一种岩溶地区重载铁路既有线加固施工方法与流程

1.本发明涉及铁路加固施工，特别是涉及一种岩溶地区重载铁路既有线加固施工方法。


背景技术：

2.岩溶是指地表水和地下水对可溶性岩石的长期溶蚀作用及形成的各种岩溶现象的总称。在我国，岩溶地区主要集中在西南地区，由于岩溶地区地形地貌复杂，岩溶地区的施工一直是建筑工程建设中的一大难题。
3.随着铁路建设水平的提升，我国已经在岩溶地区建设了铁路，但是随着地表水和地下水的溶蚀，岩溶地区的铁路路基会出现问题，因此在岩溶地区重载铁路既有线上再次进行施工时，需要对既有铁路路基进行加固，目前没有应对具有地下管道、地表具有隆坡的复杂既有地基的加固施工方法。


技术实现要素：

4.基于此，本发明的目的在于，提供一种岩溶地区重载铁路既有线加固施工方法，通过设置吊轨梁以及对光缆和电缆进行保护，使注浆加固施工不影响既有线的正常运行，并且通过特殊的注浆孔布设方式，既能实现注浆加固，又不会破坏地下涵管和路面生态，具有成本低、适用性强，破坏小的优点。
5.一种岩溶地区重载铁路既有线加固施工方法。包括以下步骤：
6.对所述既有线进行地下洞体探测，确定加固施工区域；
7.在所述既有线上设置吊轨梁，使所述吊轨梁穿过所有所述加固施工区域；
8.探明所述既有线的光缆和电缆的位置，对所述光缆和所述电缆进行人工开挖和套管保护，并将所述光缆和所述电缆迁改至所述既有线的两侧固定；
9.在所述加固施工区域内布设若干注浆孔组，所述若干注浆孔组均由若干所述注浆孔组成，所述若干注浆孔组包括若干第一注浆孔组、若干第二注浆孔组、若干第三注浆孔组和若干第四注浆孔组，若干所述第一注浆孔组、若干所述第二注浆孔组、若干所述第三注浆孔组和若干所述第四注浆孔组均沿所述既有线延伸的方向延伸；所述第一注浆孔组和所述第二注浆孔组由坡顶到坡脚依次设置在所述路基边坡处，所述第三注浆孔组位于所述坡脚处，所述第四注浆孔组位于所述地面处；
10.在所述若干注浆孔处钻孔注浆，钻孔注浆时，在所述既有线的横向截面上，所述第一注浆孔组中的注浆孔的末端和所述第二注浆孔组中的注浆孔的末端相对式地延伸至路面下，所述第三注浆孔组中的注浆孔的末端延伸的方式包括相对式地延伸至路面下以及垂直于路面向下延伸，所述第四注浆孔组中的注浆孔的末端垂直于路面向下延伸；
11.注浆完成后，将电缆和光缆恢复至原位，拆除吊轨梁。
12.本发明所述的一种岩溶地区重载铁路既有线加固施工方法，通过设置吊轨梁以及对光缆和电缆进行保护，使注浆加固施工不影响既有线的正常运行。
13.进一步地，所述既有线的下方存在涵管时，为避让涵管，减少所述第一注浆孔组、所述第二注浆孔组合所述第三注浆孔组中注浆孔的数量，额外在所述涵管两侧的路基边坡处布设若干第五注浆孔组，钻孔时，在所述既有线的横向截面上，所述第五注浆孔组中的注浆孔的末端相对式地延伸至所述涵管另一侧的路面下。提供了一种既有线下方有涵管时的注浆加固施工方法，既能实现注浆加固，又不会对涵管造成破坏。
14.进一步地，所述既有线一侧的路基边坡隆起时，隆起处不布设注浆孔，在所述既有线另一侧对应的路基边坡处加密布设注浆孔。提供一种既有线的路基边坡隆起时的注浆加固施工方法，既能实现注浆加固，又不用去对隆起处进行开挖，减少对生态环境的破坏，同时避免增加不必要的成本。
15.进一步地，在所述既有线的横向截面上，相邻的所述注浆孔组之间的距离为1.8-2.2m；在所述既有线延伸的方向上，相邻的所述注浆孔组之间的距离为0.6-1m。该间距可以保证浆液的有效扩散，间距过小，对打孔施工以及注浆压力要求高，间距过大，注浆加固范围不全，影响加固效果。
