CN103225248A - 一种适用于既有铁路路基非开挖加固的方法和装备 - Google Patents

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叶阳升
张千里
蔡德钩
马伟斌
王立军
程远水
朱忠林
陈锋
刘杰
姚建平
李中国
程爱君
吴敏敏
王仲锦
付兵先
郭小雄
牛亚彬
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Railway Engineering Research Institute of CARS
State Key Laboratory for Track Technology of High Speed Railway of CARS
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Abstract

本发明为一种适用于既有铁路路基非开挖加固的方法和装备。其特征在于：综合非开挖技术及高压喷射注浆法加固技术研发的一种不影响行车，可在路基内选择性加固的方法和装备；利用非开挖钻进技术在既有铁路路基内钻进成孔，沿钻进轨迹对路基进行高压旋喷注浆加固；通过对钻进轨迹自动控制系统的创新开发，实现清晰、便捷的人机对话操作平台，对钻进轨迹进行实时监控和纠正；通过对现有高压旋喷装备的改造，实现可弯曲旋喷的钻杆技术；结合非开挖成孔形式和装备结构，实现成孔设备与旋喷设备的协同工作；该方法和装备实现了对路基体内病害的及时精确加固，保证了行车安全，对于既有铁路的加固具有重大的技术价值和现实意义。

Description

一种适用于既有铁路路基非开挖加固的方法和装备
技术领域
本发明涉及一种适用于既有铁路路基非开挖加固的方法和装备，尤其涉及针对既有铁路在不干扰行车情况下实现对路基病害地段的非开挖加固的方法和装备。该方法和设备也可实现对诸如公路等上覆结构物在非开挖情况下实现对其下部病害的加固处理。 
背景技术
重载铁路运输因其运能大、效率高、运输成本低而受到世界各国铁路的广泛重视，已成为大宗货物最为经济有效的运输方式。随着轴重和运能的增加，对路基土体的强度变形特性提出更高的要求，而既有重载货运专线路基部分路段的填料性能较差，遇水后强度降低明显，基床部位土体在列车荷载作用下基本不能维持稳定，容易形成路基病害，影响列车运行。既有铁路尤其是货运线路，运输任务重，维修天窗时间短，在正常养修时间内基本不能解决路基目前存在的问题，因此对于不干扰行车条件下的可选择的针对性加固方法具有明显的效益，而目前并不具有良好的类似技术手段和设备。 
发明内容
为了克服既有铁路路基加固效率低、效果不明显、干扰行车的现状，本发明综合非开挖技术和高压旋喷注浆加固技术的特点，通过技术创新及设备改造，提供一种实现对既有铁路路基病害地段的非开挖加固的方法和装备。 
本发明所述方法及装备主要包括非开挖技术及其装备，高压旋喷注浆加固技术及其装备以及实现二者协同工作的技术和方法。其特征在于：利用非开挖钻进技术在既有铁路路基内特定病害地段钻进成孔，同步或分步沿钻进轨迹实现对路基内病害的高压旋喷注浆加固。 
非开挖技术方法及装备主要涉及以下核心要素：采取适合于既有铁路路基非开挖的钻进形式、回转角度和导向方式；针对小转向半径条件下采取合适的成孔钻头和钻杆；必要的钻进导向装置；通过对钻进轨迹自动控制系统的创新开发，实现清晰、便捷的人机对话操作平台，达到高精度的导向钻进。 
高压旋喷注浆技术及装备主要涉及以下核心要素：合适的与成孔设备协同工作的旋喷设备的工作方式；与非开挖导向孔相适应的可弯曲旋喷钻杆；高压喷嘴装置；连接及浆送装置。 
上述方法及装备加固路基的实现还在于结合非开挖成孔形式和装备结构，实现成孔设备与旋喷设备的协同工作。 
附图说明
图1是本发明的既有铁路路基非开挖加固方法与装备构成图，图2是本发明的非开挖技 术与装备构成图，图3是本发明的高压旋喷注浆加固技术与装备构成图。 
1-合适的钻进形式、回转半径和导向形式；2-合适的成孔钻头和钻杆；3-钻进导向装置；4-钻进轨迹自动控制系统；5-合适的与成孔设备协同的旋喷设备工作方式；6-适应非开挖导向孔的可弯曲旋喷钻杆；7-高压喷嘴装置；8-连接及浆送装置。 
具体实施方式
该方法和装备由非开挖技术及其装备和高压旋喷注浆加固技术及其装备两大系统组成。现场加固施工时，首先根据路基病害分布的大小、程度和场地条件等实际情况，选取合适的非开挖钻进形式、回转角度和导向形式，配以合适的成孔钻头、钻杆及导向装置，将事先设计好的钻进轨迹输入到控制系统中，实际钻进过程中，钻孔内各测点的轨迹参数都将被输入到控制系统中，由控制系统累计绘制出实际的轨迹图，控制系统会自动实时将当前描绘的钻进轨迹与设计轨迹相比较，进行逻辑判断，实现钻孔轨迹的实时监控和纠正，保证高精度的导向钻进。 
利用非开挖钻孔及轨迹，选取合适的能与成孔设备协同作业的旋喷设备及工作方式，在高压旋喷设备上安装与非开挖导向孔相适应的可弯曲旋喷钻杆，并辅助合适的高压喷嘴装置、连接及浆送装置，实现对路基内的选择性加固，使路基体内隐蔽部位的病害得到及时处置，消除隐患，保证行车安全，使路基非开挖加固施工技术达到精细化、自动化控制的要求。对于既有铁路尤其是重载铁路的加固具有重大的技术价值和现实意义。 

Claims (4)

1.本发明具体涉及一种适用于既有铁路路基非开挖加固的方法和装备，其特征在于：该方法和装备融合既有非开挖导向技术和高压旋喷注浆技术的特点，实现了在既有铁路路基内不影响行车情况下进行选择性加固，使隐蔽部位病害得到及时处置，消除隐患，保证行车安全。
2.根据权利要求1所述的方法和装备，其特征在于：利用非开挖钻进技术在既有铁路路基内特定病害地段钻进成孔，沿钻进轨迹实现对路基病害的高压旋喷注浆加固。
3.根据权利要求1所述的方法和装备，其特征在于：通过对现有高压旋喷装备的改造，实现可弯曲旋喷的钻杆技术，满足定向可选择的精确旋喷加固路基病害的要求。
4.根据权利要求1所述的方法和装备，其特征在于：结合非开挖成孔形式和装备结构，实现成孔设备与旋喷设备的协同工作。
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