一种整治运营高铁的路基下沉的方法与流程

本发明涉及既有铁路路基维护工程技术领域，具体涉及一种整治运营高铁的路基下沉的方法。

背景技术：

近年来，随着高速铁路的快速发展，我国建设了大规模的高速铁路，这给人们的出行带来了极大的便利。然而，在高速铁路运营过程中，高速铁路路基会出现一些病害问题。例如，个别路基填方(特别是高填方b、c类填料地段)，由于沉降变形，导致轨道几何尺寸不平顺，部分严重地段(下沉量达20mm以上，达到a类病害)，已超出了轨道联接系统的调节范围，影响列车按规定的速度运行。

路基下沉病害整治的方案较多，例如，设置圬工砌体、挡墙以及道床抬升等。但是，上述方案具有对路基的损坏程度大、工程造价高、施工难度大等缺点。

从而需要设计一种对路基本体的损坏程度小、工程造价低、施工简便的整治运营高铁的路基下沉的方法。

技术实现要素：

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种整治运营高铁的路基下沉的方法。该方法针对既有铁路进行施工，以整治运营高铁的路基下沉。同时，该方法能够在现场实时进行施工，在施工期间车辆可以运行，对路基损坏小，工程造价低。另外该方法通过灌浆使得浆液以填充、渗透、挤密和劈裂等方式，将土体中的水分和气体挤走，充填土体中原有的空隙或裂隙，使松散的土颗粒黏结在一起，提高土体密实度。并且浆液在化学反应进程中，某些化学剂与岩土中的元素进行离子交换形成了新的物质，增加了土体的黏聚力，以达到加固(提高岩土体的力学强度和变形模量)、堵满(封填孔隙、裂隙、堵截流水)、防渗(降低渗透性、减少渗流量)等目的，土体胶结成一个整体，形成了一个结构新、强度大、防水性能好和化学性能好的结合体，从而大大地提高了路基抗沉降的性能，避免路基进一步下沉。

根据本发明，提出了一种整治运营高铁的路基下沉的方法，包括：

步骤一，在高铁的路基上布设注浆孔，

步骤二，在布设的注浆孔位置处钻孔以形成注浆孔，并向所述注浆孔内进行灌浆，其中，在灌浆过程中监控轨道参数变化。

在一个实施例中，在横向截面上，注浆孔由两侧的路基边坡线处相对式延伸到路基本体内或者地基内，且相邻的注浆孔之间距离为0.5-1.0m，并且，同一个横向截面上的注浆孔称为注浆孔组，

在纵向上，相邻的注浆孔组间隔1.8-2.2m设置，且呈梅花形分布。

在一个实施例中，在横向截面上，各注浆孔的末端相对于起端向下延伸，且在从上到下的方向上，不同的注浆孔与水平方向所形成的夹角逐渐变大。

在一个实施例中，在步骤二中，在钻孔完成后在其中下入注浆管，所述注浆管上设置排浆口以进行后退分段式注浆。

在一个实施例中，第一排浆口位置设置在距离注浆孔末端0.5-1m处，且相邻的排浆口位置之间间隔0.5-1.5m。

在一个实施例中，若排浆口位置处于路基基床下，在对该处的注浆孔进行灌浆时的注浆压力为0.5-1mpa，若排浆口位置处于路基基床内，在对该处的注浆孔进行灌浆时的注浆压力为0.2-0.3mpa。

在一个实施例中，在钻孔内下入注浆管后，利用套壳料灌注该注浆管与钻孔之间的空间。

在一个实施例中，施工进场后，利用全站仪获取各监测点以及线路的几何尺寸以作为原始数据，在施工过程中，对各监测点以及线路的几何尺寸进行实时测量，监测结果相对于原始数据的高程变形达到极限值时，调整轨面高程。

在一个实施例中，在监测过程中，相邻的监测点设置在不同侧的轨枕的端部，且相邻的监测点之间间隔一个轨枕。

在一个实施例中，在步骤一和二中，列车的运行速度不大于60km/h。

与现有技术相比，本发明的优点在于，该方法在路基上布设注浆孔，并在钻孔后形成的注浆孔内注浆，能够在现场实时进行施工。同时，这方式对路基的损坏程度小，工程造价低，施工比较容易。还有，该方法通过灌浆使得浆液以填充、渗透、挤密和劈裂等方式，将土体中的水分和气体挤走，充填土体中原有的空隙或裂隙，使松散的土颗粒黏结在一起，提高土体密实度。并且浆液在化学反应进程中，某些化学剂与岩土中的元素进行离子交换形成了新的物质，增加了土体的黏聚力，以达到加固(提高岩土体的力学强度和变形模量)、堵满(封填孔隙、裂隙、堵截流水)、防渗(降低渗透性、减少渗流量)等目的，土体胶结成一个整体，形成了一个结构新、强度大、防水性能好和化学性能好的结合体，从而大大地提高了路基抗沉降的性能并阻止路基进一步下沉。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例横截面上注浆孔布设示意图；