16.进一步地，钻孔注浆时，在所述既有线延伸的方向上，若干所述注浆孔组分批次进行钻孔，不在同一批次进行相邻的所述注浆孔组的钻孔。避免间隔过近，注浆时浆液破坏地下结构。
17.进一步地，钻孔注浆时，在所述既有线的横向截面上，由所述既有线的外侧到所述既有线的内侧进行钻孔注浆。
18.进一步地，注浆时，所述第一注浆孔组的注浆压力为0.2-0.3mpa，所述第二注浆孔组的注浆压力为0.3-0.5mpa，所述第三注浆孔组的注浆压力为0.5mpa，所述第四注浆孔组的注浆压力为0.5-1mpa。通过对不同位置注浆压力进行限制，保证各注浆孔的浆液能有效扩散。
19.进一步地，所述吊轨梁包括若干钢轨、若干吊轨枕、若干u型卡条和若干连接盖铁，所述u型卡条的两端设有螺纹，所述连接盖铁设有两连接孔，所述连接孔的距离与所述u型卡条两端的距离相等，所述连接孔的孔径大于所述u型卡条两端的外径；所述吊轨梁的安装方法为：将所述既有线的道砟挖出至铁轨枕以下5cm，将所述吊轨枕穿设在所述既有线下并位于相邻的两所述铁轨枕之间，在所述吊轨枕的中部和两端分别套设三对所述u型卡条，在所述吊轨枕中部的两所述u型卡条之间沿所述既有线延伸的方向放置五根所述钢轨，其中三根所述钢轨的轨底放置在所述吊轨枕上，另外两根所述钢轨的轨头分别嵌入三根所述钢轨形成的两条缝隙中，形成二扣三的结构，分别在所述吊轨枕两端的两对所述u型卡条之间沿所述既有线延伸的方向放置三根所述钢轨，其中两根所述钢轨的轨底放置在所述吊轨枕上，另外一根所述钢轨的轨头嵌入两根所述钢轨形成的缝隙中，形成一扣二的结构；最后将所述连接盖铁套入同一对所述u型卡条位于所述吊轨枕同一侧的两端并通过螺栓紧固，回填所述道砟并捣固。
20.进一步地，开始施工时，采用全站仪对所述既有线进行水平位移和断面沉降变形监测，检测数据达到预警值时，调整沉降变形处的高度。
21.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
22.图1为实施例1所述的既有线的加固施工分区示意图；
23.图2为实施例1所述的既有线的主体加固施工区注浆孔布设示意图；
24.图3为实施例1所述的既有线的局部加固施工区注浆孔布设示意图；
25.图4为实施例1所述的既有线地下无涵管且路基边坡无隆起的路段的横向截面图；
26.图5为实施例1所述的既有线地下有涵管且路基边坡无隆起的路段的横向截面图；
27.图6为实施例1所述的既有线地下无涵管且路基边坡有隆起的路段的横向截面图；
28.图7为实施例1所述的既有线的局部加固施工区的横向截面图。
29.其中，既有线1，路基2，路基边坡201，坡脚线202，隆起203，路面3，道砟4，路肩5，涵管6，加固施工区7，主体加固施工区701，局部加固施工区702，吊轨梁8，光缆9，电缆10，注浆孔组11，第一注浆孔组1101，
①
号孔11011，
②
号孔11012，第二注浆孔组1102，
③
号孔11021，
④
号孔11022，第三注浆孔组1103，
⑤
号孔11031，
⑥
号孔11032，
⑦
号孔11033，第四注浆孔组1104，
⑧
号孔11041，第五注浆孔组1105，
⑨
号孔11051，
⑩
号孔11052。
具体实施方式
30.实施例1
