CN114438831B - 一种铁路隧道基床病害整治方法及结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铁路隧道基床病害整治方法及结构，所述方法包括有机类灌浆料的一次加固和无机类灌浆料的二次协同加固。本发明基于有机灌浆料和无机灌浆料各自的性能特点，通过二者的协同组合效应，其不但规避了有机灌浆料易抬高道床及其造价昂贵等问题，而且改善了无机灌浆料弹性变形能力及憎水性差的缺点。本技术的实施可使加固后的基床兼有微弹性、高强度及优异耐久性等性能优点，加固后的基床承载运营能力大幅提升。
Description
技术领域
本发明涉及铁路隧道基床维护技术领域，具体涉及一种铁路隧道基床病害整治方法及结构。
背景技术
隧道道床是铁路隧道重要的组成部位，铁路隧道道床主要类型有普通有砟道床和混凝土整体道床。隧道基床，其位于道床以下，是受列车动力荷载反复作用和水文气候等自然环境侵扰较大的部位，主要包含底板混凝土结构、填充混凝土结构和仰拱混凝土结构。近年来，随着我国列车动荷载能力的提升和既有线路服役年限的增长，隧道基床所承受的列车动荷载日趋增大、所遭受的水文气候侵蚀程度日益严重，因此在这种内外破坏因素的共同作用下，隧道基床的各种病害时有发生，其中尤以基床断裂、破损、下沉、翻浆冒泥等病害较为常见和突出。隧道基床的翻浆冒泥和下沉是基床变形不同阶段的表征。翻浆冒泥会导致道砟下陷或轨道板断裂，进而引起道床的软化和轨道的不平顺，影响列车的正常运营；而基床下沉则会引起列车晃车甚至会造成列车事故的发生，严重地危及列车行车安全。基于此，为保障我国铁路线的高效运行和旅客的人身安全，有必要对隧道基床病害进行及时有效地整治处理。
造成隧道基床的下沉、翻浆冒泥等病害的原因主要是：
一、隧道基床长期遭受积水的浸泡、基层岩体出现软化、基床底板出现部分悬空、破裂及与围岩间不密实等。
二、组成基床的铺底层混凝土或仰拱混凝土结构的厚度和强度不足。
三、施工过程中遗留的弃渣没有清理干净。
四、列车提速、增运、增量达到或超出极限值。
因此，为有效地整治这类病害，除了解决隧道排水以外，还须对隧道基床下的空隙或裂隙进行有效地填充和加固。现有常用的填充加固整治措施是注浆技术。该技术采用注浆设备将灌浆料通过压力注入基床底层孔隙或裂隙中，借助灌浆料的大流动性和膨胀性实现孔隙或裂隙的充盈，提高基床的整体性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种铁路隧道基床病害整治方法及结构，所要解决的技术问题是通过有机和无机灌浆料的协同作用，可使加固后的基床兼有微弹性、高强度及优异耐久性等性能优点，加固后的基床承载能力和耐久性大幅提升。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种铁路隧道基床病害整治方法，包括有机类灌浆料的一次加固和无机类灌浆料的二次协同加固。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的一种铁路隧道基床病害整治方法中，其中所述有机类和无机类灌浆料的加固包括：布孔-钻注浆孔-安装注浆管-制浆-注浆-清理。
优选的，前述的一种铁路隧道基床病害整治方法中，其中所述有机类灌浆料和无机类灌浆料的布孔为错开布置。
优选的，前述的一种铁路隧道基床病害整治方法中，应用于有砟道床时，其中在布孔及钻注浆孔的步骤之间还包括掏砟埋管，所用的套管可选择为PVC管等管材，所述套管在下入后用道砟袋压盖顶部，同时对套管周围和轨枕下的道砟进行捣实处理。