图2显示了根据本发明的一个实施例纵向上注浆孔布设示意图；

图3显示了根据本发明的一个实施例检测点在轨道上的布设示意图；

图4显示了根据本发明的一个实施例的注浆示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步说明。

本申请提供一种整治运营高铁的路基下沉的方法。

首先，在高铁的路基上布设注浆孔。然后，在布设的注浆孔位置处钻孔以形成注浆孔，并向所述注浆孔内进行灌浆。其中，在灌浆过程中监控轨道参数变化。

由此，该方法针对既有铁路进行施工，以整治运营高铁的路基下沉。同时，该方法能够在现场实时进行施工，在施工期间车辆可以运行，对路基的损伤小，工程造价低，施工非常容易。另外该方法通过灌浆使得浆液以填充、渗透、挤密和劈裂等方式，将土体中的水分和气体挤走，充填土体中原有的空隙或裂隙，使松散的土颗粒黏结在一起，提高土体密实度。并且浆液在化学反应进程中，某些化学剂与岩土中的元素进行离子交换形成了新的物质，增加了土体的黏聚力，以达到加固(提高岩土体的力学强度和变形模量)、堵满(封填孔隙、裂隙、堵截流水)、防渗(降低渗透性、减少渗流量)等目的，土体胶结成一个整体，形成了一个结构新、强度大、防水性能好和化学性能好的结合体，从而大大地提高了路基抗沉降的性能并阻止路基进一步下沉。

具体地，先进行注浆孔孔位放样。根据设计提供的病害整治起始里程，利用线路上既有的cpⅲ桩的数据，使用全站仪在路基两侧边坡上设置起始线及第一排注浆孔纵向和横向线桩，最后依据第一排纵横线，按照设计的孔距和孔位图形在路基边坡上确定出每一个孔位，并用标有孔号的木板桩定位

例如，在一个实施例中，如图1所示，在横向截面上，注浆孔(以图号1标示)由两侧的路基边坡线(以图号2标示)处相对式延伸到路基本体(以图号3标示)内或者地基(以图号4标示)内。同侧的相邻的注浆孔的上端口(起端)之间距离为0.5-1.0m，例如0.7m。同一个横向截面上的注浆孔称为注浆孔组。在纵向上，如图2所示，相邻的注浆孔组间隔1.8-2.2m设置，且呈梅花形分布。这种布设的注浆孔结构紧凑优化，能有助于改善路基的下沉问题。需要说明的是，上面所述的路基边坡线可以是路基本体的外侧壁线，还可以是与外壁线相连接的地基的上表面壁线。

优选地，各注浆孔的末端相对于起端向下延伸，且在从上到下的方向上，不同的注浆孔与水平方向所形成的夹角逐渐变大。也就是，各注浆孔为向下延伸的斜孔。这种设置方式使注浆孔在横截面上更均匀的分布在路基内，保证浆液均匀扩散。在图1中的一个具体的施工案例中，表示了注浆孔的延伸方向与水平方向的夹角。

根据布设的注浆孔方位，进行钻孔。例如，可以利用钻机自带的角度定位器或自备角度仪进行钻机钻杆斜向定位并进行钻孔作业，钻孔可以采用φ110mm合金钻头，外加保护管进行钻孔。达设计深度后退出钻杆，钻孔机要求设置牢靠，钻孔过程不得偏移，孔向要在路基横截面上，孔道顺直，钻孔完成后，用高压风将孔中残余土粒清除干净，以确保注浆通道畅通。钻孔完成后进行验孔，验收合格后转移钻机至下一个，并对完成的注浆孔进行覆盖。

如图4所示，在所钻的孔中下入注浆管(图4中以图号6表示)，以通过注浆管向地层中灌注注浆料。注浆管为受压构件，且在注浆完成后留在注浆管内并起“筋”的作用。由此，这种设置增加了土体的强度，更是能有效地增加土体的密实度，从而与所注浆液粘结在一起以改善高铁的路基下沉的问题。

在下入该注浆管后，需要灌注套壳料(图4中以图号7表示)，以填充注浆管和钻孔之间的环空，以保证注浆管的位置进而保证后续灌注施工的效果。例如，套壳料中的壳料、水和灰土的质量比为1.6：1：1。

优选地，在注浆管上设置排浆口(图4中以图号61表示)，用于进行后退式分段注浆。这种分段后退式注浆有助真正实现定域、定量、定压反复精细注浆，对于铁路路基加固具有十分重要的实践意义。例如，第一排浆口(位于末端的排浆口)位置设置在距离注浆孔末端0.5-1m处。并且，相邻的排浆口位置之间间隔0.5-1.5m。需要说明的是，排浆口可以以族群的方式设置，例如，第一排浆口设置为多个，并在注浆管的外壁上呈梅花式分布。也就是说，多个同时进行注浆的排浆口为一族群，以满足浆液均匀分布式向地层扩散的目的。在排浆口为族群的情况下，相邻的排浆口之间的间隔是指排浆口族群与排浆口族群之间的距离。这种具体的注浆方式能保证浆液的有效扩散，从而能够达到加固、堵满的目的。当然，还可以根据具体的施工条件以及考虑注浆管的通用性等，来选择注浆孔的排浆口的位置。

