CN107059496A - 一种轨道路桥过渡段注浆纠偏抬升方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轨道路桥过渡段注浆纠偏抬升方法，所述过渡段包括路基、底座板、轨道板、承轨台、轨道和端刺，其特征在于：包括如下步骤，1)设置端刺处注浆纠偏支撑桩；2)端刺纠偏；3)沉降部位注浆抬升；采用本发明的方法袋装法注浆可以实现对抬升的高度、平移纠偏的位移及位移误差的精确控制，且施工快捷、环保性好、节省注浆材料，且经济效益高、技术先进、工法成熟、效果可靠。
Description
技术领域
本发明涉及交通基础设施养护维修技术领域，具体涉及高速铁路无砟轨道路桥过渡段注浆抬升纠偏新方法。
背景技术
随着列车行车速度的不断提高，对轨道平顺性要求愈加严格。由于路堤与桥梁工程性质迥异，在路桥交界处极易产生严重的轨道不平顺问题，这种不平顺会引起列车与线路结构的相互作用增加,产生桥头跳车等病害，同时在列车通过时产生较大的动力作用，不仅降低了车辆运行的平稳性，还会对列车的安全运行产生影响，同时，这种动力作用会加大不均匀沉降，破坏过渡段的结构。因此控制路桥过渡段的沉降变形显得尤为重要。目前，我国高铁运营里程突破2万公里，其中1万多公里使用的是CRTSⅡ型板，但在CRTSⅡ型板路桥过渡段处存在大量的变形沉降问题。
尽管路桥过渡段在施工时采取了防不均匀沉降的措施，如在桥头设置搭板和枕梁、在过渡段选用优质填料填筑、设置加筋土等路基结构，但由于路桥过渡段处各结构的固有特性不同，所以路桥过渡段病害还是很严重。在处理无砟轨道路桥过渡段的这些病害时，由于路桥过渡段处存在端刺等结构，使传统的机械抬升纠偏等方法不再适用。现在最常用的方法有垂直孔注浆加固、斜孔注浆加固、水泥稳定土挤密桩加固和水泥中粗砂挤密桩加固。但是这些方法很难控制调整量，同时，还存在浆液浪费的问题。
发明内容
针对高速铁路建设及运营中出现的路桥过渡段沉降偏移问题，本发明提出了一种高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道路桥过渡段端刺处注浆抬升纠偏的新方法，利用高聚物袋注浆对轨道板及底座板整体纠偏后，再对无砟轨道结构进行抬升，其施工快捷、实用可靠、成本经济，为在天窗时间内解决高速铁路过渡段处的线路沉降偏移问题提供了一种有效的抬升纠偏新方法。
本发明采用在轨道板和支承层中间及CRTSⅡ型板端刺后背处钻孔并利用高聚物袋上布孔注浆的方式，利用深层注浆技术及聚合物的膨胀固结对轨道板进行抬升纠偏和对路基进行加固。这样既解决了扣件调整值有限的问题，还能够起到定向注浆和节省浆液的效果，也能够使高速铁路路桥过渡段的维修工作在天窗时间内安全高效、保质保量地完成
具体而言本发明提供一种轨道路桥过渡段注浆纠偏抬升方法，所述过渡段包括路基、底座板、轨道板、承轨台、轨道和端刺，其特征在于：包括如下步骤，
1)设置端刺处注浆纠偏支撑桩；
在至少部分过渡段区段轨道偏移方向一侧的路基上垂直钻支撑桩注浆孔，并注入浆料，固化形成支撑桩；
2)端刺纠偏