优选的，前述的用于铁路隧道基床病害整治方法中，其中在所述钻注浆孔的步骤中，有机类灌浆孔采用冲击钻，无机类灌浆孔采用水钻或风钻，有砟碎石道床掏砟埋管后在套管内钻孔，无砟道床则直接在道床表面开始钻孔，其成孔深度不小于设计深度，钻孔根据设计可采用垂直钻孔也可以钻斜孔。
优选的，前述的用于铁路隧道基床病害整治方法中，其中所述安装注浆管的步骤中，所述注浆管的管头设置有单向阀或止浆塞，并使用灌浆液封堵管外空间。
优选的，前述的用于铁路隧道基床病害整治方法中，其中所述有机类灌浆料的一次加固，其在注浆时采用沿线路方向依次逐孔进行的方式；当轨道线路被抬高1-2mm时，有机类灌浆料注浆结束。
优选的，前述的用于铁路隧道基床病害整治方法中，其中所述无机类灌浆料的二次协同加固，其提前将水与无机类灌浆料按照0.3～0.6的重量比例充分搅拌2～3min。
优选的，前述的用于铁路隧道基床病害整治方法中，其中所述无机类灌浆料的二次协同加固，其注浆压力为0.2～0.8MPa，采用从线路中心向两侧的注浆顺序，当注浆压力达到设计压力或水泥基浆料从相邻注浆管或水沟中流出浓浆时结束注浆。
优选的，前述的用于铁路隧道基床病害整治方法中，其中所述病害包括下沉和翻浆冒泥中的一种。
优选的，前述的用于铁路隧道基床病害整治方法中，所述有机类灌浆料为双组分聚氨酯胶凝高分子材料。
优选的，前述的用于铁路隧道基床病害整治方法中，所述双组分聚氨酯胶凝高分子材料的反应固化时间为10－60s，固化后强度不小于30MPa。
优选的，前述的用于铁路隧道基床病害整治方法中，所述双组分聚氨酯高分子材料的注浆压力为0.4～0.8MPa。
优选的，前述的用于铁路隧道基床病害整治方法中，所述双组分聚氨酯高分子材料在注浆时，采用电子水准仪监控线路的标高。
优选的，前述的用于铁路隧道基床病害整治方法中，所述无机类灌浆料为干粉状的水泥基灌浆材料。
优选的，前述的用于铁路隧道基床病害整治方法中，所述水泥基灌浆材料的搅拌转速为1200r/min以上，搅拌时间为2～3min。
优选的，前述的用于铁路隧道基床病害整治方法中，所述水泥基灌浆材料的初始流动度不小于300mm，10min凝结，30min抗压强度不小于8MPa。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种铁路隧道基床病害整治结构，包括基床及设置于所述基床下面的围岩，所述基床上铺设有道床；所述道床上开设有多个贯穿该道床及基床的注浆孔，所述注浆孔内设有水泥砂浆层，所述基床及围岩之间设有有有机类灌浆料层或无机类灌浆料层。
优选的，前述的铁路隧道基床病害整治结构中，其中所述注浆孔部分地伸入所述围岩；所述道床为砟道床或无砟道床；所述无砟道床为混凝土整体道床。
优选的，前述的铁路隧道基床病害整治结构中，其中所述注浆孔内设有注浆管，所述注浆管内设有水泥砂浆层。
优选的，前述的铁路隧道基床病害整治结构中，其中所述注浆孔包括错开布置的第一注浆孔及第二注浆孔；所述第一注浆孔内填充有有机类灌浆料；所述第二注浆孔内填充有无机类灌浆料。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明所述铁路隧道基床病害整治方法，其采用无机和有机两种灌浆料对隧道基床进行加固，不但改善了单采用无机灌浆料后基床弹性变形能力及憎水性差的缺点，而且规避了单采用有机灌浆料后基床易被抬高且其造价昂贵等问题，实施后可使加固后的基床兼有微弹性、高强度及优异耐久性等性能优点，加固后的基床承载运营能力大幅提升。
本发明所述铁路隧道基床病害整治方法，其采用的有机灌浆料着重对隧道基底脱空、不密实段进行填充加固。该材料为憎水材料，因此首先能保证道床底部具有一定的疏水性，其次由于该材料固化后可与破碎混凝土或软弱围岩形成的一个微弹性的结石体，因而可大力提升基床抵御列车动荷载的能力。
