处理运营前铁路软土路基沉降超标的加固方法及加固结构技术

本发明专利技术所设计的一种处理运营前铁路软土路基沉降超标的加固方法及加固结构，本发明专利技术由主要承载结构系统、加强型垫层结构系统、基床排水系统、沉降观测系统和预留注浆系统五大部分组成，有效解决了现有技术方案对既有路基破坏大、工期长、可实施性差、质量不易控制及无法根治软土路基沉降超标的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及路基施工
，具体地指一种处理运营前铁路软土路基沉降超标的加固方法及加固结构。技术背景目前，用于解决运营前铁路软土路基沉降超标问题的技术手段主要有侧向约束桩结合基底注衆技术、置换轻型材料技术、基床下长螺旋CFG桩(Cement Fly-ash Grave,水泥粉煤灰碎石桩)技术和基床下钻孔桩技术等。现有的侧向约束桩结合基底注浆技术需在路堤两侧坡脚附近施工3 4排旋喷桩或管桩进行侧向约束，在边坡及坡脚附近引孔对路堤基底采用静压注浆加固，具有可提高路堤结构的整体稳定性、减小地基沉降和对既有路基破坏小的优点。但该技术过程可控性差，加固效果有待时间检验，不能彻底解决软土路基沉降超标问题。现有的置换轻型材料技术是通过分段开挖路基后采用气泡混合轻质土等轻型填料置换原路基填料，可减轻地基的荷载，从而减少地基沉降和提高地基的稳定性，质量可控性高。但该技术对既有路基破坏大，对路基面上设有电缆槽等难以拆除的结构物的路基方案可实施性差。基床下长螺旋CFG桩和钻孔桩结构技术需拆除轨道结构、接触网线等，要求开挖至路肩下一定深度，通过在路基面范围内施工CFG桩或钻孔桩彻底根治解决沉降超标及路基稳定问题。该技术对既有路基的破坏有限，但工期要求较长，在现场无施工便道和泵送料困难时，可实施性差。目前，尚未发现对既有路基破坏小、可实施性好、质量易于控制且能在较短工期内彻底根治运营前铁路软土路基沉降超标问题的技术。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要提供一种处理运营前铁路软土路基沉降超标的加固方法及加固结构，该方法和结构对既有路基破坏小、可实施性好、质量易于控制且能在较短工期内彻底根治运营前铁路软土路基沉降超标的技术问题。为实现此目的，本专利技术所设计的一种处理运营前铁路软土路基沉降超标的加固方法，它包括如下步骤步骤I :拆除需要加固铁路软土路基区域的轨道结构和接触网线，然后挖除路基上部基床，形成基坑，在基坑上设置垂直插入路基内部的多个预应力高强混凝土管桩；步骤2 :在所述基坑内预埋依次相互连通的竖向注浆管、横向注浆管和纵向注浆管，在开挖后路基的基坑底部预埋桩帽与路基本体相对位移监测器和路基本体沉降监测器，然后吊装预先绑扎好的多个桩帽钢筋笼至对应的预应力高强混凝土管桩上，在相邻桩帽钢筋笼间安装连接钢筋，在桩帽钢筋笼内灌注桩帽混凝土，待桩帽混凝土达到设计要求的强度后形成桩帽，所述相邻桩帽间充填混凝土，所述桩帽与路基本体相对位移监测器位于桩帽与路基之间；步骤3:在桩帽的上方铺设复合土工膜，在复合土工膜上方铺设中粗砂层，在中粗砂层上铺设第一层级配碎石层，在第一层级配碎石层上铺设高强土工格栅垫层，在高强土工格栅垫层上铺设第二层级配碎石层，步骤2中预埋的路基本体沉降监测器贯穿桩帽、复合土工膜、中粗砂层、第一层级配碎石层、高强土工格栅垫层和第二层级配碎石层，所述路基本体沉降监测器的底端插入路基内；步骤4:在所述基坑的两端设置通向边坡的泄水管，所述泄水管的一端插入中粗砂层，泄水管的另一端通向边坡，即形成运营前铁路软土路基沉降的加固结构。所述多个预应力高强混凝土管桩在开挖后的路基上均匀布置，横向相邻的预应力高强混凝土管桩间的间距相等，纵向相邻的预应力高强混凝土管桩间的间距也相等。