在注浆过程中，可根据排浆口的位置采用不同的注浆压力进行注浆。例如，若排浆口的位置处于路基基床下，在对该注浆孔进行灌浆时的注浆压力为0.5-1mpa，若排浆口的位置处于路基基床内，在对该注浆孔进行灌浆时的注浆压力为0.2-0.3mpa。也就是，在基床以下的路基，可采用较高压力注浆，浆液的扩散半径较大。在基床内则采用较低压力注浆，最大限度防止注浆造成上部结构上拱变形等次生病害。这种设置方式能保证注浆液的有效扩散，从而保证良好的改造效果。在对各排浆口进行注浆时，注浆的浆液先稀后稠。举例说明，如果注入水泥浆液，在注浆过程中，调整水泥浆液的水灰比，比如，注入过程的前5min水泥浆液的水灰比为1:1，之后送入的水泥浆液的水灰比为0.8:1。在对各排浆口进行注浆时，注浆的压力和排量也由小到大。举例说明，如果注入水泥浆液，前5min水泥浆液的压力为0.5mpa，之后送入的水泥浆液的压力增加到0.8mpa。

在分段注浆过程中，出现下列情况中的一种便可以停止注浆。第一，每分钟吸浆量≤1.0～1.5l/min；第二，单段注浆超过15min。在注浆过程中，如果注浆孔的孔口或周围发生冒浆应立即暂停注浆，并对冒浆点进行封堵。封堵后继续注浆，同时减小压力或加浓浆液。当采取上述措施仍然冒浆可结束注浆，但相邻注浆孔应实施“补偿”措施。当然，在现场施工过程中，还可以通过经验来判断是否需要停止注浆，例如，超过预定压力或压力稳定后突然下降等。

在注浆过程中，可以采用袖阀管(图4中以图号8表示)进行。如图4所示，以为第一排浆口注浆为例进行说明。袖阀管的壁上设置有注入口(图4中以图号81表示)以与第一排浆口连通，而在注入口的上下两端的袖阀管的壁上设置有碗形止浆塞(图4中以图号82表示)，以封闭袖阀管与注浆管之间的环空，防止浆液向其它排浆口扩散。同时，在注入口的外壁上设置有单向橡胶塞(图4中以图号83表示)，在注浆时，压力可以将单向橡胶塞冲开。如果袖阀管的管外压力大于管内压力，单向橡胶塞闭合。通过袖阀管的内腔注入浆液的过程中(图4中箭头所示方向)，浆液通过注入口和第一排浆口后，将单向橡胶塞冲开，并扩散到地层土体中。在为第一排浆口注浆完成后，可以上提袖阀管以使得注入口与相应的排浆口连通，用于进行其他排浆口的注浆操作。采用这种方式进行注浆，可以有效地控制逐渐的位置、注浆的量和范围；并可以根据需要进行任意一段的注浆；在注浆过程中，易于控制，能有效防止或避免冒浆和串浆，不易产生注浆盲区；在操作过程中，还可以将注浆和钻孔分开，有利于作业人员和工序的调配，减少窝工。

在施工过程中，需要检测轨道参数，并对比所获取的参数以得轨道参数变化，以确保施工的顺利进行。例如，采用全站仪进行监控，施工进场后，获取各监测点(图3中以图号5标示)以及线路的几何尺寸以为原始数据。在施工过程中，对各监测点以及线路的几何尺寸进行实时测量。例如，每两个小时左右一次。监测结果相对于原始数据的高程变形达到极限值时，调整轨面高程。例如，极限值可以为5mm。优选地，如图3所示，相邻的监测点设置在不同侧的轨枕的端部，且相邻的监测点之间间隔一个轨枕。

灌浆过程中，可以根据不同地区以及不同的需求灌注不同的浆液。例如，考虑经济，可以灌注水泥浆液，例如，水泥单液浆的水灰比为0.8:1～1:1，水泥材料为硫铝酸盐或者普通硅酸盐水泥。而在雨水比较充沛的地区，可以采用水泥-水玻璃双液进行灌浆。例如，水泥与水玻璃双液浆水灰比0.8：1～1：1，水泥与水玻璃配合体积比1:0.1～1:1，水玻璃浓度30～43be，模数2.4～3.4。其中，拌浆用水为饮用水或水质5≦ph≦9。在施工过程中，制浆可以选用容量1000l左右、转速在200转/分钟以上的制浆机。并按照配合参数进行浆液的拌制，搅拌时间不少于2分钟，不大于6分钟。另外，制浆机的出浆孔设置100幕的过滤网，以进行过滤而保证注浆液质量。

在施工过程中，不中断行车，还可以利用高铁夜间停运的维护天窗进行，但是要求注浆期间列车运行速度不大于60km/h。

以上仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可容易地进行改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。

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