本发明所述铁路隧道基床病害整治方法，其采用的无机灌浆料，利用其自身的大流动性可进一步填充在有机物膨胀后的空隙或因有机物膨胀后劈裂岩体形成的缝隙中，这种有机和无机材料的协同固化作用可使基床更为致密、强度更高，耐久性更优。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更加浅显易懂，以下特举较佳实施例并加以附图说明。
附图说明
图1是本发明实施例的铁路隧道基床病害整治结构的示意图之一；
图2是本发明实施例的铁路隧道基床病害整治结构的示意图之二；
图3是本发明实施例的有机灌浆料的布孔示意图；
图4是本发明实施例的无机灌浆料的布孔示意图；
图5是本发明实施例的测线布置示意图；
图6为本发明采用无机灌浆料注浆整治的K364+975～995区段在注浆整治前的地质雷达检测图之一；
图7为本发明采用无机灌浆料注浆整治的K364+975～995区段在注浆整治后的地质雷达检测图之一；
图8为本发明采用无机灌浆料注浆整治的K364+975～995区段在注浆整治后6个月的地质雷达检测图之一；
图9为本发明采用无机灌浆料注浆整治的K364+975～995区段在注浆整治前的地质雷达检测图之二；
图10为本发明采用无机灌浆料注浆整治的K364+975～995区段在注浆整治后的地质雷达检测图之二；
图11为本发明采用无机灌浆料注浆整治的K364+975～995区段在注浆整治后6个月的地质雷达检测图之二；
图12为本发明采用无机灌浆料注浆整治的K364+975～995区段在注浆整治前的地质雷达检测图之三；
图13为本发明采用无机灌浆料注浆整治的K364+975～995区段在注浆整治后的地质雷达检测图之三；
图14为本发明采用无机灌浆料注浆整治的K364+975～995区段在注浆整治后6个月的地质雷达检测图之三；
图15为本发明采用有机灌浆料注浆整治的K365+085～105区段在注浆整治前的地质雷达检测图之一；
图16为本发明采用有机灌浆料注浆整治的K365+085～105区段在注浆整治后的地质雷达检测图之一；
图17为本发明采用有机灌浆料注浆整治的K365+085～105区段在注浆整治后6个月的地质雷达检测图之一；
图18为本发明采用有机灌浆料注浆整治的K365+085～105区段在注浆整治前的地质雷达检测图之二；
图19为本发明采用有机灌浆料注浆整治的K365+085～105区段在注浆整治后的地质雷达检测图之二；
图20为本发明采用有机灌浆料注浆整治的K365+085～105区段在注浆整治后6个月的地质雷达检测图之二；
图21为本发明采用有机灌浆料注浆整治的K365+085～105区段在注浆整治前的地质雷达检测图之三；
图22为本发明采用有机灌浆料注浆整治的K365+085～105区段在注浆整治后的地质雷达检测图之三；
图23为本发明采用有机灌浆料注浆整治的K365+085～105区段在注浆整治后的地质雷达检测图之三；
图24为本发明采用有机+无机灌浆料注浆整治的K372+085～105区段在注浆整治前的地质雷达检测图之一；
图25为本发明采用有机+无机灌浆料注浆整治的K372+085～105区段在注浆整治后的地质雷达检测图之一；
图26为本发明采用有机+无机灌浆料注浆整治的K372+085～105区段在注浆整治后6个月的地质雷达检测图之一；
图27为本发明采用有机+无机灌浆料注浆整治的K372+085～105区段在注浆整治前的地质雷达检测图之二；
图28为本发明采用有机+无机灌浆料注浆整治的K372+085～105区段在注浆整治后的地质雷达检测图之二；
图29为本发明采用有机+无机灌浆料注浆整治的K372+085～105区段在注浆整治后的地质雷达检测图之二；
图30为本发明采用有机+无机灌浆料注浆整治的K372+085～105区段在注浆整治前的地质雷达检测图之三；
