CN207846238U - 一种用于高铁桥墩纠偏的结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高速铁路桥墩病害整治技术领域，具体地指一种用于高铁桥墩纠偏的结构。包括施力结构和应力消除结构；施力结构包括用于对桥墩产生横向推力的内高压旋喷桩群和用于收束内高压旋喷桩群产生的推力的外高压旋喷桩群；内高压旋喷桩群包括多根插打在桥墩偏移一侧已发生横向位移区域内的内旋喷桩；外高压旋喷桩群为围绕在内旋喷桩群外围的由多根高压旋喷桩组成的开口朝向桥墩的U型结构，外高压旋喷桩群沿铁路纵向和铁路横向的长度均大于内高压旋喷桩群沿铁路纵向和铁路横向的长度。本实用新型结构简单，施工方便，能有效控制旋喷桩产生的推力作用到桥墩及桥墩桩基上，高效进行纠偏施工，具有极大的推广价值。

Description

一种用于高铁桥墩纠偏的结构

技术领域

本实用新型涉及高速铁路桥墩病害整治技术领域，具体地指一种用于高铁桥墩纠偏的结构。

背景技术

目前，我国高速铁路已基本建设形成四纵四横的格局。其中，京沪、京港、杭福等客运专线通过软土广泛分布的沿海地区。基于无砟轨道使用寿命长、耐久性好、维修工作量小等优点，我国高速铁路大量采用无砟轨道。为了避让良田、节约用地以及减少软土变形对路基的影响等，桥梁已经成为高速铁路线下工程的主要工程类型之一。路桥梁基础以桩－承台基础为主，这种深基础型式在控制桥梁的工后沉降方面效果显著。但由于单侧堆载、基坑开挖或后期养护维修不对称施工等工程活动均可能导致软土地区高速铁路桥墩横向变形超限，破坏桥上轨道结构的平顺性，严重时将导致列车倾覆。而技术人员对无砟轨道横向变形研究较少，对桥墩横向变形的认识尚不够深刻。

在高速铁路纠偏领域，有人提出了使用高压旋喷桩来稳固桥墩及道路一侧的路基，并通过高压旋喷桩对路基一侧形成挤压作用迫使轨道横向移动，完成纠偏过程。如专利号为“CN103821039A”的名为“一种用于软土地区运营高速铁路无砟轨道的路基纠偏方法”，该方法在偏移一侧的路基上施工高压旋喷桩，通过高压旋喷桩内的高压推力推动轨道路基向一侧移动，实现路基的纠偏。高压旋喷桩是利用钻机将旋喷注浆管及喷头钻置于桩底设计高程，将预先配制好的浆液通过高压发生装置使液流获得巨大能量后，从注浆管边的喷嘴中高速喷射出来，形成一股能量高度集中的液流，直接破坏土体，喷射过程中，钻杆边旋转边提升，使浆液与土体充分搅拌混合，在土中形成一定直径的柱状固结体，从而使地基得到加固。高压旋喷桩施工简单，同样适用于高速铁路桥墩偏移的处理，但是由于高压旋喷桩施工通常都是以孔的轴线为中心向四周喷射，因此对于孔周边的地域会产生很强的挤压推动作用。当用于高速铁路的无砟轨道纠偏时，如果高速铁路旁边存在较多既有建筑物，高压旋喷桩施工会对其产生严重的破坏作用。同时对于一些高压旋喷桩成桩区主要为粉土的地段，常规纠偏方法效果不如预期。当前高铁快速发展，急需一种桥墩纠偏方法既可以保护周边既有建筑又可以提高粉土地段桥墩纠偏效果。

实用新型内容

本实用新型的目的就是要解决上述背景技术中提到的现有技术的旋喷在施工过程中容易造成周边既有建筑物的破坏、粉土地段纠偏效果差的问题，提供一种用于高铁桥墩纠偏的结构。

本实用新型的技术方案为：一种用于高铁桥墩纠偏的结构，其特征在于：包括位于桥墩偏移一侧的施力结构和位于桥墩相对其偏移一侧的应力消除结构；所述的施力结构包括用于对桥墩产生横向推力的内高压旋喷桩群和用于收束内高压旋喷桩群产生的推力的外高压旋喷桩群；所述的内高压旋喷桩群包括多根插打在桥墩偏移一侧已发生横向位移区域内的内旋喷桩；所述的外高压旋喷桩群为围绕在内旋喷桩群外围的由多根高压旋喷桩组成的开口朝向桥墩的U型结构，外高压旋喷桩群沿铁路纵向和铁路横向的长度均大于内高压旋喷桩群沿铁路纵向和铁路横向的长度。

