專利名稱：處理運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固方法及加固結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及路基施工技術領域，具體地指一種處理運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固方法及加固結構。技術背景
目前，用于解決運營前鐵路軟土路基沉降超標問題的技術手段主要有側向約束樁結合基底注衆技術、置換輕型材料技術、基床下長螺旋CFG樁(Cement Fly-ash Grave,水泥粉煤灰碎石樁)技術和基床下鉆孔樁技術等。
現有的側向約束樁結合基底注漿技術需在路堤兩側坡腳附近施工3 4排旋噴樁或管樁進行側向約束，在邊坡及坡腳附近引孔對路堤基底采用靜壓注漿加固，具有可提高路堤結構的整體穩定性、減小地基沉降和對既有路基破壞小的優點。但該技術過程可控性差，加固效果有待時間檢驗，不能徹底解決軟土路基沉降超標問題。
現有的置換輕型材料技術是通過分段開挖路基后采用氣泡混合輕質土等輕型填料置換原路基填料，可減輕地基的荷載，從而減少地基沉降和提高地基的穩定性，質量可控性高。但該技術對既有路基破壞大，對路基面上設有電纜槽等難以拆除的結構物的路基方案可實施性差。
基床下長螺旋CFG樁和鉆孔樁結構技術需拆除軌道結構、接觸網線等，要求開挖至路肩下一定深度，通過在路基面范圍內施工CFG樁或鉆孔樁徹底根治解決沉降超標及路基穩定問題。該技術對既有路基的破壞有限，但工期要求較長，在現場無施工便道和泵送料困難時，可實施性差。
目前，尚未發現對既有路基破壞小、可實施性好、質量易于控制且能在較短工期內徹底根治運營前鐵路軟土路基沉降超標問題的技術。發明內容
本發明的目的就是要提供一種處理運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固方法及加固結構，該方法和結構對既有路基破壞小、可實施性好、質量易于控制且能在較短工期內徹底根治運營前鐵路軟土路基沉降超標的技術問題。
為實現此目的，本發明所設計的一種處理運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固方法，它包括如下步驟
步驟I :拆除需要加固鐵路軟土路基區域的軌道結構和接觸網線，然后挖除路基上部基床，形成基坑，在基坑上設置垂直插入路基內部的多個預應力高強混凝土管樁；
步驟2 :在所述基坑內預埋依次相互連通的豎向注漿管、橫向注漿管和縱向注漿管，在開挖后路基的基坑底部預埋樁帽與路基本體相對位移監測器和路基本體沉降監測器，然后吊裝預先綁扎好的多個樁帽鋼筋籠至對應的預應力高強混凝土管樁上，在相鄰樁帽鋼筋籠間安裝連接鋼筋，在樁帽鋼筋籠內灌注樁帽混凝土，待樁帽混凝土達到設計要求的強度后形成樁帽，所述相鄰樁帽間充填混凝土，所述樁帽與路基本體相對位移監測器位于樁帽與路基之間；
步驟3:在樁帽的上方鋪設復合土工膜，在復合土工膜上方鋪設中粗砂層，在中粗砂層上鋪設第一層級配碎石層，在第一層級配碎石層上鋪設高強土工格柵墊層，在高強土工格柵墊層上鋪設第二層級配碎石層，步驟2中預埋的路基本體沉降監測器貫穿樁帽、復合土工膜、中粗砂層、第一層級配碎石層、高強土工格柵墊層和第二層級配碎石層，所述路基本體沉降監測器的底端插入路基內；
步驟4:在所述基坑的兩端設置通向邊坡的泄水管，所述泄水管的一端插入中粗砂層，泄水管的另一端通向邊坡，即形成運營前鐵路軟土路基沉降的加固結構。
所述多個預應力高強混凝土管樁在開挖后的路基上均勻布置，橫向相鄰的預應力高強混凝土管樁間的間距相等，縱向相鄰的預應力高強混凝土管樁間的間距也相等。
所述橫向相鄰的預應力高強混凝土管樁間的間距為2 3m ;所述縱向相鄰的預應力高強混凝土管樁間的間距為2 3m。
在步驟2中，在開挖后的路基上還預埋樁帽沉降監測器，所述樁帽沉降監測器的底端插入樁帽，樁帽沉降監測器的頂端貫穿復合土工膜、中粗砂層、第一層級配碎石層、高強土工格柵墊層和第二層級配碎石層。
在步驟I中，開挖路基至路肩下f 2m，形成基坑，在步驟2中，在兩側邊坡路肩位置預埋路肩沉降監測器。
