既有铁路线隧道基底泄水锚固注浆修复方法与流程

本发明涉及一种修复方法，尤其涉及一种针对铁路既有线基底的修复方法。

背景技术：

在铁路线路的运量和运行速度不断提高的过程中，位于隧道基底的道床板在长期受温差、地下水和列车的反复动荷载等诸多因素的作用下，道床板及隧道底部一些富水软弱区域容易出现诸如道床板开裂、隧底沉降等病害，另外，在发生暴雨灾害时，经常发生隧道内的地下水位上升，增大的水压造成道床板抬升的情况，严重影响了列车的运营安全。因此，在这种情况下，需要对隧道既有线基底进行修复。

目前针对隧道既有线基底的修复措施主要有堵疏地下水、注浆加固底板破碎区、翻修病害道床等方法，以上这些处理病害的方法在道床病害发展的不同阶段均起到了较好的作用，但是这些方法也存在一定的不足，比如翻修病害道床容易增加工程投入、影响既有铁路运行；单一的注浆加固能起到较好改善底板的作用，但往往不能完全控制轨道板的动态沉降，道床板与底板之间的张合缝隙很难控制。

如中国专利申请201210100652.3号公开了一种地铁道床加固施工工艺，其包括以下步骤：第一步：钻孔：采用小型钻孔设备，在道床上钻取Φ20-60mm的孔，孔深进入二衬或初支；钻孔可按两排布置，孔距为1.0m-3.4m，排距为0.3m-3.0m；第二步：下入锚杆：根据现场实际钻孔深度，用钢卷尺量测连有灌浆接头且中空的锚杆长度，锚杆长度应比实际孔深多5cm，可用角磨机进行切割，然后将连有灌浆接头且中空的锚杆下入到孔内；第三步：机械锁锚：预紧杆体，使锚头顶端与孔底部紧贴锁紧，再安装止浆塞、垫板、螺母，联接后采用常规张拉器械，实施预应力张拉、锁锚；第四步：灌浆：配好灌浆材料，并将其倒入注浆机中；开动注浆机，进行灌浆，在达到0.2～1.5MPa压力后，灌浆入浆量很少时，可结束灌浆，取下注浆接头，清洗设备。但是，该发明依然存在以下缺点或不足：(1)、没有公开引出隧底地下水的工艺；(2)、需要使用连有灌浆接头且中空的锚杆，提高了施工成本。

又如中国专利申请201310531472.5号公开了一种道床及隧底病害整治施工方法及锚固装置，其首先在整体道床与水沟中间的边沟内采用快凝材料筑引流渠道，将破损水沟内的流水通过渠道引流，确保病害区域内处于无水；然后，在道床板与底板张合区域每隔5～10cm插入不锈钢板，钢板长度分为0.6m～1.2m，，宽度为0.1m，厚度有6mm～12mm；接着，在道床板与两侧水沟之间的边沟内分别钻锚杆孔，并在两个锚杆孔之间的道床板的中间位置再钻设一个锚杆孔，使得三个锚杆孔在垂直于道床板轴向方向在同一条线上，将锚杆插入锚杆孔，通过锚固装置将三根锚杆与道床板固定在一起，将两侧边沟内的两根锚杆通过锚固装置固定在一起，将道床板中间位置的锚杆沿道床板轴向方向固定在一起；最后，在边沟内钻孔注浆，采用抗流失速凝高强度注浆材料加固底板破碎区域，注浆压力不超过0.2Mpa，通过注浆封堵底板及破裂段水沟出水，同时加固隧底混凝土及围岩。但是，该发明依然存在以下缺点或不足：(1)、其仅将破损水沟内的流水通过渠道引流，使得病害区域内处于无水，而没有将隧道围岩内部的进行排水降压，依然存在道床板抬升的安全隐患；(2)、插入道床板与底板张合区域之间的钢板长度难以实现道床板与底板之间的牢固结合；(3)、在边沟内的位置处进行钻孔注浆，浆液难以将隧道底板与围岩之间的缝隙填实，容易形成地下水流通道；(4)、先进行单一锚固再进行注浆填实的工序，容易引起隧底变形。

因此，提供一种能够充分修复隧道既有线基底的方法成为业内急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种施工周期短并能够有效修复隧道既有线基底的方法，其采用泄水孔排水泄压、注浆填充底板与围岩之间的空隙、以及锚固注浆加固道床板的方式，对隧道既有线基底的变形进行修复，保证了行车的安全。

