CN111235968A - 铁路加固路基及铁路沉降路基的加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种铁路加固路基及铁路沉降路基的加固方法，铁路加固路基包括路基本体、设置于路基本体上的股道、多个既有加固桩、多个布袋注浆桩以及第一注浆管，至少部分布袋注浆桩设置于股道的到发线处，布袋注浆桩与既有加固桩错开布设；布袋注浆桩的两侧设置有第一注浆管，第一注浆管的一端插入至路基本体中的填料层中。该铁路加固路基通过在股道处设置布袋注浆桩，对铁路的沉降路基进行整治，加固效果好，桩位布置灵活，所用施工机械设备小；并分别在布袋注浆桩的两侧设置第一注浆管，通过向第一注浆管注浆来加固埋设布袋注浆桩后附近路基本体的填料层。

Description

铁路加固路基及铁路沉降路基的加固方法

技术领域

本发明涉及铁路建设技术领域，特别涉及一种铁路加固路基及铁路沉降路基的加固方法。

背景技术

我国沿海地区广泛分布着湖积相、海积相沉积的深厚软土，其一般具有天然含水量大、压缩性高、承载力低和抗剪强度低等特性。在这些地区修建高铁车站，为了保证车站建设场地的稳定性、减少路基的工后沉降和不均匀沉降、确保列车运营安全平稳，往往需对地基中的软土层进行综合加固处理。然而，由于各种因素影响，原先设计采用的地基处理方法往往没有达到应有的加固效果，导致既有高铁车站在运营若干年后，出现不同程度的不均匀沉降或较大的工后沉降等病害，影响高铁列车的运营安全。为此，迫切需要研究一种对既有高铁车站运营影响较小、具有良好整治效果且又经济可行的综合整治技术。

发明内容

本发明提供了一种铁路加固路基及铁路沉降路基的加固方法，以解决现有技术中既有运营高铁车站工后沉降的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供了一种铁路加固路基，包括路基本体、设置于所述路基本体上的股道、多个既有加固桩、多个布袋注浆桩以及第一注浆管，至少部分所述布袋注浆桩设置于所述股道的到发线处，所述布袋注浆桩与所述既有加固桩错开布设；所述布袋注浆桩的两侧设置有所述第一注浆管，所述第一注浆管的一端插入至所述路基本体中的填料层中。

进一步地，所述布袋注浆桩两侧的所述第一注浆管对称设置；和/或，所述第一注浆管的直径为0.01m～0.03m。

进一步地，所述铁路加固路基还包括设置于所述路基本体上的站台，至少部分所述布袋注浆桩设置于所述站台处，所述既有加固桩包括多个预应力管桩，所述预应力管桩设置于所述股道的站内正线处；所述路基本体具有多个应力释放孔，所述应力释放孔内充填有碎石，所述预应力管桩与位于所述站台处的所述布袋注浆桩之间设置所述应力释放孔，且所述应力释放孔设置于靠近所述布袋注浆桩的一侧。

进一步地，多个所述应力释放孔沿所述股道的纵向间隔布设。

进一步地，所述应力释放孔的直径为0.2m～0.4m。

进一步地，多个所述布袋注浆桩沿所述股道的纵向间隔布设，相邻两所述布袋注浆桩的间距为1.2m～1.4m。

进一步地，所述铁路加固路基包括中粗砂垫层，所述中粗砂垫层铺设于所述股道处的所述布袋注浆桩的顶部；所述中粗砂垫层位于所述路基本体的填料层中。

进一步地，所述铁路加固路基包括级配碎石垫层，所述级配碎石垫层铺设于所述站台处的所述布袋注浆桩的顶部；所述级配碎石垫层位于所述路基本体的填料层中。

根据本发明的另一方面，还提供了一种铁路沉降路基的加固方法，包括以下步骤：在沉降路基的路基本体的股道到发线处设置多个布袋注浆桩，使所述布袋注浆桩与既有加固桩错开布设；在所述布袋注浆桩的两侧分别设置第一注浆管，将所述第一注浆管的一端插入至所述路基本体的填料层中；向所述第一注浆管注浆以加固所述填料层。