在端刺后背轨道偏移方向一侧布置纠偏孔，并在其对侧布置泄压孔，以放散纠偏过程中产生的土压力，纠偏孔应钻至端刺底部以下一定距离，泄压孔钻至端刺底部即可；随后进行注浆，向孔中注入高聚物材料浆料，高聚物材料发泡膨胀后，端刺受到由于浆液膨胀产生的土侧压力的作用而向预定方向偏移；
3)沉降部位注浆抬升
从端刺上向下钻孔至端刺底部一定距离形成抬升孔，在两个抬升孔中间均匀布置两个填充孔，填充孔仅需钻透端刺即可；抬升孔和填充孔均分为在路基中间的中间孔和两侧的侧孔；注浆时，先注两侧封闭孔，再注中间抬升孔，通过向孔内注射高聚物材料，逐步增大注浆压力，聚合物浆液固化后形成高聚物袋挤密桩，实现了底座板及端刺的整体抬升。
进一步地，其特征在于：在轨道板纠偏抬升完成后，还包括底座板脱空区域填充的步骤，具体包括，利用地质雷达对底座板下脱空区域检测，并通过填充孔注浆，使底座板与路基顶面密贴。
进一步地，其特征在于：注浆前先制作聚合物袋，具体为聚合物袋上均匀布置能起到定向注浆效果的孔洞，孔距3～5cm，聚合物袋的长度与注浆孔的深度一致，聚合物袋的直径应略小于注浆孔孔径，随后将注浆管插入聚合物袋内，用环箍固定。
进一步地，其特征在于：注浆时，通过注浆管以一定压力(例如.3～0.5Mpa)的注浆压力向聚合物袋内注射高聚物材料，聚合物材料在高聚物袋内发泡膨胀固化。
进一步地，其特征在于：所述纠偏支撑桩注浆孔钻至端刺底部以下50～100cm，纵向布孔间距为60～100cm，横向布孔间距为20～30cm，花形均匀布置两到三排。
进一步地，其特征在于：端刺纠偏孔应钻至端刺底部以下15cm-25cm，泄压孔钻至端刺底部即可，布孔间距为50～55cm，纠偏孔与泄压孔呈梅花形交错布置。
进一步地，其特征在于：抬升孔钻至端刺底部10～20cm，布孔间距1.3～1.5m；填充孔仅需钻透端刺即可。
进一步地，其特征在于：在抬升孔及填充孔钻孔完成后，对抬升孔安装注浆管，对于侧孔的注浆管安装，应在钻孔完毕后立即安装，中间注浆管连同聚合物袋则需在注浆施工的当天进行安装。
其特征在于：在设置端刺处注浆纠偏支撑桩之前，还包括如下步骤：确定抬升纠偏量和注浆孔及泄压孔孔位、孔深、孔径和孔距；封闭层切割。
其特征在于：在纠偏抬升完成后还包括如下步骤：拆除注浆管、封堵注浆孔；封边层修补；施工质量及轨道调整回检。
与现有的轨道沉降偏移修复技术相比，本发明具有以下创新点：
采用袋装法注浆可以实现对抬升的高度、平移纠偏的位移及位移误差的精确控制，且施工快捷、环保性好、节省注浆材料。
能够根本消除高铁过渡段处的路基不均匀沉降，使病害从根本上得以防治。且经济效益高、技术先进、工法成熟、效果可靠。
附图说明
图1为CRTSⅡ型板式无砟轨道平面示意图。
图2为CRTSⅡ型板式无砟轨道孔位布置平面图。
图3为CRTSⅡ型板式无砟轨道孔位布置纵断面图。
图4为CRTSⅡ型板式无砟轨道大端刺处孔位布置横断面图。
图5为CRTSⅡ型板式无砟轨道小端刺处孔位布置横断面图。
具体实施方式
图中1为轨道，2为承轨台，3为轨道板，4为底座板，5为大端刺，6为小端刺，7为桥台，8为梁体，9为路基，10为路肩，11为支撑桩注浆孔，12为端刺处纠偏孔，13为泄压孔，14为注浆抬升孔，15为填充孔。图中虚线表示画图时未剖切到的部分。
