在厂区内进行位置、长度、弧度等多方面的参数检测，确保施工前完成的伸缩调节器的参数符合施工要求，从而在保证伸缩调节器结构参数满足技术要求，并节约施工时间。另一方面，连续大铁板3方便后续盖板结构的设置，而盖板结构的设置既方便改造后路面仍符合正常通行火车和汽车的混合路面要求，又能保证伸缩调节器的正常使用，并有效节约了施工时间，一举多得。垫板组件两侧设有台阶状凸出，扣件系统4通过压在台阶状凸出上的轨距块41压紧固定所述垫板组件。
39.所述固定轨撑8包括尖轨1固定轨撑8(如图3所示)，所述固定轨撑8的底部焊接在所述垫板组件上，所述尖轨1固定轨撑8的支撑部固定在所述尖轨1的轨腰上，所述尖轨1的轨底侧面抵接在所述尖轨1固定轨撑8的底部侧面，所述尖轨1固定轨撑8的底部上还固定有刚性扣夹6，所述刚性扣夹6同时压在所述尖轨1轨底和所述底部上。所述尖轨1采用与基本轨2型号相同的轨道切割改造而成，高度与基本轨2相同，基本轨2与尖轨1不仅轨头部分通过导曲线所在的贴合面相接触，基本轨2轨底也与尖轨1轨底相抵接且抵接的贴合面也与轨头部分的贴合面具有相同的导曲线。这样当基本轨2伸张时，不仅轨头，轨底也受到伸张引起的向外作用力，上下两端均受力能避免单一位置受力造成明显的轨头向外倾斜扭曲的效果。
40.所述固定轨撑8还包括基本轨2固定轨撑8(如图4所示)，所述基本轨2固定轨撑8的支撑部支撑在所述基本轨2的轨腰侧面，所述导向轨撑7设于所述基本轨2的外侧，所述导向轨撑7的底部通过螺栓固定的弹性夹固定在所述垫板组件上，所述导向轨撑7的支撑部支撑在所述基本轨2的轨腰侧面。
41.上述结构将尖轨1有效固定，并对基本轨2实现有效夹紧，使其在伸缩过程中向外侧变形外倾的程度得到抑制，而焊接固定结构有效增强了固定轨撑8与垫板组件的固定强度，并由此能减少固定轨撑8向侧面伸出距离和省略铁座和轨撑螺栓等固定结构，进一步简化固定轨撑8的固定结构，避免占用更多空间。
42.所述导向轨撑7的支撑部具有三处凸出撑点用于支撑所述基本轨2，所述凸出撑点包括分别对应轨腰上下两端的上凸出撑点和下凸出撑点，还包括对应所述轨底的伸出部分上面的底凸出撑点，通常情况下所述上凸出撑点和所述下凸出撑点抵接在轨腰上，所述底凸出撑点与所述轨底之间留有间隙。所述导向轨撑7的底部外侧到所述垫板组件对应侧之间留有定位区域，所述定位区域上固定有定位板9，所述定位板9靠近所述基本轨2一侧与所述导向轨撑7的底部外侧焊接。
43.所述弹性夹通过方颈防转螺栓固定在所述垫板组件上，所述垫板组件上设有与所述方颈防转螺栓的方颈结构配合的t形槽，梯形槽沿横向设置。所述弹性夹靠近所述基本轨
2的一侧设有压在所述导向轨撑7的底部的压紧部而另一侧底面设有压在所述垫板组件上的凸出结构62，所述压紧部设有台阶结构61，所述导向轨撑7的底部设有弹性夹安装孔，所述弹性夹安装孔一侧设有与所述台阶结构61配合抵接的台阶槽而另一侧侧壁与弹性夹对应的侧面间留有间隙，所述弹性夹远离所述基本轨2一侧到所述凸出结构62的顶部的距离小于所述弹性夹上螺栓安装孔的孔壁到所述凸出结构62的顶部的距离。
