CN105064157A - 软土地区高速铁路路基沉降整治方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软土地区高速铁路路基沉降整治方法，包括以下步骤：首先是对高速铁路路基基础进行加固补强，然后在高速铁路路基边坡上或地面进行加固补强。所述对高速铁路路基基础进行加固补强是在既有高速铁路路基坡脚位置原有桩基间施工多排旋喷桩进行加固补强。所述在高速铁路路基边坡上或地面进行加固补强是指在既有高速铁路路基边坡上或地面开设注浆孔，设置注浆花管，通过注浆花管注入浆液以完成加固补强。本发明提供了一种安全可靠、科学合理、成本较低的软土地区高速铁路路基沉降的整治方法，有效的控制了路基沉降，减少了路基沉降对既有路基结构和周边环境的影响。

Description

软土地区高速铁路路基沉降整治方法

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，涉及一种软土地区高速铁路路基沉降整治方法。

背景技术

我国高速铁路目前已进入快速发展阶段，截至2014年底运营里程突破1.6万公里，在建及规划高速铁路达数万公里。在高速铁路密集分布的长三角、珠三角、京津冀地区，高速铁路多建于软土地层，路基采用桩板、桩网复合结构减少沉降，然而受地质条件及周边环境的影响，软土地区高速铁路路基病害仍有发生，若高速铁路路基沉降得不到有效控制，会危及高铁行车安全。现有整治高速铁路路基病害的方法主要是注浆加固、旋喷桩加固等。注浆加固即通过花管向高铁路基下方压住水泥浆液，改善路基下方土体性质，但是注浆浆液达到预期强度时间长，注浆过程可能再次扰动软土，引起二次沉降；注浆量、注浆压力等参数控制不当，浆液在土体中劈裂扩散范围不定，对路基结构及周边环境造成不良影响。旋喷桩加固即通过在既有桩基之间加入旋喷桩，改善路基基础的承载性能，控制路基病害发展，但是旋喷桩施工过程中对土体扰动较大，在软土地区极易引起路基变形发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种软土地区高速铁路路基沉降整治方法，合理利用旋喷桩加固和注浆加固，既有效的控制了路基沉降，又控制了加固施工对既有路基结构和周边环境的影响。

为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种软土地区高速铁路路基沉降整治方法，包括以下步骤：首先是对高速铁路路基基础进行加固补强，然后在高速铁路路基边坡上或地面进行加固补强。

所述对高速铁路路基基础进行加固补强是在既有高速铁路路基坡脚位置原有桩基间施工多排旋喷桩进行加固补强。

所述旋喷桩的横向和纵向的间距均为1～5m，桩基布置形式可采用正三角形或矩形。

所述旋喷桩的桩基布置形式采用正三角形时，旋喷桩桩径为0.5m，长为6.6～12.22m，桩间距为1.15m。

所述旋喷桩的桩基布置形式采用矩形时，旋喷桩桩径为0.5m，桩长为10.0～22.0m，桩横向间距为2.6m，纵向间距为2.25m。

所述在高速铁路路基边坡上或地面进行加固补强是指在既有高速铁路路基边坡上或地面开设注浆孔，设置注浆花管，通过注浆花管注入浆液以完成加固补强。

所述注浆花管与高速铁路路基边坡坡面之间的角度为30～85°。

所述注浆花管是对未采用旋喷桩加固的地层设置的。

所述浆液采用水泥单液浆或水泥与水玻璃的双液浆，注浆压力为0.1～0.3MPa。

所述注浆花管的长度为22～40m，横向间距为3～4.5m，纵向间距为3m。

所述在高速铁路路基边坡上或地面进行加固补强是通过注浆压力和注浆量来进行控制的；

当注浆压力达到并超过预设最大注浆压力后，停止注浆施工活动；

当注浆量达到既有设计，高速铁路路基观测桩上浮量超过设计量时，停止注浆施工活动；

此外，高速铁路路基表面及周边地表发现浆液外泄时，停止注浆施工活动。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：

