CN111535078B - 一种端刺区加固结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种端刺区加固结构及施工方法，包括：Π型端刺；Π型端刺的主端刺下方水平设有第一盾构钢壁，第一盾构钢壁的顶部与主端刺的底部通过植入的高强钢筋相连接；第一盾构钢壁的左右两侧设有第二盾构钢壁和第三盾构钢壁，第一盾构钢壁、第二盾构钢壁和第三盾构钢壁内均编织有钢筋网且填充有渗透膨胀型自密实混凝土；第一盾构钢壁、第二盾构钢壁和第三盾构钢壁内的钢筋网与高强钢筋连接为一整体。本发明的端刺区加固结构通过高强钢筋、钢筋网和渗透膨胀型自密实混凝土将Π型端刺与第一盾构钢壁、第二盾构钢壁、第三盾构钢壁相连结，将原Π型端刺变成倒T型端刺，从而很好的将轨道结构与路基固定在一起，更利于起到加固作用。

Description

一种端刺区加固结构及施工方法

技术领域

本发明涉及无砟轨道技术领域，具体涉及一种无砟轨道的端刺区加固结构及施工方法。

背景技术

近年来我国高速铁路迅猛发展，已经初步建成了“四纵四横”高速铁路网，截止2017年底，运营高铁里程达2.5万公里，随着我国十三五规划的推进，高速铁路建设正朝着“八纵八横”高速铁路网迈进。高速铁路具有高平顺性和高稳定性的特点，为实现这一目的，我国高速铁路线路普遍采用了无砟轨道结构，相比其他轨道结构，无砟轨道结构具有整体性强、稳定性高和耐久性好的特点。CRTSⅡ型板式轨道台后锚固结构由摩擦板、小端刺、主端刺和过渡板组成。摩擦板表面设两层土工布与底座板隔离，在台后设渗水砖与桥台隔离，与主端刺侧面固结。底座板在距主端刺1m处与摩擦板合为一体，在主端刺顶部及过渡板区通过门型钢筋固结，并与路基上支承层通过切缝分离。主端刺产生位移，通过摩擦板与底座板间摩擦力、锚固区土体阻力、相邻轨道提供抗力来平衡。

然而，我国地质条件种类繁多，环境条件复杂多变，运营线路部分路桥结合地段端刺与路基锚固失效，无砟轨道结构出现了变形位移病害，端刺失效后无砟轨道纵向位移可达3mm~5mm，影响了线路的平顺性，导致部分路段高速列车不得不限速运行。为解决路桥结合地段无砟轨道结构变形位移病害，恢复线路的平顺性，需要对端刺进行加固作业，加强土体阻力。

现有专利201410776755.0公开了一种整治无砟轨道端刺水平变形病害的施工方法，通过对端刺区路基基床进行注浆加固，整治无砟轨道端刺的水平变形病害。该技术通过对端刺区路基基床进行注浆加固，整治无砟轨道端刺的变形位移病害，但该技术加强端刺与路基的固结甚微。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种无砟轨道的端刺区加固结构及施工方法。

本发明公开了一种端刺区加固结构，包括：Π型端刺；

所述Π型端刺的主端刺下方水平设有第一盾构钢壁，所述第一盾构钢壁的顶部与所述主端刺的底部通过植入的高强钢筋相连接；

所述第一盾构钢壁的左右两侧设有第二盾构钢壁和第三盾构钢壁，所述第一盾构钢壁、第二盾构钢壁和第三盾构钢壁内均编织有钢筋网且填充有自密实混凝土；

所述第一盾构钢壁、第二盾构钢壁和第三盾构钢壁内的钢筋网与所述高强钢筋连接为一整体。

作为本发明的进一步改进，所述第一盾构钢壁的顶部与所述主端刺的底部相平行，且两者的最大距离不超过50mm。

作为本发明的进一步改进，所述高强钢筋均匀分布，且高强钢筋直径大于28mm。

作为本发明的进一步改进，所述第一盾构钢壁、第二盾构钢壁和第三盾构钢壁位于同一水平面上。

作为本发明的进一步改进，所述主端刺、第一盾构钢壁与高强钢筋之间通过低粘度树脂砂浆连接；

所述低粘度树脂砂浆中的树脂为聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸树脂或酚醛树脂，所述树脂的粘度为50mPa.s~300mPa.s，所述低粘度树脂砂浆与混凝土以及钢材的粘结强度大于5MPa、抗压强度大于90MPa、抗拉强度大于20MPa。

