既有線路基強化施工方法

專利名稱：既有線路基強化施工方法
技術領域：
本發明屬于道路施工技術領域，更具體地涉及一種既有線路基強化施工方法。
背景技術：
既有線路基由于受修建時技術和經濟條件的限制，填筑壓實標準往往較低。隨著 客貨運量和機車車輛軸重的增加，既有線路基易出現翻漿冒泥、下沉和外擠等各種病害。這 些病害嚴重影響了線路的穩定性，增加了鐵路養護維修工作量，縮短了軌道上部結構的使 用壽命，是影響鐵路運輸安全和阻礙鐵路運輸能力提高的主要原因。在既有線列車提速和載重增加的情況下，路基荷載條件發生變化，線路維修中除 對路基病害進行整治外，還需要對部分路基采取加固措施，提高承載能力。但是由于既有線 運力和運能十分緊張，使用不干擾線路運行的方法對既有線的路基加固，是當前急需解決 的重大問題。在不影響線路運行的情況下對既有線路基進行加固的現有技術主要包括水平旋 噴樁、單液漿，雙液注漿、攪拌樁等施工方法，其中以水平旋噴樁和攪拌樁方法得到了較為 廣泛的應用。然而，水平旋噴樁方法的施工難度大，并且由于噴嘴壓力和地層土質不均勻 等，容易造成成樁不均勻、旋噴樁樁徑難以達到設計要求，以及旋噴樁體強度增長緩慢等問 題。尤其是，對于壓實度較高的路基填料、密實至中密實砂類土和大粒徑卵石地層來說，旋 噴樁的冒漿量大，浪費水泥并影響環境，同時強度增長慢，會影響線路的正常運行。另外，攪 拌樁則由于機械功率不夠和機具垂直打受其高度的影響，操作不方便，同時也無法適應上 述特定的路基條件。因此，迫切需要一種能夠快速強化既有線鐵路路基的施工方法，其能夠適應于各 種不同的路基狀況和地質條件，顯著提高設備的施工速度，加快漿液的固化，得到良好的固 化效果。

發明內容
針對現有技術中所存在的上述技術問題，本發明提出了一種對既有線鐵路路基進 行強化的施工方法，其能夠在不影響列車運行的情況下實現加固體的快速強化。另外，該方 法還具有加固質量可靠，施工簡單方便，以及環境污染小的特點。根據本發明的方法，其包括以下步驟步驟A 將在周向上設有至少一個可伸縮螺旋葉片的鉆頭在路基邊坡上定位，使 得鉆頭的軸線方向相對于水平面形成角α ；步驟B:采用回轉鉆孔的方式開孔，當所述鉆頭開孔到預定深度時所述螺旋葉片 從鉆頭中伸出，破碎鉆孔周圍的土體；所述的預定深度優選為0. 5m ；步驟C 鉆孔到預定的設計深度；步驟D 當鉆孔結束后，在保持所述螺旋葉片攪動土體的同時，利用鉆桿注入漿 液，同時提升鉆頭直到提升到孔口 ；
步驟E 重復上述步驟C和D，形成一個所述注漿攪拌樁；和步驟F:重復上述步驟A到E，形成所需網格狀分布的注漿攪拌樁。在一個例子中，在距所述路基表面一定垂直距離處布置第一行注漿攪拌樁，該距 離優選為1. Om ；之后，在沿邊坡方向距上一行注漿攪拌樁為一定距離處布置后續各行注漿 攪拌樁，該距離優選為2.0m。在各行注漿攪拌樁中，角α為15°。在一個優選實施例中，在第一行注漿攪拌樁中的每兩個樁之間的中點位置處布置 了加密樁。各加密樁相對于水平面形成為一個小于角α的角β，在一個例子中角β為 5°。在另一個優選實施例中，在沿線路方向上，每一行注漿攪拌樁中各樁之間的間隔 為3m，并且每一行注漿攪拌樁中各樁與相鄰行注漿攪拌樁中的對應樁在線路方向上錯開地 布置，優選為每一行注漿攪拌樁中各樁正好處于相鄰行注漿攪拌樁中兩個最接近樁之間的 中點位置。根據一個例子，同一側邊坡上的所有注漿攪拌樁均終止于路基中心線與另一邊坡 之間的一個虛擬坡面處，所述虛擬坡面具有比所述邊坡更陡的坡率。優選地，攪拌樁在垂直 方向上終止于一個處于路基的原底線下方的虛擬平面。在一個例子中，所述漿液為水泥漿液和水玻璃的混合液，其按照體積比1 1的比 例使用；所述水泥為325#以上普通硅酸鹽水泥，在水泥漿中，水與水泥的質量比為0.7 1 到1 1，優選為0. 8 1。根據本發明的方法，在施工過程中，同一行的攪拌樁應隔樁施工。


附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實 施例一起用于解釋本發明，但不構成對本發明實施方式的任何限制。在附圖中圖1以垂直于既有線路基的剖面的形式顯示了根據本發明方法的斜向攪拌樁布 置示意圖；和圖2根據本發明方法的注漿攪拌樁的施工立面圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實 施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。圖1顯示了一條既有線鐵路的路基10的橫截面，包括路肩2和需要強化的左右兩 條邊坡4。邊坡4的坡率例如處于1 1.50到1 1.75之間的范圍內。