一种无砟轨道注浆抬升及抬升纠偏方法与流程

本发明专利属于交通基础设施养护维修技术领域，具体涉及无砟轨道结构聚合物注浆抬升及机械装置纠偏技术。

背景技术：

无砟轨道利用钢筋混凝土底座板代替有砟道床，将轮轨力分布并传递到路基基础上。相比于有砟轨道结构，无砟轨道的整体性结构特点使其在维持线路稳定性及平顺性方面具有显著的优点，但限制了无砟轨道结构的可调整范围，即只能在扣件系统允许可调范围内对轨道结构平顺性进行修复。同样，在工程实践中由于受到特殊工程地质、施工质量控制及外部环境变化等因素影响，部分路基区段的高速铁路无砟轨道在施工阶段或运营开通后便出现局部沉降，导致轨道高低、水平等偏差不符合静态验收标准或超出扣件调整范围等问题，使线路平顺性面临着不易修复的难题，对高速列车运行的安全性和舒适性带来影响。

针对路基上无砟轨道建设及运营中出现的线路沉降偏移，通常采用的修复方法是通过调整扣件来调整轨道高低和水平，但是调整量却很有限，当沉降量和偏移值大于扣件的调整范围时，通过调整扣件来调整轨道的高低和水平将受到限制。为解决抬升纠偏中出现的以上问题，现在最常用的方法是通过在路基中注浆来实现轨道板的抬升，但是这种方法很难控制调整量，同时，还存在浆液浪费的问题。

本发明提供了一种无砟轨道注浆抬升及机械装置纠偏新技术，采用在轨道板和支承层中间及侧向钻孔并利用高聚物袋上布孔注浆的方式，利用聚合物的膨胀固结对轨道板进行抬升和路基加固。若线路偏移比较严重，可采用在轨道板两侧安装千斤顶，注浆抬升一定量后，利用千斤顶将底座板(包括上面的轨道板)整体平移。这样既解决了扣件调整值有限的问题，还能够起到定向注浆和节省浆液的效果。

技术实现要素：

针对无砟轨道线路建设及运营中出现的沉降偏移问题，本发明提出了一种路基上无砟轨道结构注浆抬升及千斤顶纠偏新方法，利用高聚物袋注浆对无砟轨道结构进行抬升的同时使用千斤顶对轨道板及底座板整体纠偏，其施工快捷、实用可靠、成本经济，为在天窗时间内解决路基上无砟轨道线路沉降偏移问题提供了一种有效的抬升纠偏技术。

为实现上述目的，本发明提供一种对无砟轨道结构进行抬升的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：抬升前，采用高精度水准仪和地质雷达对轨面及轨下脱空区域进行测量，根据测量结果，确定轨道板的抬升位置和抬升量，确定注浆孔及填充孔的布置位置、间距、孔径及孔深；

步骤2：计算并确定封闭层的切割位置，进行封闭层切割；

步骤3：在需抬升的位置布置注浆孔，制作聚合物袋并在其上布孔；

步骤4：将注浆管插入聚合物袋内，并进行固定；

步骤5：将注浆管及聚合物袋安装到注浆孔中；

步骤6：进行注浆抬升，抬升过程要进行实时监测，保证轨道抬升高程。注浆完成之后，高聚物袋及注浆料与周围土体挤密形成自成桩；

步骤7：抬升完成后，进行填充孔注浆。

本发明还提供一种对无砟轨道结构抬升纠偏方法，其特征在于：包括以下内容：

步骤1：抬升前，采用高精度水准仪对沉降区域的无砟轨道结构的高程和水平偏移进行测量，根据测量结果，确定轨道板需要抬升和纠偏的位置，随后确定注浆孔及横向千斤顶的布置位置及注浆孔的布置间距和孔径及孔深。

