专利名称：既有线路基强化施工方法
技术领域：
本发明属于道路施工技术领域，更具体地涉及一种既有线路基强化施工方法。
背景技术：
既有线路基由于受修建时技术和经济条件的限制，填筑压实标准往往较低。随着 客货运量和机车车辆轴重的增加，既有线路基易出现翻浆冒泥、下沉和外挤等各种病害。这 些病害严重影响了线路的稳定性，增加了铁路养护维修工作量，缩短了轨道上部结构的使 用寿命，是影响铁路运输安全和阻碍铁路运输能力提高的主要原因。在既有线列车提速和载重增加的情况下，路基荷载条件发生变化，线路维修中除 对路基病害进行整治外，还需要对部分路基采取加固措施，提高承载能力。但是由于既有线 运力和运能十分紧张，使用不干扰线路运行的方法对既有线的路基加固，是当前急需解决 的重大问题。在不影响线路运行的情况下对既有线路基进行加固的现有技术主要包括水平旋 喷桩、单液浆，双液注浆、搅拌桩等施工方法，其中以水平旋喷桩和搅拌桩方法得到了较为 广泛的应用。然而，水平旋喷桩方法的施工难度大，并且由于喷嘴压力和地层土质不均勻 等，容易造成成桩不均勻、旋喷桩桩径难以达到设计要求，以及旋喷桩体强度增长缓慢等问 题。尤其是，对于压实度较高的路基填料、密实至中密实砂类土和大粒径卵石地层来说，旋 喷桩的冒浆量大，浪费水泥并影响环境，同时强度增长慢，会影响线路的正常运行。另外，搅 拌桩则由于机械功率不够和机具垂直打受其高度的影响，操作不方便，同时也无法适应上 述特定的路基条件。因此，迫切需要一种能够快速强化既有线铁路路基的施工方法，其能够适应于各 种不同的路基状况和地质条件，显著提高设备的施工速度，加快浆液的固化，得到良好的固 化效果。
发明内容
针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种对既有线铁路路基进 行强化的施工方法，其能够在不影响列车运行的情况下实现加固体的快速强化。另外，该方 法还具有加固质量可靠，施工简单方便，以及环境污染小的特点。根据本发明的方法，其包括以下步骤步骤A 将在周向上设有至少一个可伸缩螺旋叶片的钻头在路基边坡上定位，使 得钻头的轴线方向相对于水平面形成角α ；步骤B:采用回转钻孔的方式开孔，当所述钻头开孔到预定深度时所述螺旋叶片 从钻头中伸出，破碎钻孔周围的土体；所述的预定深度优选为0. 5m ；步骤C 钻孔到预定的设计深度；步骤D 当钻孔结束后，在保持所述螺旋叶片搅动土体的同时，利用钻杆注入浆 液，同时提升钻头直到提升到孔口 ；
步骤E 重复上述步骤C和D，形成一个所述注浆搅拌桩；和步骤F:重复上述步骤A到E，形成所需网格状分布的注浆搅拌桩。在一个例子中，在距所述路基表面一定垂直距离处布置第一行注浆搅拌桩，该距 离优选为1. Om ；之后，在沿边坡方向距上一行注浆搅拌桩为一定距离处布置后续各行注浆 搅拌桩，该距离优选为2.0m。在各行注浆搅拌桩中，角α为15°。在一个优选实施例中，在第一行注浆搅拌桩中的每两个桩之间的中点位置处布置 了加密桩。各加密桩相对于水平面形成为一个小于角α的角β，在一个例子中角β为 5°。在另一个优选实施例中，在沿线路方向上，每一行注浆搅拌桩中各桩之间的间隔 为3m，并且每一行注浆搅拌桩中各桩与相邻行注浆搅拌桩中的对应桩在线路方向上错开地 布置，优选为每一行注浆搅拌桩中各桩正好处于相邻行注浆搅拌桩中两个最接近桩之间的 中点位置。根据一个例子，同一侧边坡上的所有注浆搅拌桩均终止于路基中心线与另一边坡 之间的一个虚拟坡面处，所述虚拟坡面具有比所述边坡更陡的坡率。优选地，搅拌桩在垂直 方向上终止于一个处于路基的原底线下方的虚拟平面。在一个例子中，所述浆液为水泥浆液和水玻璃的混合液，其按照体积比1 1的比 例使用；所述水泥为325#以上普通硅酸盐水泥，在水泥浆中，水与水泥的质量比为0.7 1 到1 1，优选为0. 8 1。根据本发明的方法，在施工过程中，同一行的搅拌桩应隔桩施工。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实 施例一起用于解释本发明，但不构成对本发明实施方式的任何限制。在附图中图1以垂直于既有线路基的剖面的形式显示了根据本发明方法的斜向搅拌桩布 置示意图；和图2根据本发明方法的注浆搅拌桩的施工立面图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实 施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。图1显示了一条既有线铁路的路基10的横截面，包括路肩2和需要强化的左右两 条边坡4。边坡4的坡率例如处于1 1.50到1 1.75之间的范围内。