高速鐵路無砟軌道抬升高聚物注漿方法技術

本發(fā)明專利技術涉及一種高速鐵路無砟軌道抬升高聚物注漿方法，其包括以下步驟：（1）鉆注漿孔；（2）制作土工布袋，并綁扎土工布袋和注漿管；（3）捆扎土工布袋；（4）放置土工布袋；（5）向土工布袋內注漿；（6）抬升軌道；（7）填充注漿；（8）監(jiān)控抬升量：用激光水平儀實時監(jiān)控垂直抬升高度，如達到抬升要求，則停止注漿。本發(fā)明專利技術具有快捷、微創(chuàng)、輕質、高韌、經濟、耐久等優(yōu)點，可快速實現(xiàn)對高速鐵路無砟軌道的抬升，為高鐵路基沉降修復提供了一種先進、高效、經濟、實用的新方法。本發(fā)明專利技術已成功應用于多項無砟軌道抬升工程，具有巨大的經濟、社會效益和廣闊的發(fā)展應用前景。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術屬于交通基礎設施養(yǎng)護維修
，具體涉及。
技術介紹
隨著經濟建設的穩(wěn)步健康發(fā)展，我國正迎來一個高速鐵路快速發(fā)展的時期。從1999年興建的秦沈客運專線開始，經過10多年的高速鐵路新線建設和對既有鐵路的高速化改造，目前中國已經建成了世界上規(guī)模最大、運營速度最高的高速鐵路網。截至2012年12月底，中國時速達200公里以上的高速鐵路里程已經接近13000公里，其中包括既有線提速近3，000公里，最高設計運 營速度達到了 350公里/小時。根據(jù)中國中長期鐵路網規(guī)劃方案，至2015年年底，中國將建成42條高速鐵路客運專線，基本上建成以“四縱四橫”為骨架的全國快速運輸網，總里程將超過15，000公里；到2020年中國時速在200公里以上的高速鐵路里程將會超過30，000公里。為保障列車高速、安全、平穩(wěn)運行，高鐵對軌道的平順性要求極高。當軌道不平順度超出設計標準時，會大大降低行駛舒適度，嚴重時甚至危及行車安全，致使列車必須降速行使，制約高鐵服務效能的提升。研究表明，對于以300km/h速度行駛的列車，幅值IOmm (波長40m)的軌道高低不平順，將使車體垂向產生頻率為2Hz、加速度為1.76m/S2的持續(xù)振動，該振動幅值已達到國際振動環(huán)境標準IS02631規(guī)定值(加速度0.34 0.49m/s2)的3 5倍，使乘客產生極度不舒適感。在高速行駛條件下，由于路基沉降引起的軌道不平順還會引起巨大的輪軌作用力和沖擊力。例如當列車以300km/h速度行駛時，一個0.2mm的微小迎輪臺階型不平順，弓I起的沖擊性輪軌高頻作用力達722kN，低頻輪軌力達321kN，會加速道砟破碎、使道床路基產生不均勻沉陷，還可能引發(fā)鋼軌、輪、軸斷裂，導致惡性脫軌事故。為保障軌道的平順性，現(xiàn)代高鐵建設普遍采用板式無砟軌道，它是一種由在路基上現(xiàn)澆水泥混凝土支承層、水泥乳化浙青砂漿層、預制混凝土軌道板、板間連接件、鋼軌及扣件等部分組成的一種新型軌道結構。與傳統(tǒng)有砟軌道相比，由于無砟軌道取消了軌枕和道床，采用預制鋼筋混凝土板直接支承鋼軌，因而具有許多突出優(yōu)點:穩(wěn)定性、平順性良好；建筑高度低、自重輕，可減小橋梁二期荷載和降低隧道凈空；軌道變形緩慢，耐久性好；不需要維修或者少維修且維修費用低。因此，無砟軌道結構已成為現(xiàn)代高速鐵路建設的主流模式和必然趨勢，在我國高鐵建設中也得到了普遍應用。