根據本發明的既有線路基強化施工方法包括以下步驟(1)步驟A 鉆頭定位。鉆機(未示出)在路基4上定位，使得鉆機的攪拌注漿鉆 頭準確定位在需要打樁的位置，同時保證鉆頭的軸線方向相對于水平面形成一個斜向下的 角α。在一個實施例中，角α可取自5°到15°的范圍內。鉆頭帶有布置在其周向上的多 個螺旋葉片，在一個實施例中，鉆頭包括三個沿周向均勻布置的螺旋葉片。這些葉片以可伸 縮的方式設置在鉆頭內，在工作時伸出到鉆頭周邊表面之外。(2)步驟B 開孔。在鉆機定位后，注漿攪拌轉頭采用回轉鉆孔的方式沿上述方向開孔。當鉆頭開孔到一定深度、優選為0. 5m時，螺旋葉片從鉆頭中伸出，開始破碎鉆孔周圍 的土體。通過螺旋葉片的破碎作用，使得鉆頭能夠更容易地在密實砂類土和大粒徑卵石地 層等地質條件下攪動、切削和進尺，從而提高了鉆頭的工作進度。(3)步驟C 鉆孔。鉆頭前進開孔，同時螺旋葉片也同步地前進破碎土體，直到達到 預定的設計深度。(4)步驟D 鉆頭提升。當鉆孔結束后，在保持螺旋葉片攪動土體的同時，利用鉆桿 注入漿液，同時提升鉆頭到孔口。根據本發明，該注漿可借助雙液高壓泵來進行。也就是說，漿液在回轉鉆進鉆頭中 從螺旋葉片一側噴出，噴射出的水泥漿液使周圍經螺旋葉片切碎的土體混合，漿液進一步 沿破壞土體，并且進入裂隙而深入土體中，形成水泥土和土加固土體。因此，可以得到非常 理想的的加固效果。在一個實施例中，漿液為水泥漿液和水玻璃的混合液，其按照體積比1 1的比例 使用；水泥采用的是325#以上普通硅酸鹽水泥；在水泥漿中，水與水泥的質量比為0.7 1 到 1 1。(5)步驟E 攪拌注漿成樁。重復上述步驟C和D，即執行二攪拌二注漿的工藝，形 成攪拌樁。在一個實施例中，攪拌樁的樁徑為0. 5m，每延米水泥用量至少為210Kg。至此，完成了 一個攪拌樁的施工。下面參照圖1并結合圖2來介紹攪拌樁的布置形式。通常來說，在每側邊坡上將 形成一系列網格狀的攪拌樁，每行攪拌樁中包含若干個樁。如圖所示，攪拌樁1自路肩2以下垂直距離為Sl的深度處開始在路基的兩邊坡側 上沿線路的行進方向成行地狀布置。兩條邊坡上的攪拌樁布置圍繞路基的中心線對稱，因 此下面將僅介紹一條邊坡上的攪拌樁布置。攪拌樁1沿邊坡4方向形成多行，在圖2中為簡明起見示意性地顯示了 9行攪拌 樁1。對于第一行攪拌樁來說，其距路肩2的垂直距離Sl = 1. 0m，其與水平面所形成的角 α例如可選擇為15°。為了在最鄰近路基2的位置提供更好的加固效果，在第一行攪拌樁 中的每兩個樁之間的中心位置處還添加了加密樁3。加密樁3與水平面形成的角β通常小 于角a。根據本發明的一個實施例，當角α取15°時，角β例如可取5°。之后，每行攪 拌樁與上一行攪拌樁之間的沿邊坡方向上的間隔S2設定為一個大于Sl的值，在一個優選 實施例中S2 = 2.0m。對于后續各行中的攪拌樁來說，各攪拌樁與水平面形成的角α均可 選擇為15°。同時，在每行攪拌樁中，相鄰兩個攪拌樁沿線路方向上的間隔為Li，在一個優選實 施例中L1 = 3. 0m。根據本發明，相鄰兩行攪拌樁之間的各攪拌樁呈交錯地布置，即沿線路 延伸方向看去，一行攪拌樁中的各攪拌樁處于相鄰行攪拌樁中的兩個攪拌樁之間。根據一 個優選實施例，一行攪拌樁中的各攪拌樁正好處于相鄰行攪拌樁中的兩個鄰近攪拌樁的中 間位置點處。這樣，當Ll = 3. Om時，各攪拌樁1在線路行進方向上與相鄰行攪拌樁中的最 鄰近攪拌樁的距離L2 = 1.5m。這種交錯式的樁布置使得能非常顯著地提高加固的效果。如圖1清楚地示出，同一側邊坡上的所有攪拌樁的末端均終止于一虛擬坡面5上。 對于一條邊坡來說，該虛擬坡面5處于路基2的中心線和另一條邊坡之間，其坡率小于邊坡的坡率。對于邊坡4的坡率處于1 1.50到1 1.75的范圍內的圖示實施例來說，該虛 擬坡面5的坡率例如可為1 1。通過這種設置，能夠進一步地提高加固的效果。此外，對于最下方幾行攪拌樁來說，所有攪拌樁在垂直方向上終止于一虛擬平面 P。該平面P應處于路基的原底線之下，優選超過路基原底線1.0m。通過這種方式，路基的 加固程度進一步提高。在施工過程中，對于同一行攪拌樁來說，應當按照隔樁的方式進行施工。在路基強 化施工完畢，恢復坡面防護。與現有技術相比，本發明的既有線路基強化施工方法可使土體密實度粘聚力等主 要物理指標得到極大改善，土體抗壓強度達到3_6Mpa，有效地改善了既有線路基問題。漿 液沿裂隙的適當滲透，還可進一步加固攪拌樁周圍土層，提高力學強度。加固體強化后，可 以立刻恢復行車，不影響鐵路運力。除此之外，本發明的方法還特別適用于壓實度較高的路 基、填料為密實/中密實的砂類土以及大粒徑卵石的地層中。