31.本实施例提供一种岩溶地区重载铁路既有线1加固施工方法，用于对东山边水阳江特大桥上跨的皖赣铁路既有线1的加固施工。东山边水阳江特大桥以一联(40+72+40)m转体连续梁上跨皖赣铁路既有线1，转体连续梁的两个主墩位分别位于皖赣铁路既有线1的两侧，墩位处于岩溶段落，岩溶属浅层覆盖型，中小型串球状洞穴发育，属中等发育。为确保营业线施工安全，需要对皖赣铁路既有线1进行加固施工。
32.本次加固施工涉及皖赣铁路既有线1(以下简称既有线1)总长150m(k90+335～k90+485)，请参阅图1和图2，既有线1两侧埋设有电缆10和光缆9，既有线1下穿有涵管6，既有线1为单线非电气化普速干线有砟铁路，钢轨类型为60kg/m，ⅱ型枕木，既有线1的路基2为单线路基2，路基2设置在路面3上，路基2顶面宽7.6m、填高2.1m、坡脚线202宽12m，路基2顶面堆有道砟4，道砟4两侧的路基2顶面作为路肩5，部分路基边坡201隆起203呈小山丘状，既有线1下方存在涵管6。
33.本实施例所述的一种岩溶地区重载铁路既有线1加固施工方法，包括以下步骤：
34.对既有线1进行地下洞体探测，根据地质物探结果，如图1所示，确定了加固施工区7包括一个主体加固施工区701和两个局部加固施工区702，其中两个局部加固施工区702分别位于主体加固施工区701的两侧，对施工区域进行场地平整，采用全站仪对既有线1的路基2沉降变形、路基2的横向和纵向水平位移、轨道的沉降变形、轨道的横向和纵向水平位移等进行全天候实时监控，监测数据可在监控中心进行实时访问，数据达到预警值时应将预警信息反馈至施工方，分析数据变换可能的原因，当数据达到报警值时监控中心自动报警，施工方立即停止施工，现场人员成立专项应急小组进行应急处置。其中，全站仪的监测点(图未示)设置在加固施工区7内，采用稳定性较高的l型小棱镜(图未示)，在既有线1延伸的方向上，每隔2米在贴近铁轨两侧的道砟4上分别布设一个监测点，每隔6米在两侧的路肩5上和两侧的坡脚处分别布置一个监测点；监测点布设时，采用长度不小于1.5m，直径不小于3cm的长钢钎扣套l型小棱镜、外套pvc管并用混凝土浇筑的方法，将监测点布设于路基2两
侧的道砟4之中，其中长钢钎砸入至少1m以下地面。监测周期从吊轨梁8安装完毕开始，并且在既有线1加固施工完成后继续监测不少于6个月，初期监测频率为2小时监测1次，注浆完成后改为1天监测1次，既有线1加固施工完成后进一步改为1周监测1次，当数据达到报警值时应加密频率为30分钟监测1次。
35.如图1和图4所示，在既有线1上设置吊轨梁8，使吊轨梁8穿过所有加固施工区7域，总长度为150m，对应既有线1的k90+335～k90+485段，设置吊轨梁8前，需在拟设置吊轨梁8的既有线1的两侧设置防护网；所述吊轨梁8包括若干钢轨(图未示)、若干吊轨枕(图未示)、若干u型卡条(图未示)和若干连接盖铁(图未示)，u型卡条的两端设有螺纹，连接盖铁设有两连接孔，连接孔的距离与u型卡条两端的距离相等，连接孔的孔径大于u型卡条两端的外径；钢轨为p43钢轨，u型卡条采用22钢筋，连接盖板采用厚度1cm的q235钢板；吊轨梁8的安装方法为：将既有线1的道砟4挖出至铁轨枕以下5cm，将吊轨枕穿设在既有线1下并位于相邻的两铁轨枕之间，在吊轨枕的中部和两端分别套设三对u型卡条，在吊轨枕中部的两u型卡条之间沿既有线1延伸的方向放置五根钢轨，其中三根钢轨的轨底放置在吊轨枕上，另外两根钢轨的轨头分别嵌入三根钢轨形成的两条缝隙中，形成二扣三的结构，分别在吊轨枕两端的两对u型卡条之间沿既有线1延伸的方向放置三根钢轨，使吊轨枕两端的吊轨梁8与相邻铁轨的距离为200mm，其中两根钢轨的轨底放置在吊轨枕上，另外一根钢轨的轨头嵌入两根钢轨形成的缝隙中，形成一扣二的结构；最后将连接盖铁套入同一对u型卡条位于吊轨枕同一侧的两端并通过螺栓紧固，回填道砟4并捣固。