既有铁路、公路路基工程软弱地基加固方法

摘要

一种既有铁路、公路路基工程软弱地基加固方法，它包括如下步骤：在待加固路基的边坡与坡脚上施工垂直旋喷桩；待垂直旋喷桩凝固后，在所述边坡上采用钻机钻出向轨道中心线侧倾斜的浇注孔，所述浇注孔伸入软土地基中；在所述浇注孔内进行花管注浆，浇注孔内的浆料向地基四周渗透，凝固后与垂直旋喷桩及地基形成一体式加固块，即完成铁路、公路路基工程软弱地基的加固。本发明所采用的垂直旋喷桩联合花管注浆复合技术与传统的单一技术相比不需要施工过渡，不中断行车，不存在加固盲区，充分发挥了两者的优势，安全质量可控。

说明书

技术领域

本发明涉及铁道施工技术领域，具体地指一种既有铁路、公路路基工程软弱地基加固方法。

技术背景

目前，在软弱地基上进行既有铁路、公路路基工程升级改造或既有路基出现沉降过大和不稳定等病害时，一般采取施工便线进行临时过渡，确保交通运输的正常进行，然后对既有路基进行挖除换填或地基加固处理，这种情况下，地基处理措施选择性较强，方案多，易于实施。然而对于城区或无施工便线过渡条件，且施工过程中不能中断车辆正常营运时，常规的地基处理措施很难满足要求，要么是施工设备的作业空间大而影响行车，要么是存在加固盲区而影响加固效果，降低工后沉降和安全稳定系数。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术方案，提供一种在不影响行车运营的情况下对既有铁路、公路路基工程软弱地基加固方法，且不存在加固盲区。

为实现此目的，本发明所设计的既有铁路、公路路基工程软弱地基加固方法，它包括如下步骤：

1)在待加固路基的边坡与坡脚上施工垂直旋喷桩；

2)待垂直旋喷桩凝固后，在所述边坡上钻出向轨道中心线侧倾斜的浇注孔，所述浇注孔伸入软土地基中；

3)在所述浇注孔内进行花管注浆，浇注孔内的浆料在地基中向四周渗透，凝固后与垂直旋喷桩及地基形成一体式加固块，即完成铁路、公路路基工程软弱地基的加固。

在所述步骤1)中，首先施工轨道中心线侧一排垂直旋喷桩，然后依次向坡脚侧施工每排垂直旋喷桩。

在所述步骤3)中，首先进行坡脚侧一排浇注孔的花管注浆，然后依次向轨道中心线侧花管浇注每排浇注孔。

在所述步骤1)前，在路肩设置观测桩，并在坡脚外设置两排观测桩。

所述垂直旋喷桩的桩径范围为0.5～0.6m，垂直旋喷桩的纵向间距范围≤3～4倍垂直旋喷桩的桩径；所述垂直旋喷桩在横向为错层布置。

所述浇注孔伸入持力层至少0.5m，浇注孔的纵向间距≤2m，浇注的浆液填充地基孔隙率的范围为30～40％。

施工期间，每隔两小时对观测桩测量一次，观测桩测量的沉降和隆起量应≤3～5mm，观测桩测量的水平位移应≤5mm。

边坡上的垂直旋喷桩施工时采用跳桩施工，沿纵向间隔3～5根桩位进行垂直旋喷桩施工，避免孔隙水压力叠加，影响建筑物安全。

施工垂直旋喷桩采用单重管法，垂直旋喷桩桩端进入硬层≥0.5m，垂直旋喷桩桩顶停浆面位于地表硬壳或褥垫层下；喷射浆液材料选用P042.5普通硅酸盐水泥浆，水灰比为0.8∶1，在标准养护条件下28天龄期立方体水泥土抗压强度至少为2.0Mkpa。