所述横向相邻的预应力高强混凝土管桩间的间距为2 3m ;所述纵向相邻的预应力高强混凝土管桩间的间距为2 3m。在步骤2中，在开挖后的路基上还预埋桩帽沉降监测器，所述桩帽沉降监测器的底端插入桩帽，桩帽沉降监测器的顶端贯穿复合土工膜、中粗砂层、第一层级配碎石层、高强土工格栅垫层和第二层级配碎石层。在步骤I中，开挖路基至路肩下f 2m，形成基坑，在步骤2中，在两侧边坡路肩位置预埋路肩沉降监测器。所述桩帽与路基本体相对位移监测器包括单点沉降测缝位移计、锚头、法兰盘和第一安装管；步骤2中，预埋桩帽与路基本体相对位移监测器前在路基的基坑底部开挖监测器安装槽，在监测器安装槽的底层铺设并捣实槽底中粗砂垫层，在监测器安装槽内设置第一安装管，在第一安装管内设置单点沉降测缝位移计，单点沉降测缝位移计的顶端通过锚头插入桩帽内，单点沉降测缝位移计的底端设有法兰盘，所述法兰盘连接槽底中粗砂垫层，所述第一安装管与监测器安装槽之间填充槽内回填砂。所述路基本体沉降监测器包括沉降板底座、沉降测杆、第二安装管和管帽，其中， 所述第二安装管的顶端连接管帽，第二安装管的底端设置于沉降板底座上，所述第二安装管内设置沉降测杆，所述沉降测杆的顶端伸出第二安装管且低于管帽，沉降测杆的底端连接沉降板底座，所述沉降板底座与路基连接。所述路肩沉降监测器包括螺纹钢钎和孔内灌注水泥浆，在路肩处开设有垂直槽， 所述垂直槽内设置螺纹钢钎，所述垂直槽和螺纹钢钎之间设置灌注水泥浆。—种运营如铁路软土路基沉降超标的加固结构，包括路基、开设在路基顶部的基坑，所述基坑上设有垂直插入路基内部的多个预应力高强混凝土管桩，所述每个预应力高强混凝土管桩的顶端设置桩帽，所述相邻桩帽之间设置连接钢筋和混凝土，所述桩帽的顶部铺设复合土工膜，在复合土工膜上方铺设中粗砂层，所述中粗砂层上铺设第一层级配碎石层，所述第一层级配碎石层上铺设高强土工格栅垫层，所述高强土工格栅垫层上铺设第二层级配碎石层；所述桩帽与路基之间设置桩帽与路基本体相对位移监测器，所述路基上还设置有贯穿桩帽、复合土工膜、中粗砂层、第一层级配碎石层、高强土工格栅垫层和第二层级配碎石层的路基本体沉降监测器，所述路基本体沉降监测器的底端插入路基内。所述基坑内设置依次相互连通的竖向注浆管、横向注浆管和纵向注浆管。6所述基坑的两端设置通向边坡的泄水管，所述泄水管的一端插入中粗砂层，泄水管的另一端通向边坡。所述多个预应力高强混凝土管桩在路基上均匀布置，横向相邻的预应力高强混凝土管桩间的间距相等，纵向相邻的预应力高强混凝土管桩间的间距也相等，所述横向相邻的预应力高强混凝土管桩间的间距为2 3m ;所述纵向相邻的预应力高强混凝土管桩间的间距为2 3m。所述边坡两侧路肩处设有路肩沉降监测器；所述桩帽与路基本体相对位移监测器包括单点沉降测缝位移计、锚头、法兰盘和第一安装管；所述路基上开设有监测器安装槽，在监测器安装槽的底层铺设槽底中粗砂垫层，在监测器安装槽内设置第一安装管，在第一安装管内设置单点沉降测缝位移计，单点沉降测缝位移计的顶端通过锚头插入桩帽内，单点沉降测缝位移计的底端设有法兰盘，所述法兰盘连接槽底中粗砂垫层，所述第一安装管与监测器安装槽之间填充槽内回填砂；所述路基本体沉降监测器包括沉降板底座、沉降测杆、第二安装管和管帽，其中， 所述第二安装管的顶端连接管帽，第二安装管的底端设置于沉降板底座上，所述第二安装管内设置沉降测杆，所述沉降测杆的顶端伸出第二安装管且低于管帽，沉降测杆的底端连接沉降板底座，所述沉降板底座与路基连接；所述路肩沉降监测器包括螺纹钢钎和孔内灌注水泥浆，所述路肩处开设有垂直槽，所述垂直槽内设置螺纹钢钎，所述垂直槽和螺纹钢钎之间设置灌注水泥浆。