进一步的所述的外高压旋喷桩群包括沿铁路纵向布置的第一帷幕结构和位于第一帷幕结构两端的沿铁路横向布置的第二帷幕结构；所述的第一帷幕结构包括多根沿铁路纵向依次布置的纵向旋喷桩，相邻纵向旋喷桩的桩身相互之间沿竖直方向交错重叠；所述的第二帷幕结构包括多根沿铁路横向依次布置的横向旋喷桩，相邻横向旋喷桩的桩身相互之间沿竖直方向交错重叠，第二帷幕结构中远离桥墩的一根横向旋喷桩与第一帷幕结构纵向端部的一根纵向旋喷桩桩身相互之间沿竖直方向交错重叠。

进一步的所述的内高压旋喷桩群包括多排沿铁路横向紧邻排布的旋喷桩排，每排旋喷桩排包括多根沿铁路纵向紧邻排布的内旋喷桩。

进一步的所述的内旋喷桩沿竖向的长度小于横向旋喷桩和纵向旋喷桩沿竖向的长度。

进一步的所述的横向旋喷桩沿竖向的长度小于纵向旋喷桩沿竖向的长度。

进一步的所述的应力消除结构包括沿铁路纵向布置的用于释放内旋喷桩产生的横向推力的变形槽；所述的变形槽内填充有既能放置变形槽塌陷又不影响其产生沿铁路横向变形的材料。

进一步的所述的变形槽的宽度范围为2～3m，变形槽的深度不小于2m。

进一步的所述的应力消除结构还包括位于变形槽与桥墩桩基之间的应力释放孔；所述的应力释放孔沿竖向布置，其下端穿过桥墩下方的软弱土层，每个应力释放孔中填充有粗砂或是碎石。

进一步的所述的应力释放孔沿竖向的长度不小于内旋喷桩沿竖向的长度。

进一步的相邻两个应力释放孔的间距相等且间距范围为1～5m，每个应力释放孔的孔径相等且孔径范围为127～148mm。

本实用新型的优点有：1、通过在既有建筑物与桥墩之间使用高压旋喷桩施工一个U型结构，使用U型结构收束高压旋喷桩施工中产生的推力，能够最大程度的利用内高压旋喷桩组施工过程中产生的推力，迫使推力稳定集中地传递到桥墩桩基上，推力传递地更加稳定、集中和高效，有效加强了桥墩纠偏效果；

2、纵向高压旋喷桩组和横向高压旋喷桩组相互咬合形成竖直方向上无间隙的U型结构，既能有效集中的将推力传递到桥墩桩基上，又能够隔绝内高压旋喷桩组和纵向高压旋喷桩组产生的推力传递到既有建筑物的地基上，保护了既有建筑物的安全。

本实用新型通过在在桥墩和既有建筑物之间使用U型布桩结构施工高压旋喷桩组，保证了推力传递时更加集中有效，提高了桥墩的纠偏的施工效率，隔绝内高压旋喷桩组和纵向高压旋喷桩组产生的推力传递到既有建筑物的地基上，避免了高压旋喷桩施工过程中造成周边既有建筑物的损坏，又提高了纠偏效果，具有极大的推广价值。

附图说明

图1：本发明的横截面结构示意图；

图2：本发明的高压旋喷桩布置结构示意图(俯视图)；

其中：1—桥墩；2—既有建筑物；3—变形槽；4—应力释放孔；5—横向旋喷桩；6—纵向旋喷桩；7—内旋喷桩；8—桥墩桩基。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1～2，本实施例中的桥墩1向铁路沿线的一侧发生偏移，如图2中所示，桥墩1向既有建筑物2一侧横向偏移。

本实施例采用高压旋喷桩的方式对桥墩1进行横向纠偏，为了便于桥墩1的横向移动，本实施例在桥墩1相对于其横向偏移的一侧设置有应力消除结构。本实施例的应力消除结构包括变形槽3，如图1～2所示，变形槽3沿高速铁路的纵向分布，用于消除桥墩1横向移动时土体变形受限，同时解除纠偏阻力。

变形槽3的宽度范围为2m～3m，实际应用时可以根据桥墩1的偏移量进行综合考虑。变形槽3的深度不小于2m，同样的需要根据桥墩桩基8的深度进行综合考虑。

另外，应力消除结构还包括位于变形槽3和桥墩1之间的应力释放孔4，本实施例在变形槽3和桥墩1之间一排沿铁路纵向间隔排布的应力释放孔4，高压旋喷桩在施工过程中产生的横向推力作用作用到应力释放孔4和变形槽3上后，通过应力释放孔4和变形槽3上的空隙释放掉，为桥墩1的横向移动提供足够的空间，同时减少对周边环境的影响。

