CN112941976A - 一种岩溶地区高铁路基沉降抬升加固的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩溶地区高铁路基沉降抬升加固的施工方法，包括以下施工步骤：在道床板底部通过静压注浆形成的加固缓冲体；在路堤两侧靠近坡顶线位置沿线路长度方向间隔进行钻孔，形成竖向的帷幕注浆孔，在孔内静压注浆，形成两道平行的帷幕墙；在靠近坡脚处水平钻孔，在线路长度方向形成多个持力注浆孔，向孔内注浆，相邻的持力注浆孔注浆范围重叠，浆液凝固后形成持力加固体；从靠近路堤坡顶线倾斜向下钻孔，形成抬升孔，向抬升孔内采用后退式进行压力注浆，随着帷幕墙内土体被不断填充挤密，形成了向上的抬升力，将轨道抬升至设定的标高。本发明的优点是能够高效地将位于岩溶地区的高铁轨道进行抬升，而且能够有效防止二次沉降的发生。

Description

一种岩溶地区高铁路基沉降抬升加固的施工方法

技术领域

本发明涉及高铁路基沉降抬升加固的技术领域，特别涉及一种岩溶地区高铁路基沉降抬升加固的施工方法。

背景技术

目前，我国的高速铁路网纵横交错，已经成为人们最常用的出行交通工具之一。高速铁路开通运营后，由于一些线路服役时间长、地质条件复杂、施工过程中质量控制不到位和区域性沉降等原因，导致局部高速轨道的下部基础如路基、地基出现了不同程度的沉降，从而产生高速铁路轨道沉降的病害，严重影响了列车的舒适性，降低了列车的运行速度和铁路道路的通行能力。在岩溶地区，高铁路基建设时，即会根据勘探资料，对路基底部的溶洞进行填充处理。但是由于正在未探明的小型溶洞或施工过程中对溶洞填充的不密实，造成高铁开通运营后，溶洞坍塌，路基下沉。

现有技术中，经常采用重新钻孔至既有溶洞处进行注浆填充，或者重新勘探路基范围内溶洞情况，然后再进行注浆。最后，通过向道床板底部注入水玻璃双浆液进行抬升。

但是探明新的溶洞位置时，需要花费较长时间，而且如果遇到多个离散的小型溶洞时，则补充勘探显得更加费时费力。而既有溶洞一般处于较深的位置，再次钻孔至溶洞处进行处理，效率较低。因此，需要一种更加高效的抬升加固方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种岩溶地区高铁路基沉降抬升加固的施工方法，其优点是能够高效地将位于岩溶地区的高铁轨道进行抬升，而且能够有效防止二次沉降的发生。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：包括以下施工步骤：

步骤1、形成加固缓冲体：在道床板底部通过静压注浆形成的加固缓冲体；

步骤2、形成帷幕墙：在路堤两侧靠近坡顶线位置沿线路长度方向间隔进行钻孔，形成竖向的帷幕注浆孔，在孔内静压注浆，相邻帷幕注浆孔注浆范围重叠，形成两道平行的帷幕墙；

步骤3、在靠近坡脚处水平钻孔，在线路长度方向形成多个持力注浆孔，向孔内注浆，相邻的持力注浆孔注浆范围重叠，浆液凝固后形成持力加固体；

步骤4、抬升调平：从靠近路堤坡顶线倾斜向下钻孔，形成抬升孔，孔底伸入至道床板正下方，接近持力加固体处，向抬升孔内采用后退式进行压力注浆，随着帷幕墙内土体被不断填充挤密，形成了向上的抬升力，将加固缓冲体均匀抬升，从而带动轨道抬升至设定的标高。