本发明的方法中旋喷桩加固即通过在既有桩基之间加入旋喷桩，改善路基基础的承载性能，控制路基病害发展。

本发明的方法中注浆花管具有布置形式灵活、可在复杂地质环境下施工、施工安全迅速、对边坡坡体和构造物及周围环境影响小、可灵活选择注浆混合物等优点，用于治理边坡时，与普通抗滑桩及挡土墙相比有其独特的优势。

本发明的方法中路基边坡下方土层利用旋喷桩加固，路基下方未采用旋喷桩加固的区域采用注浆花管注浆加固。旋喷桩可以形成注浆帷幕，对浆液的扩散起到控制作用。

本发明提供了一种安全可靠、科学合理、成本较低的软土地区高速铁路路基沉降的整治方法，有效的控制了路基沉降，减少了路基沉降对既有路基结构和周边环境的影响。

本发明的方法采用旋喷桩与注浆花管相结合的方法，通过旋喷桩改善既有路基基础的承载性能，并结合注浆花管进一步改善路基下方土体性质，补偿旋喷桩引起的沉降，实现路基病害进行整治，能有效的控制高速铁路路基变形、改善线路的平顺性的同时，减少施工活动对路基结构和周边环境的影响。

附图说明

图1为本发明实施例的软土地区高速铁路路基沉降整治方法注浆花管位于路基边坡的示意图。

图2为本发明实施例的软土地区高速铁路路基沉降整治方法中旋喷桩三角形布置的示意图。

图3为本发明实施例的软土地区高速铁路路基沉降整治方法中旋喷桩矩形布置的示意图。

图4为本发明实施例的软土地区高速铁路路基沉降整治方法注浆花管位于地面的示意图。

其中：1为旋喷桩，2为原有桩基，3为注浆花管，a为注浆花管与路基边坡夹角，R为旋喷桩半径，d为旋喷桩正三角形布置时桩间距，L₁为旋喷桩矩形布置时横向间距，L₂为旋喷桩矩形布置时纵向间距。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

某高铁路基原设计采用浆喷桩加固，浆喷桩桩径0.5m，桩间距1.3m，正三角形布置，桩长10～19.5m，加固效果不理想。现应用本发明进行高速铁路路基沉降整治，具体包括如下步骤：

步骤1：在路基坡脚位置已施工的原有桩基2浆喷桩间隙采用旋喷桩1补强加固。图3为本发明实施例的软土地区高速铁路路基沉降整治方法中旋喷桩矩形布置的示意图，其中，旋喷桩桩径0.5m，桩长10.0～22.0m，旋喷桩矩形布置时横向间距L₁为2.6m，每个边坡下方施工3列，共6列；旋喷桩矩形布置时纵向间距L₂为2.25m。

步骤2：待旋喷桩达到设计强度后(旋喷桩取芯无侧限抗压强度2.4MPa)，在既有高速铁路路基边坡上打设注浆孔(如图1所示，图1为本发明实施例的软土地区高速铁路路基沉降整治方法注浆花管位于路基边坡的示意图。)，插入注浆花管3，从而对路基下方未做旋喷桩加固的土体进行加固。注浆花管3与路基边坡夹角a为70°～85°；根据注浆深度、注浆范围和注浆花管与路基坡面的角度可以确定注浆花管3的长度为27.25m～31.98m；注浆花管3横向间距为3m，纵向间距为3m；

步骤3：通过注浆花管3对未采用旋喷桩加固的地层压注水泥浆液，浆液采用水泥和水玻璃的双液浆，注浆压力为0.1MPa。

步骤4：通过注浆压力、注浆量双控注浆施工，即：

(1)当注浆压力达到并超过预设最大注浆压力后，停止注浆施工活动；

(2)当注浆量达到既有设计，高速铁路路基观测桩上浮量超过设计量时，停止注浆施工活动；此外，路基表面及周边地表发现浆液外泄时，停止注浆施工活动。

步骤5：当注浆花管3注浆结束，浆液达到既有设计，路基沉降曲线明显收敛要求时，路基沉降整治完成。

为评价本实施例的沉降整治效果，通过数值模拟对比全断面采用旋喷桩加固和采用旋喷桩加固与注浆加固结合两种方法的地表水平位移、路基坡脚位移和路基下方桩基桩顶位移等。通过数值模拟，采用旋喷桩加固与注浆加固结合的方法比单独采用旋喷桩加固的方法效果佳：地表最大水平位移减少80％，路基坡脚位移减少85％，路基下方桩顶位移减少75％。

