铁路隧道基底病害锚注一体化整治方法
【技术领域】
[0001]本发明属于铁路隧道工程基底加固技术领域，具体涉及一种铁路隧道基底病害锚注一体化整治方法。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的发展，货物运输量剧增，列车轴重的增加与运输密度的随之提高导致了既有铁路隧道基底结构所受的振动冲击作用加大。加之铁路隧道处于复杂的地质、水文和各类盐腐蚀环境，因此增加了既有铁路隧道结构体系病害的发生几率，很多隧道出现了底鼓、基底下沉及翻浆冒泥等病害。
[0003]目前，国内针对上述病害整治大多采用注入无机类的水泥浆液等简单的注浆方式进行处理，由于水泥浆液材料性能的限制以及注浆施工技术水平层次不齐等因素，注浆整治往往达不到预期效果，大多数铁路隧道基底病害反复出现，难以得到根治。如水泥凝结时间长(尤其是在富水环境中)，在天窗时间内施工时，水泥浆液尚未凝固或强度尚未达到设计值时，车辆已通过，破坏了注浆体结构整体性。同时，水泥浆液凝固后强度低，亦不能满足重载线路的运营需要。此外，用于注入水泥浆液的注浆杆通常为光滑的杆，摩擦力小，且不能与基底中的孔壁很好的结合在一起。因此，急需一种整治效果明显且快速的铁路隧道基底病害整治方法，以适应我国运营线路天窗时间短的现状，提高病害整治的效果。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种铁路隧道基底病害锚注一体化整治方法，能够解决现有技术中缺失锚固功能，作业时间长、整治效果差的问题。
[0005]针对上述问题，本发明提出了一种铁路隧道基底病害锚注一体化整治方法，包括以下步骤:基底锚固，采用涨壳式中空预应力注胶锚粧将基底混凝土结构层、注胶填充层和基岩连成一体；以及基底注胶，通过涨壳式中空预应力注胶锚粧向基底空隙中注入聚氨酯材料。
[0006]根据本发明的一个实施例，在基底锚固步骤中还包括在铁路轨枕头两侧及中心处布孔的步骤，并且根据聚氨酯材料的在基底空隙中的扩散范围计算布孔的间距。
[0007]根据本发明的一个实施例，在布孔步骤后还包括钻孔的步骤，钻孔在基岩中的深度大于涨壳式中空预应力注胶锚粧的锚头的长度。
[0008]根据本发明的一个实施例，在钻孔的步骤后进行锚固的步骤，涨壳式中空预应力注胶锚粧为麻花粧体。
[0009]根据本发明的一个实施例，沿涨壳式中空预应力注胶锚粧的全长设置有梅花形分布的溢浆孔。
[0010]根据本发明的一个实施例，聚氨酯材料的组分包括异氰酸酯和聚醚多元醇，混合均匀的聚氨酯材料通过涨壳式中空预应力注胶锚粧注入基底空隙中。
[0011 ] 根据本发明的一个实施例，在基底注胶步骤中采取先向线路中心处的涨壳式中空预应力注胶锚粧中注胶，后向轨枕头两侧处的涨壳式中空预应力注胶锚粧中注胶的注胶顺序。
[0012]与现有技术相比，本发明的优点在于，采用涨壳式中空预应力注胶锚粧，锚头的涨壳与岩石可形成涨压力，从而能够提供支护用锚固力，提高锚固效果；同时，本发明的铁路隧道基底病害锚注一体化整治方法还采用憎水、速凝、高强的高分子有机材料代替传统无机水泥浆液，能够在短暂的天窗时间内实现对铁路隧道基底病害进行快速且高效的整治。
【附图说明】
[0013]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:
[0014]图1显示了根据本发明的实施例的铁路隧道基底病害锚注一体化整治方法的流程图；