其中，前述11根钢轨的长度均为150m，在本实施例中，为了便于施工，将前述11根钢轨平均分为12段，每段12.5米，逐段进行施工。施工期间，相应路段限速25km/h。
36.通过人工开挖十字探沟探明既有线1的光缆9和电缆10的位置，将光缆9和电缆10人工开挖出来后进行套管保护，如图2所述，将光缆9和电缆10迁改至既有线1路肩5的两外侧固定，并设置警示标识。
37.如图2-7所示，在加固施工区7域内布设若干注浆孔组11，若干注浆孔组11均由若干注浆孔组成，若干注浆孔组11包括若干第一注浆孔组1101、若干第二注浆孔组1102、若干第三注浆孔组1103、若干第四注浆孔组1104和若干第五注浆孔组1105，若干第一注浆孔组1101、若干第二注浆孔组1102、若干第三注浆孔组1103、若干第四注浆孔组1104和若干第五注浆孔组1105均沿既有线1延伸的方向延伸；第一注浆孔组1101、第五注浆孔组1105和第二注浆孔组1102由坡顶到坡脚依次设置在路基边坡201处，第三注浆孔组1103位于坡脚处，第四注浆孔组1104位于地面处，在既有线1的横向截面上，除既有线1两侧的两第一注浆孔组1101外，相邻的各注浆孔组11间的距离均为2m；如图4所示，在主体加固施工区701地下无涵管6且路基边坡201无隆起203的路段，仅设置若干第一注浆孔组1101、若干第二注浆孔组1102、若干第三注浆孔组1103和若干第四注浆孔组1104，相邻的第一注浆孔组1101之间的距离为0.8m，第一注浆孔组1101包括相邻设置的
①
号孔11011和
②
号孔11012，相邻的第二注浆孔之间的距离为0.8m，第二注浆孔组1102包括相邻设置的
③
号孔11021和
④
号孔11022，相邻的第三注浆孔组1103之间的距离为0.6m，第三注浆孔组1103包括依次相邻设置的
⑤
号孔11031、
⑥
号孔11032和
⑦
号孔11033，第四注浆孔组1104之间的距离为0.8m，第四注浆孔组1104包括
⑧
号孔11041；其中，所述
⑦
号孔11033的目的是进一步加固既有线1的路基2，所述
⑧
号孔11041的深度应比所述东山边水阳江特大桥墩位的注浆孔深度深5m，目的
是加固及封闭既有路基2下方的深层地质，防止墩位加固施工时钻孔桩钻孔过程中充填溶洞的充填物流入既有地基下方出现孔洞陷穴，如图5所示，在主体加固施工区701地下有涵管6且路基边坡201无隆起203的路段，为避让涵管6，若干注浆孔组11的设置方式做出调整：第一注浆孔组1101仅设置
①
号孔11011，不设置第二注浆孔组1102，第三注浆孔组1103中
⑤
号孔11031和
⑥
号孔11032并入第四注浆孔组1104内，以避让涵管6为主，基于此可不设置部分注浆孔，额外地，在涵管6两侧的路基边坡201处布设若干第五注浆孔组1105，第五注浆孔组1105包括
⑨
号孔11051和
⑩