进一步地，还包括以下步骤：在所述路基本体的站台处设置多个布袋注浆桩，使所述布袋注浆桩与所述既有加固桩错开布设；在所述站台处的所述布袋注浆桩与所述既有加固桩的预应力管桩之间设置多个应力释放孔，并使所述应力释放孔位于靠近所述布袋注浆桩的一侧。

进一步地，所述在所述布袋注浆桩的两侧分别设置第一注浆管，将所述第一注浆管的一端插入至所述路基本体的填料层中的步骤之前，还包括以下步骤：挖走至少部分所述填料层的填料；在所述股道到发线处的所述布袋注浆桩的顶部铺设中粗砂垫层；将挖走的所述填料填回至所述中粗砂垫层的上方。

进一步地，所述在所述布袋注浆桩的两侧分别设置第一注浆管，将所述第一注浆管的一端插入至所述路基本体的填料层中的步骤之前，还包括以下步骤：挖走至少部分所述填料层的填料；在所述站台处的所述布袋注浆桩的顶部铺设级配碎石垫层；将挖走的所述填料填回至所述级配碎石垫层的上方。

本发明提供的铁路加固路基，通过在股道处设置布袋注浆桩，对铁路的沉降路基进行整治，加固效果好，桩位布置灵活，所用施工机械设备小；并分别在布袋注浆桩的两侧设置第一注浆管，通过向第一注浆管注浆来加固埋设布袋注浆桩后附近路基本体的填料层。

本发明的铁路沉降路基的加固方法，在既有铁路股道附近施工快捷，对既有加固措施影响较小，能够有效、快速地完成沉降路基病害治理。

附图说明

图1为本发明实施例提供的铁路加固路基的结构示意图；

图2为图1中所示布袋注浆桩的结构示意图；

图3为图1中所示布袋注浆桩的一种布置方式示意图；

图4为图1中所示布袋注浆桩的另一种布置方式示意图。

附图标记说明：

10、站台；20、股道；30、既有加固桩；31、预应力管桩；

40、布袋注浆桩；41、第二注浆管；50、第一注浆管；

60、路基本体；61、填料层；62、应力释放孔；63、中粗砂垫层；64、级配碎石垫层；65、持力层。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明再作进一步详细的说明。在本发明的描述中，相关方位或位置关系为基于图2所示的方位或位置关系，其中，“顶”、“底”是指图2的顶底方向。需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本发明的简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

另外，在本发明中的“第一”、“第二”等描述，仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或顺序。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

参照图1，本申请实施例的第一方面，提供了一种铁路加固路基，包括路基本体60、设置于路基本体60上的股道20、多个既有加固桩30、多个布袋注浆桩40以及第一注浆管50，至少部分布袋注浆桩40设置于股道20的到发线处，布袋注浆桩40与既有加固桩30错开布设；布袋注浆桩40的两侧设置有第一注浆管50，第一注浆管50的一端插入至路基本体60中的填料层61中。

本申请实施例以铁路车站为例来说明路基沉降的原因以及对沉降路基的加固处理措施。通常情况下，铁路车站路基包括路基本体、站台、股道和多个既有加固桩，站台和股道分别布设于路基本体上。多个既有加固桩分别布置在站台和股道对应的路基本体内，用于加固站台处和股道处的路基本体。

股道通常包含正线和到发线，其中，正线就是供列车不经停本站而直接行驶通过的股道；到发线是供列车进、出站时停靠的股道。参照图1，股道20的正线处的路基本体60及股道20正线两侧站台10的至少部分路基本体60需要具有较大的承载力，一般在此处的路基本体60内布设预应力管桩31，以避免此处的路基本体60发生沉降。除此之外，铁路车站的路基本体60一般布设如MMP桩或旋喷桩等柔性桩进行加固，参照图1。由于各种因素影响，上述这些既有加固桩30尤其是柔性桩的地基加固方法，在铁路车站运营若干年之后，会发生不同程度的不均匀沉降或较大的工后沉降等病害，严重影响铁路车站的正常运营。