根据本发明的既有线路基强化施工方法包括以下步骤(1)步骤A 钻头定位。钻机(未示出)在路基4上定位，使得钻机的搅拌注浆钻 头准确定位在需要打桩的位置，同时保证钻头的轴线方向相对于水平面形成一个斜向下的 角α。在一个实施例中，角α可取自5°到15°的范围内。钻头带有布置在其周向上的多 个螺旋叶片，在一个实施例中，钻头包括三个沿周向均勻布置的螺旋叶片。这些叶片以可伸 缩的方式设置在钻头内，在工作时伸出到钻头周边表面之外。(2)步骤B 开孔。在钻机定位后，注浆搅拌转头采用回转钻孔的方式沿上述方向开孔。当钻头开孔到一定深度、优选为0. 5m时，螺旋叶片从钻头中伸出，开始破碎钻孔周围 的土体。通过螺旋叶片的破碎作用，使得钻头能够更容易地在密实砂类土和大粒径卵石地 层等地质条件下搅动、切削和进尺，从而提高了钻头的工作进度。(3)步骤C 钻孔。钻头前进开孔，同时螺旋叶片也同步地前进破碎土体，直到达到 预定的设计深度。(4)步骤D 钻头提升。当钻孔结束后，在保持螺旋叶片搅动土体的同时，利用钻杆 注入浆液，同时提升钻头到孔口。根据本发明，该注浆可借助双液高压泵来进行。也就是说，浆液在回转钻进钻头中 从螺旋叶片一侧喷出，喷射出的水泥浆液使周围经螺旋叶片切碎的土体混合，浆液进一步 沿破坏土体，并且进入裂隙而深入土体中，形成水泥土和土加固土体。因此，可以得到非常 理想的的加固效果。在一个实施例中，浆液为水泥浆液和水玻璃的混合液，其按照体积比1 1的比例 使用；水泥采用的是325#以上普通硅酸盐水泥；在水泥浆中，水与水泥的质量比为0.7 1 到 1 1。(5)步骤E 搅拌注浆成桩。重复上述步骤C和D，即执行二搅拌二注浆的工艺，形 成搅拌桩。在一个实施例中，搅拌桩的桩径为0. 5m，每延米水泥用量至少为210Kg。至此，完成了 一个搅拌桩的施工。下面参照图1并结合图2来介绍搅拌桩的布置形式。通常来说，在每侧边坡上将 形成一系列网格状的搅拌桩，每行搅拌桩中包含若干个桩。如图所示，搅拌桩1自路肩2以下垂直距离为Sl的深度处开始在路基的两边坡侧 上沿线路的行进方向成行地状布置。两条边坡上的搅拌桩布置围绕路基的中心线对称，因 此下面将仅介绍一条边坡上的搅拌桩布置。搅拌桩1沿边坡4方向形成多行，在图2中为简明起见示意性地显示了 9行搅拌 桩1。对于第一行搅拌桩来说，其距路肩2的垂直距离Sl = 1. 0m，其与水平面所形成的角 α例如可选择为15°。为了在最邻近路基2的位置提供更好的加固效果，在第一行搅拌桩 中的每两个桩之间的中心位置处还添加了加密桩3。加密桩3与水平面形成的角β通常小 于角a。根据本发明的一个实施例，当角α取15°时，角β例如可取5°。之后，每行搅 拌桩与上一行搅拌桩之间的沿边坡方向上的间隔S2设定为一个大于Sl的值，在一个优选 实施例中S2 = 2.0m。对于后续各行中的搅拌桩来说，各搅拌桩与水平面形成的角α均可 选择为15°。同时，在每行搅拌桩中，相邻两个搅拌桩沿线路方向上的间隔为Li，在一个优选实 施例中L1 = 3. 0m。根据本发明，相邻两行搅拌桩之间的各搅拌桩呈交错地布置，即沿线路 延伸方向看去，一行搅拌桩中的各搅拌桩处于相邻行搅拌桩中的两个搅拌桩之间。根据一 个优选实施例，一行搅拌桩中的各搅拌桩正好处于相邻行搅拌桩中的两个邻近搅拌桩的中 间位置点处。这样，当Ll = 3. Om时，各搅拌桩1在线路行进方向上与相邻行搅拌桩中的最 邻近搅拌桩的距离L2 = 1.5m。这种交错式的桩布置使得能非常显著地提高加固的效果。如图1清楚地示出，同一侧边坡上的所有搅拌桩的末端均终止于一虚拟坡面5上。 对于一条边坡来说，该虚拟坡面5处于路基2的中心线和另一条边坡之间，其坡率小于边坡的坡率。对于边坡4的坡率处于1 1.50到1 1.75的范围内的图示实施例来说，该虚 拟坡面5的坡率例如可为1 1。通过这种设置，能够进一步地提高加固的效果。此外，对于最下方几行搅拌桩来说，所有搅拌桩在垂直方向上终止于一虚拟平面 P。该平面P应处于路基的原底线之下，优选超过路基原底线1.0m。通过这种方式，路基的 加固程度进一步提高。在施工过程中，对于同一行搅拌桩来说，应当按照隔桩的方式进行施工。在路基强 化施工完毕，恢复坡面防护。与现有技术相比，本发明的既有线路基强化施工方法可使土体密实度粘聚力等主 要物理指标得到极大改善，土体抗压强度达到3_6Mpa，有效地改善了既有线路基问题。浆 液沿裂隙的适当渗透，还可进一步加固搅拌桩周围土层，提高力学强度。加固体强化后，可 以立刻恢复行车，不影响铁路运力。除此之外，本发明的方法还特别适用于压实度较高的路 基、填料为密实/中密实的砂类土以及大粒径卵石的地层中。容易理解，虽然上面是结合铁路线路来对本发明进行的说明，然而本发明可同样 地应用于公路、城铁线路等其它道路的加固。最后应说明的是以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明 的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术 人员来说，依然可以对前述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。