所述樁帽與路基本體相對位移監測器包括單點沉降測縫位移計、錨頭、法蘭盤和第一安裝管；步驟2中，預埋樁帽與路基本體相對位移監測器前在路基的基坑底部開挖監測器安裝槽，在監測器安裝槽的底層鋪設并搗實槽底中粗砂墊層，在監測器安裝槽內設置第一安裝管，在第一安裝管內設置單點沉降測縫位移計，單點沉降測縫位移計的頂端通過錨頭插入樁帽內，單點沉降測縫位移計的底端設有法蘭盤，所述法蘭盤連接槽底中粗砂墊層，所述第一安裝管與監測器安裝槽之間填充槽內回填砂。
所述路基本體沉降監測器包括沉降板底座、沉降測桿、第二安裝管和管帽，其中， 所述第二安裝管的頂端連接管帽，第二安裝管的底端設置于沉降板底座上，所述第二安裝管內設置沉降測桿，所述沉降測桿的頂端伸出第二安裝管且低于管帽，沉降測桿的底端連接沉降板底座，所述沉降板底座與路基連接。
所述路肩沉降監測器包括螺紋鋼釬和孔內灌注水泥漿，在路肩處開設有垂直槽， 所述垂直槽內設置螺紋鋼釬，所述垂直槽和螺紋鋼釬之間設置灌注水泥漿。
—種運營如鐵路軟土路基沉降超標的加固結構，包括路基、開設在路基頂部的基坑，所述基坑上設有垂直插入路基內部的多個預應力高強混凝土管樁，所述每個預應力高強混凝土管樁的頂端設置樁帽，所述相鄰樁帽之間設置連接鋼筋和混凝土，所述樁帽的頂部鋪設復合土工膜，在復合土工膜上方鋪設中粗砂層，所述中粗砂層上鋪設第一層級配碎石層，所述第一層級配碎石層上鋪設高強土工格柵墊層，所述高強土工格柵墊層上鋪設第二層級配碎石層；
所述樁帽與路基之間設置樁帽與路基本體相對位移監測器，所述路基上還設置有貫穿樁帽、復合土工膜、中粗砂層、第一層級配碎石層、高強土工格柵墊層和第二層級配碎石層的路基本體沉降監測器，所述路基本體沉降監測器的底端插入路基內。
所述基坑內設置依次相互連通的豎向注漿管、橫向注漿管和縱向注漿管。6
所述基坑的兩端設置通向邊坡的泄水管，所述泄水管的一端插入中粗砂層，泄水管的另一端通向邊坡。
所述多個預應力高強混凝土管樁在路基上均勻布置，橫向相鄰的預應力高強混凝土管樁間的間距相等，縱向相鄰的預應力高強混凝土管樁間的間距也相等，所述橫向相鄰的預應力高強混凝土管樁間的間距為2 3m ;所述縱向相鄰的預應力高強混凝土管樁間的間距為2 3m。
所述邊坡兩側路肩處設有路肩沉降監測器；
所述樁帽與路基本體相對位移監測器包括單點沉降測縫位移計、錨頭、法蘭盤和第一安裝管；所述路基上開設有監測器安裝槽，在監測器安裝槽的底層鋪設槽底中粗砂墊層，在監測器安裝槽內設置第一安裝管，在第一安裝管內設置單點沉降測縫位移計，單點沉降測縫位移計的頂端通過錨頭插入樁帽內，單點沉降測縫位移計的底端設有法蘭盤，所述法蘭盤連接槽底中粗砂墊層，所述第一安裝管與監測器安裝槽之間填充槽內回填砂；
所述路基本體沉降監測器包括沉降板底座、沉降測桿、第二安裝管和管帽，其中， 所述第二安裝管的頂端連接管帽，第二安裝管的底端設置于沉降板底座上，所述第二安裝管內設置沉降測桿，所述沉降測桿的頂端伸出第二安裝管且低于管帽，沉降測桿的底端連接沉降板底座，所述沉降板底座與路基連接；
所述路肩沉降監測器包括螺紋鋼釬和孔內灌注水泥漿，所述路肩處開設有垂直槽，所述垂直槽內設置螺紋鋼釬，所述垂直槽和螺紋鋼釬之間設置灌注水泥漿。
本發明的有益效果為
I、本發明僅需拆除軌道、接觸網線及路基開挖至路肩下廣2m，對路基的破壞程度相對較小，主體結構施工工期短，且質量易于控制。
2、本發明所采用的加強型墊層結構系統將列車、軌道和基床約50%的荷載傳遞至由預應力高強混凝土管樁+樁帽組成的主要承載結構系統，由于預應力高強混凝土管樁伸入有效持力層，大大減少了路基本體承受的荷載，預應力高強混凝土管樁由于群樁效應對路基本體的沉降又能起到約束作用，從而可從根本上控制軟土路基沉降，保證了軌道的平順性和列車的安全運營。
3、本發明設置的基床排水系統可有效排除基床內部水，防止產生基床病害。
4、本發明的預留注漿系統可根據沉降觀測系統數據選擇合理時機對樁帽下路基本體局部脫空部位進行補注漿處理，從而避免樁帽受力條件惡化，確保了路基的整體性，本專利提出的新型結構型式能更好的適用于處理運營前工期緊張的鐵路軟土路基沉降超標問題。
總體來說，本發明的加固結構由主要承載結構系統、加強型墊層結構系統、基床排水系統、沉降觀測系統和預留注漿系統五大部分組成，有效解決了現有技術方案對既有路基破壞大、工期長、可實施性差、質量不易控制及無法根治軟土路基沉降超標的問題。