本申请实施例提供的铁路加固路基，在股道20到发线处的路基本体60内设置多个布袋注浆桩40，且布袋注浆桩40与既有加固桩30错开布设，对股道20到发线处的路基本体60进行加固，桩位布置灵活，所用施工机械设备小，施工快捷，对既有的加固措施影响较小，能够有效快速地对路基本体60进行加固。

本申请实施例中，多个布袋注浆桩40在既有加固桩30如MMP桩或旋喷桩之间布设，施工时如果刚好在既有加固桩30的位置，通过沿股道20纵向调整钻孔位置进行避让。具体地，一般纵向调整钻孔位置的距离为MMP桩或旋喷桩的桩间距的一半，即可避开既有加固桩30。调整后，已经施工的冲突孔，可以注入水泥粉煤灰浆进行注浆回填，浆液流失严重时掺入速凝剂或采用混凝土回填。在一些实施例中，多个布袋注浆桩40沿股道20的纵向间隔布设，相邻两布袋注浆桩40的间距为1.2m～1.4m。参照图3、图4，沿股道20的延伸方向间隔布设的布袋注浆桩40能够与既有加固桩30避让设置，且对沿股道20延伸方向的路基本体60加固效果均匀有效。也就是说，多个布袋注浆桩40成排设置，每排布袋注浆桩40沿股道20的纵向延伸。每一布袋注浆桩40与其周侧相邻的其它布袋注浆桩40呈三角形或方形分布。

本申请实施例的铁路加固路基，在布袋注浆桩40的两侧设置第一注浆管50，并将第一注浆管50的一端插入至路基本体60的填料层61中，通过向第一注浆管50注浆来加固埋设布袋注浆桩40后附近路基本体60的填料层61，防止布袋注浆桩40周侧的路基本体60填料层61塌孔。进一步地，布袋注浆桩40两侧的第一注浆管50对称设置，参照图2。对称设置的第一注浆管50使布袋注浆桩40的周侧路基本体60的填料层61加固均匀，加固效果好。具体地，第一注浆管50的直径为0.01m～0.03m。另外，第一注浆管50上沿纵向每隔0.5m环向设置3个注浆孔，以满足对填料层61的注浆要求。

另外，铁路车站的股道20到发线发生沉降后，会对其附近的站台10产生影响，或者在各种因素的共同影响下，导致站台10发生倾斜，因而需要对站台10靠近到发线的一侧进行加固。本申请实施例中，铁路加固路基还包括设置于路基本体60上的站台10，至少部分布袋注浆桩40设置于站台10处，既有加固桩30包括多个预应力管桩31，预应力管桩31设置于股道20的站内正线处；路基本体60具有多个应力释放孔62，应力释放孔62内充填有碎石，预应力管桩31与位于站台10处的布袋注浆桩40之间设置应力释放孔62，且应力释放孔62设置于靠近布袋注浆桩40的一侧。

可以理解地，为了避免股道20到发线附近的站台10倾斜，在站台10上靠近到发线的一侧布置布袋注浆桩40，对站台10进行加固。与股道20处设置布袋注浆桩40的方式类似，其应与既有加固桩30错开布设，并且多个布袋注浆桩40成排设置，每排布袋注浆桩40沿股道20的纵向延伸。另外，在站台10处布袋注浆桩40与预应力管桩31之间设置多个应力释放孔62，且应力释放孔62设置于靠近布袋注浆桩40的一侧，能够减少站台10处布袋注浆桩40施工过程中对预应力管桩31的影响，即减少施工对股道20正线产生的影响。具体地，多个应力释放孔62沿股道20的纵向间隔布设。可以理解地，每排布袋注浆桩40沿股道20的纵向延伸，因而应力释放孔62也随每排布袋注浆桩40的排列方向延伸，以更大程度地减少施工对股道20正线产生的影响。具体地，应力释放孔62的直径为0.2m～0.4m。

