CN111962532A - 一种既有铁路路基边坡斜打高压旋喷桩加固的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种既有铁路路基边坡斜打高压旋喷桩加固的施工方法，包括清理路基边坡，在施工桩位放样标记待做加固桩的位置，所述加固桩为混凝土桩，所述加固桩由路基边坡倾斜向下向路基面中心延伸至铁路路面下方；在标记的施工桩位进行旋转钻孔，钻取桩孔，桩孔由路基边坡延伸至铁路路面下方；将注浆管道伸入桩孔内，自下而上注浆至桩孔填满，凝固后形成所述加固桩，浆液为水泥浆。该方法从路基边坡处斜向下打入钻杆形成桩孔，桩孔延伸至路基下部中心处，高压设备加压水泥浆，使水泥浆喷人桩孔，水泥浆冲切、扰动、破坏土体，并与土粒强制搅拌混合,在土中形成一个圆柱状固结体即加固桩。

Description

一种既有铁路路基边坡斜打高压旋喷桩加固的施工方法

技术领域

本发明涉及一种施工方法，尤其涉及一种既有铁路路基边坡斜打高压旋喷桩加固的施工方法。

背景技术

早年的货运铁路随着铁路运营设备的不断升级换代，牵引机车载重的不停提高，越发的不堪重负。路基在远超预期的重载及雨水冲刷渗透的下，不断下沉。处理路基下沉的常用方法为路基换填加固、路基注浆加固以及大机清筛补砟。大机清筛补砟的方法属于饮鸩止渴，无法解决根本问题，并且会导致道床不断加厚，影响行车安全；而常规的路基换填及注浆加固施工方法均需进入线路利用天窗点进行施工，作业时间有限且安全风险大。

发明内容

本发明为了解决现有处理路基下沉时处理方法存在的不足，提供了一种既有铁路路基边坡斜打高压旋喷桩加固的施工方法，该方法从路基边坡处斜向下打入钻杆形成桩孔，桩孔延伸至路基下部中心处，高压设备加压水泥浆，使水泥浆喷人桩孔，水泥浆冲切、扰动、破坏土体，并与土粒强制搅拌混合,在土中形成一个圆柱状固结体即加固桩。

本发明所采取的技术方案为：一种既有铁路路基边坡斜打高压旋喷桩加固的施工方法，包括

S01 清理路基边坡，在施工桩位放样标记待做加固桩的位置，所述加固桩为混凝土桩，所述加固桩由路基边坡倾斜向下向路面中心延伸至铁路路面下方；

S02 在标记的施工桩位进行旋转钻孔，钻取桩孔，桩孔由路基边坡延伸至铁路路面下方；

S03 将注浆管道伸入桩孔内，自下而上注浆至桩孔填满，凝固后形成所述加固桩，浆液为水泥浆；

S04 移动至下一施工桩位重复步骤S02和S03；

所述桩孔设置有若干排，若干排桩孔分布在路基边坡上，每排包括有若干个桩孔。

进一步的，置于同一排的桩孔与路肩线的距离相同。

进一步的，相邻两排的桩孔交错设置，第二排的桩孔置于第一排桩孔两相邻桩孔的中位线上。

进一步的，若干桩孔呈梅花状分布，相邻两加固桩之间间隔2-2.5m。

进一步的，所述桩孔的长度与所述加固桩的桩长一直，所述桩孔与水平面的夹角和所述加固桩与水平面的夹角一致。

进一步的，所述步骤S02具体操作为：a在路基边坡上架设纵横移框架，所述纵横移框架采用吊车吊入，吊入后调整框架表面达到水平，然后在框架上安装并固定高压旋喷桩钻机；

b调整高压旋喷桩钻机的钻杆角度，使高压旋喷桩钻机的钻杆钻孔角度与预设的桩孔角度一致；

c启动钻杆高压旋喷桩钻机使钻杆旋转钻进，钻至设计长度。

进一步的，所述步骤S03具体为

a向桩孔内插入注浆管道，通过所述注浆管道向桩孔内喷射浆液，待浆液冒出后开始旋转提升；

b喷射结束后，在喷射孔内进行静压充填灌浆，直到浆面不再下沉为止。

进一步的，所述注浆管道与所述钻杆为同一装置，所述钻杆中空，所述钻杆通过管道连接外界水泥浆。

进一步的，所述纵横移框架通过四根支脚设置在路基斜坡上，所述支脚的高度通过油缸控制。

本发明所产生的有益效果包括：该方法采用高压旋喷桩机，从路基边坡处斜向下向路面中心处打入钻杆，使钻杆能插入路基下部中心处，高压设备加压水泥浆，使水泥浆从钻头喷嘴处喷出，钻杆同时旋转回缩，水泥浆冲切、扰动、破坏土体，并与土粒强制搅拌混合,在土中形成一个圆柱状固结体。沿路基边坡成排梅花样布置，以达到加固路基阻止下沉的目的。

