CN110857543A - 一种用于铁路路基填料的置换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于铁路路基填料的置换方法，包括以下步骤：步骤一：进行施工前准备，并确定施工孔位；步骤二：在所述施工孔位处搭设施工平台，并在所述施工平台处安放用于掏挖路基填料的掏挖设备，所述掏挖设备包括用于出土的套管；步骤三：启动所述掏挖设备对施工孔位进行钻进施工，钻出置换孔；步骤四：置换路基填料，分层回填；步骤五：设置渗水盲管，并恢复施工场地，其中，在步骤三中，所述套管逐步顶进，且所述掏挖设备的钻进施工和掏挖的填料碎石的输出同步进行。

Description

一种用于铁路路基填料的置换方法

技术领域

本发明涉及铁路路基维护工程技术领域，具体地涉及一种用于铁路路基填料的置换方法。

背景技术

近年来，随着高速铁路的快速发展，我国建设了大规模的高速铁路，这给人们的出行带来了极大的便利。然而，在高速铁路运营过程中，高速铁路路基会出现一些病害问题。尤其是铁路路线涵洞路基会出现一系列的冻胀问题，以及季节冻土地区的路基也会产生冻害。例如，存在气温低、路基基床渗水而导致路基含水率高、土质不良等问题，从而导致路基地基结构不稳定，严重影响了铁路交通，给高速铁路的运营带来了安全隐患。高速铁路路基基床填料可能含有膨胀性物质，运营一段时间后，路基防排水不当，会出现填料遇水膨胀等而上拱，从而影响铁路正常运营。

目前，针对高速铁路的病害整治，传统的整治方法有设置保温层、设置平孔排水管以及人工盐化基土等方法。然而，这些整治方法虽然能够取得一定的效果，但是其有效性差，高速铁路维护作业时间受限，并未从根本上解决铁路路基的冻害问题。

发明内容

针对至少一些如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种用于铁路路基填料的置换方法，这种置换方法具有针对性强，有效性高的特点。该置换方法能够在天窗点施工，从而不会影响正常行车，且能够保证线路平面、高程可控，能够有效防止道砟坍塌。同时，在整治路段设置排水管，有效降了低土中含水率。此外，用于置换路基填料的材料采用不产生冻害的材料，其具有良好的防冻害性能，能够有效增强铁路路基的防冻害效果。

为此，根据本发明，提供了一种用于铁路路基填料的置换方法，包括步骤：

步骤一：进行施工前准备，并确定施工孔位；

步骤二：在所述施工孔位处搭设施工平台，并在所述施工平台处安放用于掏挖路基填料的掏挖设备，所述掏挖设备包括用于出土的套管；

步骤三：启动所述掏挖设备对施工孔位进行钻进施工，钻出置换孔；

步骤四：置换路基填料，分层回填；

步骤五：设置渗水盲管，并恢复施工场地，

其中，在步骤三中，所述套管逐步顶进，且所述掏挖设备的钻进施工和掏挖的填料碎石的输出同步进行。

在一个优选的实施例中，所述掏挖设备采用螺旋钻机，所述螺旋钻机采用变径钻头。

在一个优选的实施例中，在所述步骤三中，先通过所述螺旋钻机将所述套管在所述施工孔位处预先钻进一定深度，然后，通过所述变径钻头对所述施工孔位进行钻进施工。

在一个优选的实施例中，所述套管预先钻进的深度为5-7m，且所述螺旋钻机的钻进速度为1.0m/h。

在一个优选的实施例中，所述套管的顶进深度不超过路基的线路中心，且距中心线的距离为200-500mm。

在一个优选的实施例中，所述施工孔位距水平地面的垂直距离为0.8-1.5m。

在一个优选的实施例中，用于与所述路基填料置换的材料为混凝土和砂浆，且在分层回填时，先回填混凝土再回填砂浆。

在一个优选的实施例中，所述混凝土浇筑至所述置换孔的2/3的高度，所述砂浆灌注在所述置换孔的剩余的1/3高度内。

在一个优选的实施例中，所述施工平台为脚手架操作平台，所述脚手架操作平台设有用于提供后座力的反力墩。

在一个优选的实施例中，在所述步骤三中，在整个钻进施工过程中，通过监测系统对铁路路基进行施工监测。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行说明。

图1显示了采用根据本发明的用于铁路路基填料的置换方法来置换路基填料的铁路路基的纵向视图。

图2显示了采用根据本发明的用于铁路路基填料的置换方法来置换路基填料的铁路路基的横向剖视图。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

下面通过附图来对本发明进行介绍。

根据本发明，提供了一种铁路路基填料置换方法。该铁路路基填料置换方法采用横向路基填料置换的方法，针对产生冻害层位的特定区域的路基填料进行置换，且置换的材料采用不产生冻害的材料，从而有效增强了铁路路基的防冻害效果。这种铁路路基填料置换方法具有针对性强，有效性高等优点。