图31为本发明采用有机+无机灌浆料注浆整治的K372+085～105区段在注浆整治后的地质雷达检测图之二；
图32为本发明采用有机+无机灌浆料注浆整治的K372+085～105区段在注浆整治后6个月的地质雷达检测图之三；
其中，道床-1；基床-2；围岩-3；注浆孔-4；无机灌浆料-5；有机灌浆料-6；枕木-7；注浆管-8；套管-9。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种铁路隧道基床病害整治方法及结构作详细说明，有关具体实施方式、结构及其功效等详述如下。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。以下材料，如非特别说明，均为购买。
现有技术中所采用的灌浆料主要有无机水泥基类和有机化学类。无机水泥基灌浆料具有高流动性、微膨胀和超早强的特性，能较好填充高渗透岩体的孔隙中，并与之形成一个高强、高耐腐蚀的结石体；但当其用于积水较大的岩体时，由于其本身抗水分散性及耐水性差等特性，其填充效果不佳；此外水泥基灌浆料作为一种刚性材料，其弹性变性能力较弱；当其遭受列车长期动荷载作用时，易出现二次变形开裂，其使用寿命相对较短；较之无机水泥基灌浆料，有机化学类灌浆料具有更佳的渗透流动性、更短的凝结时间及较佳的憎水性，其能在压力作用下将基底的水或泥浆等挤出，同时充盈在基底孔洞等部位中，进而与基床形成一个完整结石体。但作为一种有机材料，化学反应时会产生较大的膨胀力，稍有不慎易出现道床被抬高的现象，且在基床填充这种所需灌浆材料用量较大的情况下，其造价成本昂贵。本申请人意外地发现，将有机类灌浆料和和无机类灌浆料结合进行协同加固，可以解决上述的技术问题。
本发明一些实施例提供了一种铁路隧道基床病害整治方法，包括有机类灌浆料的一次加固和无机类灌浆料的二次协同加固。
在一些实施例的技术方案中，可选地，所述有机类和无机类灌浆料的加固可以包括：布孔-钻注浆孔-安装注浆管-制浆-注浆-清理。所述布孔为根据设计在混凝土面或钢轨上施工放线，并用记号笔标出注浆孔位，见图1-图4。
在上述的技术方案中，可选地，所述有机类灌浆料和无机类灌浆料的布孔为错开布置；同时应避开电缆、排水管等设备。
在上述的技术方案中，针对有砟道床，可选地，在布孔及钻注浆孔的步骤之间还包括掏砟埋管，所用的套管9为PVC管，所述套管9在下入后用道砟袋压盖顶部，同时对套管9的周围和轨枕下的道砟进行捣实处理。所述掏砟埋管具体包括：在上述的注浆孔位处，人工刨开道砟，放入套管。压盖套管并对周围捣实处理的目的是防止列车通过时将其挤压上窜，从而影响列车的正常运营。
在上述的技术方案中，可选地，在所述钻注浆孔的步骤中，有机类灌浆孔采用冲击钻，无机类灌浆孔采用水钻或风钻，均在套管9内采用垂直方式钻孔，其成孔深度不小于设计深度。成孔深度不小于设计深度的目的是保证浆液能更充足地注入基床病害部位，更为有效地保障其加固效果。
在上述的技术方案中，可选地，所述安装注浆管8的步骤中，所述注浆管8的管头设置有单向阀或止浆塞，并使用灌浆液封堵管外空间，以防止灌浆料的外溢。所述灌浆液按照质量份数计由以下组分组成：42.5普硅水泥40～60份，42.5硫铝酸盐水泥5～10份，粉煤灰30～40份，水灰比为0.28-0.32。
在上述的技术方案中，可选地，所述有机类灌浆料的一次加固，其在注浆时采用沿线路方向依次逐孔进行的方式；当轨道线路被抬高1-2mm时，有机类灌浆料注浆结束。这样设置的原因是保证有机类灌浆料注浆的充盈度，另外也防止有机类灌浆料的过量。之后拔出或切除注浆铁管，采用微膨胀砂浆封堵注浆孔。采用微膨胀砂浆封堵的原因是防止有机类灌浆料的外溢。所述微膨胀砂浆按照质量份数计由以下组分组成：42.5硫铝酸盐水泥30～40份，42.5普硅水泥10～20份，硬石膏5～8份，40-70目石英砂50～55份，水灰比为0.3-0.35。