44.上述结构用于安装导向轨撑7，利用底凸出撑点对轨底在向外移动时向斜下方进行挤压限位，既允许伸张时基本轨2的轨底在安全范围内少许外移，又在外移一定距离后对基本轨2的轨腰、轨底的关键位置进行有效支撑，结合尖轨1结构的改进进一步减小了基本轨2轨头的外倾扭曲效果。该结构导向轨撑7与轨腰的接触面减小，但对支撑效果影响较小，因此能在减少弯曲部分伸缩阻力的同时避免外倾过度造成危险，并帮助基本轨2在收缩时良好归位。类似的，弹性夹同样在对导向轨撑7的底部进行限位和支撑，当导向轨撑7受基本轨2作用外倾时弹性夹压紧其底部，弹性夹本身能以凸出结构62为支点进行少许弹性转动吸收向外的压力，而其对导向轨撑7的作用力在收缩时能有效驱动导向轨撑7归位，而定位板9在焊接后也起到阻挡导向轨撑7的底部，让基本轨2产生的向外作用力主要转化为能归位的导向轨撑7弹性扭转，而不是会造成磨损并且比较难归位的水平滑移。上述结构提高了导向轨撑7和基本轨2的使用寿命，能在导向轨撑7侧向伸出距离减小的情况下仍保持伸缩调节器符合安全要求。结合固定轨撑8和尖轨1结构的改造，本伸缩调节器能以较小的宽度满足对调节效果和安全可靠性的要求，适用于改造空间有限的承轨槽。
45.所述盖板结构包括垂直焊接在所述连续大铁板3上的支撑座15和通过螺栓固定在所述支撑座15顶部的盖板，所述盖板包括工作边盖板14和非工作边盖板13，所述非工作边盖板13设于所述伸缩调节器靠外一侧为水平板一，所述工作边盖板14包括水平板二和l型板，所述水平板二到工作边留有供车轮轮缘通过的预留空间，所述l型板的竖直部焊接在所述水平板二底部而水平部从所述预留空间下方伸出抵接在对应尖轨1或基本轨2的轨头底面。由于改造前是火车汽车均可通行的混合路面，因此采用上述盖板结构能通过盖板对汽车通过时进行支撑，不影响伸缩调节器运行，同时预留空间让火车能正常通过。考虑到轨道的垂向磨耗和车轮的假轮缘效果，非工作边盖板13的高度低于基本轨2踏面，例如设置非工作边踏板比基本轨2踏面低20mm，而工作边踏板则设为与基本轨2踏面平齐。考虑运行时轮缘会左右移动一段距离，相应预留空间的横向水平距离设为65mm，从而不影响轮缘在工作边上的运行。
46.所述盖板到所述承轨槽的开口处侧壁之间设有防水密封条5一，所述l型板到轨头底面之间设有防水密封条5二，所述非工作边盖板13到基本轨2的轨头之间设有防水密封条5三，所述防水密封条5二和所述防水密封条5三的弹性可压缩行程与所述基本轨2的轨头在伸缩过程中产生的横向偏移距离相适应。扣件系统4到承轨槽侧壁留有少许空间用于设置排水管16。包括防水密封条5一、防水密封条5二和防水密封条5三在内的各个防水密封条5均采用聚氨酯密封胶制成，能减少本伸缩调节器内部的进水，起到防水保护作用，而排水管16设于扣件系统4两侧，则水从两侧位置较垫板组件低的排水管16迅速排出，避免对伸缩调节器的不利影响。由于基本轨2的弯曲部分在伸缩过程中特别是轨头部分会发生向外移动，因此采用有足够的弹性压缩行程的防水密封条5才能保证足够的防水效果和伸缩调节器的正常使用。
47.本发明还提供了一种采用上述的小半径工字型尖轨伸缩调节器进行改造的改造施工方法，包括下列步骤。
48.步骤一、清除原轨道周边铺装。对预备用于设置伸缩调节器的轨道段区将轨道两侧的铺装进行破坏清除，直至清除到设置钢筋混凝土而难以破坏的部分，清除后露出承轨槽底部的道床17床面。
49.步骤二、切除原钢轨，清除凸出道床17床面的轨枕18部分。将上述清除后区域留下的原钢轨切除，并将相应的钢轨安装结构也拆卸清除。正常铺设的轨道大部分会设有轨枕18，轨枕18有一部分高于道床17床面，对于这种情况只将凸出道床17床面的轨枕18部分进行切割清除。