圖I為本發明中軟土路基沉降處治新型結構橫斷面示意圖2為本發明中原路基開挖上部形成基坑后橫斷面示意圖3為本發明中樁帽與路基本體相對位移監測器的結構示意圖4為本發明中樁帽沉降監測器的結構示意圖5為本發明中路肩沉降監測器的結構示意圖6為本發明中路基本體沉降監測器的結構示意圖中，I一主要承載結構系統、I. I一預應力高強混凝土管樁、I. 2—樁帽、2—加強型墊層結構系統、2. I—高強土工格柵墊層、2. 2—第一層級配碎石層、2. 3—連接鋼筋、2.4一混凝土、2. 5一第二層級配碎石層、3—基床排水系統、3. I一復合土工膜、3. 2一泄水管、3. 3—中粗砂層、4一沉降觀測系統、4. I一樁帽與路基本體相對位移監測器、4. I. I一單點沉降測縫位移計、4. I. 2—監測器安裝槽、4. I. 3—錨頭、4. I. 4一法蘭盤、4. I. 5—第一安裝管、4. I. 6—槽內回填砂、4. I. 7—槽底中粗砂墊層、4. 2—樁帽沉降監測器、4. 2. I一鋼釬， 4. 2. 2—鋼套管，4. 2. 3—紋管帽、4. 3—路肩沉降監測器、4. 3. I一螺紋鋼釬、4. 3. 2—水泥漿、4. 4一路基本體沉降監測器、4. 4. I一沉降板底座、4. 4. 2—沉降測桿、4. 4. 3—第二安裝管、4. 4. 4一管帽、5. I—豎向注漿管、5. 2—橫向注漿管、5. 3—縱向注漿管、6—路基結構、 6. I一路基、6. 2一邊坡、6. 3一基坑。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明
一種處理運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固方法，如圖I飛所示，它包括如下步驟
步驟I :拆除需要加固鐵路軟土路基區域的軌道結構和接觸網線，然后挖除路基 6. I上部基床，形成基坑6. 3，在基坑6. 3上設置垂直插入路基6. I內部的多個預應力高強混凝土管樁1.1，預應力高強混凝土管樁1.1施工完成后，預應力高強混凝土管樁1.1與孔壁間及時采用細石混凝土充填密實；
步驟2 :在基坑6. 3內預埋依次相互連通的豎向注漿管5. I、橫向注漿管5. 2和縱向注漿管5. 3，上述豎向注漿管5. I、橫向注漿管5. 2和縱向注漿管5. 3用來對樁帽下路基本體局部脫空部位進行補注漿處理，可避免樁帽受力條件惡化，確保路基的整體性，在開挖后路基6. I的基坑6. 3底部預埋樁帽與路基本體相對位移監測器4. I和路基本體沉降監測器4. 4，然后吊裝預先綁扎好的多個樁帽鋼筋籠至對應的預應力高強混凝土管樁I. I上，在相鄰樁帽鋼筋籠間安裝連接鋼筋2. 3，在樁帽鋼筋籠內灌注樁帽混凝土，待樁帽混凝土達到設計要求的強度后形成樁帽I. 2，所述相鄰樁帽I. 2間充填混凝土 2. 4，最好選用C25素混凝土，所述樁帽與路基本體相對位移監測器4. I位于樁帽I. 2與路基6. I之間；
步驟3 :在樁帽I. 2的上方鋪設復合土工膜3. I，該復合土工膜3. I，在復合土工膜3.I上方鋪設O. Im厚的中粗砂層3. 3，在中粗砂層3. 3上鋪設第一層級配碎石層2. 2，在第一層級配碎石層2. 2上鋪設高強土工格柵墊層2. I，在高強土工格柵墊層2. I上鋪設第二層級配碎石層2. 5，步驟2中預埋的路基本體沉降監測器4. 4貫穿樁帽I. 2、復合土工膜3. I、 中粗砂層3. 3、第一層級配碎石層2. 2、高強土工格柵墊層2. I和第二層級配碎石層2. 5，所述路基本體沉降監測器4. 4的底端插入路基6. I內；上述高強土工格柵層2. I設計抗拉強度不小于250kN/m，延伸率< 10%，第一層級配碎石層2. 2和第二層級配碎石層2. 5厚度均為O. 4 O. 6m,上述復合土工膜3. I的CBR (承載比)頂破強度不小于2. 5kN ；
步驟4 :在所述基坑6. 3的兩端設置通向邊坡6. 2的泄水管3. 2，該泄水管3. 2為CN 102926304 A書明說5/7頁PVC (polyvinylchloride，聚氯乙烯)泄水管，該PVC泄水管的直徑為10cm，泄水管3. 2的一端插入中粗砂層3. 3，泄水管3. 2的另一端通向邊坡6. 2，即形成運營前鐵路軟土路基沉降的加固結構。
上述技術方案中，多個預應力高強混凝土管樁I. I在開挖后的路基上均勻布置， 橫向相鄰的預應力高強混凝土管樁1.1間的間距相等，縱向相鄰的預應力高強混凝土管樁 1.1間的間距也相等。