在道路桥过渡段的路基9的路肩10上设有底座板4，底座板4上依次设置有轨道板3、承轨台2和钢轨1，另外，在路基9上底座板4下还设置有与底座板浇筑在一起的大端刺5和小端刺6。
在全部或部分路桥过渡段区段轨道偏移方向一侧的路基9上垂直钻支撑桩注浆孔11，具体布孔范围根据轨道1偏移量确定。孔深钻至端刺5、6底部以下一定距离，例如50～100cm。纵向布孔间距优选为为60～100cm，横向布孔间距优选为20～30cm，优选采用梅花形均匀布置两到三排。
在端刺5、6轨道偏移方向一侧路基9上布置纠偏注浆孔12，并在其对侧布置泄压孔13，以放散纠偏过程中产生的土压力，纠偏孔应钻至端刺5、6底部以下15cm，泄压孔13钻至端刺5、6底部即可。优选地，布孔间距为50～55cm，纠偏孔12与泄压孔13呈梅花形交错布置。
抬升孔14和填充孔15均分为中间孔和侧孔，中间孔从道床板面垂直钻入；侧孔从底座板4或支承层斜向钻入；过渡段端刺5、6处抬升孔14根据抬升要求，钻至端刺5、6底部10～20cm，布孔间距1.3～1.5m，在两个抬升孔14中间均匀布置两个填充孔15，填充孔15仅需钻透端刺5、6即可，具体钻入深度可通过测量计算确定。
本发明的道路桥过渡段注浆纠偏抬升方法包括：
1)设置端刺处注浆纠偏支撑桩
a)在全部或部分路桥过渡段区段轨道偏移方向一侧的路基9上垂直钻支撑桩注浆孔11，具体布孔范围根据轨道1偏移量确定。
b)钻孔完成后，将绑扎好的聚合物袋和注浆管植入注浆孔11后，通过注浆管向聚合物袋内注射高聚物材料，聚合物材料在高聚物袋内发泡膨胀固化，高聚物袋上的孔洞自行张开，浆液随之向外散射，与周围土体结合，高聚物袋挤密周围土体，形成高聚物袋挤密桩，作为端刺处纠偏时的后背支撑。支撑桩注浆完成后，拆除注浆管。
2)端刺纠偏
a)在端刺5、6后背轨道偏移方向一侧布置纠偏孔，并在其对侧布置泄压孔，以放散纠偏过程中产生的土压力，纠偏孔应钻至端刺底部以下一定距离，泄压孔13钻至端刺底部即可；
b)将绑扎好的注浆管和聚合物袋植入纠偏孔后向聚合物袋内注射高聚物材料。高聚物材料发泡膨胀后，端刺受到由于浆液膨胀产生的土侧压力的作用而向预定方向偏移，从而达到端刺纠偏的效果。端刺纠偏到设计位置后停止注浆，拆除注浆管，并对泄压孔进行回填。
3)沉降部位注浆抬升
a)过渡段端刺处抬升孔根据抬升要求，钻至端刺底部一定距离，例如10～20cm，布孔间距1.3～1.5m，在两个抬升孔中间均匀布置两个填充孔，填充孔仅需钻透端刺即可，具体钻入深度可通过测量计算确定。在注浆前，抬升孔和填充孔由玻璃胶临时封闭。
b)钻孔完成后，对抬升孔安装注浆管。对于侧孔的注浆管安装，应在钻孔完毕后立即安装，中间注浆管连同聚合物袋则需在注浆施工的当天进行安装。
c)按预定单元、注浆顺序进行注浆；先注两侧封闭孔，再注中间抬升孔，通过注浆管向聚合物袋内注射高聚物材料，逐步增大注浆压力，聚合物浆液固化后形成高聚物袋挤密桩，达到了底座板及端刺整体抬升的效果
4)底座板脱空区域填充
a)轨道板抬升纠偏完成后，利用地质雷达对底座板下脱空区域检测，并通过填充孔注浆，使底座板与路基顶面密贴。
优选地，除了上述步骤，还包括在抬升纠偏前如下步骤：确定抬升纠偏量和注浆孔及泄压孔孔位、孔深、孔径和孔距；封闭层切割；绑扎聚合物袋；
