一种用于治理板式无砟轨道铁路路基翻浆冒泥的整治方法与流程

本发明涉及一种用于治理板式无砟轨道铁路路基翻浆冒泥的整治方法，适用于高速铁路板式无砟轨道铁路路基翻浆冒泥病害的治理。

背景技术：

铁路路基的翻浆冒泥病害是我国铁路最常见的路基病害之一，目前部分板式无砟轨道铁路路基也出现了大量的翻浆冒泥现象。板式无砟轨道铁路路基建设施工时，由于施工控制和施工质量把控不严等原因，基床填料的材质(如矿物成分、塑性、压缩性、渗透性及亲水性等)、路基压实质量等往往都不能满足高速铁路路基的设计标准。铁路的长期运营过程中，在复杂的自然营力和列车动循环荷载的耦合作用下，底座板伸缩缝处的填充材料逐渐老化、失效并形成裂缝，同时在列车制动力及动循环荷载作用下，侧边密封层处易出现裂缝并进一步扩展，降雨条件下，雨水通过裂缝进入基床表层，对于排水措施不良及施工存在缺陷的地基，水不能及时排出，基床表层中自由水在高速移动列车冲击荷载反复作用下，产生较高的动水压，动水压消散过程中带走了基床表层中细颗粒土，同时在循环的“泵”吸作用下，大量细颗粒泥状物渗出。由伸缩缝进入到基床表层的积水向两侧延伸，在列车循环荷载作用下产生较大的孔隙水压力，压力作用下，底座板边缘的密封层(如密封硅酮)被冲破，密封层破损，雨水进入，列车荷载和环境的循环耦合作用下，渗水裂缝进一步扩展。随着翻浆冒泥病害的恶化，基床表面细颗粒土流失进一步加剧，使得底座板板底出现脱空，加剧了线路的几何不平顺性，严重影响着铁路的运输安全。

基于铁路路基翻浆冒泥产生的原因可知，板式无砟轨道铁路路基翻浆冒泥病害的治理应从路基的填料(即矿物成分、渗透性及压缩性等)、路基的排水、结构的裂缝以及减少列车荷载在路基中产生的动应力等方面进行处理。目前板式无砟轨道路基翻浆冒泥的治理方法主要是注浆治理，注浆之前需要对翻浆冒泥病害区进行排水处理，病害区的排水是一个相当复杂的过程，并且水不易排尽，特别是排水路径较长(如板中心位置处)的积水，更难排尽。翻浆冒泥病害区内的积水排不尽，注入的化学材料会受到水的浸蚀，同时水还会在注浆材料、基床表层表面以及底座板板底之间聚集，在列车的循环动荷载作用下，注浆材料易发生二次破坏，从而形成更复杂的翻浆冒泥病害，因此对于翻浆冒泥较严重的区域，常规的注浆治理方法很难解决此类病害，并且治理的耐久性较差，列车运行时还需要做减速处理。由此可知，翻浆冒泥病害的整治，需要尽可能的排除病害区内的积水，这样才能较好的治理翻浆冒泥病害。

技术实现要素：

针对上述不足，本发明提供一种用于治理板式无砟轨道铁路路基翻浆冒泥的整治方法，该方法不仅能够对病害区内的积水进行比较彻底的排除，同时还进行了注浆修复，采用高压注浆，使化学注浆材料能够全部充填底座板和基床表层之间的病害区域，修复后的注浆材料在底座板底面和基床表层表面之间形成一层致密的隔水层，向上可以阻断上部裂缝内水流侵入基床，向下可以阻止下部路基细颗粒土的向上运移。由于材料的填充了脱空区域，改善了路基的受力情况，也减少列车荷载在路基中产生的动应力，并且隔水层的耐久性较好，从而可以有效的防止板式无砟轨道铁路路基翻浆冒泥病害的扩展，进而延长路基病害的维修周期，减少路基维修费用，增加路基的使用寿命。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：一种用于治理板式无砟轨道铁路路基翻浆冒泥的整治方法，具体包括如下步骤：

1)基于现场调研，对于已探明的翻浆冒泥病害区，注浆孔孔道的位置应贯穿病害区，并保证每一个病害区内至少有一个注浆孔贯穿；

2)注浆孔与底座板底面平行，注浆孔位于底座板的下方；

3)挖除注浆孔一侧处的密封层；

4)钻取注浆孔；

5)在步骤4)钻好的注浆孔孔道内布置网孔管；

6)向网孔管的一侧内注入热风进行驱水，在网孔管的另一侧布置湿度计，当湿度小于15％时，停止注入热风；

7)重复步骤6)，依次对所有注浆孔所在的病害区进行驱水处理；

8)取出网孔管，对底座板的侧缝、底座板的伸缩缝及注浆孔另一侧的孔口处进行封闭处理，在另一侧的孔口处预留一个带阀门的排气孔；向注浆孔孔道内进行注浆，待注浆孔孔口处有注浆材料溢出时停止注浆；