本发明的适用于特殊空间下的架梁施工方法，基于架桥机受隧道内净空影响，不能在正常姿态下完成架梁任务的情况下，通过在隧道内设置辅助移梁设备，并结合架桥机的二次降臂等操作，实现架桥机不拆解、不改装的情况下，有效解决架桥机于铁路隧道架梁施工中的技术难题，提高了架梁的功效，并为隧道口的施工作业总结了一套宝贵的架梁施工技术经验，值得类似工程的借鉴和学习，具有广泛的适用性和很强的实用性。

本发明方法适用于既有铁路路基加固，在采用高压旋喷桩加固路基时，既有铁路无法进入线路内路基上方，进行垂直打桩作业，通过在路基边坡搭设纵横移框架，使高压旋喷桩机能够实现斜坡作业，实现路基边坡斜向桩加固路基的目的，无需进入铁路线路且加固用时较短，能全天连续作业，施工进度快、加固效果良好，解决了既有线铁路路基加固影响线路运营的问题，保证了既有铁路线路的行车安全。

附图说明

图1为本方法的桩点布设的平面示意图。

图2为本方法桩点布设的纵断面示意图。

图3为本方法的高压旋喷桩机打桩的示意图。

图4为本方法的边坡纵横移框架结构示意图。

图5为本方法水泥搅拌后台设备的示意图。

图6为本方法瑞雷波探测波形图。

附图中标记的含义如下：1、高压旋喷桩机；2、边坡纵横移框架；3、高压泵机；4、水泥浆搅拌池；5、输浆管；6、上行线，7、下行线，8、路肩线，9、路基面，10、桩孔，11、坡脚线，12、路基斜坡，13、第一排加固桩，14、第二排加固桩，15、第三排加固桩。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施例的限制。

本发明的实施例使用的设备如图3-5，包括：

纵横移框架：纵横移框架为现场制作，采用工字钢、卷扬机、电机、伸缩油缸、滑轮、长钢管、钢丝绳焊接而成，前后油缸型号为YDDT20-25型号，最大顶推力20KN，最大行程110cm。钢丝绳采用Φ12mm的纤维芯钢丝绳，组装后，可实现8吨荷载下的支撑和纵横向移动。

高压旋喷桩机：高压旋喷桩机型号为MGJ-50型，钻杆部位可实现左右上下扭动调整，钻杆长度为3m一截，在钻入土体后，可通过螺丝口进行接长，电机功率90KW，理论流量125L/min。

本方法采用如下的施工方法：

一种既有铁路路基边坡斜打高压旋喷桩加固的施工方法，包括以下步骤：

S1、在路基加固范围的路基坡顶处，每20m/点布置一个检测点进行瑞雷波检测，通过瑞雷波在施工前后的波形变化，验证施工前后路基地质情况变化，以确定是否达到加固目的。检测点钢锥下插土体的方式固定，采用导线并联，导线与震波器和大锤相连，大锤敲击30*30*2cm钢板，记录震动波形，施工前、后定期检测。

S2、清理路基边坡，将施工桩位放样，路堤自路肩以下1.5m（垂直向下距离）设置第一排加密桩点，然后沿坡面向下按照横方向每隔2.0m（注意不是垂直距离）设置第二排、第三排桩点，纵坡向每隔3.0m设置桩点，即每排桩点中相邻两桩点相距3.0m，以路面宽度方向为横方向，以路面长度方向为纵方向，如图1、图2。

S 3、在路基边坡上架设纵横移框架，采用吊车吊入，吊入后，框架前支腿油缸回缩，后支腿油缸伸出，调整框架表面达到水平。

S4、采用吊车，将高压旋喷桩钻机吊入刺网内，放置于框架上方，将钻机底部于框架采用高强螺栓联结固定。

S5、制备浆液并通过高压泵机、输浆管与钻机喷射管路连接。

S6、纵横移框架上下移动，同时调整钻机的钻杆角度，使钻杆与水平面夹角和桩与水平面夹角保持一致，高压旋喷桩机对位调整进行引孔；纵横移框架上下移动方式采用框架支腿收缩，框架落于钢管上，卷扬机拉动钢丝绳，使框架于钢管上移动的形式进行。

S7、钻杆旋转钻进，钻至设计长度后，中空钻杆开始喷射浆液，待浆液冒出后开始旋转提升，提升速度保持15-25cm/min；旋转速度保持20-22r/min。

S8、待钻杆旋转提升至端头时，不再提升，保持钻杆旋转，在喷射孔内进行静压充填灌浆，直到浆面不再下沉为止。

S9、纵横移框架下层桁架横移，前后支腿缩回，上层桁架落于下层桁架上，卷扬机启动，拉动上层桁架在下层桁架上横移，横移到位后，支腿伸出，使下层桁架脱空，再次横移下层桁架，依此步骤，逐渐横移至下一桩位。