通过上述技术方案，持力加固体一方面作为抬升的持力层，使得压力注浆形成的挤压力更高效的转化成向上的抬升力，另一方面持力加固体形成的整体板结构将上部的路基与更深处的溶洞间进行了隔离，并对轨道传递下来的压力进行了分散，避免局部压力较大的情况下，再次发生压塌溶洞的问题出现。而且由于该方法采用了整体板防控的手段，相比对既有溶洞再次注浆施工更加高效，相比于探测新的小型溶洞也更加高效省事。帷幕墙能够防止抬升压力注浆时浆液从路基边坡上流出；同时帷幕墙将挤压力更好的转换成竖向的抬升力，使得抬升更加均匀可控。抬升注浆时，从接近持力加固体的位置开始，逐步后退注浆，一方面由于其上部有较厚的土层进行缓冲，抬升速度更加可控，另一方面，可以逐步将帷幕墙范围内的土体进行挤压密实，有效因土体密实度不够而造成的二次沉降；多次后退有效防止因同一个点持续注浆或加大注浆压力时，造成浆液对地基的劈裂，形成了漏浆通道。

本发明进一步设置为：步骤3中，注浆后的注浆管不拔出，留在路基内作为持力加固体的骨架。

通过上述技术方案，对持力加固体进行了加强，使得其整体性更好，防止其开裂后分散，从而保证更好的将轨道传递下来的压力进行了分散，避免局部压力较大的情况下，再次发生压塌溶洞的问题出现。

本发明进一步设置为：帷幕墙的最底部注浆时加大注浆压力，使其对周围土体不断挤密，形成扩大加固体；持力加固体的两端搭接在扩大加固体的上方。

通过上述技术方案，扩大加固体可以有效承担持力加固体施加的向下的力，而且扩大加固体周围的土体已经被挤密，所以其可以承担较大的动荷载；此外，由于帷幕墙的底部位于较深处，加大压力的注浆不会对轨道造成影响，浆液也不会从路基边坡上漏出。

本发明进一步设置为：从路基的坡面水平钻孔，形成缓冲注浆孔，多个缓冲注浆孔注浆范围相互重叠，注浆后形成加固缓冲体。

通过上述技术方案，水平钻孔形成的加固缓冲体整体性好，而且只要在一侧钻孔即可，方便施工。

本发明进一步设置为：在加固缓冲体范围内的土体内提前打入多根加强钢筋，缓冲注浆孔内注浆后，加固缓冲体将加强钢筋包裹。

通过上述技术方案，进一步加强了加固缓冲体的整体性，使得抬升过程中道床板的抬升更加均匀可控。

本发明进一步设置为：每根钢筋与缓冲注浆孔在水平面内呈交叉设置。

通过上述技术方案，使得每根钢筋能够穿过多个缓冲注浆孔注浆的范围，进一步提高加固缓冲体的整体性，从而更好的防止局部被抬升的情况出现。

本发明进一步设置为：钻孔和注浆时均采用钻注一体机。

通过上述技术方案，使得施工更加高效。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、能够高效地将高铁轨道进行抬升，抬升速度可控，持力加固体对溶洞进行了隔离，并对轨道传递下来的压力进行了分散，避免局部压力较大的情况下，再次发生压塌溶洞的问题出现，从而有效防止二次沉降的发生；

2、加固缓冲体的形成采用水平方向注浆，一方面方便了施工，另一方面水平打入地基的钢筋形成加固骨架，提高了加固缓冲体的整体性；

3、扩大加固体的设置可以有效承担持力加固体施加的向下的力，进一步提高了地基的稳定性。

附图说明

图1为前三个施工步骤的示意图；

图2为抬升调平步骤的示意图。

附图标记：1、道床板；2、加固缓冲体；21、缓冲注浆孔；3、帷幕墙；31、帷幕注浆孔；32、扩大加固体；4、持力加固体；41、持力注浆孔；42、注浆管；5、抬升孔；6、溶洞；91、坡脚；92、坡顶线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。下文中提到的钻孔与注浆均采用钻注一体机进行。

一种岩溶地区高铁路基沉降抬升加固的施工方法，如图1所示，包括以下施工步骤：

步骤1、形成加固缓冲体2：从路基边坡的一侧，在道床板1底部土体内水平打入多根加强钢筋，加强钢筋与轨道线路方向呈锐角或钝角；从路基的坡面水平钻孔，形成缓冲注浆孔21，多个缓冲注浆孔21注浆范围相互重叠。缓冲注浆孔21垂直于轨道线路方向，以使得每根钢筋与缓冲注浆孔21在水平面内呈交叉设置。当然钻孔时，孔位应该高于或略低于钢筋的水平高度，避免二者冲突。然后在缓冲注浆孔21内进行静压注浆，相邻缓冲注浆孔21的浆液重叠，并将加强钢筋包裹，注浆后形成加固缓冲体2。每根加强钢筋的不同段位于不同的缓冲注浆孔21形成的注浆体内，从而使加固缓冲体2有更好的整体性。