9)重复步骤8)，依次对所有注浆孔进行注浆；

10)注浆完毕后对注浆孔孔口进行封孔处理，并清理注浆残余物。

进一步的，所述注浆孔的孔径为50～70mm，注浆孔的中心与底座板底面的距离为55～75mm。

进一步的，所述步骤4)中，当钻头钻到注浆孔另一侧的密封层时，更换为金刚钻钻头继续钻孔，直到钻穿密封层为止。

进一步的，所述步骤8)中，注浆分低压及高压两部分进行，低压压强为0～0.1mpa，在低压情况下，对病害区进行注浆填充，待病害区填充满后，采用高压继续注浆，高压压强为0.3～0.4mpa，对底座板和基床表层之间的裂缝进行充分的填充。

本发明的有益效果如下：

1)本发明为通过向底座板和基床表层之间注入化学注浆材料，充填脱空区域并形成致密的隔水层，以阻止翻浆冒泥的继续扩展，改善路基的受力情况。注浆孔的钻设是重要的步骤，需要用专用的水平钻孔机进行钻孔，孔径的大小依据冒泥区的严重程度确定，注浆孔孔道应与基床表层平行，并且要贯穿路基的横断面。注浆孔的形成后，先要对孔道内的杂质及进行清理，保证孔道的通顺性，然后在孔道内布置透风的网孔管，然后向网孔管内注入足量的热风，对病害区内的积水进行处理，用常规的湿度计在对侧孔口监测热风的湿度，当湿度较小时停止注入热风，为了对病害区内的积水进行比较彻底的处理，需要高压注入热风，此时网孔管也可以有效的避免孔道内壁的坍塌，保证注浆孔孔道的通畅。

2)翻浆冒泥病害区经过排水处理后，首先需要对底座板的伸缩缝、侧边缘的裂缝以及注浆孔对侧的孔口进行密封处理，给注浆形成一个密封的环境，注浆前需要将注浆孔孔道内的网孔管撤除，然后进行注浆，注浆分为低压和高压注浆，要保证病害区内充填满注浆材料，注浆完成后进行封孔处理，同时清除注浆孔孔口处的注浆残余物。

3)所采用的化学注浆材料应具有较好的流动性、快凝性、一定的强度、与基床表层相差不多的静(动)刚度、耐温性及耐久性，同时注浆材料还应与病害区内极少量的残留水发生反应，注浆完成后在底座板和基床表层之间形成一层致密的且具有一定强度的密封层(隔水层)，密封层形成之后就不能再与任何水发生任何反应，所形成的隔水层要起到向上阻隔裂缝水的入渗，向下阻隔基床表层内细颗粒的上移，并有一定的强度能承受相应的荷载。同时注浆材料填充了翻浆冒泥所引起的底座板的脱空区域，改善了铁路路基的受力情况，也减少列车荷载在路基中产生的动应力，隔水层的耐久性较好，可以有效的防止板式无砟轨道铁路路基翻浆冒泥病害的继续扩展，进而延长无砟轨道铁路路基病害的维修周期，减少路基维修费用，增加路基使用寿命。

附图说明

图1为目前的板式无砟轨道铁路路基的横断面示意图；

图2为本发明实施例中轨道结构及注浆孔的横断面示意图；

图3为本发明实施例中注浆孔的位置及细部结构的示意图；

图4为本发明实施例中注浆孔和翻浆冒泥病害区的相对位置平面示意图；

图5为本发明实施例中所形成的隔水层的横断面示意图；

图中：基床表层1、密封层2、注浆孔3、底座板4、轨道板5、钢轨6、隔水层7、病害区8。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1：

如图1所示，目前的板式无砟轨道铁路路基的结构是基床表层1上铺设底座板4，底座板4上铺设轨道板5，轨道板5上铺设钢轨6；基床表层1上覆盖密封层2，密封层2延伸至底座板4侧边缘。板式无砟轨道铁路路基建设施工时，由于施工控制和施工质量把控不严等原因，基床填料的材质(如矿物成分、塑性、压缩性、渗透性及亲水性等)、路基压实质量等往往都不能满足高速铁路路基的设计标准。铁路的长期运营过程中，在复杂的自然营力和列车动循环荷载的耦合作用下，底座板伸缩缝处的填充材料逐渐老化、失效并形成裂缝，同时在列车制动力及动循环荷载作用下，侧边密封层处易出现裂缝并进一步扩展，降雨条件下，雨水通过裂缝进入基床表层，对于排水措施不良及施工存在缺陷的地基，水不能及时排出，基床表层中自由水在高速移动列车冲击荷载反复作用下，产生较高的动水压，动水压消散过程中带走了基床表层中细颗粒土，同时在循环的“泵”吸作用下，大量细颗粒泥状物渗出。由伸缩缝进入到基床表层的积水向两侧延伸，在列车循环荷载作用下产生较大的孔隙水压力，压力作用下，底座板边缘的密封层(如密封硅酮)被冲破，密封层破损，雨水进入，列车荷载和环境的循环耦合作用下，渗水裂缝进一步扩展。随着翻浆冒泥病害的恶化，基床表面细颗粒土流失进一步加剧，使得底座板板底出现脱空，加剧了线路的几何不平顺性，严重影响着铁路的运输安全。