在抬升纠偏后进行如下步骤：拆除注浆管、封堵注浆孔；封边层修补；施工质量及轨道调整回检等。
本发明的方案通过微创手段在路基钻孔，然后用聚氨酯袋挤密，通过材料反应时的膨胀力和胶结作用，对结构下方进行充分的填充、挤密、渗透和置换，即可对路基沉降进行治理。
注浆时在不改变地层组织的情况下，将土层颗粒间存在的水强迫挤出，使颗粒间的空隙充满浆液并使其固结，达到改良土层性状的目的。其注浆特性是使该土层粘结力内摩擦角值增大。从而使地层粘结强度及密实度增加，起到加固作用；颗粒间隙中充满了不流动而且固结的浆液后，使土层透水性降低，形成相对隔水层。
下面结合附图1-5，说明本发明CRTSⅡ型板端刺处注浆纠偏方法的具体实施例，所述的方法包括以下内容：
(1)确定抬升纠偏量和注浆孔及泄压孔孔位、孔深、孔径和孔距
在注浆前，利用高精度的水准仪、经纬仪以及地质雷达等设备对钢轨1轨面以及轨下脱空区域和轨道中线偏移进行测量，与设计标高和轨道中线设计位置对比，查阅相关规范对路桥过渡段路基沉降变形和轨道偏移的控制限值，确定抬升纠偏部位及抬升纠偏量。根据现场实际情况计算确定路基两侧深层支撑桩注浆孔11、端刺纠偏注浆孔12及泄压孔13、过渡段抬升注浆孔14孔位、孔深、孔径和孔距。支撑桩注浆孔11、端刺纠偏注浆孔12及泄压孔13孔径为90～100mm，注浆抬升孔及填充孔孔径为20mm，注浆抬升孔14呈梅花形布置。
(2)封闭层切割
计算确定路肩10和线间封闭层切割位置，进行封闭层切割，以将封闭层切透为标准，缝宽1.8mm～2mm，线间封闭层距同侧轨道板边缘8～10cm，线外封闭层距支承层边缘5～8cm。
(3)绑扎聚合物袋
制作聚合物袋，在聚合物袋上均匀布置能起到定向注浆效果的孔洞，孔距根据具体的土质情况确定，以3～5cm为宜，在土质疏松的地带可适当减小孔距，聚合物袋的长度应与注浆孔11的深度一致，聚合物袋的直径应略小于注浆孔11孔径。在聚合物袋制作完成之后，将注浆管插入聚合物袋内，用环箍固定。
(4)设置端刺处注浆纠偏支撑桩
在全部或部分路桥过渡段区段轨道偏移方向一侧的路基上垂直钻孔，具体布孔范围根据轨道偏移量确定，孔深钻至端刺5、6底部以下50～100cm，纵向布孔间距为60～100cm，横向布孔间距为20～30cm，梅花形均匀布置两到三排。钻孔完成后，将绑扎好的聚合物袋和注浆管植入注浆孔后，通过注浆管以0.3～0.5Mpa的注浆压力向聚合物袋内注射高聚物材料，聚合物材料在高聚物袋内发泡膨胀固化，压力达到0.4Mpa左右后，高聚物袋上的孔洞自行张开，浆液随之向外散射，与周围土体结合，高聚物袋挤密周围土体，形成高聚物袋挤密桩，作为端刺处纠偏时的后背支撑。支撑桩注浆完成后，拆除注浆管。
(5)端刺纠偏
过渡段端刺处注浆孔12根据纠偏要求，在端刺5、6后背向轨道偏移方向一侧布置纠偏孔，并在其对侧布置泄压孔13，以放散纠偏过程中产生的土压力，纠偏孔应钻至端刺5、6底部以下15cm，泄压孔13钻至端刺5、6底部即可，布孔间距为50～55cm，纠偏孔12与泄压孔13呈梅花形交错布置。钻孔完成后将绑扎好的注浆管和聚合物袋植入纠偏孔后向聚合物袋内注射高聚物材料，注浆压力为0.3～0.5Mpa，可适当加大压力。高聚物材料发泡膨胀后，端刺5、6受到由于浆液膨胀产生的土侧压力的作用而向预定方向偏移，从而达到端刺纠偏的效果。端刺纠偏到设计位置后停止注浆，拆除注浆管，并对泄压孔13进行回填。
