一种路基预应力加固强化方法技术

本发明专利技术公开了一种路基预应力加固强化方法，步骤是：①垂直于线路方向，在路基的一侧向路基内水平钻小直径孔，并穿透路基；②将预应力钢筋的一端通过连接器与钻杆的一端连接；③通过钻杆的引领，将预应力钢筋穿过路基；④将预应力钢筋的两端分别穿入侧压力板预留的锚固孔；⑤预应力钢筋的一端与侧压力板固结，另一端通过侧压力板的锚固孔与锚具连接；⑥通过锚具张拉预应力钢筋，增大路基土的水平压应力并使路基边坡受到侧压力板的强制约束，形成与路基共同工作的预应力整体结构。具有施工时不需要中断行车、各构件均可预制、预应力能有效地改善路基土的应力状态、路基边坡的稳固性显著提高，形成的预应力路基结构抗动力和抗震性能得到明显改善。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种路基加固强化方法，具体涉及一种路基预应力加固强化方法，尤其是对既有铁路路基的快速强化提升。
技术介绍
长期以来，为解决运量与运能不足的矛盾，我国铁路部门先后采用了提高货车轴重、加大行车密度、增加列车编组等方式提高运能，然而，面对我国幅员辽阔、资源分布极不平衡的情况，如何提高运能依然是我国铁路目前亟待解决的问题之一。重载铁路输送能力大，经济和社会效益显著，发展铁路重载运输，已成为世界各国铁路运输发展的方向，也是我国加速提高铁路运输能力的主要途径。加快煤运通道建设和既有线扩能改造力度，形成运力强大、组织先进、功能完善的煤炭运输系统是我国《中长期铁路网规划》的重要发展内容之一。我国铁路货运的发展方向是重载化，具体来说就是要大轴重化、高牵引质量化、大运量化。要保证重载铁路高效、安全地运营，组成重载铁路系统的各要素必须保持高标准，加之我国特有的高行车密度，这对我国重载铁路技术提出了更高的要求。铁路路基所受的动载强度加大，受载频率增高，引起荷载效应加大、应力幅加大，导致既有铁路路基结构的动力弹性变形和累积沉降加大，路基结构及其边坡的稳定性安全储备下降，各种病害出现的几率加大、危害性加剧。如我国主要重载铁路大秦线、朔黄线经过几年的重载运行，已经产生了桥涵过渡段下沉、桥台裂损、区间路堤地段下沉、边坡外鼓下滑或不稳、边坡防护裂损失效、路肩宽度不足、基床翻浆冒泥及道床板结、排水不良等多种类型病害。随着我国铁路重载运输轴重的加大、牵引质量的不断提高以及行车密度的不断增加，既有铁路路基的使用条件将更加恶化，路基病害产生的几率将进一步加大。28吨及以上轴重的足尺模型试验和现场试验均表明，在28吨及以上轴重列车运行作用下，路基及边坡的振动明显加大，动力稳定性不足。因此，既有铁路路基的加固改造已成为亟待解决的问题。目前对既有路基工的传统加固方法，按照加固施工作业面的不同，主要包括“上道”加固法和路基旁侧加固法两种。“上道”路基加固法，施工机械和人员要占用轨道，在路基顶面上进行加固施工，要中断行车，对铁路的运营影响很大；路基旁侧加固法，是在能保障行车的条件下，在轨道两侧对路基加固，主要有路侧注浆法、路旁斜打水泥土桩法等。注浆法质量不易控制、也难易控制范围、注浆效果往往不佳，且费用较高；斜打水泥土桩法的加固效果虽优于注浆法，但费用仍偏高，且形成的水泥土桩强度和对路基的约束作用有限。这些加固方法均有一定的局限性。综上所述，传统加固方法对路基侧向约束不足、提高的承载力有限、加固后刚度较差等缺陷，特别是“上道”路基加固法，需要中断行车或封闭交通，这恰恰是重载铁路运营部门所忌讳的，因为铁路中断一天，其经济损失动辄上亿元。本专利技术的铁路路基预应力加固强化技术可以通过预应力有效地改善路基土的应力状态，与预应力钢筋强制相连的侧压力板能使路基边坡的稳固性显著提高，形成的预应力路基结构是一个共同工作的整体，其抗动力和抗震性能得到明显改善，也有利于减小在大轴重长编组列车荷载反复作用下的累积沉降。同时，上述构件均可在工厂预制，因而质量有保障；预应力钢筋可以实现单根更换以及多次张拉，便于养护维修；施工时不需要中断行车（车辆可照常运行），对地下和地面环境基本无影响,成本比较低,经济和社会效益显著。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能增大路基体内水平压应力、同时能约束路基边坡并能有效提高其稳固性、路基加固强化后其整体工作性能特别是抗动力作用和抗震动的性能明显改善、施工时不需要中断行车或封闭交通、加固构件可预制、施工质量易控制、对地下和地面环境基本无影响、费用较低的路基加固强化方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的路基预应力加固强化方法，步骤是：①垂直于线路方向，在路基的一侧向路基内水平或按设计斜度钻小直径孔并穿透路基；②将预应力钢筋(或纲绞线或普通钢筋)的一端通过连接器临时与钻杆末端连接；③通过钻杆的引领，将预应力钢筋穿过路基；④将预应力钢筋两端分别穿入侧压力板预留的锚固孔；⑤预应力钢筋的一端与侧压力板固结，另一端通过侧压力板的锚固孔与锚具连接；⑥通过锚具张拉预应力钢筋，增大路基土的水平压应力并使路基边坡受到侧压力板的强制约束；⑦补偿张拉并锁定锚头。形成具有上述特点的预应力路基结构。具体步骤如下：A、预制或现浇制作侧压力板；B、制作长度合适的预应力钢筋包括防腐处理；C、制作在钻杆模端连接预应力钢筋的连接器；D、垂直于线路方向，在路基的一侧向路基内水平或按设计斜度施钻小直径孔，并穿透路基；E、钻杆穿透路基后，通过连接器将钻杆末端与预应力钢筋的一端连接；F、通过钻杆的引领，将预应力钢筋穿过路基；G、将预应力钢筋两端穿入侧压力板的预留锚孔；H、预应力钢筋的一端通过锚孔与一个侧压力板固结，另一端在另一个侧压力板的外侧与施加预应力的锚具连接；I、通过锚具张拉预应力钢筋，使其拉力达到设计值；J、补偿张拉预应力钢筋并锁定锚头并作防护处理；K、按以上方法施工其他预应力钢筋，得到路基预应力加固和侧向强制约束的路基结构。所述的步骤A中的预制的侧压力板采用变厚度10cm～30cm的钢筋混凝土板，质量和安全性能符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》和有关行业标准。所述的步骤B中的预应力钢筋，预应力设计值比较小时采用预应力螺纹钢筋或普通钢筋，质量和安全性能符合现行国家标准《预应力混凝土用预应力钢筋》、《混凝土结构设计规范》和有关行业标准。所述的预应力钢筋包括其防腐保护材料和外护套组成，形成的外径不大于钻杆直径，且在锚具的喇叭管内灌注油脂防腐。所述的步骤C和步骤F中的连接器的直径应不大于钻杆直径，且保障钻杆和预应力钢筋截面对中连接、保障钻杆引领预应力钢筋穿过路基时不会脱落，穿过路基后连接器容易与钻杆和预应力钢筋脱开，且能重复使用。所述的步骤D中的钻孔,其钻头直径不大于60mm，采用干钻成孔。所述的步骤I和步骤J中的张拉预应力钢筋，第一次张拉力大于设计值的5%，但不超过10%；补偿张拉预应力钢筋后其张拉力保障不小于设计值。本专利技术的解决方案是在现有技术的基础上，提供一种不影响列车运行的新型路基结构快速加固施工技术，水平穿透路基的预应力钢筋与两边的侧压力板连接，通过施加预应力后，形成一个共同工作的整体，通过在原路基中采用预应力筋（预应力钢筋）、并在路基双侧连...

