一种高铁路基受不对称堆载偏移的纠偏结构及纠偏方法
【专利摘要】本发明涉及一种高铁路基受不对称堆载偏移的纠偏结构及纠偏方法，用以对在软土地区邻近既有结构的高铁路基偏移进行卸载纠偏，该结构由依次并排分布的不对称堆载区、路基结构区、路基偏移区和既有结构区组成，所述的路基结构区表面铺设高铁钢轨，所述的不对称堆载区与路基结构区的连接处沿高铁钢轨延伸方向设有至少一条应力释放孔带和多排旋喷桩，不对称堆载区的表面还设有卸载坡。与现有技术相比，本发明具有易于控制、操作灵活、安全可控、应用前景广阔等优点。
【专利说明】
一种高铁路基受不对称堆载偏移的纠偏结构及纠偏方法
技术领域
[〇〇〇1 ]本发明涉及尚速铁路路基病害整治技术领域，尤其是涉及一种尚铁路基受不对称堆载偏移的纠偏结构及纠偏方法。【背景技术】
[0002]目前，我国“四纵四横”客运专线的格局已经基本建成。同时，随着环渤海、长三角、 珠三角及成渝等经济发达和人口稠密地区城际高速铁路客运系统的建设，高速铁路凭借优良的技术经济特性，己经成为连接区域城市体系内各城市最便捷的交通方式之一。但随着我国高速铁路客、货运量的与日倶增，加之我国铁路地质条件复杂、自然条件和自然灾害的影响，高速铁路路基服役过程凸显出各种各样的病害，如:变形过大、翻浆冒泥、边坡失稳等。这些病害的存在无疑严重阻碍了我国城际高速铁路的正常运营，况且，当这种隐患发展到一定程度，可能诱发突然性的路基破坏，甚至造成灾害性的事故。因此，如何在不影响列车运营的情况下，高效快捷地处治以及解决这些隐患是人们非常关心的课题。
[0003]基于无砟轨道使用寿命长、耐久性好、养护维修工作量小等特点，我国高速铁路大多采用无砟轨道铺设，为了控制复杂环境条件路基沉降，地基一般采用复合地基、粧网、粧筏、粧板等结构形式进行加固，加之高铁线路沿线有高速公路或高速铁路并线运营等因素， 一旦线路运营过程出现病害在短暂的天窗时间内修复困难。目前，在不中断铁路线路运营和不影响高铁线路周边结构安全的条件下快速有效对高铁路基纠偏的方法鲜见于文献。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种易于控制、操作灵活、安全可控、应用前景广阔的高铁路基受不对称堆载偏移的纠偏结构及纠偏方法。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0006]—种高铁路基受不对称堆载偏移的纠偏结构，用以对在软土地区邻近既有结构的高铁路基偏移进行卸载纠偏，该结构由依次并排分布的不对称堆载区、路基结构区、路基偏移区和既有结构区组成，所述的路基结构区表面铺设高铁钢轨，所述的不对称堆载区与路基结构区的连接处沿高铁钢轨延伸方向设有至少一条应力释放孔带和多排旋喷粧，不对称堆载区的表面还设有卸载坡。
[0007]所述的卸载坡包括依次设置的一级边坡、平台和二级边坡，所述的一级边坡坡率范围为1:1.75?1:1.20,二级边坡坡率范围为1:1.5?1:1.3,平台宽度为3?6m，分级控制高度为8m?12m。
[0008]该结构还包括控制器和分别与控制器连接的地基变形监测单元、地基孔隙水压力监测单元、高铁钢轨变形监测单元和接触网立柱水平变形监测单元。
[0009]所述的地基变形监测单元包括分别设置在路基偏移区内的偏移区测斜管以及设置在不对称堆载区与路基结构区的连接处的不对称堆载区测斜管。
[0010]所述的地基孔隙水压力监测单元为分别设置在路基偏移区内的第一孔隙水压力计以及设置在不对称堆载区与路基结构区的连接区域内的第二孔隙水压力计。
[0011]所述的高铁钢轨变形监测单元包括设置在高铁钢轨轨道板中心处的中心水平位移监测器、设置在高铁钢轨轨道板两侧的水平位移监测器以及设置在高铁钢轨上的钢轨水平位移监测器。
[0012]所述的接触网立柱水平变形监测单元设置在高铁钢轨的接触网立柱上，包括接触网立柱水平位移监测器。