上述技術方案中，橫向相鄰的預應力高強混凝土管樁I. I間的間距為2 3m ;縱向相鄰的預應力高強混凝土管樁I. I間的間距為2 3m，近似成正方形布置。
上述技術方案中，在步驟2中，在開挖后的路基6. I上還預埋樁帽沉降監測器4.2，樁帽沉降監測器4. 2的底端插入樁帽I. 2，樁帽沉降監測器4. 2的頂端貫穿復合土工膜3. I、中粗砂層3. 3、第一層級配碎石層2. 2、高強土工格柵墊層2. I和第二層級配碎石層 2. 5o
上述方案在步驟I中，開挖路基6. I至路肩下廣2m，形成基坑6. 3，步驟2中，在兩側邊坡6. 2路肩位置預埋路肩沉降監測器4. 3。
上述技術方案中，所述樁帽與路基本體相對位移監測器4. I包括單點沉降測縫位移計4. I. I、錨頭4. I. 3、法蘭盤4. I. 4和第一安裝管4. I. 5 ;步驟2中，預埋樁帽與路基本體相對位移監測器4. I前在路基6. I的基坑6. 3底部開挖監測器安裝槽4. I. 2，在監測器安裝槽4. I. 2的底層鋪設并搗實槽底中粗砂墊層4. I. 7，在監測器安裝槽4. I. 2內設置第一安裝管4. I. 5，在第一安裝管4. 1.5內設置單點沉降測縫位移計4. I. 1，單點沉降測縫位移計4. I. I的頂端通過錨頭4. I. 3插入樁帽I. 2內，單點沉降測縫位移計4. I. I的底端設有法蘭盤4. I. 4，所述法蘭盤4. I. 4連接槽底中粗砂墊層4. I. 7，所述第一安裝管4. I. 5與監測器安裝槽4. I. 2之間填充槽內回填砂4. I. 6。
上述技術方案中，所述路基本體沉降監測器4. 4包括沉降板底座4. 4. I、沉降測桿4. 4. 2、第二安裝管4. 4. 3和管帽4. 4. 4，其中，所述第二安裝管4. 4. 3的頂端連接管帽 4. 4. 4，第二安裝管4. 4. 3的底端設置于沉降板底座4. 4. I上，所述第二安裝管4. 4. 3內設置沉降測桿4. 4. 2，所述沉降測桿4. 4. 2的頂端伸出第二安裝管4. 4. 3且低于管帽4. 4. 4， 沉降測桿4. 4. 2的底端連接沉降板底座4. 4. 1，所述沉降板底座4. 4. I與路基6. I連接。
上述技術方案中，所述路肩沉降監測器4. 3包括螺紋鋼釬4. 3. I和孔內灌注水泥漿4. 3. 2，在路肩處開設有垂直槽，所述垂直槽內設置螺紋鋼釬4. 3. I，所述垂直槽和螺紋鋼釬4. 3. I之間設置灌注水泥漿4. 3. 2。
如圖I飛所示的一種運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固結構，包括路基6. I、開設在路基6. I頂部的基坑6. 3，基坑6. 3上設有垂直插入路基6. I內部的多個預應力高強混凝土管樁I. 1，每個預應力高強混凝土管樁I. I的頂端設置樁帽I. 2，相鄰樁帽I. 2之間設置連接鋼筋2. 3和混凝土 2. 4，樁帽I. 2的頂部鋪設復合土工膜3. I，在復合土工膜3. I上方鋪設中粗砂層3. 3，中粗砂層3. 3上鋪設第一層級配碎石層2. 2，第一層級配碎石層2. 2 上鋪設高強土工格柵墊層2. I，高強土工格柵墊層2. I上鋪設第二層級配碎石層2. 5 ；
上述樁帽I. 2與路基6. I之間設置樁帽與路基本體相對位移監測器4. 1，路基6. I 上還設置有貫穿樁帽I. 2、復合土工膜3. I、中粗砂層3. 3、第一層級配碎石層2. 2、高強土工格柵墊層2. I和第二層級配碎石層2. 5的路基本體沉降監測器4. 4，路基本體沉降監測器94.4的底端插入路基6. I內。
上述技術方案中，基坑6. 3內設置依次相互連通的豎向注漿管5. I、橫向注漿管5.2和縱向注漿管5.3。
上述技術方案中，基坑6. 3的兩端設置通向邊坡6. 2的泄水管3. 2，泄水管3. 2的一端插入中粗砂層3. 3，泄水管3. 2的另一端通向邊坡6. 2。
上述技術方案中，多個預應力高強混凝土管樁I. I在路基6. I上均勻布置，橫向相鄰的預應力高強混凝土管樁1.1間的間距相等，縱向相鄰的預應力高強混凝土管樁1.1間的間距也相等，橫向相鄰的預應力高強混凝土管樁I. I間的間距為2 3m ;縱向相鄰的預應力高強混凝土管樁I. I間的間距為2 3m。