【技术保护点】
一种路基预应力加固强化方法，其特征在于：步骤是：①垂直于线路方向，在路基的一侧向路基内水平或按设计斜度钻小直径孔并穿透路基；②将预应力钢筋(或纲绞线或普通钢筋)的一端通过连接器临时与钻杆末端连接；③通过钻杆的引领，将预应力钢筋穿过路基；④将预应力钢筋两端穿入侧压力板；⑤预应力钢筋的一端与一个侧压力板固结，另一端在另一个侧压力板的外侧与锚具连接；⑥通过锚具张拉预应力钢筋；⑦补偿张拉并锁定锚头，得到路基预应力加固和侧向强制约束的路基结构。

【技术特征摘要】
1.一种路基预应力加固强化方法，其特征在于：步骤是：①垂直
于线路方向，在路基的一侧向路基内水平或按设计斜度钻小直径孔并
穿透路基；②将预应力钢筋(或纲绞线或普通钢筋)的一端通过连接器
临时与钻杆末端连接；③通过钻杆的引领，将预应力钢筋穿过路基；
④将预应力钢筋两端穿入侧压力板；⑤预应力钢筋的一端与一个侧压
力板固结，另一端在另一个侧压力板的外侧与锚具连接；⑥通过锚具
张拉预应力钢筋；⑦补偿张拉并锁定锚头，得到路基预应力加固和侧
向强制约束的路基结构。
2.根据权利要求1所述的路基预应力加固强化方法，其特征在于：
具体步骤如下：
A、预制或现浇制作侧压力板；
B、制作长度合适的预应力钢筋(或纲绞线或普通钢筋)包括防腐处
理；
C、制作在钻杆末端连接预应力钢筋的连接器；
D、垂直于线路方向，在路基的一侧向路基内水平或按设计斜度施
钻小直径孔，并穿透路基；
E、钻杆穿透路基后，通过连接器将钻杆末端与预应力钢筋的一端
连接；
F、通过钻杆的引领，将预应力钢筋穿过路基；
G、将预应力钢筋两端穿入侧压力板的预留锚孔；
H、预应力钢筋的一端通过锚孔与一个侧压力板固结，另一端在另
一个侧压力板的外侧与施加预应力的锚具连接；
I、通过锚具张拉预应力钢筋，使其拉力达到设计值；
J、补偿张拉预应力钢筋并锁定锚头并作防护处理；
K、按以上方法施工其他预应力钢筋，得到路基预应力加固和侧向
强制约束的路基结构。
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【专利技术属性】
技术研发人员：冷伍明，聂如松，薛继连，余志武，孟宪洪，李晓建，贾晋中，杨奇，唐永康，冷钰，赵春彦，
申请(专利权)人：中南大学，朔黄铁路发展有限责任公司，高速铁路建造技术国家工程实验室，
类型：发明
国别省市：湖南;43