作为本发明的进一步改进，所述第一盾构钢壁与第二盾构钢壁以及所述第一盾构钢壁与第三盾构钢壁的侧壁上钻孔，通过所述钻孔实现相邻两盾构钢壁内盾构钢壁的连接；所述第一盾构钢壁内的钢筋网与所述高强钢筋相连。

作为本发明的进一步改进，所述自密实混凝土为渗透膨胀型自密实混凝土；

所述第一盾构钢壁、第二盾构钢壁和第三盾构钢壁外侧均有出浆孔，出浆孔孔径为5mm~10mm，间距为50cm~100cm；所述渗透膨胀型自密实混凝土的浆液通过所述出浆孔渗透进入路基中。

作为本发明的进一步改进，所述渗透膨胀型自密实混凝土包括超细普通硅酸盐水泥和超细快硬硫铝酸盐水泥，所述超细普通硅酸盐水泥和超细快硬硫铝酸盐水泥的质量比例为5：5~9：1，二水石膏的掺量为硫铝酸盐水泥用量的5%~30%；所述渗透膨胀型自密实混凝土的比表面积为3000m²/kg~5000m²/kg，自密实混凝土的膨胀率为0.5%~3%，2h自密实混凝土抗压强度大于3MPa。

作为本发明的进一步改进，所述钢筋网的直径为12mm~16mm。

本发明还公开了一种端刺区加固结构的施工方法，包括：

探测Π型端刺的主端刺位置；

微型盾构在路基侧面，平行于所述主端刺，贴近于所述主端刺下方推进，形成第一盾构钢壁；

在所述第一盾构钢壁的顶部向上钻孔至所述主端刺内，植入高强钢筋，灌入低粘度树脂砂浆；

在所述第一盾构钢壁的左右两侧再次盾构平行推进，形成第二盾构钢壁和第三盾构钢壁；

在相邻的盾构钢壁上钻孔，并在每个盾构钢壁内编制钢筋网且钢筋网与所述高强钢筋连接为一整体，填充渗透膨胀型自密实混凝土与主端刺浇筑为一体；

恢复路基边坡。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明的端刺区加固结构通过高强钢筋、钢筋网和自密实混凝土的将Π型端刺与第一盾构钢壁、第二盾构钢壁、第三盾构钢壁相连结，将原Π型端刺变成倒T型端刺，从而很好的将轨道结构与路基固定在一起，更利于起到加固作用；采用低粘度树脂砂浆进行高强钢筋锚固，能够灌注饱满，并与端刺和钢壁均形成良好的粘结；通过在钢壁上预设出浆孔，流动性较好的自密实混凝土能够通过孔径接触路基土体，超细水泥颗粒的粒径较小，通过增大水与水泥之间的比例也可以提高浆体的渗透性，浆液渗透进入路基土中，将钢壁与路基连接为一体，增加钢壁与路基之间的摩擦阻力，提升端刺锚固力，另外自密实混凝土具有0.5%~3%的体积膨胀率，能够将钢壁内填充饱满，使得自密实混凝土浆液与路基本体咬合更加紧密，同时自密实混凝土采用硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和二水石膏相复合，既能够实现早强的效果，同时又能够实现混凝土的体积膨胀，另外，该方法在路基外侧施工，不影响列车运行，可以实现天窗施工。

附图说明

图1为本发明一种实施例公开的Π型端刺的结构示意图；

图2为在图1下方推进形成第一盾构钢壁的结构示意图；

图3为在图2所示结构中植入高强钢筋后的结构示意图；

图4为在图3的左右两侧水平推进形成第二盾构钢壁、第三盾构钢壁的结构示意图；

图5为本发明一种实施例公开的端刺区加固结构的示意图。

图中：

1、Π型端刺；2、路基；3、第一盾构钢壁；4、高强钢筋；5、第二盾构钢壁；6、第三盾构钢壁；7、钢筋网；8、渗透膨胀型自密实混凝土。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：

如图4所示，本发明提供一种无砟轨道的端刺区加固结构，该端刺区加固结构通过改变端刺结构（将原Π型端刺变成倒T型端刺），加大锚固区土体阻力，进一步加强端刺与路基的固结；其包括Π型端刺1和路基2，Π型端刺1由主端刺和小端刺构成；

