[发明专利]一种用于沉降无砟轨道的注浆抬升快速修复技术

说明书

技术领域

本发明涉及高速铁路无砟轨道工程结构抬升领域，具体涉及一种用于沉降无砟轨道的注浆抬升快速修复技术。

背景技术

无砟轨道作为国内外高速铁路发展的主要轨道结构型式，按所处的位置可分为路基上、桥上、隧道内和道岔区四种无砟轨道结构型式。由于一些线路服役时间长、地质条件复杂、施工过程质量控制不到位、区域性沉降等原因，导致局部无砟轨道结构整体道床的下部基础如路基、地基出现了不同程度的沉降，从而产生无砟轨道道床沉降病害。无砟轨道结构道床沉降病害是无砟轨道一种常见病害，主要发生在路基上和隧道内，它严重影响了列车舒适性，降低了列车的运营速度和铁路道路的通行能力，是无砟轨道铁路交通安全的重要隐患之一。

国内外对无砟轨道道床沉降病害的整治方法很少，主要有采用翻修道床和传统水泥基材料灌浆方法。翻修道床作业时间长，施工机械庞大，作业人员多，不利现场组织管理，且还将影响列车的正常运营。而传统水泥材料灌浆方法，存在浆液在道床底部的扩展不可控，抬升效果差，难以实现轨道结构的精确抬升等问题。目前，国内外在无砟轨道结构道床沉降病害的快速修复技术的研究还处于起步阶段，专利“应用注入法对铁路无砟轨道道床沉降进行抬升的系统和方法(201310027717.0)”，仅提供了一种无砟轨道结构的抬升方法和注浆顺序，并未涉及关键施工参数和抬升精度控制技术。因此，为根本上解决无砟轨道道床沉降病害的快速修复技术难题，有关注浆材料性能、注浆工艺参数及轨道结构抬升精度控制技术等无砟轨道结构注浆抬升快速修复的关键技术方面亟待研究。

发明内容

本发明的目的在于针对无砟轨道铁路道床沉降病害整治方法存在的问题，开发一种适用于沉降无砟轨道铁路的注浆抬升快速修复技术及施工方法，为从根本上解决无砟轨道铁路沉降病害提供精确、快速、经济、便捷的新技术。

为解决注浆材料扩展可控，轨道结构精确抬升和沉降快速修复等技术难题，本发明人系统研究了注浆材料性能、注浆压力以及注浆节奏等工艺参数对抬升效果的影响，并通过开展大量的实尺模型试验和实际工况抬升试验验证，发现了对轨道结构的精确和快速抬升的关键不在与注浆材料是否具有膨胀性能，而在于注浆材料应具有快速凝结硬化性能，且匹配相应的成套施工工艺。

本发明采用以下技术方案实现上述目的：

一种用于沉降无砟轨道的注浆抬升快速修复技术，其特征为：所述修复技术包括注浆材料、设备工装，以及相关施工工艺和步骤；所述修复技术具体是采用高压注浆设备，在一定注浆压力、温度和流量等注浆设备工艺参数条件下，以一定的注浆顺序和注浆节奏将一种速凝快硬的注浆材料，通过预先安装在注浆孔中的注浆管注入到无砟轨道道床下部的级配碎石中，注浆过程中，采用电子水准仪等精密测量装置实时监测轨道结构高程，以实现对无砟轨道上部结构的精确抬升。

所述的注浆材料为具有膨胀性或无膨胀性的速凝快硬材料，可工作时间为5s～60s，1h抗压强度达设计强度的85％以上；速凝快硬材料为有机类速凝快硬材料聚氨酯、聚脲、环氧树脂、乙烯基树脂和不饱和聚酯等中的一种，或为无机类速凝快硬材料水玻璃-水泥体系、硫铝酸盐体系和铝酸盐体系中的一种。当采用所述有机速凝快硬材料时，可工作时间为5s至45s，30min内抗压强度达到设计强度的95％以上。当采用所述无机速凝快硬材料时，可工作时间为8s至60s，1h内抗压强度达到设计强度的85％以上。所述注浆材料的快速凝结的特性，可实现注浆材料扩展范围可控，而快速硬化早期强度显著的特性，可以对被抬升的轨道结构的实现快速承载的作用。

所述的注浆孔的行数和间距应根据轨道结构尺寸和注浆材料扩展半径来确定，为有效、合理控制注浆材料在道床底下的充填效果，注浆孔按梅花桩形状布置。注浆孔一般为3～5行，行距为0.8～1.5m。

所述的注浆孔为抬升孔和填充孔，所述抬升孔和填充孔的间距确定依据不同，抬升孔的间距是根据注浆抬升不同高度时的影响范围来确定，而填充孔则根据注浆材料的扩展范围来确定。抬升孔是用于轨道结构高程抬升的注浆孔，在线路中间位置，间距为3m～10m，优选为5.2m～7.8m；填充孔是对被抬升后的轨道结构进行均匀填充的注浆孔，线路两侧填充孔兼有调整线路左右两侧承轨台高程作用，填充孔分布在线路两侧以及线路中间位置，间距为0.8m～1.5m，优选间距为1.0m～1.4m。

所述注浆孔的方向与注浆孔设置位置有关，线路两侧的注浆孔向线路中间倾斜设置，注浆孔与水平方向的夹角为20°～60°，中间注浆孔为竖直向下设置。