CN108330762A - 一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统及方法，它解决了现有技术中超厚回填路基产生沉降或者不均匀沉降的问题，具有实现先整体顶升再单个微控调整，使上部结构恢复到安全使用高程的有益效果，其方案如下：一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统，包括下层路基板，上层路基板，与下层路基板之间预留有多个顶升工作槽，相邻两个顶升工作槽相通，且多个顶升工作槽横向贯通；工作井，设于两层路基板的两侧，且与顶升工作槽相通；若干支撑结构件，设于顶升工作槽内，支撑结构件底部设置弹簧，弹簧底部设置滚轮以便于支撑结构件在顶升工作槽内的移动，顶升时弹簧压缩，支撑结构件底部着力于下层路基板。

Description

一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统及方法

技术领域

本发明涉及交通建设工程领域，特别是涉及一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统及方法。

背景技术

随着中国高铁建设的快速发展，穿越山区岩溶的工程将越来越多，极有可能遭遇大型或巨型岩溶，在巨型溶腔中间或顶部通过的铁路，综合考虑工期、投资、技术条件、施工难易程度等方面，路基回填处理方案施工简单且成本经济。但巨型溶洞下部一般存在较厚的充填介质，加上路基回填体后会形成超厚路基，路基沉降问题不容忽视。回填体的自身沉降以及轨道的运营会产生回填体沉降超限以及结构不均匀沉降问题，进而影响轨道运营期的正常交通及其安全性，而目前对超厚(>100m)回填体和+坍塌堆积物沉降预测及控制尚无成熟理论及相关技术，为了解决上述涉及的沉降超限及结构不均匀沉降问题，需要对一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统进行新的研究设计。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统，该调整系统使回填体上部结构恢复到安全使用高程，满足高铁运营和工程安全性要求。

一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统的具体方案如下：

一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统，包括：

上下两层路基板，路基板为钢筋混凝土结构，两层路基板之间预留有多个顶升工作槽，相邻两个顶升工作槽相通，且多个顶升工作槽横向贯通；

工作井，设于两层路基板的两侧，且与顶升工作槽相通；

若干支撑结构件，设于顶升工作槽内，支撑结构件底部设置弹簧，弹簧底部设置滚轮以便于支撑结构件在顶升工作槽内的移动，顶升时弹簧压缩，支撑结构件底部着力于下层路基板。

上述调整系统中，弹簧可起到承压缓冲的作用，可保证移动千斤顶过程中避免对小车滚轮的损坏以及对千斤顶提供足够的承载力；弹簧与滚轮的设置，便于在顶升工作槽内的支撑结构件移动和下层路基板为千斤顶提供顶升反力，通过对支撑结构件的调整，可有效抬高上层路基板的高度，提高后，再向两层路基板之间注入浆液，凝固后，通过顶升工作槽将支撑结构件取出，从而使回填体上部结构恢复到安全使用高程。

进一步地，所述支承结构件为千斤顶，若干千斤顶分别与液压泵站连接，相邻两千斤顶之间间隔3m长度。

进一步地，所述顶升工作槽包括千斤顶凹槽和移动轨道凹槽，千斤顶凹槽设于上层路基板的下表面，移动轨道凹槽设于下层路基板的上表面。

进一步地，在顶升工作槽每个所述支撑结构件的周侧设置注浆密封板，注浆密封板的上端与上层路基板固定，下端与下层路基板固定，注浆密封板中部可折叠弯曲设置，这样留有展开富裕量，以防止向上下两层路基板顶升脱离空间内注浆时浆液灌入顶升工作槽。

进一步地，所述移动轨道凹槽内设置角钢轨道，角钢轨道与滚轮形状配合以便于滚轮的移动，角钢轨道设于移动轨道凹槽底部的中心。

进一步地，所述支撑结构件成排成列设置，而且支撑结构件成排线与隧道垂直设置。

进一步地，为了方便施工，一排支撑结构件的两侧各设置一工作井。

进一步地，所述下层路基板还开有用于设置千斤顶油管底部的输油管槽，用于便于千斤顶油管的放置。

进一步地，所述上层路基板、下层路基板与密封注浆板构成密闭离层空间，上层路基板开有注浆孔以注入浆液，注浆孔内设置注浆管，注浆管设于上层路基板的中部以及两侧。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种超厚回填路基沉降后的调整方法，采用所述的一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统，具体步骤如下：