(6)过渡段轨道沉降部位注浆抬升
抬升孔14和填充孔15分中间孔和侧孔，中间孔从道床板面垂直钻入；侧孔从底座板4或支承层斜向钻入；过渡段端刺5、6处抬升孔14根据抬升要求，钻至端刺5、6底部10～20cm，布孔间距1.3～1.5m，在两个抬升孔14中间均匀布置两个填充孔15，填充孔15仅需钻透端刺5、6即可，具体钻入深度可通过测量计算确定。在注浆前，抬升孔14和填充孔15由玻璃胶临时封闭。
钻孔完成后，对抬升孔14安装注浆管。对于侧孔的注浆管安装，应在钻孔完毕后立即安装，中间注浆管连同聚合物袋则需在注浆施工的当天进行安装。作业前对注浆机和发泡机具等设备进行调试；对高聚物注浆材料起发、表干时间进行测试；复核注浆抬升纠偏量。
按预定单元、注浆顺序进行注浆；先注两侧封闭孔，再注中间抬升孔14，通过注浆管向聚合物袋内注射高聚物材料，逐步增大注浆压力，但宜控制在0.3～0.5Mpa，聚合物浆液固化后形成高聚物袋挤密桩，达到了底座板及端刺整体抬升的效果。注浆过程中用2台精密水准仪高程监测，随时观测轨道状态，当轨道板达到设计位置后停止注浆。
(7)底座板脱空区域填充
轨道板3抬升纠偏完成后，利用地质雷达对底座板4下脱空区域检测，并通过填充孔注浆，使底座板4与路基顶面密贴。
(8)拆除注浆管、封堵注浆孔
抬升纠偏满足要求后，拆除注浆管，并采用C30的速凝型微膨胀砂浆对注浆孔12、泄压孔13进行封堵。
(9)封边层修补
先裁剪粘贴好硬质泡沫板，用聚合物浇注抹平修补混凝土，待其硬化后及时清理硬质泡沫，涂界面剂，在伸缩缝放置嵌缝板，并在凹槽两侧粘贴透明胶带，采用灌注枪将嵌缝材料注满整个凹槽，用扁铲将注入的嵌缝材料抹平，确保嵌缝材料表面与两侧混凝土面齐平，抹平后，及时拆除凹槽两侧的透明胶带。
(10)施工质量及轨道调整回检
现场对注完浆的底座板、两侧的路基及端刺处进行查看，看是否有未注浆饱满的部位，并对轨道几何尺寸进行回检。
其中，进行注浆孔布置设计时，应充分考虑道床板、底座板等轨道结构的钢筋位置，以免钻孔时损伤钢筋；钻孔位置应避开轨道、扣件等设施；注浆孔一般呈梅花形布置。注浆孔对应位置的抬升量采用水准仪测量确定。注浆作业时，按预定注浆单元、注浆顺序进行注浆操作，在注浆的过程中，采用2台精密电子水准仪对道床板左右两侧高程进行监测，达到预定抬升量后停止注浆作业。灌注以自流平方式为主，但考虑到空隙中夹杂的碎石、土粒等杂物有可能阻碍浆液的有效扩散，灌注时仍需带有一定的压力，以0.3～0.5MPa为宜。封闭层修补施工时采用聚合物早强混凝土对切割封闭层进行找平修补，施工时应进行多点浇筑，均匀布料，振捣均匀，混凝浇筑完毕应及时进行抹面。
国内外长期经验表明，注浆抬升纠偏施工质量与具体的注浆抬升纠偏施工作业操作有关。为了使注浆抬升纠偏施工作业质量得到保证，施工作业操作必须严格按施工要求进行。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种轨道路桥过渡段注浆纠偏抬升方法，所述过渡段包括路基、底座板、轨道板、承轨台、轨道和端刺，其特征在于：包括如下步骤，