在一些实施例中，铁路加固路基包括中粗砂垫层63，中粗砂垫层63铺设于股道20处的布袋注浆桩40的顶部；中粗砂垫层63位于路基本体60的填料层61中。中粗砂垫层63铺设于布袋注浆桩40的顶部，避免埋设布袋注浆桩40的股道20处路基本体60塌陷，进一步增强加固效果。进一步地，中粗砂垫层63包括中粗砂和多层土工格栅，多层土工格栅间隔设置于中粗砂中。具体地，挖除股道20处布袋注浆桩40顶部的填料，土工格栅可以设置为两层，将土工格栅与中粗砂交替铺设后，再将填料回填。如5cm厚中粗砂+土工格栅+10cm厚中粗砂+土工格栅+5cm厚中粗砂，且土工格栅的两端分别回折3m，以包覆并固定中粗砂，避免中粗砂移动而减小其加固效果。进一步地，中粗砂垫层63中中粗砂的细度模数为1.6～3.7，中粗砂垫层63的厚度为0.1m～0.3m。

在另一些实施例中，铁路加固路基包括级配碎石垫层64，级配碎石垫层64铺设于站台10处的布袋注浆桩40的顶部；级配碎石垫层64位于路基本体60的填料层61中。级配碎石垫层64铺设于布袋注浆桩40的顶部，避免埋设布袋注浆桩40的站台10处路基本体60塌陷，进一步增强加固效果。进一步地，级配碎石垫层64包括级配碎石和土工格栅，土工格栅设置于级配碎石的底部。具体地，挖除站台10处布袋注浆桩40顶部的填料，将土工格栅铺设在布袋注浆桩40的顶部，在土工格栅上铺设0.3m左右厚度的级配碎石，再将填料回填。

本申请实施例的第二方面，还提供了一种铁路沉降路基的加固方法，包括以下步骤：在沉降路基的路基本体60的股道20到发线处设置多个布袋注浆桩40，使布袋注浆桩40与既有加固桩30错开布设；在布袋注浆桩40的两侧分别设置第一注浆管50，将第一注浆管50的一端插入至路基本体60的填料层61中；向第一注浆管50注浆以加固填料层61。

可以理解地，在发生路基沉降病害的股道20到发线处对应设置布袋注浆桩40，用来加固股道20到发线处的路基本体60。对于铁路车站来说，发生路基沉降病害的位置一般在股道20到发线位置，因而在此设置布袋注浆桩40进行加固。布袋注浆桩40包括第二注浆管41和绑扎于第二注浆管41外部的土工织物袋。第二注浆管41通过小压力注浆，填充土工织物袋，土工织物袋完全填充后能够充分填充布袋注浆桩40周围的空隙以及路基本体60的顶部塌陷。注浆终注条件为压力达到终注压力(≥0.3MPa)，5分钟持续注浆量不大于5L/min。浆液流失过快时可掺入速凝剂如水玻璃等。本申请实施例中，采用布袋注浆桩40的直径为0.35m～0.4m，布袋注浆桩40的长度以穿过路基本体60的持力层65不少于0.5m～1.0m为准。多个布袋注浆桩40成排设置，每排布袋注浆桩40沿着股道20的纵向延伸。每一布袋注浆桩40与其周侧相邻的其它布袋注浆桩40呈三角形或方形分布。

本申请实施例中，多个布袋注浆桩40在既有加固桩30如MMP桩或旋喷桩之间布设，施工时如果刚好在既有加固桩30的位置，通过沿股道20纵向调整钻孔位置进行避让。具体地，一般纵向调整钻孔位置的距离为MMP桩或旋喷桩的桩间距的一半，即可避开既有加固桩30。