根据现场实测数据，采用本发明整治的路基沉降曲线迅速收敛，路基沉降得到显著控制，施工未对路基结构和周边环境造成较大影响。

实施例2

与实施例1不同的是，旋喷桩布置方式采用正三角形，如图2所示，图2为本发明实施例的软土地区高速铁路路基沉降整治方法中旋喷桩三角形布置的示意图。现应用本发明进行高速铁路路基沉降整治，具体包括如下步骤：

步骤1：在路基坡脚位置已施工的原有桩基2浆喷桩间隙采用旋喷桩1补强加固。旋喷桩桩径0.5m，旋喷桩半径R为0.25m，路基左侧桩长12.22m，右侧桩长6.6m，旋喷桩正三角形布置时桩间距d为1.15m。

步骤2：待旋喷桩达到设计强度后(旋喷桩取芯无侧限抗压强度2.4MPa)，在既有高速铁路路基边坡上打设注浆孔，插入注浆花管3，从而对路基下方未做旋喷桩加固的土体进行加固。注浆花管3与路基边坡夹角a为60°～75°；根据注浆深度、注浆范围和注浆花管与路基坡面的角度可以确定注浆花管3的长度为30m～35.24m；注浆花管3横向间距为3m，纵向间距为3m；

步骤3：通过注浆花管3对未采用旋喷桩加固的地层压注水泥浆液，浆液采用水泥单液浆，注浆压力0.2MPa。

步骤4：通过注浆压力、注浆量双控注浆施工，即：

(1)当注浆压力达到并超过预设最大注浆压力后，停止注浆施工活动；

(2)当注浆量达到既有设计，高速铁路路基观测桩上浮量超过设计量时，停止注浆施工活动；此外，路基表面及周边地表发现浆液外泄时，停止注浆施工活动。

步骤5：当注浆花管3注浆结束，浆液达到既有设计，路基沉降曲线明显收敛要求时，路基沉降整治完成。

为评价本实施例的沉降整治效果，通过数值模拟对比全断面采用旋喷桩加固和采用旋喷桩加固与注浆加固结合两种方法的地表水平位移、路基坡脚位移和路基下方桩基桩顶位移等。通过数值模拟，采用旋喷桩加固与注浆加固结合的方法比单独采用旋喷桩加固的方法效果佳：地表最大水平位移减少76％，路基坡脚位移减少80％，路基下方桩顶位移减少74％。

根据现场实测数据，采用本发明整治的路基沉降曲线迅速收敛，路基沉降得到显著控制，施工未对路基结构和周边环境造成较大影响。

实施例3

与实施例1和实施例2不同的是，某高铁的某一断面路基高度低，不适宜在路基边坡布置注浆花管3，故将注浆花管3布置在地面，如图4所示，图4为本发明实施例的软土地区高速铁路路基沉降整治方法注浆花管位于地面的示意图。现应用本发明进行高速铁路路基沉降整治，具体包括如下步骤：

步骤1：在路基坡脚位置已施工的原有桩基2浆喷桩间隙采用旋喷桩1补强加固，其中，旋喷桩桩径0.5m，桩长10.0～22.0m，桩横向间距2.6m，每个边坡下方施工3列，共6列；桩纵向间距2.25m。

步骤2：待旋喷桩达到设计强度后(旋喷桩取芯无侧限抗压强度2.4MPa)，在既有高速铁路地面(即高速铁路路基边坡外)打设注浆孔，插入注浆花管3，从而对路基下方未做旋喷桩加固的土体进行加固。注浆花管3与路基边坡夹角a为30°～50°；根据注浆深度、注浆范围和注浆花管与路基坡面的角度可以确定注浆花管3的长度为22m～39.6m；注浆花管3横向间距为4.5m，纵向间距为3m；距离坡脚最近的注浆孔距离为4.20m。