1)设置端刺处注浆纠偏支撑桩
在至少部分过渡段区段轨道偏移方向一侧的路基上垂直钻支撑桩注浆孔，并注入浆料，固化形成支撑桩；
2)端刺纠偏
在端刺后背轨道偏移方向一侧布置纠偏孔，并在其对侧布置泄压孔，以放散纠偏过程中产生的土压力，纠偏孔应钻至端刺底部以下一定距离，泄压孔钻至端刺底部即可；随后进行注浆，向孔中注入高聚物材料浆料，高聚物材料发泡膨胀后，端刺受到由于浆液膨胀产生的土侧压力的作用而向预定方向偏移；
3)沉降部位注浆抬升
从端刺上向下钻孔至端刺底部一定距离形成抬升孔，在两个抬升孔中间均匀布置两个填充孔，填充孔仅需钻透端刺即可；抬升孔和填充孔均分为在路基中间的中间孔和两侧的侧孔；注浆时，先注两侧封闭孔，再注中间抬升孔，通过向孔内注射高聚物材料，逐步增大注浆压力，聚合物浆液固化后形成高聚物袋挤密桩，实现了底座板及端刺的整体抬升。
2.根据权利要求1所述的注浆纠偏抬升方法，其特征在于：在轨道板纠偏抬升完成后，还包括底座板脱空区域填充的步骤，具体包括，利用地质雷达对底座板下脱空区域检测，并通过填充孔注浆，使底座板与路基顶面密贴。
3.根据权利要求1所述的注浆纠偏抬升方法，其特征在于：注浆前先制作聚合物袋，具体为聚合物袋上均匀布置能起到定向注浆效果的孔洞，孔距3～5cm，聚合物袋的长度与注浆孔的深度一致，聚合物袋的直径应略小于注浆孔孔径，随后将注浆管插入聚合物袋内，用环箍固定。
4.根据权利要求4所述的注浆纠偏抬升方法，其特征在于：注浆时，通过注浆管以一定压力(例如.3～0.5Mpa)的注浆压力向聚合物袋内注射高聚物材料，聚合物材料在高聚物袋内发泡膨胀固化。
5.根据权利要求1-4任一项所述的注浆纠偏抬升方法，其特征在于：所述纠偏支撑桩注浆孔钻至端刺底部以下50～100cm，纵向布孔间距为60～100cm，横向布孔间距为20～30cm，花形均匀布置两到三排。
6.根据权利要求1-4任一项所述的注浆纠偏抬升方法，其特征在于：端刺纠偏孔应钻至端刺底部以下15cm-25cm，泄压孔钻至端刺底部即可，布孔间距为50～55cm，纠偏孔与泄压孔呈梅花形交错布置。
7.根据权利要求1-4任一项所述的注浆纠偏抬升方法，其特征在于：抬升孔钻至端刺底部10～20cm，布孔间距1.3～1.5m；填充孔仅需钻透端刺即可。
8.根据权利要求7所述的注浆纠偏抬升方法，其特征在于：在抬升孔及填充孔钻孔完成后，对抬升孔安装注浆管，对于侧孔的注浆管安装，应在钻孔完毕后立即安装，中间注浆管连同聚合物袋则需在注浆施工的当天进行安装。
9.根据权利要求1-4任一项所述的注浆纠偏抬升方法，其特征在于：在设置端刺处注浆纠偏支撑桩之前，还包括如下步骤：确定抬升纠偏量和注浆孔及泄压孔孔位、孔深、孔径和孔距；封闭层切割。
10.根据权利要求1-4任一项所述的注浆纠偏抬升方法，其特征在于：在纠偏抬升完成后还包括如下步骤：拆除注浆管、封堵注浆孔；封边层修补；施工质量及轨道调整回检。
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