上述技術方案中，邊坡6. 2兩側路肩處設有路肩沉降監測器4. 3 ；
上述所述樁帽與路基本體相對位移監測器4. I包括單點沉降測縫位移計4. I. I、 錨頭4. I. 3、法蘭盤4. I. 4和第一安裝管4. I. 5 ;所述路基6. I上開設有監測器安裝槽 4. I. 2，在監測器安裝槽4. I. 2的底層鋪設槽底中粗砂墊層4. I. 7，在監測器安裝槽4. I. 2內設置第一安裝管4. I. 5，在第一安裝管4. 1.5內設置單點沉降測縫位移計4. I. 1，單點沉降測縫位移計4. I. I的頂端通過錨頭4. I. 3插入樁帽I. 2內，單點沉降測縫位移計4. I. I的底端設有法蘭盤4. I. 4，所述法蘭盤4. I. 4連接槽底中粗砂墊層4. I. 7，所述第一安裝管4. 1.5 與監測器安裝槽4. I. 2之間填充槽內回填砂4. I. 6 ;
上述路基本體沉降監測器4. 4包括沉降板底座4. 4. I、沉降測桿4. 4. 2、第二安裝管4. 4. 3和管帽4. 4. 4，其中，所述第二安裝管4. 4. 3的頂端連接管帽4. 4. 4，第二安裝管4.4. 3的底端設置于沉降板底座4. 4. I上，所述第二安裝管4. 4. 3內設置沉降測桿4. 4. 2， 所述沉降測桿4. 4. 2的頂端伸出第二安裝管4. 4. 3且低于管帽4. 4. 4，沉降測桿4. 4. 2的底端連接沉降板底座4. 4. I，所述沉降板底座4. 4. I與路基6. I連接；
上述所述路肩沉降監測器4. 3包括螺紋鋼釬4. 3. I和孔內灌注水泥漿4. 3. 2，所述路肩處開設有垂直槽，所述垂直槽內設置螺紋鋼釬4. 3. 1，所述垂直槽和螺紋鋼釬4. 3. I之間設置灌注水泥漿4. 3. 2。
上述技術方案中，單點沉降測縫位移計4. I. I的量程選選用15mm，法蘭盤4. I. 4的直徑為10cm，第一安裝管4. I. 5為PVC管，其直徑為5cm，螺紋鋼釬4. 3. I直徑為28mm，
上述技術方案中，路基6. I、邊坡6. 2和基坑6. 3構成路基結構6。
上述技術方案中，預應力高強混凝土管樁I. I和樁帽I. 2構成主要承載結構系統 I。
上述技術方案中，高強土工格柵墊層2. I、第一層級配碎石層2. 2、連接鋼筋2. 3、 混凝土 2. 4和第二層級配碎石層2. 5構成加強型墊層結構系統2。
上述技術方案中，復合土工膜3. I、泄水管3. 2和中粗砂層3. 3構成基床排水系統3。
上述技術方案中，樁帽與路基本體相對位移監測器4. I、樁帽沉降監測器4. 2、路肩沉降監測器4. 3、路基本體沉降監測器4. 4構成沉降觀測系統4。
上述技術方案中，鋼釬4. 2. I、鋼套管4. 2. 2和內螺紋管帽4. 2. 3構成樁帽沉降監測器4. 2。其中，鋼套管4. 2. 2的頂端連接內螺紋帽4. 2. 3，鋼套管4. 2. 2的底端設置與樁帽I. 2上；鋼釬4. 2. I頂端高出鋼套管4. 2. 2且低于內螺紋管帽4. 2. 3，鋼釬4. 2. I底端伸CN 102926304 A書明說7/7頁入樁帽1. 2并與樁帽鋼筋焊接。
采用上述加固方法和結構的本發明易于工程實施、對既有路基破壞小、能適應較短工期要求且能徹底根治軟土路基沉降超標問題。
本發明的結構部分主要由承載結構系統、加強型墊層結構系統、基床排水系統、沉降觀測系統和預留注漿系統五大部分組成。其主體結構施工工期短，施工質量易于控制。 該結構要求拆除軌道結構、接觸網線和路基開挖至路肩下I. 5m左右，不影響路肩處的接觸網立柱及其基礎和通信信號電纜槽等設施，對既有路基的破壞相對較小。主要承載結構系統采用預應力高強混凝土管樁I. 1+鋼筋混凝土樁帽結構，預應力高強混凝土管樁I. I樁底進入可靠的持力層，承受由加強型墊層結構系統傳遞至樁帽I. 2的列車和軌道荷載以及基床約50%的荷載。由于承載結構強度高，自身沉降小，保證了軌道的平順性和列車的安全運營，具有較高的可靠度；另外，在承載結構與加強型墊層結構的作用發揮下，樁間土幾乎不承載，大大減小了路基本體承受的荷載；同時多個預應力高強混凝土管樁I. I的群樁效應對路基本體的沉降又能起到約束作用，從而能夠有效控制軟土路基沉降。與傳統的管樁樁網結構設置于地基面不同，該新型結構設置于路基面下I. 