花管注浆采用跳孔施工，沿纵向间隔2浇注孔进行花管注浆。

本发明采用旋喷桩联合花管注浆复合技术对既有铁路、公路路基工程软弱路基进行加固处理，它具有如下优点：

(1)在既有边坡及坡脚地段采用的垂直旋喷桩加固，因旋喷桩机具设备小，不影响正常的火车营运；同时可采用引孔的方式，可以克服粗颗粒填料难以穿透的难题。

(2)在边坡上采用引孔的方式进行花管注浆，不仅可以避免行车干扰，还可以对垂直旋喷桩加固盲区实施加固处理。

(3)采用跳桩施工方法，可避免因垂直旋喷桩和花管注浆施工压力大而对路基产生抬道和造成既有构筑物变形等问题；

综上所述，垂直旋喷桩联合花管注浆复合技术与传统的单一技术相比不需要施工过渡，不中断行车，不存在加固盲区，充分发挥了两者的优势，安全质量可控。

附图说明

图1为本发明中既有铁路、公路路基工程软弱地基加固后的一种结构示意图；

图2为本发明中既有铁路、公路路基工程软弱地基加固后的另一种结构示意图；

图3为本发明中垂直旋喷桩布置方式示意图；

图4为本发明既有铁路、公路路基工程软弱地基加固后的俯视结构示意图。

其中，1-边坡、2-坡脚、3-轨道中心线、4-浇注孔、5-垂直旋喷桩、6-即有的碎石注浆桩、7-地基。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

一种既有铁路、公路路基工程软弱地基加固方法，它包括如下步骤：

1)在待加固路基的路肩设置观测桩，并在坡脚外2m和10m处各设置一排观测桩，观测桩的纵向间距为10m。

2)在待加固路基的边坡1与坡脚2上施工垂直旋喷桩5，施工过程中，首先施工轨道中心线3侧一排垂直旋喷桩5，然后依次向坡脚2侧施工每排垂直旋喷桩5，这种施工方式可以减少垂直旋喷桩5施工给路基本体带来的形变影响。边坡1上的垂直旋喷桩5施工时采用跳桩施工，沿纵向间隔3～5根桩位进行垂直旋喷桩5施工，避免孔隙水压力叠加，影响建筑物安全。

3)待垂直旋喷桩5凝固后，在边坡1上采用钻机钻出向轨道中心线3侧倾斜的浇注孔4，浇注孔4伸入软土地基中；

4)在所述浇注孔4内进行花管注浆，浇注孔4内的浆料在地基7中向四周渗透，凝固后与垂直旋喷桩5及地基7形成一体式加固块，花管注浆过程中，首先进行坡脚2侧一排浇注孔4的花管注浆，然后依次向轨道中心线3侧花管浇注每排浇注孔4，这种花管浇注方式确保在地基加固区受浆液更多。花管注浆采用跳孔施工，沿纵向间隔2浇注孔进行花管注浆，上述步骤后即完成如图1～4所示的铁路、公路路基工程软弱地基的加固；

5)后期施工质量检验，垂直旋喷桩5施工完成28天后，按1％的频次进行开挖检查及钻孔取芯检测，对加固质量进行评价，花管注浆的质量检测主要依赖于过程控制，注入规定的设计浆量或达到规定的注浆压力，做好路肩观测桩和坡脚观测桩的位移变形观测，根据观测结果进行地基加固效果的综合评估，以此判定地基加固效果和质量。

上述施工期间，为确保施工期间的线路营运安全，每隔两小时对观测桩测量一次，观测桩测量的沉降和隆起量应≤3～5mm，观测桩测量的水平位移应≤5mm。并且注意施工垂直旋喷桩5和浇注孔4时避开即有的碎石注浆桩6。