步骤2：计算并确定封闭层的切割位置，进行封闭层切割。

步骤3：在需抬升的位置布置注浆孔，制作聚合物袋并在其上布孔；

步骤4：将注浆管插入聚合物袋内，并进行固定；

步骤5：注浆管安装完后，在轨道板两侧每隔两个注浆孔的距离安装横向千斤顶；

步骤6：进行注浆抬升，在注浆抬升到一定位置之后，停止注浆，利用控制系统控制横向千斤顶使轨道板向设计位置平移一定位移量后，再利用注浆管注浆抬升到一定量后再纠偏，如此循环直至将轨道板抬升纠偏到设计位置后，停止注浆；注浆抬升过程要进行实时监测，保证轨道抬升高程和平移位移控制精度；

步骤7：抬升纠偏到设计位置后，进行填充孔注浆充填。

进一步地，其特征在于，还包括步骤8：抬升或抬升纠偏满足要求后，拆除注浆管或注浆管和千斤顶，对注浆孔进行封堵，修补封闭层。

进一步地，其特征在于，还包括检测的步骤，现场对注完浆的底座板进行查看，看是否有未注浆饱满的部位，并对轨道几何尺寸进行回检。

进一步地，其特征在于：所述的注浆孔的布设方式为：

当轨道板为框架板时，注浆孔只分布在底座板中间；

其余情况下，注浆孔分布在底座板中间及外侧。

进一步地，其特征在于：底座板中间布孔6～8个，半径为4cm。

进一步地，其特征在于：所述的注浆孔注浆顺序为，先对中间孔通过聚合物袋进行隔孔灌注，注入的高聚物材料膨胀后将通过预先在聚合物袋上布置的孔向周围扩散，最后对中间孔隔孔灌注余下的注浆孔进行注浆；或者所述的填充孔注浆顺序为，先对中间填充孔进行隔孔灌注填充砂浆，注入的砂浆将从板底中央隔孔向两侧扩散，最后对最后对中间孔隔孔灌注余下的填充孔进行注浆。

进一步地，其特征在于：对于侧孔的注浆管安装，应在钻孔完毕后立即安装，中间注浆管连同聚合物袋则需在注浆施工的当天进行安装。

进一步地，其特征在于：所述孔径为80～110mm，孔间距为1～1.5m。

进一步地，其特征在于：注浆前，注浆孔由玻璃胶临时封闭；且注浆管和聚合物袋采用环箍固定。

与现行轨道沉降修复技术相比，本发明具有以下效果：

1、聚合物注浆抬升纠偏技术：国内外长期经验表明，注浆抬升纠偏施工质量与具体的注浆抬升纠偏施工作业操作有关。为了使注浆抬升纠偏施工作业质量得到保证，施工作业操作必须严格按施工要求进行。进行注浆孔布置设计时，应充分考虑道床板、底座板等轨道结构的钢筋位置，以免钻孔时损伤钢筋；钻孔位置应避开轨道、扣件等设施；注浆孔一般呈梅花形布置。注浆孔对应位置的抬升量采用水准仪测量确定。注浆作业时，按预定注浆单元、注浆顺序进行注浆操作，在注浆的过程中，采用2台精密电子水准仪对道床板左右两侧高程进行监测，达到预定抬升量后停止注浆作业。灌注以自流平方式为主，但考虑到空隙中夹杂的碎石、土粒等杂物有可能阻碍浆液的有效扩散，灌注时仍需带有一定的压力，以0.1～0.3MPa为宜。封闭层修补施工时采用聚合物早强混凝土对切割封闭层进行找平修补，施工时应进行多点浇筑，均匀布料，振捣均匀，混凝浇筑完毕应及时进行抹面。

2、路基基底沉降的治理新技术：通过微创手段在路基钻孔，然后用聚氨酯袋挤密，通过材料反应时的膨胀力和胶结作用，对结构下方进行充分的填充、挤密、渗透和置换，既可对路基基底沉降进行治理。