5m左右，設計時預應力高強混凝土管樁I. I考慮了路基本體沉降引起的負摩擦力。加強型墊層結構系統采用級配碎石層+ 高強土工格柵墊層2. 1+樁帽間連接鋼筋2. 3+樁帽間充填C25素混凝土 2. 4，大大增強了群樁的整體協調變形作用。基床排水系統組成如下由樁帽頂面設置4%的雙面排水坡，上覆O. Im厚中粗砂層3. 3+復合土工膜3. I，兩端設置Φ IOcmPVC泄水管3. 2伸出至路肩下路基兩側邊坡的排水槽內，可有效排除基床內部水，防止廣生基床病害。沉降觀測系統由粧帽與路基本體相對位移監測器4. I、樁帽沉降監測器4. 2和路肩沉降監測器4. 3組成，分別用于監測樁帽與路基本體的相對位移、樁帽沉降和路肩沉降。由于預應力高強混凝土管樁1.1伸入可靠持力層，預應力高強混凝土管樁I. I沉降很小，路基本體與預應力高強混凝土管樁I. I結構存在沉降差異，路基本體與預應力高強混凝土管樁I. I結構之間的脫空雖然不影響列車的安全運營，但會惡化樁帽的受力條件。因此采用由豎向注漿管5. I、橫向注漿管5. 2和縱向注漿管5. 3組成的預留注漿系統，用于對樁帽1. 2下路基本體局部脫空部位進行補注漿處理，其補注漿時機應根據沉降觀測系統數據選擇在沉降穩定后進行，從而避免樁帽I. 2受力條件惡化，確保了路基的整體性。
本說明書未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。1權利要求
1.一種處理運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固方法，其特征在于，它包括如下步驟 步驟I :拆除需要加固鐵路軟土路基區域的軌道結構和接觸網線，然后挖除路基(6. I)上部基床，形成基坑(6.3)，在基坑(6.3)上設置垂直插入路基(6. I)內部的多個預應力高強混凝土管樁(I. I); 步驟2 :在所述基坑(6. 3)內預埋依次相互連通的豎向注漿管(5. I)、橫向注漿管(5. 2)和縱向注漿管(5. 3)，在開挖后路基(6. I)的基坑(6. 3)底部預埋樁帽與路基本體相對位移監測器(4. I)和路基本體沉降監測器(4. 4)，然后吊裝預先綁扎好的多個樁帽鋼筋籠至對應的預應力高強混凝土管樁(I. O上，在相鄰樁帽鋼筋籠間安裝連接鋼筋(2. 3)，在樁帽鋼筋籠內灌注樁帽混凝土，待樁帽混凝土達到設計要求的強度后形成樁帽(I. 2)，所述相鄰樁帽(I. 2)間充填混凝土(2. 4)，所述樁帽與路基本體相對位移監測器(4. I)位于樁帽(I. 2)與路基(6. I)之間； 步驟3 :在樁帽(I. 2)的上方鋪設復合土工膜(3. 1)，在復合土工膜(3. I)上方鋪設中粗砂層(3. 3)，在中粗砂層(3. 3)上鋪設第一層級配碎石層(2. 2)，在第一層級配碎石層(2. 2)上鋪設高強土工格柵墊層(2. 1)，在高強土工格柵墊層(2. I)上鋪設第二層級配碎石層(2. 5)，步驟2中預埋的路基本體沉降監測器(4. 4)貫穿樁帽(I. 2)、復合土工膜(3. I)、中粗砂層(3. 3)、第一層級配碎石層(2. 2)、高強土工格柵墊層(2. I)和第二層級配碎石層(2. 5)，所述路基本體沉降監測器(4. 4)的底端插入路基(6. I)內； 步驟4:在所述基坑(6.3)的兩端設置通向邊坡(6.2)的泄水管(3.2)，所述泄水管(3. 2)的一端插入中粗砂層(3. 3)，泄水管(3. 2)的另一端通向邊坡(6. 2)，即形成運營前鐵路軟土路基沉降的加固結構。
2.根據權利要求I所述的處理運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固方法，其特征在于所述多個預應力高強混凝土管樁(I. I)在開挖后的路基上均勻布置，橫向相鄰的預應力高強混凝土管樁(I. O間的間距相等，縱向相鄰的預應力高強混凝土管樁(I. O間的間距也相等。
3.根據權利要求2所述的處理運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固方法，其特征在于所述橫向相鄰的預應力高強混凝土管樁(I. O間的間距為2 3m ;所述縱向相鄰的預應力高強混凝土管樁(I. O間的間距為2 3m。