[0015]图2显示了根据本发明的实施例的铁路隧道基底病害锚注一体化整治方法所采用的涨壳式中空预应力注胶锚粧的示意图；以及
[0016]图3显示了根据本发明的实施例的基底锚固步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0018]图1显示了本发明实施例的铁路隧道基底病害锚注一体化整治方法10的流程图，其包括基底锚固步骤100和基底注胶步骤200。本发明采用聚氨酯材料代替传统的水泥等无机浆液。
[0019]在基底锚固步骤100中，本发明采用如图2所示的涨壳式中空预应力注胶锚粧30将基底混凝土结构层、注胶填充层和基岩连成一体。其中，锚粧30为麻花粧体，能够增强与孔壁周围的摩擦力，提高锚固效果。如图2所示，锚粧30包括进胶孔31、溢胶孔32和锚头33。注胶材料通过进胶孔31注入到锚粧30的中空锚粧内部，并通过溢胶孔32溢出到基底结构的空隙中。锚粧30既能够提供预应力锚固基底，又是注胶材料的通道。
[0020]图3显示了根据本发明的实施例的基底锚固步骤100的流程图，其包括布孔步骤101、扒砟下管步骤102、钻孔步骤103以及锚固步骤104。
[0021]具体地，在布孔步骤101中，为实现对所整治区段的基底进行充分地锚固，在轨枕头两侧和线路中心处均进行布孔，即布置3排孔。同时，为了使注胶材料能够充分扩散到整个基底上，根据所使用的注胶材料的特性确定布孔的间距。在本实施例中，由于所采用的聚氨酯材料具有2分钟初凝的快速凝固效果，因此根据聚氨酯材料在2分钟内的扩散范围确定梅花形分布的孔位在两侧轨枕头处的间距为1.Sm，在线路中心处的间距为3.6m。
[0022]在完成布孔步骤101之后，按设计孔位进行扒砟下管步骤102，本实施例中采用Φ 200PVC的套管作为钻孔和锚粧的施作空间。
[0023]之后进行钻孔步骤103，钻孔为竖向设置，其深度根据现场实际情况确定，只要保证钻孔钻入基岩中的深度大于锚头33的长度即可，以确保锚头33可施加足够的锚固力。在本实施例中，锚头33的长度大致为8cm，因此钻孔深入基岩的深度为大致1cm即可。
[0024]然后进行锚固步骤104。施工过程中，在将锚粧30送入到钻孔中并使锚头33插入到钻孔的底部后，对锚粧30施加外力，以使锚头33顶紧后涨壳向外涨开，由此涨壳与岩石形成涨压力，提供支护用锚固力。
[0025]由于传统的水泥等无机材料的凝结时间长、强度低，本发明采用具有憎水、高强、速凝等优点的高分子有机材料作为注胶材料。相比无机材料，其优点如下:1)挤水，聚氨酯材料具有憎水性，注入后能将基底地下水排开，防止基底翻浆冒泥；2)填充，填充基底空洞，改善基底结构的受力性能，提尚基底承载能力，防止基底下沉；3)固结，固结虚渔，提尚基底的整体性，提尚基底承载能力，防止基底下沉。
[0026]在本发明的优选实施方式中，注胶材料为聚氨酯材料。经验证，本实施例中采用的聚氨酯材料具有以下优点:1)黏度地，能很好地深入细小裂缝中；2)胶结能力强，能与地层形成很强的粘合；3)憎水，能在水中反应，生成物不溶于水；4)速凝，2分钟初凝，30分钟内强度达到50MPa ;5)强度高、不变质、不老化、无污染。
[0027]根据图1，在完成基底锚固步骤100后即可进行基底注胶步骤200。注胶材料由A、B两种组分混合而成。在一个优选实施例中，采用的聚氨酯材料由1:1配比的A、B两种组分组成，其中A组分主要为异氰酸酯，B组分主要为聚醚多元醇。含有A、B两种组分的聚氨酯材料经过注胶机充分混合后注胶锚粧中。