在上述的技术方案中，可选地，所述无机类灌浆料的二次协同加固，其提前10-15min将水与无机类灌浆料按照0.3～0.6的重量比例充分搅拌2～3min，这样可以保证无机类灌浆料的充分水化和胶凝性能的发挥。
在上述的技术方案中，可选地，所述无机类灌浆料的二次协同加固，其注浆压力为0.2～0.8MPa，采用从线路中心向两侧的注浆顺序，当注浆压力超过指定压力的30％时达到设计压力或水泥基浆料从相邻注浆管或水沟中流出浆液时结束注浆。从线路中心向两侧注浆的目的是确保线路不会因压浆被抬高。
在上述的技术方案中，可选地，所述病害包括下沉和翻浆冒泥中的一种。
在上述的技术方案中，可选地，所述有机类灌浆料为市售的双组分聚氨酯胶凝高分子材料。其制备包括在施工现场环境下开展其固化时间实验；根据固化实验制定注浆制度。
在上述的技术方案中，可选地，所述双组分聚氨酯胶凝高分子材料的反应固化时间为10～60s，固化后强度不小于30MPa。这样可以保证有机灌浆料的快凝和早强特性，以满足线路加固对时间和性能等的需求。
在上述的技术方案中，可选地，所述双组分聚氨酯高分子材料的注浆压力为0.4～0.6MPa。这样可以确保线路不会因压浆被抬高。
在上述的技术方案中，考虑到水泥基灌浆料具有高流动性、微膨胀和超早强的特性，可选地，所述双组分聚氨酯高分子材料在注浆时，采用电子水准仪监控线路的标高。
在上述的技术方案中，可选地，所述无机类灌浆料为干粉状的水泥基灌浆材料。所述水泥基灌浆材料按照质量份数由以下组分组成：42.5普通硅酸盐水泥70～85份，硬石膏8～10份，硅灰5～8份，减水剂0.05～0.2份，促凝剂0.03～0.05份，水灰比为0.25-0.35。
在上述的技术方案中，可选地，为了保证无机灌浆料的充分水化和胶凝性能的发挥，所述水泥基灌浆材料的搅拌转速为1200r/min以上，搅拌时间为2～3min。
在上述的技术方案中，可选地，为了保证无机灌浆料的大充盈度和早强特性，所述水泥基灌浆材料的初始流动度不小于300mm，10min凝结，30min抗压强度不小于8MPa。
在上述的技术方案中，可选地，所述清理步骤为：待注浆全部完毕后，切割注浆管8，将注浆铁管露出混凝土面部分切割掉，并用水泥砂浆将钻孔及注浆管8进行封堵；钢轨、扣件、道床面沟槽的固结浆液进行清理，并装袋外运处理。
如图1-图4所示，本发明的一些实施例还提供了一种铁路隧道基床病害整治结构，包括基床2及设置于所述基床下面的围岩3，所述基床2上铺设有道床1；所述道床1上开设有多个贯穿该道床1及基床2的注浆孔4，所述注浆孔4内设有水泥砂浆层，所述基床2及围岩3之间设有有机类灌浆料层或无机类灌浆料层。
在上述的技术方案中，可选地，其中所述注浆孔4部分地伸入所述围岩3；所述道床1为砟道床或无砟道床；所述无砟道床为混凝土整体道床。
在上述的技术方案中，可选地，其中所述注浆孔4内设有注浆管8，所述注浆管8内设有水泥砂浆层。
在上述的技术方案中，可选地，所述注浆孔4包括错开布置的第一注浆孔及第二注浆孔；所述第一注浆孔内填充有有机类灌浆料；所述第二注浆孔内填充有无机类灌浆料，有机和无机灌浆材料的协同固化作用可使基床更为致密、强度更高，耐久性更优。
以下结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
本实施例提供了一种铁路隧道基床病害整治方法，包括如下步骤：
1)布置有机类灌浆料的注浆孔：注浆孔采用梅花形布置，注浆孔径为Ф25mm；可保证有机类灌浆料能充分灌入病害部位，同时也为无机类灌浆料的下一步注浆提供了空间。