根据本发明的用于铁路路基填料的置换方法，其包括以下步骤。

首先，进行施工前准备。图1显示了采用根据本发明的用于铁路路基填料的置换方法来置换路基填料的铁路路基120的纵向视图。在整治施工前，对铁路路基120的每个工点进行勘察取样，对路基填料的状态进行分析，从而通过分析、计算确定需治理的铁路路基120的厚度和深度，并且确定施工孔位130的位置。

如图1所示，根据本发明，施工孔位130处于距离铁路路基120的路面下方一段距离处。在一个实施例中，施工孔位130距水平地面的垂直距离设为0.8-1.5m。这样，能够确保在钻进过程中线路平面、高程不变，从而避免路面出现上拱或坍塌现象。

之后，在施工孔位130处搭设施工平台100，并在施工平台100上安放用于掏挖路基填料的掏挖设备110。

图2显示了采用根据本发明的用于铁路路基填料的置换方法来置换路基填料的铁路路基120的横向剖视图。如图2所示，施工平台100搭建在待治理的铁路路基120的边缘处。用于掏挖路基填料的掏挖设备110固定安装在施工平台100上。

根据本发明，施工平台100为脚手架操作平台。在一个实施例中，脚手架操作平台的搭设长度设置为4m，宽度设置为4m，高度设置为2m。脚手架操作平台的这一尺寸能够保证施工平台100满足掏挖设备110的施工空间。在脚手架操作平台的立杆的端部设有底座板，底座板用于固定脚手架操作平台以防止其下沉。同时，最外侧一排立杆用斜撑固定到地面上，从而有效增强脚手架操作平台的稳固性。此外，脚手架操作平台设有反力墩，在施工过程中，反力墩能够为掏挖设备110提供后座力以增强掏挖设备110的稳定性，提高掏挖设备110的施工效率。

在本实施例中，掏挖设备110采用螺旋钻机。螺旋钻机包括套管，套管在掏挖施工过程中逐步顶进，用于出土。在一个实施例中，套管采用钢材料制成，且套管节长设置为1m，两端设置为公母丝扣连接接口。套管的管径和壁厚根据实际计算选择，套管的管径处于250-500mm之间。在螺旋钻机的钻杆的钻进端安装有钻头，该钻头采用变径钻头，且变径钻头的变径范围为250-600mm。变径钻头钻进时的最大直径大于套管的直径，从而大大减小了套管的顶进过程中的推进力，有效提高了螺旋钻机的钻进效率。此外，变径钻头适用性较强，能够在不同的施工条件下快速施工。

此外，螺旋钻机的钻杆上设有螺旋叶片，且螺旋叶片的直径设置成略小于套管的直径，其有效长度设置成与套管的长度相同。螺旋叶片用于传递螺旋钻机的钻压、扭矩，以及用于将破碎后填料旋出。同时，钻杆上的螺旋叶片对变径钻头具有一定的定位作用。为此，螺旋叶片在加工制造时，与套管同心设置，以确保套管在施工过程中顺利推进。在掏挖施工过程中，套管逐步顶进，在螺旋叶片和套管的作用下能够及时将破碎后填料旋出，螺旋钻机的钻进施工和掏挖的填料碎石的输出同步进行，从而进一步提高了螺旋钻机的施工效率。

掏挖设备110固定安装到施工平台100后，启动掏挖设备110对已确定的施工孔位130进行钻进施工，从而钻出置换孔。

根据本发明，在启动掏挖设备110进行钻进施工前，先通过螺旋钻机将套管在施工孔位130处预先钻进一定深度。在本实施例中，套管预先钻进的深度为5-7m。并且螺旋钻机的钻进速度为1.0m/h。之后，通过变径钻头对施工孔位130进行钻进施工。

在本实施例中，启动掏挖设备110进行钻进施工过程中，钻进施工和出土同步进行。随着掏挖设备110的钻头的钻进，套管同步推进。套管的推进效率为0.5-1m/h。钻进施工过程中，需控制好钻进的置换孔的孔径，置换孔的孔径应与套管的外径一致。并且套管的水平度可控，并排施工套管之间的间距可控，从而确保钻进过程中线路平面、高程不变，以避免路面出现上拱现象。同时，需做到“挖一步、护一步”，保持套管及时推进。此外，套管的顶进深度不超过铁路路基120的轨道121的线路中心，且距中心线的距离处于200-500mm范围内。即置换孔的深度不超过路基的线路中心，以防止路面出现坍塌现象。