本专利技术的有益效果为I、本专利技术仅需拆除轨道、接触网线及路基开挖至路肩下广2m，对路基的破坏程度相对较小，主体结构施工工期短，且质量易于控制。2、本专利技术所采用的加强型垫层结构系统将列车、轨道和基床约50%的荷载传递至由预应力高强混凝土管桩+桩帽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理运营前铁路软土路基沉降超标的加固方法，其特征在于，它包括如下步骤：步骤1：拆除需要加固铁路软土路基区域的轨道结构和接触网线，然后挖除路基（6.1）上部基床，形成基坑（6.3），在基坑（6.3）上设置垂直插入路基（6.1）内部的多个预应力高强混凝土管桩（1.1）；步骤2：在所述基坑（6.3）内预埋依次相互连通的竖向注浆管（5.1）、横向注浆管（5.2）和纵向注浆管（5.3），在开挖后路基（6.1）的基坑（6.3）底部预埋桩帽与路基本体相对位移监测器（4.1）和路基本体沉降监测器（4.4），然后吊装预先绑扎好的多个桩帽钢筋笼至对应的预应力高强混凝土管桩（1.1）上，在相邻桩帽钢筋笼间安装连接钢筋（2.3），在桩帽钢筋笼内灌注桩帽混凝土，待桩帽混凝土达到设计要求的强度后形成桩帽（1.2），所述相邻桩帽（1.2）间充填混凝土（2.4），所述桩帽与路基本体相对位移监测器（4.1）位于桩帽（1.2）与路基（6.1）之间；步骤3：在桩帽（1.2）的上方铺设复合土工膜（3.1），在复合土工膜（3.1）上方铺设中粗砂层（3.3），在中粗砂层（3.3）上铺设第一层级配碎石层（2.2），在第一层级配碎石层（2.2）上铺设高强土工格栅垫层（2.1），在高强土工格栅垫层（2.1）上铺设第二层级配碎石层（2.5），步骤2中预埋的路基本体沉降监测器（4.4）贯穿桩帽（1.2）、复合土工膜（3.1）、中粗砂层（3.3）、第一层级配碎石层（2.2）、高强土工格栅垫层（2.1）和第二层级配碎石层（2.5），所述路基本体沉降监测器（4.4）的底端插入路基（6.1）内；步骤4：在所述基坑（6.3）的两端设置通向边坡(6.2)的泄水管（3.2），所述泄水管（3.2）的一端插入中粗砂层（3.3），泄水管（3.2）的另一端通向边坡(6.2)，即形成运营前铁路软土路基沉降的加固结构。...

【技术特征摘要】
1.一种处理运营前铁路软土路基沉降超标的加固方法，其特征在于，它包括如下步骤 步骤I :拆除需要加固铁路软土路基区域的轨道结构和接触网线，然后挖除路基(6. I)上部基床，形成基坑(6.3)，在基坑(6.3)上设置垂直插入路基(6. I)内部的多个预应力高强混凝土管桩(I. I); 步骤2 :在所述基坑(6. 3)内预埋依次相互连通的竖向注浆管(5. I)、横向注浆管(5. 2)和纵向注浆管(5. 3)，在开挖后路基(6. I)的基坑(6. 3)底部预埋桩帽与路基本体相对位移监测器(4. I)和路基本体沉降监测器(4. 4)，然后吊装预先绑扎好的多个桩帽钢筋笼至对应的预应力高强混凝土管桩(I. O上，在相邻桩帽钢筋笼间安装连接钢筋(2. 3)，在桩帽钢筋笼内灌注桩帽混凝土，待桩帽混凝土达到设计要求的强度后形成桩帽(I. 2)，所述相邻桩帽(I. 2)间充填混凝土(2. 4)，所述桩帽与路基本体相对位移监测器(4. I)位于桩帽(I. 2)与路基(6. I)之间； 步骤3 :在桩帽(I. 2)的上方铺设复合土工膜(3. 1)，在复合土工膜(3. I)上方铺设中粗砂层(3. 3)，在中粗砂层(3. 3)上铺设第一层级配碎石层(2. 2)，在第一层级配碎石层(2. 2)上铺设高强土工格栅垫层(2. 1)，在高强土工格栅垫层(2. I)上铺设第二层级配碎石层(2. 