号孔11052，第五注浆孔组1105与涵管6顶板之间的距离为2m；如图6所示，在主体加固施工区701地下无涵管6且路基边坡201有隆起203的路段，若干注浆孔组11的设置方式做出调整：取消路基边坡201隆起203处注浆孔的布设，在本实施例中，隆起203处对应第一注浆孔组1101，故在隆起203处不进行第一注浆孔组1101的布设，为了保障注浆加固施工效果，在隆起203处对应的另一侧路基边坡201处的各第一注浆孔组1101中额外布设一个
①
号孔11011。
38.如图3和图7所示，在局部加固施工区702，若干注浆孔组11的设置方式做出调整：相邻的第一注浆孔组1101之间的距离调整为1.4m，相邻的第二注浆孔之间的距离修改为1.8m，第二注浆孔组1102仅设置
③
号孔11021，相邻的第三注浆孔组1103之间的距离修改为1.8m，第三注浆孔组1103仅设置
⑦
号孔11033，不设置第四注浆孔组1104。
39.请参阅图4-7，在若干注浆孔处钻孔注浆，钻孔注浆时，在既有线1延伸的方向上，若干注浆孔组分批次进行钻孔，不在同一批次进行相邻的注浆孔组11的钻孔，即将同一组注浆孔组11分为一序孔和二序孔，先进行一序孔的注浆，再进行二序孔的注浆。在既有线1的横向截面上，由既有线1的外侧到既有线1的内侧进行钻孔注浆，例如在主体加固施工区701地下无涵管6且路基边坡201无隆起203的路段，注浆顺序为：第四注浆孔组1104一序孔、第三注浆孔组1103一序孔、第二注浆孔组1102一序孔、第一注浆孔组1101一序孔，第四注浆孔组1104二序孔、第三注浆孔组1103二序孔、第二注浆孔组1102二序孔、第一注浆孔组1101二序孔；注浆时，在既有线1的横向截面上，第一注浆孔组1101中的注浆孔的末端和第二注浆孔组1102中的注浆孔的末端相对式地延伸至路面3下，第三注浆孔组1103中的注浆孔的末端延伸的方式包括相对式地延伸至路面3下以及垂直于路面3向下延伸，第四注浆孔组1104中的注浆孔的末端垂直于路面3向下延伸；第五注浆孔组1105中的注浆孔的末端相对式地延伸至涵管6另一侧的路面3下；其中，第一注浆孔组1101的注浆压力为0.2-0.3mpa，第二注浆孔组1102的注浆压力为0.3-0.5mpa，第三注浆孔组1103的注浆压力为0.5mpa，第四注浆孔组1104的注浆压力为0.5-1mpa。注浆时，各孔的角度可根据各注浆孔的注浆扩散范围进行调整，避免存在注浆盲区。
40.在本实施例中，钻孔注浆采用多功能地质钻机进行，为后退式分段注浆，注浆分段步距100cm，注浆开始时，选取最外侧的第四注浆孔组1104作为试验点进行工艺性试验，确定注浆工艺为前述工艺，然后进行钻孔取芯验证注浆效果，验证和确定地质情况、溶洞分布、地下水位，钻孔速度、角度、浆液水灰比、注浆压力、注浆量、终注持续时间、压力和持压注浆量等施工参数。
41.注浆完成后，应对注浆效果进行检验，注浆结束28d后采用钻孔取芯法、压水试验(只用于
⑤
～
⑧
号孔11041)、瞬态面波法和电测深法对注浆效果进行检验。拆除防护网，将电缆10和光缆9恢复至原位，拆除吊轨梁8。
42.本实施例所述的一种岩溶地区重载铁路既有线1加固施工方法，成功给出了在具有地下管道、地表具有隆坡的复杂既有地基进行加固施工的方法，该方法不影响车辆通行、对既有地基破坏小、不破坏光缆9和电缆10有效提高了既有地基的稳固性，具有安全、可靠、成本低的优点。
43.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，则本发明也意图包含这些改动和变形。