S10、重复S5至S8步骤，完成整排旋喷桩，注入桩孔的浆液凝固后即形成具有强度的加固桩，进而实现加固。

瑞雷波检测周期为12期，施工前一周开始观测，观测次数为2次，施工完成后观测3个月，第1、2月每7天观测一次，第三个月15天观测一次。

使用中还需要完成以下工作

（1）施工前进行桩位放样，用钢尺和测线等实地按照梅花桩间隔2-2.5m布满路基边坡，用白灰或喷漆标记桩点，经过复测验线合格后，并用竹签钉紧，一桩一签。

（2）在路堤坡脚处开挖梯形截水沟，将废浆液引入路堤坡脚处梯形截水沟中，截水沟顺坡脚开挖延伸至泥浆池。

（3）将边坡纵横移框架用吊车吊入刺网内，操作油泵，伸出后支腿支撑，使框架水平，将高压旋喷桩机吊入，放在框架上方，并完成框架与高压旋喷桩机的联结固定，对高压旋喷桩机进行调平、对中，调整钻机的钻杆角度，保证钻杆应与桩位一致，经技术人员验测合格后开钻。钻进过程中，遇到异常情况及时停机查明原因，采取相应措施，对地层变化、颗粒大小、硬度等详细记录。

（4）后台水泥浆搅拌池制浆，使用P.042.5普通硅酸盐水泥和添加剂，按配比进行浆液搅制，在制浆过程中测量浆液比重确保比重为1.5，浆液用高速搅拌机连续均匀搅制。

（5）利用高压泵机和输浆管泵送高压水泥浆进行注浆，水泥浆流出喷头后方提升钻杆，自下而上喷射注浆。高压旋喷桩施工自上而下，即先开较高一排的桩孔，然后开设下面一排的桩孔，利用纵横移框架进行移动，同排高压旋喷桩隔桩施工。喷射结束后，在喷射孔内进行静压充填灌浆。

（6）重复上述步骤，完成区段内施工，进行瑞雷波检测并绘制波形图，如图6。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

上述仅为本发明的优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明的技术方案范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种既有铁路路基边坡斜打高压旋喷桩加固的施工方法，其特征在于：包括

S01 清理路基边坡，在施工桩位放样标记待做加固桩的位置，所述加固桩为混凝土桩，所述加固桩由路基边坡倾斜向下向路基面中心延伸至铁路路面下方；

S02 在标记的施工桩位进行旋转钻孔，钻取桩孔，桩孔由路基边坡延伸至铁路路面下方；

S03 将注浆管道伸入桩孔内，自下而上注浆至桩孔填满，凝固后形成所述加固桩，浆液为水泥浆；

S04 移动至下一施工桩位重复步骤S02和S03；

所述桩孔设置有若干排，若干排桩孔分布在路基边坡上，每排包括有若干个桩孔。

2.根据权利要求1所述的既有铁路路基边坡斜打高压旋喷桩加固的施工方法，其特征在于：置于同一排的桩孔与路肩线的距离相同。

3.根据权利要求1所述的既有铁路路基边坡斜打高压旋喷桩加固的施工方法，其特征在于：相邻两排的桩孔交错设置，第二排的桩孔置于第一排桩孔两相邻桩孔的中位线上。

4.根据权利要求1所述的既有铁路路基边坡斜打高压旋喷桩加固的施工方法，其特征在于：若干桩孔呈梅花状分布，相邻两加固桩之间间隔2-2.5m。

5.根据权利要求1所述的既有铁路路基边坡斜打高压旋喷桩加固的施工方法，其特征在于：所述桩孔的长度与所述加固桩的桩长一直，所述桩孔与水平面的夹角和所述加固桩与水平面的夹角一致。

6.根据权利要求1所述的既有铁路路基边坡斜打高压旋喷桩加固的施工方法，其特征在于：所述步骤S02具体操作为：a在路基边坡上架设纵横移框架，所述纵横移框架采用吊车吊入，吊入后调整框架表面达到水平，然后在框架上安装并固定高压旋喷桩钻机；

b调整高压旋喷桩钻机的钻杆角度，使高压旋喷桩钻机的钻杆钻孔角度与预设的桩孔角度一致；

c启动钻杆高压旋喷桩钻机使钻杆旋转钻进，钻至设计长度。

7.根据权利要求1所述的既有铁路路基边坡斜打高压旋喷桩加固的施工方法，其特征在于：所述步骤S03具体为

a向桩孔内插入注浆管道，通过所述注浆管道向桩孔内喷射浆液，待浆液冒出后开始旋转提升；

b待钻杆旋转提升至设定位置后，保持钻杆旋转，在喷射孔内进行静压充填灌浆，直到浆面不再下沉为止。

8.根据权利要求1所述的既有铁路路基边坡斜打高压旋喷桩加固的施工方法，其特征在于：所述注浆管道与所述钻杆为同一装置，所述钻杆中空，所述钻杆后端连接输送浆液的管道，管道与外界加压泵及水泥浆池相连。

9.根据权利要求1所述的既有铁路路基边坡斜打高压旋喷桩加固的施工方法，其特征在于：所述纵横移框架通过四根支脚设置在路基斜坡上，所述支脚的高度通过油缸控制。

10.根据权利要求1所述的既有铁路路基边坡斜打高压旋喷桩加固的施工方法，其特征在于：所述加固桩延伸至路基面上行线和下行线之间，所述加固桩延伸至路基面中心。

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