容易理解，雖然上面是結合鐵路線路來對本發明進行的說明，然而本發明可同樣 地應用于公路、城鐵線路等其它道路的加固。最后應說明的是以上所述僅為本發明的優選實施方案而已，并不構成對本發明 的任何限制。盡管參照前述實施方案對本發明進行了詳細的說明，但是對于本領域的技術 人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征 進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包 含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種既有線路基強化施工的方法，其中在路基邊坡上布置一系列網格狀分布的注漿 攪拌樁，所述方法包括步驟A 將在周向上設有至少一個可伸縮螺旋葉片的鉆頭在路基邊坡上定位，使得鉆 頭的軸線方向相對于水平面形成角α ；步驟B 采用回轉鉆孔的方式開孔，當所述鉆頭開孔到預定深度D時所述螺旋葉片從鉆 頭中伸出，破碎鉆孔周圍的土體； 步驟C 鉆孔到預定的設計深度；步驟D 當鉆孔結束后，在保持所述螺旋葉片攪動土體的同時，利用鉆桿注入漿液，同 時提升鉆頭到孔口；步驟E 重復上述步驟C和D，形成一個所述注漿攪拌樁；和 步驟F 重復上述步驟A到Ε，形成所需網格狀分布的注漿攪拌樁。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在沿垂直方向距所述路基表面為Sl的位置處布置第一行注漿攪拌樁； 在沿邊坡方向距上一行注漿攪拌樁為S2的位置處布置后續各行注漿攪拌樁，其中S2 > Si。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于， α = 15°，和 / 或，Sl = 1. 0m，且 S2 = 2. Om0
4.根據權利要求1到3中任一項所述的方法，其特征在于，在第一行注漿攪拌樁中的每 兩個樁之間的中點位置處布置加密樁，各加密樁相對于水平面均形成5°角。
5.根據權利要求1到3中任一項所述的方法，其特征在于，每一行注漿攪拌樁中各樁之 間沿線路方向的間隔為:3m。
6.根據權利要求1到3中任一項所述的方法，其特征在于，每一行注漿攪拌樁中各樁與 相鄰行注漿攪拌樁中的對應樁在線路方向上錯開地布置。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，每一行注漿攪拌樁中各樁正好處于相鄰 行注漿攪拌樁中兩個最接近樁之間的中點位置。
8.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，同一側邊坡上的所有注漿攪 拌樁終止于路基中心線與另一邊坡之間的一個虛擬坡面處，所述虛擬坡面具有比所述邊坡 更陡的坡率。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述攪拌樁在垂直方向上終止于一個處 于路基的原底線下方的虛擬平面處。
10.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述漿液為水泥漿液和水玻 璃的混合液，其按照體積比1 1的比例使用。
11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述水泥為325#以上普通硅酸鹽水泥， 在水泥漿中，水與水泥的質量比為0.7 1到1 1。
12.根據上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述預定深度D為0.5m。
全文摘要
本發明提出了一種對既有線鐵路路基進行強化的施工方法，包括將在周向上設有至少一個可伸縮螺旋葉片的鉆頭在路基邊坡上定位；采用回轉鉆孔的方式開孔，當鉆頭開孔到預定深度時螺旋葉片從鉆頭中伸出，破碎鉆孔周圍的土體；鉆孔到預定深度；當鉆孔結束后，在保持螺旋葉片攪動土體的同時利用鉆桿注入漿液，同時提升鉆頭直到提升到孔口；重復上述步驟，直到形成所需網格狀分布的注漿攪拌樁。根據本發明的方法能夠在不影響列車運行的情況下實現加固體的快速強化。另外，該方法還具有加固質量可靠，施工簡單方便，以及環境污染小的特點。
文檔編號E02D5/46GK102127890SQ201110080058
公開日2011年7月20日 申請日期2011年3月31日 優先權日2011年3月31日
發明者余志武, 李曉建, 牛建東, 王連俊, 薛繼連, 黃友漢 申請人:湖南恒盾巖土工程注漿科技有限公司