3、可以实现对抬升的高度、平移纠偏的位移及位移误差的精确控制、且施工快捷、环保性好、成本经济、节省注浆材料。

4、本发明能够适用于各类板型，以便将来上道施工时具有普适性。

附图说明

图1为CRTSⅡ型无砟轨道注浆抬升注浆孔布置平面图。

图2为CRTSⅡ型无砟轨道注浆抬升注浆孔布置立面图。

图3为CRTSⅡ型无砟轨道注浆抬升后底座板脱空区域填充示意图

图4为CRTSⅡ型无砟轨道注浆抬升注浆孔布置及千斤顶纠偏布置平面图。

图5为CRTSⅡ型无砟轨道注浆抬升注浆孔布置及千斤顶纠偏布置立面图。

具体实施方式

以下通过具体实施案例来介绍本发明的实现方式和具体效果，图中1为混凝土挡块，2为横向千斤顶，3为轨道板两侧封闭孔，4为轨道板中间注浆抬升孔，5为带孔的高聚物袋，6为聚合物浆液，7为轨道板中间填充孔，8为轨道板两侧填充孔(7、8与3、4相比深度较浅，只钻至底座板以下2cm左右)，9为注浆管。

实施例一：

下面结合附图1-3，说明本发明实施例一的CRTSⅡ型无砟轨道注浆抬升方法，所述的方法包括以下内容：

(1)注浆孔及填充孔布置位置，抬升量确定

在注浆前，利用高精度的水准仪以及地质雷达等设备对轨面以及轨下脱空区域进行检测，与设计标高对比，查阅相关规范对路基沉降变形的控制限值，确定抬升部位及抬升量。根据现场实际情况计算注浆孔孔径及布置间距，注浆孔3、4及填充孔7、8孔径宜为80mm，填充孔布孔间距宜为1.3m，注浆孔布孔间距宜为3.9m，且在布孔时应按照每隔两个填充孔布置一个注浆孔的原则，采用梅花形布孔。

(2)封闭层切割

进行线间封闭层和路肩封闭层切割，以将封闭层切透为标准，缝宽1.8mm～2mm，线间封闭层距同侧轨道板边缘8～10cm，线外封闭层距支承层边缘5～8cm。

(3)钻孔及封孔

注浆孔3、4与填充孔7、8分中间孔4、7和侧孔3、8，中间孔从道床板面垂直钻入；侧孔从底座板或支承层斜向钻入；注浆孔钻至深入路基40cm～80cm不等，填充孔钻至底座板以下2～5cm左右，具体钻入深度可通过测量计算确定。在注浆前，注浆孔和填充孔由玻璃胶临时封闭。

(4)绑扎聚合物袋和安装注浆管

制作聚合物袋5，在聚合物袋上均匀布置能起到定向注浆效果的孔洞，孔距根据具体的土质情况确定，以3～5cm为宜，在土质疏松的地带可适当减小孔距，聚合物袋5的长度应与注浆孔3、4的深度一致，聚合物袋5的直径应略小于注浆孔孔径。在聚合物袋5制作完成之后，将注浆管9插入聚合物袋5内，用环箍固定。对于侧孔的注浆管9安装，应在钻孔完毕后立即安装，中间注浆管9连同聚合物袋5则需在注浆施工的当天进行安装。

(5)注浆抬升

作业前对注浆机和发泡机具等设备进行调试；对高聚物注浆材料起发、表干时间进行测试；复核注浆抬升量。

按预定单元、注浆顺序进行注浆；先注两侧封闭孔3，再注中间抬升孔4，通过注浆管向聚合物袋内注射高聚物材料，逐步增大注浆压力，但宜控制在0.1～0.3Mpa，聚合物材料在高聚物袋5内发泡膨胀固化，待达到一定压力后，高聚物袋5上的孔洞自行张开，浆液随之向外散射，与周围土体结合，高聚物袋5挤密周围土体，形成高聚物袋桩，注浆过程中用2台精密水准仪高程监测，随时观测轨道状态，当轨道板达到设计位置后停止注浆。