2)在步骤1)的注浆孔位处，人工刨开道砟并放入套管；用道砟袋压盖套管，并对套管周围和轨枕下的道砟进行捣实处理。压盖套管并对周围捣实处理的目的是防止列车通过时将其挤压上窜，从而影响列车的正常运营；
3)钻取注浆孔：采用冲击钻设备，在套管内采用垂直方式钻孔，其成孔深度为80cm；可保障注浆料能通畅地注入病害部位。
4)在步骤3)的注浆孔中安装注浆管(PVA材质)，并在管头设止浆塞，使用灌浆液封堵管外空间，防止浆液外流；
5)有机类灌浆料的组成：所述有机类灌浆料为双组分聚氨酯胶凝高分子材料(购自北京中万盛聚氨酯有限公司)，其包括A料和B料，实验采用二者的体积比为1：1；当在施工环境温度为18℃，湿度为70％的条件下，该材料的固化反应时间为45s。
6)有机类灌浆料的注浆：注浆压力为0.4MPa；注浆制度为注10s、停5s的重复循环；注浆顺序为先外侧孔后道心孔；采用电子水准仪严格控制轨道线路的标高，当轨道线路被抬高1mm时，结束聚氨酯高分子材料的注浆；拔出或切除注浆铁管，采用微膨胀砂浆封堵注浆孔。所述微膨胀砂浆的组成按照质量份数，由以下组分组成：42.5硫铝酸盐水泥30～40份，42.5普硅水泥10～20份，硬石膏5～8份，40-70目石英砂50～55份，水灰比为0.3-0.35。
7)布置无机类灌浆料的注浆孔：注浆孔仍采用梅花形布置，但与有机类灌浆料的注浆孔应错开布置；孔径为Ф40mm；可保障无机类灌浆料能通畅地注入病害部位。
8)在步骤7)的注浆孔位处，人工刨开道砟并放入套管；用道砟袋压盖套管，并对管周围和轨枕下的道砟进行捣实处理。其作用与有机类灌浆类的相同；防止列车通过时，由于列车的挤压作用造成套管的上窜等，从而影响列车运营。
9)钻取注浆孔：采用水钻设备，在套管内采用垂直方式钻孔，其成孔深度为180cm；设计深度为175cm，成孔深度不小于设计深度的目的是保证浆液能更充足地注入基床病害部位，更为有效地保障其加固效果；加大无机灌浆料的成孔深度可使无机灌浆料能更充分地流入下部病害部位，可保证无机和有机灌浆料在不同的灌入空间更充分的发挥自身的加固作用。
10)安装注浆管：在步骤9)的注浆孔中安装注浆管(PVA材质，孔径为Ф40mm)，并在管头设止浆塞，使用注浆液封堵管外空间，防止浆液外溢；
11)提前10min将水与无机类灌浆料按照0.35的重量比例，充分搅拌2min；以保证无机类灌浆料的充分水化和胶凝性能的发挥。
12)无机类灌浆料的注浆：采用注浆压力为0.4MPa，为了保障注浆质量，采用从线路中心向两侧的注浆顺序，当注浆压力超过指定压力的30％时达到设计压力或相邻注浆管或水沟中流出浆液时停止注浆；
13)清理工作：待注浆全部完毕后，切割注浆管，将注浆铁管露出混凝土面部分切割掉，并用水泥砂浆将钻孔及注浆管进行封堵；钢轨、扣件、道床面沟槽的固结浆液进行清理，并装袋外运处理。所述清理可以为采用刷子和铲子等工具对钢轨、扣件、道床面沟槽等部位的固结浆液进行清理。上述的水泥砂浆按照质量份数由以下组分组成：42.5普硅水泥30～45份，40-70目石英砂55～70份，水灰比为0.25-0.35。
测试实施例
地质雷达法是利用介质对电磁波的反射特性，对介质内部的构造和缺陷(或其他不均匀体)进行探测的方法。以下对某隧道基床存在明显下沉病害地段选取三段分别采用无机灌浆料注浆(对比例1，与实施例1的区别在于注浆类型为无机灌浆料注浆，其余步骤及参数同实施例1)、有机灌浆料注浆(对比例2，与实施例1的区别在于注浆类型为有机灌浆料注浆，其余步骤及参数同实施例1)、有机+无机灌浆料注浆(实施例1)三种注浆方法进行注浆加固整治。对各种注浆方法在注浆整治前、注浆整治后、注浆整治后6个月依据《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》TB10223-2004、《铁路工程物理勘探规范》TB10013-2010分别进行地质雷达检测。检测仪器为美国GSSI公司生产的SIR-3000便携式单通道地质雷达及配套400MHz天线。