4.根據權利要求I或2或3所述的處理運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固方法，其特征在于在步驟2中，在開挖后的路基(6. I)上還預埋樁帽沉降監測器(4. 2)，所述樁帽沉降監測器(4. 2)的底端插入樁帽(I. 2)，樁帽沉降監測器(4. 2)的頂端貫穿復合土工膜(3. I)、中粗砂層(3. 3)、第一層級配碎石層(2. 2)、高強土工格柵墊層(2. I)和第二層級配碎石層(2. 5)。
5.根據權利要求I或2或3所述的處理運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固方法，其特征在于在步驟I中，開挖路基(6. I)至路肩下f 2m，形成基坑(6. 3)，在步驟2中，在兩側邊坡(6. 2)路肩位置預埋路肩沉降監測器(4. 3)。
6.根據權利要求I或2或3所述的處理運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固方法，其特征在于所述樁帽與路基本體相對位移監測器(4. I)包括單點沉降測縫位移計(4. I. I)、錨頭(4. I. 3)、法蘭盤(4. I. 4)和第一安裝管(4. I. 5);步驟2中，預埋樁帽與路基本體相對位移監測器(4. I)前在路基(6. I)的基坑(6. 3)底部開挖監測器安裝槽(4. I. 2)，在監測器安裝槽(4. I. 2)的底層鋪設并搗實槽底中粗砂墊層(4. I. 7)，在監測器安裝槽(4. I. 2)內設置第一安裝管(4. I. 5)，在第一安裝管(4. 1.5)內設置單點沉降測縫位移計(4. I. 1)，單點沉降測縫位移計(4. I. I)的頂端通過錨頭(4. 1.3)插入樁帽(1.2)內，單點沉降測縫位移計(4. I. I)的底端設有法蘭盤(4. I. 4)，所述法蘭盤(4. I. 4)連接槽底中粗砂墊層(4. I. 7)，所述第一安裝管(4. I. 5)與監測器安裝槽(4. I. 2)之間填充槽內回填砂(4. 1.6)。
7.根據權利要求I或2或3所述的處理運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固方法，其特征在于所述路基本體沉降監測器(4. 4)包括沉降板底座(4. 4. I)、沉降測桿(4. 4. 2)、第二安裝管(4. 4.3)和管帽(4. 4. 4)，其中，所述第二安裝管(4. 4.3)的頂端連接管帽(4. 4. 4)，第二安裝管(4. 4. 3)的底端設置于沉降板底座(4. 4. I)上，所述第二安裝管(4. 4.3)內設置沉降測桿(4. 4. 2)，所述沉降測桿(4. 4. 2)的頂端伸出第二安裝管(4. 4. 3)且低于管帽(4. 4. 4)，沉降測桿(4. 4. 2)的底端連接沉降板底座(4. 4. I )，所述沉降板底座(4. 4. I)與路基(6. I)連接。
8.根據權利要求5所述的處理運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固方法，其特征在于所述路肩沉降監測器(4. 3)包括螺紋鋼釬(4. 3. I)和孔內灌注水泥漿(4. 3. 2)，在路肩處開設有垂直槽，所述垂直槽內設置螺紋鋼釬(4. 3. 1)，所述垂直槽和螺紋鋼釬(4. 3. I)之間設置灌注水泥漿(4. 3.2)。
9.一種運營如鐵路軟土路基沉降超標的加固結構，包括路基(6. I)、開設在路基(6. I)頂部的基坑(6. 3)，其特征在于所述基坑(6. 3)上設有垂直插入路基(6. I)內部的多個預應力高強混凝土管樁(I. 1)，所述每個預應力高強混凝土管樁(I. O的頂端設置樁帽(I. 2)，所述相鄰樁帽(I. 2)之間設置連接鋼筋(2. 3)和混凝土(2. 4)，所述樁帽(I. 2)的頂部鋪設復合土工膜(3. 1)，在復合土工膜(3. I)上方鋪設中粗砂層(3. 3)，所述中粗砂層(3. 3)上鋪設第一層級配碎石層(2. 2)，所述第一層級配碎石層(2. 2)上鋪設高強土工格柵墊層(2. 1)，所述高強土工格柵墊層(2. I)上鋪設第二層級配碎石層(2. 5)； 所述樁帽(I. 2)與路基(6. I)之間設置樁帽與路基本體相對位移監測器(4. 1)，所述路基(6. I)上還設置有貫穿樁帽(I. 2)、復合土工膜(3. I)、中粗砂層(3. 3)、第一層級配碎石層(2. 2)、高強土工格柵墊層(2. I)和第二層級配碎石層(2. 5)的路基本體沉降監測器(4. 4)，所述路基本體沉降監測器(4. 4)的底端插入路基(6. I)內。