5)，步骤2中预埋的路基本体沉降监测器(4. 4)贯穿桩帽(I. 2)、复合土工膜(3. I)、中粗砂层(3. 3)、第一层级配碎石层(2. 2)、高强土工格栅垫层(2. I)和第二层级配碎石层(2. 5)，所述路基本体沉降监测器(4. 4)的底端插入路基(6. I)内； 步骤4:在所述基坑(6.3)的两端设置通向边坡(6.2)的泄水管(3.2)，所述泄水管(3. 2)的一端插入中粗砂层(3. 3)，泄水管(3. 2)的另一端通向边坡(6. 2)，即形成运营前铁路软土路基沉降的加固结构。2.根据权利要求I所述的处理运营前铁路软土路基沉降超标的加固方法，其特征在于所述多个预应力高强混凝土管桩(I. I)在开挖后的路基上均匀布置，横向相邻的预应力高强混凝土管桩(I. O间的间距相等，纵向相邻的预应力高强混凝土管桩(I. O间的间距也相等。3.根据权利要求2所述的处理运营前铁路软土路基沉降超标的加固方法，其特征在于所述横向相邻的预应力高强混凝土管桩(I. O间的间距为2 3m ;所述纵向相邻的预应力高强混凝土管桩(I. O间的间距为2 3m。4.根据权利要求I或2或3所述的处理运营前铁路软土路基沉降超标的加固方法，其特征在于在步骤2中，在开挖后的路基(6. I)上还预埋桩帽沉降监测器(4. 2)，所述桩帽沉降监测器(4. 2)的底端插入桩帽(I. 2)，桩帽沉降监测器(4. 2)的顶端贯穿复合土工膜(3. I)、中粗砂层(3. 3)、第一层级配碎石层(2. 2)、高强土工格栅垫层(2. I)和第二层级配碎石层(2. 5)。5.根据权利要求I或2或3所述的处理运营前铁路软土路基沉降超标的加固方法，其特征在于在步骤I中，开挖路基(6. I)至路肩下f 2m，形成基坑(6. 3)，在步骤2中，在两侧边坡(6. 2)路肩位置预埋路肩沉降监测器(4. 3)。6.根据权利要求I或2或3所述的处理运营前铁路软土路基沉降超标的加固方法，其特征在于所述桩帽与路基本体相对位移监测器(4. I)包括单点沉降测缝位移计(4. I. I)、锚头(4. I. 3)、法兰盘(4. I. 4)和第一安装管(4. I. 5);步骤2中，预埋桩帽与路基本体相对位移监测器(4. I)前在路基(6. I)的基坑(6. 3)底部开挖监测器安装槽(4. I. 2)，在监测器安装槽(4. I. 2)的底层铺设并捣实槽底中粗砂垫层(4. I. 7)，在监测器安装槽(4. I. 2)内设置第一安装管(4. I. 5)，在第一安装管(4. 1.5)内设置单点沉降测缝位移计(4. I. 1)，单点沉降测缝位移计(4. I. I)的顶端通过锚头(4. 1.3)插入桩帽(1.2)内，单点沉降测缝位移计(4. I. I)的底端设有法兰盘(4. I. 4)，所述法兰盘(4. I. 4)连接槽底中粗砂垫层(4. I. 7)，所述第一安装管(4. I. 5)与监测器安装槽(4. I. 2)之间填充槽内回填砂(4. 1.6)。7.根据权利要求I或2或3所述的处理运营前铁路软土路基沉降超标的加固方法，其特征在于所述路基本体沉降监测器(4. 4)包括沉降板底座(4. 4. I)、沉降测杆(4. 4. 2)、第二安装管(4. 4.3)和管帽(4. 4. 4)，其中，所述第二安装管(4. 4.3)的顶端连接管帽(4. 4. 4)，第二安装管(4. 4. 3)的底端设置于沉降板底座(4. 4. I)上，所述第二安装管(4. 4.3)内设置沉降测杆(4. 4. 2)，所述沉...

【专利技术属性】
技术研发人员：周青爽，李小和，赵新益，曾长贤，张守周，姚洪锡，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：