[0028]为了保证具有A、B双组分的聚氨酯材料能够混合均匀，可采取增加注胶机的混合管的长度、在混合管与锚粧之间增设紊流管以及增加胶液凝固前的拌合次数等措施。混合均匀的聚氨酯材料能够保证生成的胶体具有很好的强度。
[0029]在基底注胶步骤200中，需采用先中间后两侧的顺序进行注胶。这样一来，在对轨枕头中间的注胶锚粧30进行注胶时，可将基底中部的积水向两侧挤压，反之，则不利于积水的排出。
[0030]通过上面【具体实施方式】的说明，本领域的技术人员可容易地实施本发明。本发明的铁路隧道基底病害锚注一体化整治方法采用涨壳式中空预应力注胶锚粧，锚头的涨壳与岩石可形成涨压力，能够提供支护用锚固力，提高锚固效果；同时，本发明的铁路隧道基底病害锚注一体化整治方法还采用憎水、速凝、高强的高分子有机材料代替传统无机水泥浆液，能够在短暂的天窗时间内实现对铁路隧道基底病害进行快速且高效的整治。
[0031]以上所述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。
【主权项】
1.一种铁路隧道基底病害锚注一体化整治方法，包括以下步骤: 基底锚固，采用涨壳式中空预应力注胶锚粧将基底混凝土结构层、注胶填充层和基岩连成一体；以及 基底注胶，通过涨壳式中空预应力注胶锚粧向基底空隙中注入聚氨酯材料。2.根据权利要求1所述的铁路隧道基底病害锚注一体化整治方法，其中，在基底锚固步骤中还包括在铁路轨枕头两侧及中心处布孔的步骤，并且根据聚氨酯材料的在基底空隙中的扩散范围计算布孔的间距。3.根据权利要求2所述的铁路隧道基底病害锚注一体化整治方法，其中，在布孔步骤后还包括钻孔的步骤，钻孔在基岩中的深度大于涨壳式中空预应力注胶锚粧的锚头的长度。4.根据权利要求3所述的铁路隧道基底病害锚注一体化整治方法，其中，在钻孔的步骤后进行锚固的步骤，涨壳式中空预应力注胶锚粧为麻花粧体。5.根据权利要求2-4中任意一项所述的铁路隧道基底病害锚注一体化整治方法，其中，沿涨壳式中空预应力注胶锚粧的全长设置有梅花形分布的溢浆孔。6.根据权利要求5所述的铁路隧道基底病害锚注一体化整治方法，其中，聚氨酯材料的组分包括异氰酸酯和聚醚多元醇，混合均匀的聚氨酯材料通过涨壳式中空预应力注胶锚粧注入基底空隙中。7.根据权利要求6所述的铁路隧道基底病害锚注一体化整治方法，其中，在基底注胶步骤中采取先向线路中心处的涨壳式中空预应力注胶锚粧中注胶，后向轨枕头两侧处的涨壳式中空预应力注胶锚粧中注胶的注胶顺序。
【专利摘要】本发明提出一种铁路隧道基底病害锚注一体化整治方法。该方法包括以下步骤：基底锚固，采用涨壳式中空预应力注胶锚桩将基底混凝土结构层、注胶填充层和基岩连成一体；以及基底注胶，通过涨壳式中空预应力注胶锚桩向基底空隙中注入聚氨酯材料。本发明能够提高锚固效果，并且能够在短暂的天窗时间内实现对铁路隧道基底病害进行快速且高效的整治。
【IPC分类】E02D5/54, E01B2/00, E02D3/12
【公开号】CN105019427
【申请号】CN201510388439
【发明人】马伟斌, 张千里, 郭小雄, 付兵先, 田英, 马超锋, 陈锋, 柳墩利, 张伟, 邹文浩, 闫鑫, 程爱君, 张雯, 李尧, 张文达
【申请人】中国铁道科学研究院铁道建筑研究所
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年7月3日