本实施例的相邻两个应力释放孔4的间距相等且间距范围均为1.0m～5.0m，每个应力释放孔4的孔径相等且孔径范围均为127mm～148mm，实际使用时可以根据现场的情况进行相应的调整。

高压旋喷桩的施工为了保护铁路周边的既有建筑物2以及提高粉土地段纠偏效果，本实施例为U型布桩结构。如图2所示，本实施例高压旋喷桩的施工方法为：先在既有建筑物2和桥墩1之间的已发生横向偏移的区域内施工高压旋喷桩，高压旋喷桩的施工顺序为，先在已发生横向偏移的区域的纵向两端分别沿高速铁路的横向方向施工一排横向旋喷桩排，每排横向旋喷桩排包括多根沿铁路横向方向依次紧邻排列的横向旋喷桩5，如图2所示。再在两排横向旋喷桩排背离桥墩1的一端之间沿高速铁路的纵向方向施工一排纵向旋喷桩排，纵向旋喷桩排包括多根沿铁路纵向依次紧邻排列的纵向旋喷桩6，横向旋喷桩排与纵向旋喷桩排形成围绕在内旋喷桩7外侧的U型结构，且U口朝向桥墩1，该U型结构主要是为了将内旋喷桩7施工过程中产生的推力传递到桥墩桩基8上，推动桥墩桩基8位移进而带动桥墩1，实现桥墩1的纠偏，U型结构具有将推力集中防止其向其他方向扩散的作用。

本实施例为了增强推力的传递效应，U型结构在竖直方向上没有间隙，即相邻横向旋喷桩5之间在竖直方向上交错重叠，相邻纵向旋喷桩6之间在竖直方向上交错重叠，横向旋喷桩排中远离桥墩1的最外侧一根横向旋喷桩5与纵向旋喷桩排沿铁路纵向端部的最外侧的一根纵向旋喷桩6在竖直方向交错重叠。纵向旋喷桩6与横向旋喷桩5形成的是一个在竖直方向上没有间隙的U型结构，这样能够更加集中的传递推力到桥墩桩基8上。

如图1～2所示，为了进一步增强顶推作用力，本实施例在U型结构内还施工有其他的高压旋喷桩，即图2中的内旋喷桩7。U型结构内即纵向旋喷桩6和横向旋喷桩5围绕的区域内施工有多排沿高速铁路横向方向紧邻排列的内旋喷桩排，每排内旋喷桩排包括多根沿铁路纵向依次紧邻排列的内旋喷桩7，内旋喷桩7主要用于对桥墩桩基8和桥墩1施加横向顶推力实现其横向纠偏。

内旋喷桩7有多排，其施工顺序是，首先施工靠近纵向旋喷桩6的一排内旋喷桩排，然后按照从既有建筑物2至桥墩1的方向依次施工剩下的内旋喷桩排，完成整个施工。

为保证应力的有效传递，本实施例的纵向旋喷桩排的纵向长度为桥墩承台的纵向长度的1.2～1.5倍，纵向旋喷桩排的横向中心线与桥墩1的横向中心线重合，这样U型结构的的U口正对桥墩1，内旋喷桩7施工中产生的推力正好集中到桥墩桩基8和桥墩1上，有利于整个纠偏施工的进行。另外，本实施例的横向旋喷桩排的横向长度为2～3m，横向旋喷桩排的长度不能太短，过短容易导致应力传递过程中向纵向扩散影响桥墩1的横向位移，太长的横向旋喷桩排浪费材料，增加了施工的难度和周期，经济性差。纵向旋喷桩排的长度大于内旋喷桩排的长度，多排内旋喷桩排组成的桩群沿铁路横向的宽度小于横向旋喷桩排的长度。

实际使用时，本实施例的施工流程为：1、当高速铁路桥墩1已经向铁路沿线一侧发生横向偏移时，在桥墩1的另一侧设置变形槽3，并在变形槽3内填塞既能防止变形槽3塌陷，又容许变形槽3变形的材料，一般选用优质的硬质泡沫材料，泡沫材料能够有效的防止变形槽3在挤压过程中发生垮塌，在变形槽3与桥墩1之间的区域内设置多个应力释放孔4，每个应力释放孔4的底部向下延伸，并贯穿桥墩1下方的软弱地层区，在每个应力释放孔4内均填满中粗砂或碎石；