步骤2、形成帷幕墙3：在路堤两侧靠近坡顶线92位置沿线路长度方向间隔进行钻孔，形成竖向的帷幕注浆孔31，在孔内静压注浆，相邻帷幕注浆孔31注浆范围重叠，形成两道平行的帷幕墙3。如图2所示，帷幕墙3的最底部注浆时加大注浆压力，使其对周围土体不断挤密，形成扩大加固体32。

步骤3、在靠近坡脚91处水平钻孔，在线路长度方向形成多个持力注浆孔41，向孔内注浆，相邻的持力注浆孔41注浆范围重叠，浆液凝固后形成持力加固体4；注浆后的注浆管42不拔出，留在路基内作为持力加固体4的骨架；持力加固体4的两端搭接在扩大加固体32的上方。持力加固体4的注浆范围只要在帷幕墙3之间即可。不必注至坡脚91处，以免造成不必要的浪费。当路基高度较高时，两个坡脚91之间距离相对更大，所以可以在路基两侧同时进行钻孔和注浆，并在路基中部形成交叉。

前三个步骤中，注浆的浆液从注浆管42管口喷出后，30～60s内凝固，以免影响地基土的强度，造成地基土软化，形成二次沉降。

步骤4、抬升调平：如图2所示，从靠近路堤坡顶线92倾斜向下钻孔，形成抬升孔5，抬升孔5对称设置，孔底伸入至道床板1正下方，接近持力加固体4处，向抬升孔5内采用后退式进行压力注浆，压力注浆的浆液从注浆管42管口喷出后，压入周围地基土内，并在5～30s内凝固，随着帷幕墙3内土体被不断填充挤密，形成了向上的抬升力，将加固缓冲体2均匀抬升，从而带动轨道抬升至设定的标高。抬升前，在轨道板中心线和两根钢轨顶部设置沉降观测点，抬升过程中进行测量，当观测到轨道标高接近设定标高时，放慢注浆速度，加强观测频次，直至抬升至设定标高。

抬升注浆时，持力加固体4作为抬升的持力层，帷幕墙3作为约束，使得压力注浆形成的挤压力更高效的转化成向上的抬升力，而且由于浆液不外漏所以抬升速度可控；加固缓冲体2作为整体结构保护了在抬升时道床板1整体受力，均匀抬升。该方法采用了整体板防控的手段，相比对既有溶洞6再次注浆施工更加高效，相比于探测新的小型溶洞6也更加高效省事。帷幕墙3、持力加固体4和抬升注浆凝固体形成的整体板结构将上部荷载更好的向下传递，传递至帷幕墙3底部后才呈喇叭状向外扩散，这样的结构一方面避免了靠近坡脚91处溶洞6的受力坍塌，另一方面注浆形成的整体结构，特别是持力加固体4对其底部的溶洞6形成隔离，更好的防止了溶洞6的坍塌，从而防止路基的二次沉降。

需要指出的是以上所有注浆操作优选采用双浆液注浆，双浆液分别命名为A浆液和B浆液，两种浆液分别从钻杆的不同通道到达注浆管的出浆口，在出浆口处压入周围土体，两种浆液在土体中汇合后发生化学反应，在短时间内完成初凝。

注浆液只要能满足初凝时间要求并有较好的渗透性即可，可以是现有技术中的任意一种。上文中提到的注浆液的凝固代表初凝，只要快速初凝后注浆液不是液体状，而是具有一定强度的固体状即可，主要目的是防止液体状注浆液对线路地基造成的软化影响。