上述技术方案中，垂直旋喷桩5的桩径范围设计为0.5～0.6m，并保证垂直旋喷桩5的纵向间距范围≤3～4倍垂直旋喷桩5的桩径；垂直旋喷桩在横向为错层布置。

上述技术方案中，浇注孔4伸入持力层至少0.5m，浇注孔的纵向间距≤2m，浇注的浆液填充地基孔隙率的范围为30～40％。

具体来说本发明对垂直旋喷桩5的施工有如下技术要求：

1.严格按照设计垂直旋喷桩5桩位、桩径和桩长施工，桩位允许偏差为±5cm，桩径和桩长不小于设计值，垂直度偏差不大于1.5％。喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m。水泥浆应按工艺试验成果配制，不得随意改变，并需严格过滤；旋喷过程中应防止水泥浆沉淀，宜随制随用。

2.垂直旋喷桩5施工应先用射水、锤击、振动等方法成孔或另用钻机成孔，当喷射注浆管贯入土中，喷嘴达到设计标高时，即可喷射注浆。在喷射注浆参数达到规定值后，随即按旋喷的工艺要求，提升喷射管，由下而上喷射注浆。当拆卸钻杆或因故停喷后续喷时，应重复旋喷不小于100mm。旋喷过程中出现压力骤然下降、上升、孔口冒浆量超过20％或完全不冒浆时，应查明原因及时处理。

3.施工垂直旋喷桩采用单重管法，垂直旋喷桩桩端进入硬层≥0.5m，垂直旋喷桩桩顶停浆面位于地表硬壳或褥垫层下；喷射浆液材料选用P042.5普通硅酸盐水泥浆，水灰比为0.8∶1，在标准养护条件下28天龄期立方体(70.7mm×70.7mm×70.7mm)水泥土抗压强度至少为2.0Mkpa。

4.停浆面以下5m范围的压力控制在12～15MPa以内，再往5m以下的压力控制在20～23MPa。当因压力过大导致路基产生明显抬升时，应降低压力。

本发明对花管注浆施工有如下技术要求：

1.在边坡处采用Φ75mm的钻探引孔，孔深以进入软土地层内2m为准，将Φ50mm的花管按规定角度击入设计深度。孔深的误差范围为0.5m；孔径及倾角的误差范围严格控制在1％以内。

2.花管注浆前准备：a、设搅拌站：在施工段就近选取少占地、地势高、平坦、环境影响小、运输方便的位置设置搅拌站。尽量减少耗费、压力损失。b、备料：采用P042.5矿渣硅酸盐水泥。c、安装电磁流量计。d、调试注浆设备。

3.采用一次性注浆。注浆一经开始应连续进行，力求避免中断。水泥浆液配比一般为0.75∶1，要求采用P042.5矿渣硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其各项指标应符合现行的国家标准。

4.花管注浆施工时优选间隔10m，并严格控制注浆速度和注浆量，注入设计的水泥浆液量即可终孔，注浆流量一般为10～15L/min。注浆压力：花管注浆施工间隔10m以上一般采用0.2～0.4Mpa，花管注浆施工间隔10m以下一般采用0.4～0.6Mpa。必要时采用增加减水剂，加速凝固。

5.终止注浆条件应满足下列条件之一：注浆量达到设计要求；花管注浆施工间隔10m以下注浆压力达到0.5MPa，持续注浆10分钟；花管注浆施工间隔10m以上注浆压力达到0.2MPa，持续注浆10分钟。满足终孔条件时，应闭浆10～20min，避免浆液回流。

6.及时加强对既有构筑物的变形监测，出现异常时应立即停止施工，分析原因，调整施工方案。

根据上述技术方案，在具体施工中可以采用如图1和图2所示的两种结构的加固方法，其中图1为轨道中心线3两侧的花管浇注孔在地基内交错布置呈网状，并且花管浇注孔和垂直旋喷桩5也交错布置，这种布置方式适合对以前已经进行过碎石桩加固处理的地基发生病害后再次进行加固处理。图2为轨道中心线3两侧的地基内花管浇注和垂直旋喷桩5分离布置，靠近轨道中心线3侧的边坡上布置两排浇注孔并花管浇注，靠近坡脚2的边坡1和坡脚2上布置三排垂直旋喷桩5，这种布置方式适合天然地基条件下(即以前没有进行过加固处理的地基)的软弱地基加固。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。