步骤3：通过注浆花管3对未采用旋喷桩加固的地层压注水泥浆液，浆液采用水泥和水玻璃的双液浆，注浆压力0.3MPa。

步骤4：通过注浆压力、注浆量双控注浆施工，即：

(1)当注浆压力达到并超过预设最大注浆压力后，停止注浆施工活动；

(2)当注浆量达到既有设计，高速铁路路基观测桩上浮量超过设计量时，停止注浆施工活动；此外，路基表面及周边地表发现浆液外泄时，停止注浆施工活动。

步骤5：当注浆花管3注浆结束，浆液达到既有设计，路基沉降曲线明显收敛要求时，路基沉降整治完成。

为评价本实施例的沉降整治效果，通过数值模拟对比全断面采用旋喷桩加固和采用旋喷桩加固与注浆加固结合两种方法的地表水平位移、路基坡脚位移和路基下方桩基桩顶位移等。通过数值模拟，采用旋喷桩加固与注浆加固结合的方法比单独采用旋喷桩加固的方法效果佳：地表最大水平位移减少84％，路基坡脚位移减少82％，路基下方桩顶位移减少73％。

根据现场实测数据，采用本发明整治的路基沉降曲线迅速收敛，路基沉降得到显著控制，施工未对路基结构和周边环境造成较大影响。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种软土地区高速铁路路基沉降整治方法，其特征在于：包括以下步骤：首先是对高速铁路路基基础进行加固补强，然后在高速铁路路基边坡上或地面进行加固补强。

2.根据权利要求1所述的软土地区高速铁路路基沉降整治方法，其特征在于：所述对高速铁路路基基础进行加固补强是在既有高速铁路路基坡脚位置原有桩基间施工多排旋喷桩进行加固补强。

3.根据权利要求2所述的软土地区高速铁路路基沉降整治方法，其特征在于：所述旋喷桩的横向和纵向的间距均为1～5m，桩基布置形式采用正三角形或矩形。

4.根据权利要求3所述的软土地区高速铁路路基沉降整治方法，其特征在于：所述旋喷桩的桩基布置形式采用正三角形时，桩径为0.5m，路基左侧桩长为12.22m，右侧桩长为6.6m，桩间距为1.15m。

5.根据权利要求3所述的软土地区高速铁路路基沉降整治方法，其特征在于：所述旋喷桩的桩基布置形式采用矩形时，旋喷桩桩径为0.5m，桩长为10.0～22.0m，桩横向间距为2.6m，纵向间距为2.25m。

6.根据权利要求1所述的软土地区高速铁路路基沉降整治方法，其特征在于：所述在高速铁路路基边坡上或地面进行加固补强是指在既有高速铁路路基边坡上或地面开设注浆孔，设置注浆花管，通过注浆花管注入浆液以完成加固补强。

7.根据权利要求1所述的软土地区高速铁路路基沉降整治方法，其特征在于：所述注浆花管与高速铁路路基边坡坡面之间的角度为30～85°；

或，所述注浆花管是对未采用旋喷桩加固的地层设置的。

8.根据权利要求7所述的软土地区高速铁路路基沉降整治方法，其特征在于：所述浆液采用水泥单液浆或水泥与水玻璃的双液浆，注浆压力为0.1～0.3MPa。

9.根据权利要求6所述的软土地区高速铁路路基沉降整治方法，其特征在于：所述注浆花管的长度为22～40m，横向间距为3～4.5m，纵向间距为3m。

10.根据权利要求1所述的软土地区高速铁路路基沉降整治方法，其特征在于：所述在高速铁路路基边坡上或地面进行加固补强是通过注浆压力和注浆量来进行控制的；

当注浆压力达到并超过预设最大注浆压力后，停止注浆施工活动；

当注浆量达到既有设计，高速铁路路基观测桩上浮量超过设计量时，停止注浆施工活动；

此外，高速铁路路基表面及周边地表发现浆液外泄时，停止注浆施工活动。