如我國新建的哈大、京滬、京石武、哈齊、寧杭客專、合蛘客專、杭甬、鄭西等十余條高速鐵路(包括客運專線)均采用無砟軌道形式。無砟軌道的優(yōu)點十分突出，但同時對基礎土建工程尤其是路基的施工質量提出了非常高的要求。根據(jù)最新《高速鐵路設計規(guī)范》(TB 10621-2009)，無砟軌道路基工后沉降不宜超過15_ (設計速度160km/h的普通鐵路路基工后沉降要求不超過200_)，這一嚴格標準使得高速鐵路無砟軌道路基沉降變形問題已成為線路設計、施工所要考慮的主控因素。由于我國幅員遼闊，地質條件復雜多變，高鐵線路大量穿越軟土、黃土、巖溶等不良地質地帶，路基沉降現(xiàn)象非常普遍。尤其是在我國經濟發(fā)達的沿海、沿江、沿湖地區(qū)，軟土普遍發(fā)育。由于軟土具有含水量大、壓縮性高、強度低、滲透系數(shù)小等物理力學特征，在這些地區(qū)修建高鐵路基時，在采取必要沉降控制措施的情況下，其固結周期長、工后沉降變形量大等問題仍然十分突出，嚴重影響路基的長期穩(wěn)定性和軌道平順性，成為當前我國高鐵建設中影響列車運行安全、制約服務效能提升的一個關鍵問題。針對可能出現(xiàn)的路基沉降，高鐵無砟軌道上預設了用于調節(jié)軌道變形的鋼扣件，當路基沉降引起軌道豎向線形變化時，可通過調整扣件使軌道頂面恢復至設計標高，但其最大調整量僅15_。當路基沉降量超過15_時，單純依靠扣件的調節(jié)來恢復軌道線形便無能為力。對于路基沉降嚴重超標區(qū)段，目前采用的措施主要有三種:第一種是使列車降速運行，這顯然屬無奈之舉，有違建造高鐵的初衷；第二種是拆除軌道、重修路基，這種方式會導致線路運行長期中斷，且維修代價極高，通常情況下不會采用；另一種是通過注漿或施作高壓旋噴樁等方式對路基實施加固，提高其承載力，以對于路基沉降嚴重超標區(qū)段，目前采用的措施主要有三種:第一種是使列車降速運行，這顯然屬無奈之舉，有違建造高鐵的初衷；第二種是拆除軌道、重修路基，這種方式會導致線路運行長期中斷，且維修代價極高，通常情況下不會采用；另一種是通過注漿或施作高壓旋噴樁等方式對路基實施加固，提高其承載力，以控制沉降發(fā)展，該方法存在的主要問題有:(1)僅能控制路基后期沉降的發(fā)展，并不能使已產生沉降的路基恢復至原來設計標高，因而無法真正實現(xiàn)“軌道抬升”;(2)注漿材料多采用水泥基漿材，漿液固結后在路基中形成的是剛性體，與路基土體彈性模量差別較大，變形不協(xié)調，容易發(fā)生開裂破壞；(3)通常需要中斷交通，影響鐵路網運營；(4)施工過程對路基擾動較大，并產生大量廢液，污染環(huán)境；(5)施工設備龐大，能耗高，適用性差，對小型場地進場困難；(6)施工周期長，物資消耗量大，成本高。控制沉降發(fā)展，該方法存在的主要問題有:(I)僅能控制路基后期沉降的發(fā)展，并不能使已產生沉降的路基恢復至原來設計標高，因而無法真正實現(xiàn)“軌道抬升” ；(2)注漿材料多采用水泥基漿材，漿液固結后在路基中形成的是剛性體，與路基土體彈性模量差別較大，變形不協(xié)調，容易發(fā)生開裂破壞；(3)通常需要中斷交通，影響鐵路網運營；(4)施工過程對路基擾動較大，并產生大量廢液，污染環(huán)境；(5)施工設備龐大，能耗高，適用性差，對小型場地進場困難；(6)施工周期長，物資消耗量大，成本 高。可以看出，針對當前影響我國高速鐵路運行安全的無砟軌道路基沉降問題，目前尚缺乏有效、實用的修復技術，成為制約高鐵運輸服務效能提升的“瓶頸”。