对注浆前后的基底病害整治区段，沿线路方向布置3条测线进行地质雷达检测。具体地质雷达检测测线布置见图5。
采用无机灌浆料注浆整治的区段里程及检测工作量见表1；采用有机灌浆料注浆整治的区段里程及检测工作量见表2；采用有机+无机灌浆料注浆整治的区段里程及检测工作量见表3。
表1无机灌浆料注浆整治区段地质雷达检测工作量
表2有机灌浆料注浆整治区段地质雷达检测工作量
表3有机+无机灌浆料注浆整治区段地质雷达检测工作量
对该隧道采用无机灌浆料注浆整治的K364+975～995区段在注浆整治前、注浆整治后、注浆整治后6个月共进行了3次地质雷达检测，现将前后3次地质雷达检测结果进行对比分析，具体对比结果见表4以及图6-图14。
表4 K364+975～995区段无机灌浆料注浆整治前后地质雷达检测结果对比分析表
对该隧道采用有机灌浆料注浆整治的K365+085～105区段在注浆整治前、注浆整治后、注浆整治后6个月共进行了3次地质雷达检测，现将前后3次地质雷达检测结果进行对比分析，具体对比结果见表5以及图15-图23。
表5 K365+085～105区段有机灌浆料注浆整治前后地质雷达检测结果对比分析表
对该隧道采用有机+无机灌浆料注浆整治的K372+085～105区段在注浆整治前、注浆整治后、注浆整治后6个月共进行了3次地质雷达检测，现将前后3次地质雷达检测结果进行对比分析，具体对比结果见表6以及图24-图32。
表6 K372+085～105区段有机+无机灌浆料注浆整治前后地质雷达检测结果对比分析表
通过表4～表6及图6-图32的结果分析对比表明，无论通过哪种注浆方式，注浆后基床都能达到良好密实，大大提高了基床的承载力和稳定性。但经过较长时间列车的动荷载及冲击荷载作用，对比例1或2单纯采用无机灌浆料注浆基床、有机灌浆料注浆的区段基床又开始出现不同程度的裂损、下沉等病害；而实施例1通过有机+无机灌浆料注浆的区段基床却没有出现明显的异常病害现象，说明该方法不仅能使基床的承载力和稳定性大幅提高，还具有良好的耐久性。
对以上三处病害区段(检测线1、检测线2及检测线3)采用不同材料注浆后的轨道，采用轨检车TQI值法对其进行了轨道平顺度对比检测，各段检测出的TQI对比数据见表7。TQI是轨道不平顺质量指数的简称。TQI是高低、水平、三角坑等动态数据的统计结果，该值的大小表明了轨道的平顺程度。该值越大表明轨道的平顺程度越差，波动性越大。各单项轨道不平顺的统计值也反映该轨道的平顺程度。
表7轨道平顺度对比检测结果表
通过表7的数据分析对比表明，无论通过哪种注浆方式，注浆后各单项轨道不平顺参数及TQI值均大幅降低，降低幅值顺序为有机+无机灌浆料注浆＞有机灌浆料注浆＞无机灌浆料注浆，说明有机+无机灌浆料注浆效果最好。线路主管部门在注浆前平均每月对病害段线路进行4次整修；通过无机灌浆料注浆后平均每月对病害段线路进行1次整修；通过有机灌浆料注浆后平均每月对病害段线路进行1次整修；通过有机+无机灌浆料注浆后平均每3月对病害段线路进行1次整修，这说明通过此种工艺注浆大大提高了线路基床的承载力、稳定性、耐久性。实施例1的有机+无机灌浆料注浆技术的实施可使加固后的基床兼有微弹性、高强度及优异耐久性等性能优点，加固后的基床承载能力和耐久性大幅提升。