另外，在布袋注浆桩40的两侧分别设置第一注浆管50，并将第一注浆管50的一端插入至路基本体60的填料层61中，通过向第一注浆管50注浆来加固埋设布袋注浆桩40后附近路基本体60的填料层61，防止布袋注浆桩40周侧的路基本体60填料层61塌孔。

在一些实施例中，还包括以下步骤：在路基本体60的站台10处设置多个布袋注浆桩40，使布袋注浆桩40与既有加固桩30错开布设；在站台10处的布袋注浆桩40与既有加固桩30的预应力管桩31之间设置多个应力释放孔62，并使应力释放孔62位于靠近布袋注浆桩40的一侧。

可以理解地，站台10靠近股道20站内正线的一侧的路基本体60布置有预应力管桩31，发生沉降的几率较小。站台10靠近股道20到发线的一侧的路基本体60一般布设MMP桩或旋喷桩等柔性桩，容易发生沉降，此时即会导致站台10的站台10墙倾斜或沉降。在站台10处靠近到发线的一侧的路基本体60布设布袋注浆桩40，能够改善站台10处站台10墙的倾斜病害。布袋注浆桩40与既有加固桩30错开布设。为了减少站台10处布设布袋注浆桩40的施工对股道20站内正线产生的影响，在站台10处布袋注浆桩40与预应力管桩31之间设置多个应力释放孔62，且将应力释放孔62靠近布袋注浆桩40的一侧布置。多个应力释放孔62沿股道20的纵向设置，保证股道20延伸方向上布袋注浆桩40施工对股道20正线的影响。应力释放孔62内填充有碎石。应力释放孔62的直径一般为0.2m～0.4m。

在一些实施例中，在布袋注浆桩40的两侧分别设置第一注浆管50，将第一注浆管50的一端插入至路基本体60的填料层61中的步骤之前，还包括以下步骤：挖走至少部分填料层61的填料；在股道20到发线处的布袋注浆桩40的顶部铺设中粗砂垫层63；将挖走的填料填回至中粗砂垫层63的上方。在另一些实施例中，在布袋注浆桩40的两侧分别设置第一注浆管50，将第一注浆管50的一端插入至路基本体60的填料层61中的步骤之前，还包括以下步骤：挖走至少部分填料层61的填料；在站台10处的布袋注浆桩40的顶部铺设级配碎石垫层64；将挖走的填料填回至级配碎石垫层64的上方。

本申请实施例中，中粗砂垫层63铺设于布袋注浆桩40的顶部，避免埋设布袋注浆桩40的股道20处路基本体60塌陷，进一步增强加固效果。进一步地，中粗砂垫层63包括中粗砂和多层土工格栅，多层土工格栅间隔设置于中粗砂中。具体地，挖除股道20处布袋注浆桩40顶部的填料，土工格栅可以设置为两层，将土工格栅与中粗砂交替铺设后，再将填料回填。如5cm厚中粗砂+土工格栅+10cm厚中粗砂+土工格栅+5cm厚中粗砂，且土工格栅的两端分别回折3m，以包覆并固定中粗砂，避免中粗砂移动而减小其加固效果。进一步地，中粗砂垫层63中中粗砂的细度模数为1.6～3.7，中粗砂垫层63的厚度为0.1m～0.3m。

本申请实施例中，级配碎石垫层64铺设于布袋注浆桩40的顶部，避免埋设布袋注浆桩40的站台10处路基本体60塌陷，进一步增强加固效果。进一步地，级配碎石垫层64包括级配碎石和土工格栅，土工格栅设置于级配碎石的底部。具体地，挖除站台10处布袋注浆桩40顶部的填料，将土工格栅铺设在布袋注浆桩40的顶部，在土工格栅上铺设0.3m左右厚度的级配碎石，再将填料回填。