1)在回填路基上表面浇筑一层混凝土垫层；

2)在混凝土垫层表面施工下层路基板，在下层路基板施工过程中预留横向贯通的移动轨道凹槽和输油管槽；

3)在下层路基板表面铺设双层塑料薄膜；

4)在塑料薄膜表面施工上层路基板，在上层路基板施工过程中预留与移动轨道凹槽和输油管槽配合的千斤顶凹槽，三个凹槽构成顶升工作槽，且施工过程中，设置连接上层路基板、下层路基板的注浆密封板；

5)工作人员通过顶升工作槽，每隔设定距离在顶升工作槽内设置一千斤顶，各千斤顶分别连接输油管，输油管与液压泵站、控制开关分别单独连接；

6)穿过上层路基板设置注浆管；

7)在沉降超限时，启动控制开关与液压泵站，千斤顶开始顶升工作，使得上层路基板到达设定高程；

8)通过注浆管向上层路基板与下层路基板之间注浆，浆液凝固完成后，钻孔抽样检测浆液固结体强度和注浆充填度，合格后撤除千斤顶、液压泵站和控制开关，弯成整个顶升过程沉降调整工作结束。

上述提供的完整的路基沉降调整施工工艺，回填处理完成后施工路基板预留工作凹槽，沉降超限时，安设千斤顶设备，然后远程控制千斤顶完成顶升工作，之后向离层空间注浆，最后撤出千斤顶设备，如此完成路基沉降的结构调整系统，以实现上部结构恢复到安全使用高程。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过调整系统的设置，可使回填体上部结构恢复到安全使用高程，满足高铁运营和工程安全性要求，实现对回填路基沉降后的快速有效调整，避免沉降超限导致隧道结构净空失效，进而影响行车安全。

2)本发明通过多个千斤顶的设置，可根据回填路基不同，对不同千斤顶进行不同顶升高度设置，实现调整过程中的速度控制、距离控制、单方向沉降调整，从而使不同沉降高度的路基恢复到相同高度。

3)本发明千斤顶可循环使用，节约了调整工作中的经费。

4)本发明借助多个千斤顶完成调整工作，可实现远程操作，系统机械化程度高，操控精确度高，同时施工安全性较高，千斤顶结构紧凑、惯性小，工作方便高效，提高施工效率。

5)本发明中千斤顶底部设置弹簧，弹簧放松时千斤顶与下层路基板分离，千斤顶在轨道凹槽内移动，弹簧压缩时千斤顶与下层路基板接触，下层路基板为主要承压结构，更有助于千斤顶的顶升工作和小车的保护。

6)本发明通过注浆密封板的设置，系统顶升过程中上下层路基板的离层空间封闭，预防向离层空间注浆时凹槽空间部分有水泥砂浆流入，保证千斤顶工作完成后可撤出。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1结构调整系统整体应用示意图；

图2结构调整系统俯视图；

图3结构调整系统正视图；图4结构调整系统侧视图；

图5结构调整系统顶升前示意图；

图6结构调整系统顶升时示意图；

图7千斤顶处结构放大图；

其中：1-上层路基板、2-下层路基板、3-工作井、4-千斤顶、5-顶升工作槽、6-千斤顶移动凹槽、7-注浆密封板、8-输油管槽、9-工作井盖、10-钢筋梯、11-角钢轨道、12-千斤顶活动体、13-千斤顶不动体、14-千斤顶底座、15-千斤顶进油口、16-滚轮、17-橡胶套、18-弹簧19-隧道结构20-外侧大边墙21-混凝土路基板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统。