高聚物注漿技術是20世紀70年代發(fā)展起來的地基基礎快速加固技術。該技術通過向地基中注射高聚物材料，利用高聚物材料發(fā)生化學反應后體積迅速膨脹并固化的特性，達到加固地基、填充脫空的目的。目前，高聚物注漿技術主要應用于工業(yè)與民用建筑的地基加固和道路維修，國內還未見的相關報道。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術針對我國高速鐵路路基沉降修復的需要和目前沉降修復技術的不足，專利技術了一種施工快捷、經濟耐久、安全環(huán)保的。該專利技術可實現(xiàn)高速鐵路無砟軌道的快速抬升，為高鐵路基沉降修復提供了一種先進、高效、經濟、實用的新方法。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術采用以下技術方案: 一種，其包括以下步驟: (1)鉆注漿孔:在需要抬升的高鐵軌道混凝土底座板下橫向鉆水平注漿孔，注漿孔直徑為5(T80mm，注漿孔長度與軌道混凝土底座板寬度一致，注漿孔布置在每排道釘軸線下方； (2)制作土工布袋，并綁扎土工布袋和注漿管:土工布袋數(shù)量與注漿孔數(shù)量相同，土工布袋長度與注漿孔長 度一致，注漿管直徑為16 20mm，將注漿管放入土工布袋開口端，并用環(huán)箍將土工布袋開口端固定在注漿管上； (3)捆扎土工布袋:將土工布袋捆扎成條狀； (4)放置土工布袋:將捆扎成條狀的土工布袋放入每一個注漿孔內； (5)向土工布袋內注漿:按照從兩邊向中間的注漿順序，依次通過注漿管向每一個土工布袋內注射雙組份膨脹性高聚物材料； (6)抬升軌道:高聚物材料在土工布袋內迅速膨脹并固化，產生的巨大膨脹力將沉陷軌道向上抬起；本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高速鐵路無砟軌道抬升高聚物注漿方法，其特征在于：其包括以下步驟：（1）鉆注漿孔：在需要抬升的高鐵軌道混凝土底座板下橫向鉆水平注漿孔，注漿孔直徑為50~80mm，注漿孔長度與軌道混凝土底座板寬度一致，注漿孔布置在每排道釘軸線下方；（2）制作土工布袋，并綁扎土工布袋和注漿管：土工布袋數(shù)量與注漿孔數(shù)量相同，土工布袋長度與注漿孔長度一致，注漿管直徑為16~20mm，將注漿管放入土工布袋開口端，并用環(huán)箍將土工布袋開口端固定在注漿管上；（3）捆扎土工布袋：將土工布袋捆扎成條狀；（4）放置土工布袋：將捆扎成條狀的土工布袋放入每一個注漿孔內；（5）向土工布袋內注漿：按照從兩邊向中間的注漿順序，依次通過注漿管向每一個土工布袋內注射雙組份膨脹性高聚物材料；（6）抬升軌道：高聚物材料在土工布袋內迅速膨脹并固化，產生的巨大膨脹力將沉陷軌道向上抬起；（7）填充注漿：在軌道混凝土底座下方土工布袋之間進行填充注漿，以保證軌道底座與碎石基床均勻接觸，注漿管插入兩個注漿布袋之間，漿液出口位置為軌道板軸線，漿液在兩個注漿布袋之間，從軌道底座軸線往兩側擴散，直至冒出軌道板；（8）監(jiān)控抬升量：用激光水平儀實時監(jiān)控垂直抬升高度，如達到抬升要求，則停止注漿。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王復明，石明生，鐘燕輝，李曉龍，王小亮，趙線峰，
申請(專利權)人：河南博特工程防護有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：