另外，本申请实施例中，在布袋注浆桩40的施工过程中，对股道20进行沉降及位移监测预警，动态监测股道20的沉降、位移变形量及其发展趋势，制定沉降、位移变形控制标准和预警方案，并根据预警方案启动相应应急处理措施，确保施工及铁路运营安全。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不同限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。并且，本发明各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种铁路加固路基，其特征在于：包括路基本体、设置于所述路基本体上的股道、多个既有加固桩、多个布袋注浆桩以及第一注浆管，至少部分所述布袋注浆桩设置于所述股道的到发线处，所述布袋注浆桩与所述既有加固桩错开布设；所述布袋注浆桩的两侧设置有所述第一注浆管，所述第一注浆管的一端插入至所述路基本体中的填料层中。

2.根据权利要求1所述的铁路加固路基，其特征在于，所述布袋注浆桩两侧的所述第一注浆管对称设置；和/或，

所述第一注浆管的直径为0.01m～0.03m。

3.根据权利要求1所述的铁路加固路基，其特征在于，所述铁路加固路基还包括设置于所述路基本体上的站台，至少部分所述布袋注浆桩设置于所述站台处，所述既有加固桩包括多个预应力管桩，所述预应力管桩设置于所述股道的站内正线处；所述路基本体具有多个应力释放孔，所述应力释放孔内充填有碎石，所述预应力管桩与位于所述站台处的所述布袋注浆桩之间设置所述应力释放孔，且所述应力释放孔设置于靠近所述布袋注浆桩的一侧。

4.根据权利要求3所述的铁路加固路基，其特征在于，多个所述应力释放孔沿所述股道的纵向间隔布设。

5.根据权利要求3所述的铁路加固路基，其特征在于，所述应力释放孔的直径为0.2m～0.4m。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的铁路加固路基，其特征在于，多个所述布袋注浆桩沿所述股道的纵向间隔布设，相邻两所述布袋注浆桩的间距为1.2m～1.4m。

7.根据权利要求1～5任意一项所述的铁路加固路基，其特征在于，所述铁路加固路基包括中粗砂垫层，所述中粗砂垫层铺设于所述股道处的所述布袋注浆桩的顶部；所述中粗砂垫层位于所述路基本体的填料层中。

8.根据权利要求3～5任意一项所述的铁路加固路基，其特征在于，所述铁路加固路基包括级配碎石垫层，所述级配碎石垫层铺设于所述站台处的所述布袋注浆桩的顶部；所述级配碎石垫层位于所述路基本体的填料层中。

9.一种铁路沉降路基的加固方法，其特征在于，包括以下步骤：

在沉降路基的路基本体的股道到发线处设置多个布袋注浆桩，使所述布袋注浆桩与既有加固桩错开布设；

在所述布袋注浆桩的两侧分别设置第一注浆管，将所述第一注浆管的一端插入至所述路基本体的填料层中；

向所述第一注浆管注浆以加固所述填料层。

10.根据权利要求9所述的加固方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述路基本体的站台处设置多个布袋注浆桩，使所述布袋注浆桩与所述既有加固桩错开布设；

在所述站台处的所述布袋注浆桩与所述既有加固桩的预应力管桩之间设置多个应力释放孔，并使所述应力释放孔位于靠近所述布袋注浆桩的一侧。

11.根据权利要求9所述的加固方法，其特征在于，所述在所述布袋注浆桩的两侧分别设置第一注浆管，将所述第一注浆管的一端插入至所述路基本体的填料层中的步骤之前，还包括以下步骤：

挖走至少部分所述填料层的填料；

在所述股道到发线处的所述布袋注浆桩的顶部铺设中粗砂垫层；

将挖走的所述填料填回至所述中粗砂垫层的上方。

12.根据权利要求10所述的加固方法，其特征在于，所述在所述布袋注浆桩的两侧分别设置第一注浆管，将所述第一注浆管的一端插入至所述路基本体的填料层中的步骤之前，还包括以下步骤：

挖走至少部分所述填料层的填料；

在所述站台处的所述布袋注浆桩的顶部铺设级配碎石垫层；

将挖走的所述填料填回至所述级配碎石垫层的上方。

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