(6)底座板脱空区域填充

轨道板抬升完成后，利用地质雷达对底座板下脱空区域进行检测，并通过填充孔7、8注浆，使底座板与路基顶面密贴。

(7)注浆管拆除、封堵

抬升满足要求后，采用C30的速凝型微膨胀砂浆对注浆孔进行封堵，拆除注浆管。

(8)封闭层修补

抬升完成后及时对封闭层用混凝土进行修补。

(9)施工质量及轨道调整回检

现场对注完浆的底座板进行查看，看是否有未注浆饱满的部位，并对轨道几何尺寸进行回检。

实施例二：

以下结合附图3-5，来说明说明本发明实施例二的CRTSⅡ型无砟轨道高聚物袋注浆抬升及横向千斤顶纠偏方法，所述方法包括以下内容：

(1)注浆孔及填充孔布置位置，抬升量确定

在注浆前，利用高精度的水准仪、全站仪以及地质雷达等设备对轨面以及轨下脱空区域进行检测，与设计标高对比，查阅相关规范对路基沉降变形的控制限值，确定抬升纠偏部位及抬升纠偏量。根据现场实际情况计算注浆孔孔径及布置间距，注浆孔3、4及填充孔7、8孔径宜为80mm，填充孔布孔间距宜为1.3m，注浆孔布孔间距宜为3.9m，且在布孔时应按照每隔两个填充孔布置一个注浆孔的原则，采用梅花形布孔。

(2)封闭层切割

进行线间封闭层和路肩封闭层切割，以将封闭层切透为标准，缝宽1.8mm～2mm，线间封闭层距同侧轨道板边缘8～10cm，线外封闭层距支承层边缘5～8cm。

(3)钻孔及封孔

注浆孔3、4及填充孔7、8分中间孔4、7和侧孔3、8，中间孔从道床板面垂直钻入；侧孔从底座板或支承层斜向钻入；孔钻至深入路基40cm～80cm不等，填充孔钻至底座板以下2～5cm左右，具体钻入深度可通过测量计算确定。在注浆前，注浆孔和填充孔由玻璃胶临时封闭。

(4)绑扎聚合物袋和安装注浆管

制作聚合物袋5，在聚合物袋5上均匀布置能起到定向注浆效果的孔洞，孔距根据具体的土质情况确定，以3～5cm为宜，在土质疏松的地带可适当减小孔距，聚合物袋的长度应与注浆孔的深度一致，聚合物袋5的直径应略小于注浆孔孔径。在聚合物袋5制作完成之后，将注浆管9插入聚合物袋内，用环箍固定。对于侧孔的注浆管9安装，应在钻孔完毕后立即安装，中间注浆管9连同聚合物袋5则需在注浆施工的当天进行安装。

(5)安装纠偏设备

注浆管安装完后，在轨道板两侧每隔两个注浆孔的距离预埋混凝土挡块并安装横向千斤顶，用以在抬升轨道的过程中对轨道实现纠偏整治。

(6)注浆抬升及横向千斤顶纠偏

作业前对注浆机和发泡机具及千斤顶等设备进行调试；对高聚物注浆材料起发、表干时间进行测试；复核注浆抬升量。

按预定单元、注浆顺序进行注浆；先注两侧封闭孔3，再注中间抬升孔4，通过注浆管向聚合物袋5内注射高聚物材料，逐步增大注浆压力，但宜控制在0.1～0.3Mpa，聚合物材料在高聚物袋5内发泡膨胀固化，待达到一定压力后，高聚物袋5上的孔洞自行张开，浆液随之向外散射，与周围土体结合，高聚物袋5挤密周围土体，形成高聚物袋桩，在注浆抬升到一定位置之后，停止注浆，利用控制系统控制横向千斤2顶使轨道板向设计位置平移一定位移量后，再利用注浆管注浆抬升到一定量后再纠偏，如此循环直至将轨道板抬升纠偏到设计位置。抬升纠偏过程中用2台精密全站仪对高程及水平进行监测，随时观测轨道状态，当轨道板达到设计位置后，收回千斤顶2油缸并停止注浆。

(7)底座板脱空区域填充

轨道板抬升、平移完成后，利用地质雷达进行底座板下脱空区域检测，并通过填充孔注浆，使底座板与路基顶面密贴。

(8)注浆管拆除、封堵

抬升、平移满足要求后，采用C30的速凝型微膨胀砂浆对注浆孔进行封堵，拆除注浆管和千斤顶。

(9)封闭层修补

抬升、平移完成后及时对封闭层用混凝土进行修补。

(10)施工质量及轨道调整回检

现场对注完浆的底座板进行查看，看是否有未注浆饱满的部位，并对轨道几何尺寸进行回检。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。