为了实现上述目的，本发明提供了一种既有铁路线隧道基底泄水锚固注浆修复方法，其包括：(1)、沿隧道的纵向每10～30米设为一个待整治区段，每个待整治区段包括由待整治区段的拱顶所在平面形成的顶面、由待整治区段的道床板所在平面形成的底面、以及由待整治区段两侧边墙所在平面形成的第一侧面及第二侧面；(2)、于每个待整治区段的第一侧面及第二侧面，在二衬表面处等距间隔施作若干泄水孔；(3)、于每个待整治区段的底面，沿待整治区段的纵向方向间隔施作至少四排粘结孔，每排粘结孔包括沿待整治区段的横向方向布置的至少四个粘结孔，每个粘结孔的深度设定为6～7米；(4)、于每个待整治区段的底面，沿待整治区段的纵向方向间隔施作至少三排锚固孔，每排锚固孔包括沿待整治区段的横向方向分别布置于两条轨道两侧的四个锚固孔，每个锚固孔的深度设定为6～7米；(5)、依次向每个粘结孔中插入水囊式止浆塞排出粘结孔内的水后，将水囊式止浆塞提至深度1.5～2米处，注水充压进行封孔，以0.01～0.03兆帕的注浆压力进行注浆；以及(6)、依次向每个锚固孔中插入锚杆及注浆芯管至孔底，以0.01～0.03兆帕的注浆压力进行注浆封孔后，在锚杆的顶端安装垫板及螺母以进行锚固。

可选择地，在步骤(5)和步骤(6)中，当注浆压力为0～0.01兆帕时，注浆速度为15～20升/分；当注浆压力为0.01～0.02兆帕时，注浆速度为10～15升/分；当注浆压力为0.02～0.03兆帕时，注浆速度为5～10升/分；当注浆压力为0.03兆帕时，注浆速度为0升/分。

可选择地，在步骤(5)和步骤(6)中，进行注浆的浆液材料为硫铝酸盐水泥单液浆，硫铝酸盐水泥单液浆的水灰比为(0.6～0.8)：1。

可选择地，在步骤(5)和步骤(6)中，注浆工艺设定为跳孔注浆且跳孔距离逐渐增大。

优选地，在步骤(5)中，每个粘结孔中的注浆量为

Q＝π×r2×H×n×α×(1+β)，

其中，Q为单个粘结孔中的注浆量(立方米)，r为浆液扩散半径(米)，H为松散体加固高度(米)，n为地层空隙率，α为地层空隙充填率，β为浆液损失率。

可选择地，若干泄水孔可以包括至少十个泄水孔。该方法还包括监测至少十个泄水孔的出水水质，当至少十个泄水孔的出水水质发生浑浊现象时，停止步骤(5)中处于作业中的粘结孔的注浆操作。

可选择地，锚固孔与相邻轨道之间的距离设定为0.3～0.5米。

可选择地，粘结孔及锚固孔的直径设定为75～85毫米。

可选择地，水囊式止浆塞的直径设定为65～75毫米。

可选择地，锚杆的直径设定为30～35毫米，注浆芯管的直径设定为15～25毫米。

优选地，锚杆由PSB930精轧螺纹钢筋制成。

可选择地，在步骤(5)中还包括：在注浆过程中对轨道位移进行监测以保证轨道的抬升高程小于8毫米。

本发明的有益效果是：(1)、首先施作泄水孔，从而保证了排水泄压的顺利进行，为后续注浆施工提供了必须的前提条件；(2)、对粘结孔进行注浆，可有效将道床板与围岩之间的空隙或虚碴填充固结密实，不再形成水流通道，避免道床板再次抬升；(3)、对锚固孔进行锚固注浆，可进一步将道床板与围岩联接成为一个整体，抑制道床板发生变形的危害；(4)、采用超低压微流量注浆，有效降低注浆过程对于道床板的高程影响，保证了行车的安全性；(5)、于道床板所在平面进行注浆及锚固，更加有效地确保道床板与围岩之间的浆液填充效果及锚固效果。

附图说明

图1为本发明的既有铁路线隧道基底泄水锚固注浆修复方法的流程图。

图2为本发明的粘结孔及锚固孔的分布示意图。

具体实施方式

接下来参照附图具体描述本发明的既有铁路线隧道基底泄水锚固注浆修复方法(XMZ法)。

首先，请参考图1-2，在步骤S1中，沿隧道的纵向每20米设为一个待整治区段Q，每个待整治区段Q包括由待整治区段的拱顶所在平面形成的顶面(图未示)、由待整治区段的道床板所在平面形成的底面(未标号)、以及由待整治区段两侧边墙W1和W2所在平面形成的第一侧面100及第二侧面200。

接着，在步骤S2中，于每个待整治区段的第一侧面100及第二侧面200，在二衬表面处等距间隔施作十个泄水孔A，泄水孔A的设置不仅可以保证了排水泄压的顺利进行，为后续注浆施工提供了必须的前提条件，当在注浆过程中，发现泄水孔A的出水水质发生浑浊现象时，则立即停止注浆操作。

然后，在步骤S3，于待整治区段Q的底面采用潜孔钻机施作25个直径为80毫米的粘结孔B，当遇到钢筋时采用地质钻机切割钢筋。25个粘结孔B的布置为沿待整治区段Q的纵向方向间隔施作五排粘结孔，每排粘结孔包括沿待整治区段的横向方向布置的五个粘结孔，每个粘结孔B的深度为6.5米。

在步骤S4中，于待整治区段Q的底面采用潜孔钻机施作16个同样直径为80毫米的锚固孔C，当遇到钢筋时采用地质钻机切割钢筋。16个锚固孔C的布置为沿待整治区段Q的纵向方向间隔施作四排锚固孔，每排锚固孔包括四个锚固孔，分别位于轨道T1及轨道T2的左右两侧0.4米处，每个锚固孔C的深度同样为6.5米。