本发明在Π型端刺1的主端刺下方水平设有紧贴主端刺的第一盾构钢壁3，优选第一盾构钢壁的顶部与主端刺的底部相平行，且两者的最大距离不超过50mm；第一盾构钢壁3的顶部与主端刺的底部通过植入的高强钢筋4相连接，高强钢筋4在第一盾构钢壁3与主端刺的连接面上均匀布设，且高强钢筋直径大于28mm，高强钢筋与端刺及钢壁之间灌注低粘度树脂砂浆，连接主端刺、第一盾构钢壁3与高强钢筋4；其中，低粘度树脂砂浆中的树脂为聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸树脂或酚醛树脂，树脂的粘度为50mPa.s~300mPa.s，低粘度树脂砂浆与混凝土以及钢材的粘结强度大于5MPa、抗压强度大于90MPa、抗拉强度大于20MPa。

本发明在第一盾构钢壁3的左右两侧设有第二盾构钢壁5和第三盾构钢壁6，第一盾构钢壁3、第二盾构钢壁5和第三盾构钢壁6位于同一水平面上，第一盾构钢壁3与第二盾构钢壁5以及第一盾构钢壁3与第三盾构钢壁6的侧壁上钻孔；本发明在第一盾构钢壁3、第二盾构钢壁5和第三盾构钢壁6内均编织有钢筋网7且填充有自密实混凝土8，优选钢筋网的直径为12mm~16mm；为了提高整体强度，本发明在填充自密实混凝土8前通过钻孔将第一盾构钢壁3、第二盾构钢壁5和第三盾构钢壁6内的钢筋网7与植入的所有高强钢筋4连接为一整体。其中，自密实混凝土为渗透膨胀型自密实混凝土；第一盾构钢壁、第二盾构钢壁和第三盾构钢壁外侧均有出浆孔，出浆孔孔径为5mm~10mm，间距为50cm~100cm；渗透膨胀型自密实混凝土的浆液通过出浆孔渗透进入路基中。渗透膨胀型自密实混凝土包括超细普通硅酸盐水泥和超细快硬硫铝酸盐水泥，超细普通硅酸盐水泥和超细快硬硫铝酸盐水泥的质量比例为5：5~9：1，二水石膏的掺量为硫铝酸盐水泥用量的5%~30%；渗透膨胀型自密实混凝土的比表面积为3000m²/kg~5000m²/kg，自密实混凝土的膨胀率为0.5%~3%，2h自密实混凝土抗压强度大于3MPa。

如图1-5所示，本发明提供一种端刺区加固结构的施工方法，包括：

步骤1、确认施工区域封锁，开始并做好施工防护；

步骤2、通过雷达探测Π型端刺1的主端刺位置，如图1所示；

步骤3、微型盾构在路基侧面，平行于主端刺，贴近于主端刺下方推进，形成第一盾构钢壁3，如图2所示；

步骤4、在第一盾构钢壁3的顶部向上钻孔至主端刺内，植入直径＞28mm的高强钢筋4，如图3所示；

步骤5、在第一盾构钢壁3的左右两侧再次盾构平行推进，形成第二盾构钢壁5和第三盾构钢壁6，如图4所示；

步骤6、在相邻的盾构钢壁上钻孔，并在每个盾构钢壁内编制直径12mm~16mm的钢筋网7且钢筋网7与高强钢筋4连接为一整体，填充渗透膨胀型自密实混凝土8与主端刺浇筑为一体，如图5所示；

步骤7、恢复路基边坡；加固后端刺锚固力能够提高5000kN，路桥过渡段无砟轨道的纵向位移小于0.2mm。

本发明的优点为：

本发明的端刺区加固结构通过高强钢筋、钢筋网和渗透膨胀型自密实混凝土将Π型端刺与第一盾构钢壁、第二盾构钢壁、第三盾构钢壁相连结，将原Π型端刺变成倒T型端刺，从而很好的将轨道结构与路基固定在一起，更利于起到加固作用；采用低粘度树脂砂浆进行高强钢筋锚固，能够灌注饱满，并与端刺和钢壁均形成良好的粘结；通过在钢壁上预设出浆孔，流动性较好的自密实混凝土能够通过孔径接触路基土体，超细水泥颗粒的粒径较小，通过增大水与水泥之间的比例也可以提高浆体的渗透性，浆液渗透进入路基土中，将钢壁与路基连接为一体，增加钢壁与路基之间的摩擦阻力，提升端刺锚固力，另外自密实混凝土具有0.5%~3%的体积膨胀率，能够将钢壁内填充饱满，使得自密实混凝土浆液与路基本体咬合更加紧密，同时自密实混凝土采用硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和二水石膏相复合，既能够实现早强的效果，同时又能够实现混凝土的体积膨胀，另外，该方法在路基外侧施工，不影响列车运行，可以实现天窗施工。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)