因此，本发明提供一种用于治理板式无砟轨道铁路路基翻浆冒泥的整治方法，具体包括如下步骤：

1)基于现场调研，在翻浆冒泥病害区位置处需要钻孔的地方做好相应的标记，并制定钻孔方案，对于已探明的翻浆冒泥病害区8，注浆孔3孔道的位置应贯穿病害区8，并保证每一个病害区内至少有一个注浆孔贯穿，如图4所示；钻孔设备及相应的辅助设施(如钻头、钻杆及电源等)应提前准备好；在路局工作人员及专业钻孔人员的合理配合下，按照既定的钻孔方案进行钻孔；

2)注浆孔3与底座板4底面平行，注浆孔3位于底座板4的下方；注浆孔3的孔径视病害区的严重程度而定，一般注浆孔3的孔径为50～70mm，病害较严重的区域选择大孔径，不是很严重的选择小孔径，注浆孔3的中心与底座板4底面的距离为55～75mm。

3)挖除注浆孔3一侧处的密封层2；

4)专用的水平钻机钻取注浆孔3，钻孔过程中不要破坏底座板4的底平面，同时要尽可能的保证孔道的平顺性；当钻头钻到注浆孔3另一侧的密封层2时，更换为金刚钻钻头继续钻孔，直到钻穿密封层2为止，如图2所示。

5)钻孔完成后对孔道内的杂质进行清理，清理完毕后在步骤4)钻好的注浆孔3孔道内布置网孔管，注浆孔3的细部结构及位置如图3所示；

6)注风设备及相应的辅助设施(如风管、电源等)应提前准备好；向网孔管的一侧内注入热风进行驱水，采用高压注入热风，适当的条件下可以封闭对侧的出风口，尽可能的消除病害区内的积水，一段时间后再打开出风口；在网孔管的另一侧布置湿度计，通过湿度计的量测数据来判断注浆孔3内的残余水的排除情况，当湿度小于15％时，停止注入热风；

7)重复步骤6)，依次对所有注浆孔3所在的病害区进行驱水处理，尽可能的排除病害区内积水，病害区内排水处理工作完成后可相继撤出钻孔设备及注风设备；

8)取出网孔管，对底座板4的侧缝、底座板4的伸缩缝及注浆孔3另一侧的孔口处进行封闭处理，在另一侧的孔口处预留一个带阀门的排气孔，给注浆形成一个密闭的环境；向注浆孔3孔道内进行注浆，待注浆孔3孔口处有注浆材料溢出时停止注浆；注意每次注浆前才能撤出相应孔道内的网孔管，可采用按照一定的顺序(从左至右或从右至左的顺序)逐次向注浆孔3孔道内进行注浆；

9)重复步骤8)，依次对所有注浆孔3进行注浆，注浆分低压及高压两部分进行，低压压强为0～0.1mpa，在低压情况下，对病害区8进行注浆填充，待病害区8填充满后，采用高压继续注浆，高压压强为0.3～0.4mpa，可注满孔道及孔道周围的区域，尽可能的填充翻浆冒泥所才导致的脱空区域；所采用的化学注浆材料应具有较好的流动性、快凝性、一定的强度、与基床表层相差不多的静(动)刚度、耐温性及耐久性，同时注浆材料还应与病害区内极少量的残留水发生反应，注浆完成后在底座板和基床表层之间形成一层致密的且具有一定强度的密封层(隔水层)，密封层形成之后就不能再与任何水发生任何反应，所形成的隔水层要起到向上阻隔裂缝水的入渗，向下阻隔基床表层内细颗粒的上移，并有一定的强度能承受相应的荷载。通过a、b两种组料在注浆枪内进行混合，然后注入到注浆孔3内，采用由远及近的方式进行注浆，注浆管先从最远端进行注浆，然后慢慢地往回注浆，直至病害区内充填满注浆材料；检查所有注浆孔内的注浆质量，保证病害区内充填满注浆材料，在底座板4和基床表层1之间形成一层致密且有一定强度的隔水层7，如图5所示；

10)注浆完毕后对注浆孔3孔口进行封孔处理，并清理注浆残余物，并进行封口处理，恢复路基的原有状态。检查底座板4伸缩缝、侧边缘裂缝以及注浆孔3孔口的封堵质量，确保相应位置处的密封质量，最后检查线路作业区的残留物，保证板式无砟轨道铁路路基恢复原有的状态。