2、在桥墩1与既有建筑物2之间的已发生横向位移处的区域内施工高压旋喷桩，在已发生横向位移区域的纵向两端分别沿高速铁路的横向方向施工一排横向旋喷桩5，在两排横向旋喷桩5背离桥墩1的一端之间沿高速铁路的纵向方向施工一排纵向旋喷桩6，纵向旋喷桩6与两排横向旋喷桩5形成U口朝向桥墩1的U型结构，在U型结构内施工多排内旋喷桩排，内旋喷桩7施工顺序沿既有建筑物2至桥墩1的方向依次施工，保证推力的逐渐传递，利用高压旋喷桩组施工中产生的推力推动桥墩1向变形槽一侧移动，从而实现对高速铁路桥墩1的纠偏；

3、在高速铁路桥墩1纠偏施工完成后，将变形槽3用凝固材料封填密实，一般情况下取出原先放置的硬质泡沫材料，向变形槽3内浇筑混凝土将变形槽3封闭，即可完成整个横向纠偏的过程。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种用于高铁桥墩纠偏的结构，其特征在于：包括位于桥墩(1)偏移一侧的施力结构和位于桥墩(1)相对其偏移一侧的应力消除结构；所述的施力结构包括用于对桥墩(1)产生横向推力的内高压旋喷桩群和用于收束内高压旋喷桩群产生的推力的外高压旋喷桩群；所述的内高压旋喷桩群包括多根插打在桥墩(1)偏移一侧已发生横向位移区域内的内旋喷桩(7)；所述的外高压旋喷桩群为围绕在内旋喷桩群外围的由多根高压旋喷桩组成的开口朝向桥墩(1)的U型结构，外高压旋喷桩群沿铁路纵向和铁路横向的长度均大于内高压旋喷桩群沿铁路纵向和铁路横向的长度。

2.如权利要求1所述的一种用于高铁桥墩纠偏的结构，其特征在于：所述的外高压旋喷桩群包括沿铁路纵向布置的第一帷幕结构和位于第一帷幕结构两端的沿铁路横向布置的第二帷幕结构；所述的第一帷幕结构包括多根沿铁路纵向依次布置的纵向旋喷桩(6)，相邻纵向旋喷桩(6)的桩身相互之间沿竖直方向交错重叠；所述的第二帷幕结构包括多根沿铁路横向依次布置的横向旋喷桩(5)，相邻横向旋喷桩(5)的桩身相互之间沿竖直方向交错重叠，第二帷幕结构中远离桥墩的一根横向旋喷桩(5)与第一帷幕结构纵向端部的一根纵向旋喷桩(6)桩身相互之间沿竖直方向交错重叠。

3.如权利要求1或2所述的一种用于高铁桥墩纠偏的结构，其特征在于：所述的内高压旋喷桩群包括多排沿铁路横向紧邻排布的旋喷桩排，每排旋喷桩排包括多根沿铁路纵向紧邻排布的内旋喷桩(7)。

4.如权利要求3所述的一种用于高铁桥墩纠偏的结构，其特征在于：所述的内旋喷桩(7)沿竖向的长度小于横向旋喷桩(5)和纵向旋喷桩(6)沿竖向的长度。

5.如权利要求4所述的一种用于高铁桥墩纠偏的结构，其特征在于：所述的横向旋喷桩(5)沿竖向的长度小于纵向旋喷桩(6)沿竖向的长度。

6.如权利要求1所述的一种用于高铁桥墩纠偏的结构，其特征在于：所述的应力消除结构包括沿铁路纵向布置的用于释放内旋喷桩(7)产生的横向推力的变形槽(3)；所述的变形槽(3)内填充有既能放置变形槽塌陷又不影响其产生沿铁路横向变形的材料。

7.如权利要求6所述的一种用于高铁桥墩纠偏的结构，其特征在于：所述的变形槽(3)的宽度范围为2～3m，变形槽(3)的深度不小于2m。

8.如权利要求6或7所述的一种用于高铁桥墩纠偏的结构，其特征在于：所述的应力消除结构还包括位于变形槽(3)与桥墩桩基之间的应力释放孔(4)；所述的应力释放孔(4)沿竖向布置，其下端穿过桥墩(1)下方的软弱土层，每个应力释放孔(4)中填充有粗砂或是碎石。

9.如权利要求8所述的一种用于高铁桥墩纠偏的结构，其特征在于：所述的应力释放孔(4)沿竖向的长度不小于内旋喷桩(7)沿竖向的长度。

10.如权利要求8所述的一种用于高铁桥墩纠偏的结构，其特征在于：相邻两个应力释放孔(4)的间距相等且间距范围为1～5m，每个应力释放孔(4)的孔径相等且孔径范围为127～148mm。