1.一种端刺区加固结构，其特征在于，包括：Π型端刺；

所述Π型端刺的主端刺下方水平设有第一盾构钢壁，所述第一盾构钢壁的顶部与所述主端刺的底部通过植入的高强钢筋相连接；

所述第一盾构钢壁的左右两侧设有第二盾构钢壁和第三盾构钢壁，所述第一盾构钢壁、第二盾构钢壁和第三盾构钢壁内均编织有钢筋网且填充有自密实混凝土；

所述第一盾构钢壁、第二盾构钢壁和第三盾构钢壁内的钢筋网与所述高强钢筋连接为一整体。

2.如权利要求1所述的端刺区加固结构，其特征在于，所述第一盾构钢壁的顶部与所述主端刺的底部相平行，且两者的最大距离不超过50mm。

3.如权利要求1所述的端刺区加固结构，其特征在于，所述高强钢筋均匀分布，且高强钢筋直径大于28mm。

4.如权利要求1所述的端刺区加固结构，其特征在于，所述第一盾构钢壁、第二盾构钢壁和第三盾构钢壁位于同一水平面上。

5.如权利要求1所述的端刺区加固结构，其特征在于，所述主端刺、第一盾构钢壁与高强钢筋之间通过低粘度树脂砂浆连接；

所述低粘度树脂砂浆中的树脂为聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸树脂或酚醛树脂，所述树脂的粘度为50mPa.s~300mPa.s，所述低粘度树脂砂浆与混凝土以及钢材的粘结强度大于5MPa、抗压强度大于90MPa、抗拉强度大于20MPa。

6.如权利要求1所述的端刺区加固结构，其特征在于，所述第一盾构钢壁与第二盾构钢壁以及所述第一盾构钢壁与第三盾构钢壁的侧壁上钻孔，通过所述钻孔实现相邻两盾构钢壁内盾构钢壁的连接；所述第一盾构钢壁内的钢筋网与所述高强钢筋相连。

7.如权利要求1所述的端刺区加固结构，其特征在于，所述自密实混凝土为渗透膨胀型自密实混凝土；

所述第一盾构钢壁、第二盾构钢壁和第三盾构钢壁外侧均有出浆孔，出浆孔孔径为5mm~10mm，间距为50cm~100cm；所述渗透膨胀型自密实混凝土的浆液通过所述出浆孔渗透进入路基中。

8.如权利要求7所述的端刺区加固结构，其特征在于，所述渗透膨胀型自密实混凝土包括超细普通硅酸盐水泥和超细快硬硫铝酸盐水泥，所述超细普通硅酸盐水泥和超细快硬硫铝酸盐水泥的质量比例为5：5~9：1，二水石膏的掺量为硫铝酸盐水泥用量的5%~30%；所述渗透膨胀型自密实混凝土的比表面积为3000m²/kg~5000m²/kg，自密实混凝土的膨胀率为0.5%~3%，2h自密实混凝土抗压强度大于3MPa。

9.如权利要求1所述的端刺区加固结构，其特征在于，所述钢筋网的直径为12mm~16mm。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的端刺区加固结构的施工方法，其特征在于，包括：

探测Π型端刺的主端刺位置；

微型盾构在路基侧面，平行于所述主端刺，贴近于所述主端刺下方推进，形成第一盾构钢壁；

在所述第一盾构钢壁的顶部向上钻孔至所述主端刺内，植入高强钢筋，灌入低粘度树脂砂浆；

在所述第一盾构钢壁的左右两侧再次盾构平行推进，形成第二盾构钢壁和第三盾构钢壁；

在相邻的盾构钢壁上钻孔，并在每个盾构钢壁内编制钢筋网且钢筋网与所述高强钢筋连接为一整体，填充渗透膨胀型自密实混凝土与主端刺浇筑为一体；

恢复路基边坡。

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