本申请的一种典型的实施方式中，如图2所示，一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统，该系统设于隧道结构19以及外侧大边墙20的下方，包括下层路基板和上层路基板，这两层路基板构成混凝土路基板21，上层路基板1与下层路基板2之间预留有多个顶升工作槽，相邻两个顶升工作槽相通，且多个顶升工作槽横向贯通；工作井3，设于两层路基板的两侧，且与顶升工作槽相通；若干支撑结构件，设于顶升工作槽内，支撑结构件底部设置弹簧18，弹簧18外套设橡胶套17，弹簧18底部设置滚轮16以便于支撑结构件在顶升工作槽内的移动。

支承结构件为千斤顶4，千斤顶不动体13设于千斤顶底座14，若干千斤顶4分别与液压泵站连接，相邻两千斤顶4之间间隔3m长度，每个千斤顶4为200吨位，无级调速，容易实现远程调控，可循环使用完成顶升工作。

上述调整系统中，千斤顶4的活塞即千斤顶活动体12进行顶升工作时，弹簧18受到压缩使千斤顶4底座接触下层路基板2，千斤顶设于底座14，弹簧18设于底座14下表面，千斤顶4使底座变为主要的承压结构，防止滚轮16过载破坏。弹簧18与滚轮16的设置，便于在顶升工作槽内对支撑结构件的移动，通过对支撑结构件的调整，可有效抬高上层路基板1的高度，提高后，再向两层路基板之间注入浆液，凝固后，通过顶升工作槽将支撑结构件取出，从而使回填体上部结构恢复到安全使用高程。

顶升工作槽包括千斤顶凹槽5和移动轨道凹槽6，千斤顶凹槽5设于上层路基板1的下表面，移动轨道凹槽6设于下层路基板2的上表面。

在顶升工作槽每个所述支撑结构件的周侧设置注浆密封板7，注浆密封板7的上端与上层路基板1固定，下端与下层路基板2固定，注浆密封板7中部可折叠弯曲设置，这样留有展开富裕量，以防止上下两层路基板顶升脱离空间内注浆时浆液灌入顶升工作槽。

移动轨道凹槽6内设置角钢轨道11，为等边角钢，角钢轨道11与滚轮16形状配合以便于滚轮16的移动，角钢轨道11设于移动轨道凹槽6底部的中心，选择角钢作小车移动轨道，滚轮16和角钢轨道的设计组合可保证小车有轨移动，防止移动过程中的方向偏离，节省施工人员在移动千斤顶过程中耗费的精力。

如图2所示，千斤顶成排成列设置，而且支撑结构件成排线与隧道垂直设置。

为了方便施工，一排支撑结构件的两侧各设置一工作井3，工作井3内竖直设置钢筋梯10，工作井3顶部设置工作井盖9。

下层路基板2还开有用于设置千斤顶油管的输油管槽，如图5和图6所示，每一千斤顶对应设置两个移动轨道凹槽6，输油管槽设于两个移动轨道凹槽6的之间，便于千斤顶输油管的放置。上层路基板1、下层路基板2与密封注浆板7构成密闭离层空间，上层路基板1开有注浆孔以注入浆液，注浆孔内设置注浆管，注浆管设于上层路基板的中部以及两侧。

为了克服现有技术的不足，本发明还提供了一种超厚回填路基沉降后的调整方法，采用所述的一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统，具体步骤如下：

1)首先在平整回填体上方浇筑一层混凝土垫层；

2)施工下层路基板：绑扎钢筋，支模板，浇筑下层路基板，其中板上方有预留的两段横向贯通的滚轮轨道凹槽和板中一段横向贯通千斤顶油管槽；

3)在混凝土板上方铺设双层塑料薄膜将上下两板分开，减小摩擦力；

4)施工上层路基板：绑扎钢筋，支模板，浇筑上层路基板，其中板中下方有预留的一段横向贯通的顶升工作槽；

5)施工时，在工作槽内铺设注浆密封板连接上下板边缘，密封板有预留长度，在混凝土板抬起时可展开形成密闭空间；

6)在混凝土路基板两端预留工作井，工作井内安设钢筋梯以供工人人员进入安装顶升设备，工作井上方设有井盖；

以上第一到六步主要为顶升系统构筑安装空间，作顶升准备；

7)若隧道结构沉降超限时，工作人员通过工作井将组装好的千斤顶沿顶升工作槽推入到设定位置内，每隔3m放一个千斤顶，每条顶升工作槽内安装多个千斤顶，连接输油管，布置液压泵站及设置控制开关的控制台，调试千斤顶；