之后，置换路基填料，对路基置换孔进行置换材料的分层回填。

根据本发明，对置换孔进行支模回填。用于与路基填料置换的置换材料采用混凝土和凝砂浆，且置换材料施工时采用分层回填。在一个实施例中，砂浆采用速凝砂浆，其初凝时间为45分钟。速凝砂浆能够快速凝固，减少施工周期，提高施工效率。在分层回填时，先回填混凝土再回填速砂浆。在本实施例中，混凝土浇筑至置换孔的靠近路线中心的2/3的高度，速凝砂浆灌注在置换孔的剩余的1/3高度内。混凝土和速凝砂浆材料能够有效降低铁路路基的冻害，显著提高了铁路路基的防冻害性能。

最后，在铁路路基的整治区域设置渗水盲管，并恢复施工场地。

在本实施例中，渗水盲管设置成水平或往外有一定的排水坡度，以便排出路基中的水分，从而降低路基中的含水率，进一步提高铁路路基130的防冻害性能。

渗水盲管设置完毕后，拆除施工平台100，恢复铁路路基边缘的施工平台100的区域，减少对铁路路基的影响。通过以上方法对下一处产生冻害的路基区域径向整治。

根据本发明，在钻进施工过程中，需对铁路路基120进行施工监测，以避免钻进施工对铁路路基120的路面和高程产生影响，从而减少对行车的影响。

在一个实施例中，可采用全站仪和水准仪对线路平面和高程进行施工监测。全站仪配合专用的反射棱镜进行测量，能够同时监测铁路线路的高程和中线。在一个实施例中，平面测量棱镜布置在轨枕上，且每间隔2m布置1点。高程点每个轨枕布置两个测点。水准仪用于在天窗点内观测轨面及轨道结构的高程变化。全站仪和水准仪在每天窗点施工时进行测量。

在一个实施例中，还可以采用自动观测系统进行施工监测。自动观测系统是采用阵列式位移计，纵向连续安装在轨枕端部的垂直面，监测点每个轨枕1个。其在列车行驶过程中可自动监测测点的位移，能够实现全天实时监控。

通过对铁路路基进行施工监测，不仅能够保证钻进施工的安全可靠，而且能够有效避免钻进施工对铁路路基产生影响。

根据本发明的用于铁路路基填料的置换方法，该置换方法能够在路基边缘进行横向掏挖施工，且能够保证线路平面、高程可控，有效防止路面发生上拱或坍塌，从而不会影响正常行车。同时，在整治路段设置排水管，有效降了低路基中的含水率。此外，用于置换路基填料的材料采用不产生冻害的材料，其具有良好的防冻害性能，能够有效增强铁路路基的防冻害效果。这种置换方法针对冻害区域进行特定的治理，具有很强的针对性强和有效性，对铁路路基的冻害治理效果良好。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述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)

1.一种用于铁路路基填料的置换方法，包括步骤：

步骤一：进行施工前准备，并确定施工孔位(130)；

步骤二：在所述施工孔位处搭设施工平台(100)，并在所述施工平台处安放用于掏挖路基填料的掏挖设备(110)，所述掏挖设备包括用于出土的套管；

步骤三：启动所述掏挖设备对施工孔位进行钻进施工，钻出置换孔；

步骤四：置换路基填料，分层回填；

步骤五：设置渗水盲管，并恢复施工场地，

其中，在步骤三中，所述套管逐步顶进，且所述掏挖设备的钻进施工和掏挖的填料碎石的输出同步进行。

2.根据权利要求1所述的置换方法，其特征在于，所述掏挖设备采用螺旋钻机，所述螺旋钻机采用变径钻头。

3.根据权利要求2所述的置换方法，其特征在于，在所述步骤三中，先通过所述螺旋钻机将所述套管在所述施工孔位处预先钻进一定深度，然后，通过所述变径钻头对所述施工孔位进行钻进施工。

4.根据权利要求3所述的置换方法，其特征在于，所述套管预先钻进的深度为5-7m，且所述螺旋钻机的钻进速度为1.0m/h。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的置换方法，其特征在于，所述套管的顶进深度不超过路基的线路中心，且距中心线的距离为200mm-500mm。

6.根据权利要求1所述的置换方法，其特征在于，所述施工孔位距水平地面的垂直距离为0.8-1.5m。

7.根据权利要求1所述的置换方法，其特征在于，用于与所述路基填料置换的材料为混凝土和砂浆，且在分层回填时，先回填混凝土再回填砂浆。

8.根据权利要求7所述的置换方法，其特征在于，所述混凝土浇筑至所述置换孔2/3的高度，所述砂浆灌注在所述置换孔的剩余的1/3高度内。

9.根据权利要求1所述的置换方法，其特征在于，所述施工平台为脚手架操作平台，所述脚手架操作平台设有用于提供后座力的反力墩。

10.根据权利要求1所述的置换方法，其特征在于，在所述步骤三中，在整个钻进施工过程中，通过监测系统对铁路路基进行施工监测。

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