[发明专利]微扰动既有高速铁路路基变形病害整治方法及结构

说明书

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种微扰动既有高速铁路路基变形病害整治方法及结构。

技术背景

目前，我国投入运营的高速铁路有近万公里，还有数万公里的高速铁路在逐渐建成投入运营中，受自然环境的影响，路基变形病害时有发生。目前普通铁路路基变形病害整治中，对路基本体沉降病害多采用注浆措施进行整治；对地基沉降引起的变形病害，常用的整治措施有旋喷桩、搅拌桩、加固桩和注浆等。这些整治措施在施工过程中均会引起路基产生较大的不可逆转的变形扰动，如：旋喷桩和搅拌桩，先要切割土体，然后喷入加固材料，对路基将产生无法控制的上升和下沉变形；灌注桩需预先成孔，在成孔过程中，不可避免的造成路基土体产生一定程度的下沉变形；预制桩在沉桩过程中的震动与挤土效应均会导致路基土体产生一定程度的难以控制的竖向与侧向变形；注浆加固是通过压力将水泥砂浆、化学浆液等材料注入到病害部位，改善土体的力学特性，浆液在土体中的无序传递，极易导致路基面产生上升、下沉这种无规律的难以控制的变形。由于运营高速铁路线路平顺性要求极其严格，线路的高程与平面偏差值均以毫米控制，这就要求在运营高速铁路路基上进行病害整治施工，不能引起路基产生新的变形，应采用微扰动整治技术。因此，现有的既有普速铁路病害治理措施并不适用于高速铁路路基病害治理。

另外，对于既有高速铁路路基，一旦出现难以稳定的路基变形病害，必须对线下路基进行彻底整治。由于高速铁路行车密度大，运行速度高，对线路的平顺性要求极高，整治施工期间一旦出现新的变形，轻则影响正常行车，严重时将危及行车安全，其风险等级属极高风险。因此，进行运营高速铁路路基变形病害整治，既要做到运营安全，又要对病害进行彻底整治，不留隐患，尚需重点解决整治施工中可能引起路基产生新的变形隐患等关键技术问题，主要如下：

1）加固桩成孔以及注浆孔成孔过程中，很容易塌孔，一旦出现塌孔，将导致路基变形加剧。

2）单孔注浆量过大，或浆液扩散范围过大，浆液在填土中不能及时形成强度，易导致加固土体软化引起新的下沉，使轨道变形加剧。

3）注浆压力过大或压力控制不合理，易导致路基面上抬、下沉等难以控制的变形，或损坏路基上接触网立柱等既有设备，更严重的可能导致横向变形加剧甚至产生横向滑移。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术问题，提供一种微扰动既有高速铁路路基变形病害整治方法及结构，该方案能有效防止路基的变形，还可将已下沉的无砟轨道线路进行可控制的上抬，改善病害线路的平顺性。同时，在施工中不影响高速铁路的正常运营。

为实现此目的，本发明所设计的微扰动既有高速铁路路基变形病害整治方法，其特征在于：采用微型桩联合花管注浆的整治方案，选配速凝早强注浆材料、以及精心策划的施工顺序，实现行车条件下高速铁路无砟轨道路基变形病害的整治，它包括如下步骤：

步骤1：在待加固既有高速铁路路基的边坡和坡脚的横向和纵向均间隔施工多个微型桩，从而对既有高速铁路路基进行预加固处理；

步骤2：待所述微型桩内水泥砂浆强度达到设计强度后，在相邻微型桩之间设置注浆孔；

步骤3：采用花管注浆方式在所述注浆孔内进行注浆施工，注浆施工的材料为纯水泥浆液添加速凝剂的速凝早强材料，所述速凝剂为液体速凝剂或中性水玻璃；所述纯水泥浆液中水灰比为0.8：1～1：1；当速凝剂为液体速凝剂时，液体速凝剂的添加比为3～9%；当速凝剂为中性水玻璃时，中性水玻璃的添加比为15～20%；

步骤4：当注浆施工满足下列两个条件之一时，停止注浆：

1）注浆压力达到注浆施工预先设计的最大注浆压力，且注浆压力稳定时；

2）既有高速铁路路基面上的观测桩有上拱迹象时；

另外，当浆液外泄时，应停止注浆，待浆液初凝后，按步骤3从新进行注浆；

步骤5：待上述花管注浆渗透到既有高速铁路路基内的浆液凝固，并达到设计强度后，即完成既有高速铁路路基变形病害的整治。

所述步骤2中，设置的注浆孔的布置角度与相邻微型桩的布置角度一致。

所述微型桩在待加固既有高速铁路路基的边坡的上部和中部为倾斜布置，微型桩在待加固既有高速铁路路基的坡脚和边坡的下部为垂直布置；所述倾斜布置的微型桩的倾角范围为15~70°。

所述微型桩的桩径为110～150mm，横向相邻两个微型桩和纵向相邻两个微型桩的桩间距均为0.6～1.8m。

所述中性水玻璃中，水玻璃的模数为3，水玻璃的波美度为38°Be'。