8)安装注浆设备，上层路基板内预留注浆孔以设置注浆管，注浆管穿透上层路基板，布置在上层路基板的两端部和中间，共3排注浆孔，连接注浆管路；

9)启动液压泵站和操控开关，开始顶升工作，所有千斤顶先整体顶升，高程基本到位后，再对个别千斤顶微调，使整个上层板全部达到设计高程，需用多个全站仪或激光标定器辅助监控上层路基板所达到的高度；

10)向上下混凝土板离层空间内注浆，注浆压力控制在0.5MPa以内，防止注浆密封板胀破，以流量控制为主；

11)浆液正常凝固完成后，钻孔抽样检测浆液固结体强度和注浆充填度，合格后撤除液压泵站、操控台、千斤顶及注浆设备等装置，弯成整个顶升过程，超厚回填体沉降调整工作结束。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统，其特征在于，包括：

上下两层路基板，路基板为钢筋混凝土结构，两层路基板之间预留有多个顶升工作槽，相邻两个顶升工作槽相通，且多个顶升工作槽横向贯通；

工作井，设于两层路基板的两侧，且与顶升工作槽相通；

若干支撑结构件，设于顶升工作槽内，支撑结构件底部设置弹簧，弹簧底部设置滚轮以便于支撑结构件在顶升工作槽内的移动，顶升时弹簧压缩，支撑结构件底部着力于下层路基板。

2.根据权利要求1所述的一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统，其特征在于，所述支承结构件为千斤顶，若干千斤顶分别与液压泵站连接。

3.根据权利要求1所述的一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统，其特征在于，所述顶升工作槽包括千斤顶凹槽和移动轨道凹槽，千斤顶凹槽设于上层路基板的下表面，移动轨道凹槽设于下层路基板的上表面。

4.根据权利要求1所述的一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统，其特征在于，在顶升工作槽每个所述支撑结构件的周侧设置注浆密封板。

5.根据权利要求3所述的一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统，其特征在于，所述移动轨道凹槽内设置角钢，角钢与滚轮形状配合以便于滚轮的移动。

6.根据权利要求1所述的一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统，其特征在于，所述支撑结构件成排成列设置。

7.根据权利要求1所述的一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统，其特征在于，一排支撑结构件的两侧各设置一工作井。

8.根据权利要求2所述的一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统，其特征在于，所述下层路基板还开有用于设置千斤顶油管底部的输油管槽。

9.根据权利要求4所述的一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统，其特征在于，所述上层路基板、下层路基板与密封注浆板构成密闭离层空间，上层路基板开有注浆孔以注入浆液。

10.一种超厚回填路基沉降后的调整方法，其特征在于，采用根据权利要求1-9中任一项所述的一种应对超厚回填路基沉降的结构调整系统，具体步骤如下：

1)在回填路基上表面浇筑一层混凝土垫层；

2)在混凝土垫层表面施工下层路基板，在下层路基板施工过程中预留横向贯通的移动轨道凹槽和输油管槽；

3)在下层路基板表面铺设双层塑料薄膜；

4)在塑料薄膜表面施工上层路基板，在上层路基板施工过程中预留移与移动轨道凹槽配合的千斤顶凹槽，两个凹槽构成顶升工作槽，且施工过程中，设置连接上层路基板、下层路基板的注浆密封板；

5)工作人员通过顶升工作槽，每隔设定距离在顶升工作槽内设置一千斤顶，各千斤顶分别连接输油管，输油管与液压泵站、控制开关分别单独连接；

6)穿过上层路基板设置注浆管；

7)在沉降超限时，启动控制开关与液压泵站，千斤顶开始顶升工作，使得上层路基板到达设定高程；

8)通过注浆管向上层路基板与下层路基板之间注浆，浆液凝固完成后，钻孔抽样检测浆液固结体强度和注浆充填度，合格后撤除千斤顶、液压泵站和控制开关，弯成整个顶升过程沉降调整工作结束。