50.步骤三、将伸缩调节器的预组装部分整体落入承轨槽中。伸缩调节器的预组装部分包括连续大铁板3以及在厂房中已经预先固定组装到连续大铁板3上的垫板组件、基本轨2、尖轨1、导向轨撑7、固定轨撑8、定位板9和扣件系统4。由于这些部分在厂房已经预先进行组装检测，并且是组装到连续大铁板3上后整体落入承轨槽，因此能有效保证伸缩调节器满足设定的竖曲线要求、伸缩调节器宽度要求。
51.对所述预组装部分进行组装时，在固定尖轨1后设置基本轨2，设置基本轨2
52.基本轨2的轨底底面、上凸出撑点和下凸出撑点三处均在完成基本轨2和导向轨撑7的组装后涂上润滑脂，定位板9在基本轨2和导向轨撑7组装后再放置于垫板组件上，通过螺栓固定并保证定位板9与导向轨撑7的底部侧面抵接，之后再将定位板9与导向轨撑7的底部焊接固定。
53.步骤四、通过连续大底板上设置的孔位在道床17上钻孔，植入道钉11锚固。孔位设于相邻的垫板组件之间，打孔后将螺旋道钉11、绝缘套筒、垫圈和盖形螺母设置好完成道钉11锚固。
54.步骤五、往连续大底板底部灌入高强环氧树脂基砂浆12。由此实现连续大铁板3底部的整平，让连续大铁板3能获得稳定支撑。平整的连续大铁板3顶部通过调高垫10控制其上的基本轨2和尖轨1复核伸缩调节器对竖曲线的要求。同时控制高强环氧树脂基砂浆12的厚度，保证基本轨2和尖轨1与连接伸缩调节器的两端留存的原钢轨对齐。
55.步骤六、连接钢轨。原钢轨被切断的端部改造为冻结接头，伸缩调节器上的基本轨2和尖轨1采用为冻结接头，原钢轨通过冻结接头与基本轨2或尖轨1连接固定。
56.步骤七、设置排水管16和盖板结构。在连续大铁板3上焊接若干支撑座15，支撑座15设于相邻的垫板组件之间，然后在连续大铁板3两侧上面设置排水管16，再通过螺栓将设有方式密封条的盖板固定在支撑座15顶部，保证防水密封条5一压紧承轨槽开口处的侧壁，防水密封条5二压紧对应侧的尖轨1或基本轨2的轨头底面，防水密封条5三压紧基本轨2对应侧的轨头。这样不仅能实现较好的防水排水效果，施工方便，为在承轨槽上行驶的汽车等设备提供足够的支撑，而且维护时只需取下盖板就能对内部结构进行检查维修，维护方便。
57.采用上述改造施工方法，伸缩调节器的预组装部分通过连续大铁板3组装为一个整体后在置入承轨槽，大大减少了施工所需时间，符合天窗期较短的施工要求。同时由于采用向连续大铁板3底部灌入高强环氧树脂基砂浆12整平，因此对道床17床面不需要细致改造就能实现大铁片平稳支撑的效果，并且避免独立设置垫板组件造成难以控制伸缩调节器的竖曲线，以及耗费时间较多的缺陷。而盖板结构在置入预组装部分后在进行安装施工，则
便于设置排水管16并能有效保证防水密封条5的设置效果，便于在间隙过大或过小而影响防水密封条5设置时及时更换适合的防水密封条5。综上所述，改进后的伸缩调节器结构结合改造施工方法，不仅解决了设置空间有限时伸缩调节器如何同时满足安全和调节功能需求，并且简化了现场的改造施工过程，大大提高了施工效率，能利用很短的天窗期完成施工，并能在施工后在保障伸缩调节器运行的前提下实现有效防水排水和便于维护的效果。
58.上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的发明构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明保护范围之内。