在粘结孔B及锚固孔C施作完毕后，在步骤S5中，依次向每个粘结孔B中插入直径70毫米的水囊式止浆塞，将粘结孔B中的水排出后，再将水囊式止浆塞提至深度1.5～2米处，注水充压进行封孔，为了防止注浆时道床板发生抬升情况，以0.01兆帕、0.02兆帕及0.03兆帕三个不同的微小的注浆压力进行注浆。由此，通过在粘结孔中进行注浆可以有效地将隧道底板与围岩之间的空隙或虚碴填充固结密实，不再形成水流通道，避免隧底再次抬升。

最后，在步骤S6中，依次向每个锚固孔C中插入直径32毫米PSB930精轧螺纹钢筋作为锚杆，之后再插入直径20毫米的注浆芯管至孔底，同样以0.01兆帕、0.02兆帕及0.03兆帕三个不同的微小的注浆压力进行注浆封孔后，在锚杆的顶端安装垫板及配套双螺母，满足强度后加力锚紧，若锚杆伸出过长时应进行切割修复，不得影响行车净空。由此，通过锚固注浆的操作将隧道底板与围岩联接成为一个整体，抑制隧底变形。

作为一种可替代的实施方式，在步骤S5和步骤S6中，当注浆压力为0～0.01兆帕时，注浆速度控制为15～20升/分；当注浆压力上升到0.01～0.02兆帕时，注浆速度控制为10～15升/分；当注浆压力上升到0.02～0.03兆帕时，注浆速度控制为5～10升/分；而当注浆压力上升到0.03兆帕时，则停止注浆，从而有效地避免了发生串浆溢浆的现象，同时也避免了道床板发生抬升变形的安全隐患。

在该非限制性实施方式中，在注浆时采用硫铝酸盐水泥单液浆进行灌注，硫铝酸盐水泥单液浆的水灰比为0.6～0.8：1，从而把浆液的扩散控制在有限的范围内。

作为另一种可替代的实施方式，粘结孔中的注浆量为Q＝π×r2×H×n×α×(1+β)，其中，Q为单个粘结孔中的注浆量(立方米)，r为浆液扩散半径(米)，H为松散体加固高度(米)，n为地层空隙率，α为地层空隙充填率，β为浆液损失率，根据隧道围岩的性质，浆液的种类，可选择不同的系数，在本发明中，r取值1.5，H取值0.2，α取值60～80％，β取值10％。

在该非限制性实施方式中，为了防止道床板发生抬升，在整个注浆及锚固过程中，对轨道位移进行监测，保证轨道的抬升高程小于8毫米，防止发生安全事故。

以下结合示例介绍本发明的施工方法在工程上的应用。

根据具体施工要求，可以选择采用潜孔钻机作为主要施工设备，为了适应既有线的修复，提供15台潜孔钻机，为给钻孔提供场地便利。

测量放线。测量人员利用精密测量仪器将设计的孔位标定在边墙及道床板处。

点位复测，钻机就位。测量人员将标定好的点位进行复测，钻机调试好后进场。

施作泄水孔。于隧道两侧边墙处施做，每板二衬施做六个孔。

施作粘结孔及锚固孔。采用潜孔钻机钻设直径80毫米、深度6.5米的粘结孔及锚固孔。当遇到钢筋时采用地质钻机切割钢筋。

如此，逐个孔位进行施工，循环直到所有设计孔位施工完成。

灌注粘结孔。先插入直径70mm水囊式止浆塞将孔内水排出，再将止水塞提至深度1.5～2m，注水充压进行封孔，以0.01兆帕的压力开始灌注硫铝酸盐水泥单液浆，直至压力达到0.03兆帕，则停止注浆。

向锚固孔中插入直径32毫米PSB930精轧螺纹钢筋，之后再插入直径20毫米的注浆芯管至孔底，以0.01兆帕的压力开始灌注硫铝酸盐水泥单液浆，直至压力达到0.03兆帕，停止注浆后，在锚杆的顶端安装垫板及配套双螺母，满足强度后加力锚紧，若锚杆伸出过长时应进行切割修复，以避免影响行车净空。

在进行注浆过程中，采用红外线水平仪，塔尺，移动监控脚架等设备对注浆区域进行全过程监控，及时提供监测数据，指导注浆施工。

轨道监测：注浆施工前，在注浆区域两侧边墙处每隔5米设置一处高程相同的水平基准点。在两侧车道中线处每隔5米设置一监测点，采用红外线水平仪和塔尺测出每个监测点与水平基准点的高差并准确记录。

注浆监测：在注浆施工过程中，每个粘结孔开始注浆前，将移动监控脚架放置在注浆处且移动监控脚架的中心距离粘结孔不大于50厘米。将红外线水平仪放置在边墙处，将移动监控脚架的刻度30(刻度尺倒放)处对准红外线水平仪的红外线，采取全过程不间断监控的方式进行监控。

尽管在此已详细描述本发明的优选实施方式，但要理解的是本发明并不局限于这里详细描述和示出的具体结构和步骤，在不偏离本发明的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。