10.根據權利要求9所述的運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固結構，其特征在于所述基坑(6. 3)內設置依次相互連通的豎向注漿管(5. I)、橫向注漿管(5. 2)和縱向注漿管(5. 3)。
11.根據權利要求9所述的運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固結構，其特征在于所述基坑(6. 3)的兩端設置通向邊坡(6.2)的泄水管(3. 2)，所述泄水管(3. 2)的一端插入中粗砂層(3. 3)，泄水管(3. 2)的另一端通向邊坡(6. 2)。
12.根據權利要求9所述的運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固結構，其特征在于所述多個預應力高強混凝土管樁(I. I)在路基(6. I)上均勻布置，橫向相鄰的預應力高強混凝土管樁(I. O間的間距相等，縱向相鄰的預應力高強混凝土管樁(I. O間的間距也相等，所述橫向相鄰的預應力高強混凝土管樁(I. O間的間距為2 3m ;所述縱向相鄰的預應力高強混凝土管樁(I. O間的間距為2 3m。
13.根據權利要求9所述的運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固結構，其特征在于所述邊坡(6. 2)兩側路肩處設有路肩沉降監測器(4. 3)； 所述樁帽與路基本體相對位移監測器(4. I)包括單點沉降測縫位移計(4. I. I)、錨頭(4. I. 3)、法蘭盤(4. I. 4)和第一安裝管(4. I. 5);所述路基(6. I)上開設有監測器安裝槽(4. I. 2)，在監測器安裝槽(4. 1.2)的底層鋪設槽底中粗砂墊層(4. I. 7)，在監測器安裝槽(4. I. 2)內設置第一安裝管(4. I. 5)，在第一安裝管(4. I. 5)內設置單點沉降測縫位移計(4. I. I )，單點沉降測縫位移計(4. I. I)的頂端通過錨頭(4. I. 3)插入樁帽(I. 2)內，單點沉降測縫位移計(4. I. I)的底端設有法蘭盤(4. I. 4)，所述法蘭盤(4. I. 4)連接槽底中粗砂墊層(4. I. 7)，所述第一安裝管(4. I. 5)與監測器安裝槽(4. I. 2)之間填充槽內回填砂(4. I. 6)； 所述路基本體沉降監測器(4. 4)包括沉降板底座(4. 4. I)、沉降測桿(4. 4. 2)、第二安裝管(4. 4. 3)和管帽(4. 4. 4)，其中，所述第二安裝管(4. 4. 3)的頂端連接管帽(4. 4. 4)，第二安裝管(4. 4. 3)的底端設置于沉降板底座(4. 4. I)上，所述第二安裝管(4. 4. 3)內設置沉降測桿(4. 4. 2)，所述沉降測桿(4. 4. 2)的頂端伸出第二安裝管(4. 4. 3)且低于管帽(4. 4. 4)，沉降測桿(4. 4. 2)的底端連接沉降板底座(4. 4. I)，所述沉降板底座(4. 4. I)與路基(6. I)連接； 所述路肩沉降監測器(4. 3)包括螺紋鋼釬(4. 3. I)和孔內灌注水泥漿(4. 3. 2)，所述路肩處開設有垂直槽，所述垂直槽內設置螺紋鋼釬(4. 3. 1)，所述垂直槽和螺紋鋼釬(4. 3. I)之間設置灌注水泥漿(4. 3. 2)。
全文摘要
本發明所設計的一種處理運營前鐵路軟土路基沉降超標的加固方法及加固結構，本發明由主要承載結構系統、加強型墊層結構系統、基床排水系統、沉降觀測系統和預留注漿系統五大部分組成，有效解決了現有技術方案對既有路基破壞大、工期長、可實施性差、質量不易控制及無法根治軟土路基沉降超標的問題。
文檔編號E02D3/10GK102926304SQ201210495038
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月28日 優先權日2012年11月28日
發明者周青爽, 李小和, 趙新益, 曾長賢, 張守周, 姚洪錫 申請人:中鐵第四勘察設計院集團有限公司