权利要求
1.一种既有线路基强化施工的方法，其中在路基边坡上布置一系列网格状分布的注浆 搅拌桩，所述方法包括步骤A 将在周向上设有至少一个可伸缩螺旋叶片的钻头在路基边坡上定位，使得钻 头的轴线方向相对于水平面形成角α ；步骤B 采用回转钻孔的方式开孔，当所述钻头开孔到预定深度D时所述螺旋叶片从钻 头中伸出，破碎钻孔周围的土体； 步骤C 钻孔到预定的设计深度；步骤D 当钻孔结束后，在保持所述螺旋叶片搅动土体的同时，利用钻杆注入浆液，同 时提升钻头到孔口；步骤E 重复上述步骤C和D，形成一个所述注浆搅拌桩；和 步骤F 重复上述步骤A到Ε，形成所需网格状分布的注浆搅拌桩。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在沿垂直方向距所述路基表面为Sl的位置处布置第一行注浆搅拌桩； 在沿边坡方向距上一行注浆搅拌桩为S2的位置处布置后续各行注浆搅拌桩，其中S2 > Si。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于， α = 15°，和 / 或，Sl = 1. 0m，且 S2 = 2. Om0
4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，在第一行注浆搅拌桩中的每 两个桩之间的中点位置处布置加密桩，各加密桩相对于水平面均形成5°角。
5.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，每一行注浆搅拌桩中各桩之 间沿线路方向的间隔为:3m。
6.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，每一行注浆搅拌桩中各桩与 相邻行注浆搅拌桩中的对应桩在线路方向上错开地布置。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，每一行注浆搅拌桩中各桩正好处于相邻 行注浆搅拌桩中两个最接近桩之间的中点位置。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，同一侧边坡上的所有注浆搅 拌桩终止于路基中心线与另一边坡之间的一个虚拟坡面处，所述虚拟坡面具有比所述边坡 更陡的坡率。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述搅拌桩在垂直方向上终止于一个处 于路基的原底线下方的虚拟平面处。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述浆液为水泥浆液和水玻 璃的混合液，其按照体积比1 1的比例使用。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述水泥为325#以上普通硅酸盐水泥， 在水泥浆中，水与水泥的质量比为0.7 1到1 1。
12.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述预定深度D为0.5m。
全文摘要
本发明提出了一种对既有线铁路路基进行强化的施工方法，包括将在周向上设有至少一个可伸缩螺旋叶片的钻头在路基边坡上定位；采用回转钻孔的方式开孔，当钻头开孔到预定深度时螺旋叶片从钻头中伸出，破碎钻孔周围的土体；钻孔到预定深度；当钻孔结束后，在保持螺旋叶片搅动土体的同时利用钻杆注入浆液，同时提升钻头直到提升到孔口；重复上述步骤，直到形成所需网格状分布的注浆搅拌桩。根据本发明的方法能够在不影响列车运行的情况下实现加固体的快速强化。另外，该方法还具有加固质量可靠，施工简单方便，以及环境污染小的特点。
文档编号E02D5/46GK102127890SQ201110080058
公开日2011年7月20日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者余志武, 李晓建, 牛建东, 王连俊, 薛继连, 黄友汉 申请人:湖南恒盾岩土工程注浆科技有限公司