为能更直接地表征无机和有机灌浆料协同加固后基床的性能特点，本发明采用堆积的粗集料模拟待加固基床，分别采用无机灌浆料、有机灌浆料和无机+有机灌浆料进行加固，并对加固后试模的抗压强度和弹性模量进行了表征。具体如下：采用带盖的圆柱形密封模具，模具高为100mm，内径为48mm。灌注材料及所用加固方法见对比例1-2及实施例1。参照《工程岩体试验方法标准》在电液伺服仪上进行测试其单轴抗压强度、弹性模量。结果如下表8所示。
表8
由表8可见，无论在静态还是动荷作用下，采用无机灌浆料和有机灌浆料注浆协同加固作用时，加固基床试样的单轴抗压强度及弹性模量均为最高。这表明，与单独采用无机(对比例1)或有机灌浆料(对比例2)相比，实施例1这种有机和无机灌浆材料的协同固化作用可使基床强度更高，弹性和耐久性更优。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种铁路隧道基床病害整治方法，其特征在于，包括有机类灌浆料的一次加固和无机类灌浆料的二次协同加固；
所述有机类灌浆料为双组分聚氨酯胶凝高分子材料；所述无机类灌浆料为干粉状的水泥基灌浆材料；
所述有机类灌浆料的一次加固，其在注浆时采用沿线路方向依次逐孔进行的方式；当轨道线路被抬高1-2mm时，有机类灌浆料注浆结束；
所述无机类灌浆料的二次协同加固，其提前将水与无机类灌浆料按照0.30～0.6的重量比例充分搅拌2～3min；所述无机类灌浆料的二次协同加固，其注浆压力为0.2～0.8MPa，采用从线路中心向两侧的注浆顺序，当注浆压力达到设计值或水泥基浆料从相邻注浆管或水沟中流出浓浆时结束注浆。
2.如权利要求1所述的铁路隧道基床病害整治方法，其特征在于，所述有机类和无机类灌浆料的加固包括：布孔-钻注浆孔-安装注浆管-制浆-注浆-清理。
3.如权利要求2所述的铁路隧道基床病害整治方法，其特征在于，所述有机类灌浆料和无机类灌浆料的布孔为错开布置。
4.如权利要求2所述的铁路隧道基床病害整治方法，其特征在于，应用于有砟道床时，在布孔及钻注浆孔的步骤之间还包括掏砟埋管，在所述掏砟埋管的步骤中，所用的套管选择PVC管材，所述套管在下入后用道砟袋压盖顶部，同时对套管周围和轨枕下的道砟进行捣实处理。
5.如权利要求2所述的铁路隧道基床病害整治方法，其特征在于，在所述钻注浆孔的步骤中，有机类灌浆孔采用冲击钻，无机类灌浆孔采用水钻或风钻，有砟碎石道床掏砟埋管后在套管内钻孔，无砟道床则直接在道床表面开始钻孔，其成孔深度不小于设计深度，钻孔根据设计采用垂直钻孔或钻斜孔。
6.如权利要求2所述的铁路隧道基床病害整治方法，其特征在于，在所述安装注浆管的步骤中，所述注浆管的管头设置有单向阀或止浆塞，并使用灌浆液封堵管外空间。
7.如权利要求1-6任一项所述的铁路隧道基床病害整治方法，其特征在于，所述病害包括下沉和翻浆冒泥中的一种。
8.一种用于实施权利要求1-6任一项所述的铁路隧道基床病害整治方法的铁路隧道基床病害整治结构，其特征在于，包括基床及设置于所述基床下面的围岩，所述基床上铺设有道床；所述道床上开设有多个贯穿该道床及基床的注浆孔，所述注浆孔内设有水泥砂浆层，所述基床及围岩之间设有有机类灌浆料层或无机类灌浆料层。
9.如权利要求8所述的铁路隧道基床病害整治结构，其特征在于，所述注浆孔部分地伸入所述围岩；所述道床为有砟道床或无砟道床；所述无砟道床为混凝土整体道床。
10.如权利要求9所述的铁路隧道基床病害整治结构，其特征在于，所述注浆孔内设有注浆管，所述注浆管内设有水泥砂浆层；所述注浆孔包括错开布置的第一注浆孔及第二注浆孔；所述第一注浆孔内填充有有机类灌浆料；所述第二注浆孔内填充有无机类灌浆料。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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