以下一种注浆液配方可供采用：A浆液由如下重量份的原料组成：金属氧化物和/或金属氢氧化物70～90份，复合缓凝剂0.5～1.2份，减水剂0.5～0.7，酸碱缓冲剂0.7～1.5，复合稳定剂3～5，复合表面活性剂0.5～1.5。其中氧化金属物可以是氧化镁、氧化铝、磷酸镁等任意两种的组合；复合缓凝剂为尿素和三聚磷酸钠；减水剂是聚羧酸减水剂；酸碱缓冲剂为碳酸镁或氢氧化钾；复合稳定剂为羟甲基纤维素、正烷基十六醇、淀粉醚和纤维素醚中的至少两种；复合表面活性剂为烷基聚氧乙烯醚、苄基酚聚氧乙烯醚和烷基磺酸盐中的至少两种。以上各单独组分中要使用两种及两种以上的不同材料时，可以按等数量级进行配制，两种的设置主要是为了防止其中一种失效，以便使整体复合浆液效果更加稳定。

B浆液由如下重量份的原料组成：磷酸盐30～40份，消泡剂0.2～1份。其中，磷酸盐可以是磷酸氢二铵或磷酸二氢钾；消泡剂可以是有机硅消泡剂或聚醚消泡剂。

A浆液和B浆液分别与水按重量比100:40～50混合搅拌成浆液，经不同管路压入注浆管42，至出浆口汇合反应并在土体中固化。

复合浆液初凝时间的不同主要通过调节复合缓凝剂的比重大小实现。优选地，抬升过程压力注浆时，加入水要少一些，使注浆液浓度增高，以便更好的对周围土体形成挤压（例如A浆液和B浆液分别与水按重量比100:40）；其它注浆时，加入水要多一些，注浆液浓度要小（例如A浆液和B浆液分别与水按重量比100:50）。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种岩溶地区高铁路基沉降抬升加固的施工方法，其特征是：包括以下施工步骤：

步骤1、形成加固缓冲体(2)：在道床板(1)底部通过静压注浆形成的加固缓冲体(2)；

步骤2、形成帷幕墙(3)：在路堤两侧靠近坡顶线(92)位置沿线路长度方向间隔进行钻孔，形成竖向的帷幕注浆孔(31)，在孔内静压注浆，相邻帷幕注浆孔(31)注浆范围重叠，形成两道平行的帷幕墙(3)；

步骤3、在靠近坡脚(91)处水平钻孔，在线路长度方向形成多个持力注浆孔(41)，向孔内注浆，相邻的持力注浆孔(41)注浆范围重叠，浆液凝固后形成持力加固体(4)；

步骤4、抬升调平：从靠近路堤坡顶线(92)倾斜向下钻孔，形成抬升孔(5)，孔底伸入至道床板(1)正下方，接近持力加固体(4)处，向抬升孔(5)内采用后退式进行压力注浆，随着帷幕墙(3)内的土体被不断填充挤密，形成了向上的抬升力，将加固缓冲体(2)均匀抬升，从而带动轨道抬升至设定的标高。

2.根据权利要求1所述的一种岩溶地区高铁路基沉降抬升加固的施工方法，其特征是：步骤3中，注浆后的注浆管(42)不拔出，留在路基内作为持力加固体(4)的骨架。

3.根据权利要求1所述的一种岩溶地区高铁路基沉降抬升加固的施工方法，其特征是：帷幕墙(3)的最底部注浆时加大注浆压力，使其对周围土体不断挤密，形成扩大加固体(32)；持力加固体(4)的两端搭接在扩大加固体(32)的上方。

4.根据权利要求1所述的一种岩溶地区高铁路基沉降抬升加固的施工方法，其特征是：从路基的坡面水平钻孔，形成缓冲注浆孔(21)，多个缓冲注浆孔(21)注浆范围相互重叠，注浆后形成加固缓冲体(2)。

5.根据权利要求4所述的一种岩溶地区高铁路基沉降抬升加固的施工方法，其特征是：在加固缓冲体(2)范围内的土体内提前打入多根加强钢筋，缓冲注浆孔(21)内注浆后，加固缓冲体(2)将加强钢筋包裹。

6.根据权利要求5所述的一种岩溶地区高铁路基沉降抬升加固的施工方法，其特征是：每根钢筋与缓冲注浆孔(21)在水平面内呈交叉设置。

7.根据权利要求1～6任一所述的一种岩溶地区高铁路基沉降抬升加固的施工方法，其特征是：钻孔和注浆时均采用钻注一体机。

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