[0013]所述的应力释放孔带为单独一条应力释放孔带或多条平行设置的应力释放孔带， 当应力释放孔带为多条时，相邻两条应力释放孔带之间的间距为0.8?1.0m。[〇〇14]所述的应力释放孔带内设有多个等距分布且竖直向下的应力释放孔，所述的应力释放孔的孔径为0.4?0.5m，孔间距为0.8?1.0m。
[0015] —种高铁路基受不对称堆载偏移的纠偏方法，包括以下步骤:
[0016] 1)当临近既有结构区的路基结构区受到不对称堆载而向高铁路基另一侧发生横向位移时，在不对称堆载区内设置至少一条应力释放孔带，并应力释放孔带上依次等距等径的竖直开设多个应力释放孔，在应力释放孔内填充容许变形且防止塌孔的砂砾石；
[0017] 2)平整不对称堆载区表面场地，在不对称堆载区内距离路基一定距离设置多排旋喷粧对土体进行加固；
[0018] 3)通过设置卸载坡使路基结构区内的路堤以及路堤底部的路堤加固层整体向堆载区域同步移动，实现对高铁路基横向偏移的纠偏；
[0019] 4)在高铁路基纠偏完成后，通过在卸载坡上种植草籽和灌木对地表植被进行恢复。
[0020]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0021] —、本发明采用先用旋喷粧主动加固再卸载的办法对路基横向变形进行控制，安全可靠，且旋喷粧技术成熟、施工质量易于控制。[〇〇22]二、本发明在施做了一到两排应力释放孔后，依据纠偏效果进一步确定应力释放孔的数量，操作灵活可控；[〇〇23]三、本发明中通过轨道板、钢轨及地基不同深处的位移及地基中的孔隙水压力装置保证了纠偏过程数据的实时传递，现场施工人员可以依靠第一手资料调整相应的施工参数，避免了二次偏移的发生，提高了操作了安全性及可控性。
[0024]四、本发明对于软土地区由于不对称堆载造成临近既有结构铁路路基的变形控制具有广泛的适用性，应用前景广阔。【附图说明】
[0025]图1为本发明的横断面结构示意图。
[0026]图2为本发明的平面结构示意图。[0〇27]图3为应力释放孔布置局部放大图。[〇〇28]图4为旋喷粧布置局部放大图。
[0029] 其中，1、不对称堆载区，2、路基结构区，3、路基偏移区，4、既有结构区，11、应力释放孔带，12、旋喷粧，13、卸载坡，21、中心水平位移监测器，22、水平位移监测器，23、钢轨水平位移监测器，24、接触网立柱水平位移监测器，31、偏移区测斜管，32、不对称堆载区测斜管，33、第一孔隙水压力计，34、第二孔隙水压力计，131、一级边坡，132、平台，133、二级边坡。【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0031]实施例:
[0032]下面结合附图所示实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0033]如图1-4所示，本发明的适用对象为高速铁路无砟轨道，包括路基加固区、加固区顶部的垫层、路基本体、轨道板、钢轨、不均匀堆载区域及路基偏移区域。[〇〇34]该方法包括以下步骤:
[0035]步骤1:当临近既有结构高速铁路路堤受到不对称堆载而向路堤另一侧发生横向位移时，在位于堆载区域内设置多排应力释放孔，每个应力释放孔的底部尽量进入持力层， 并在孔内填既能防止应力释放孔塌孔的材料，又能容许应力释放孔变形的材料，这里采用砂砾石，并且保证应力释放孔纵向分布与不对称堆载的方向一致。上述在不对称堆载区域内施做应力释放孔可以减小纠偏过程的阻力、调整纠偏方向，加速孔隙水压力消散和由于旋喷粧施工造成的挤压应力的消散。
[0036]步骤1.1通过设置与不对称堆载的方向一致的应力释放孔加速旋喷粧施工造成的土体挤压应力及孔隙水压力的消散，所述应力释放孔与路肩距离保持7?10m。
[0037]步骤2、为方便旋喷粧施工，需对场地进行平整，每个应力释放孔的间距相等且纵横向间距为lm，所述每个应力释放孔的孔径相等且孔径为0.5m，旋喷粧施工之前为方便旋喷粧施工对场地平整时以不产生新的填方为原则，局部地段进行少量卸载。[〇〇38]步骤2.1，旋喷粧采用多台旋喷粧机沿线路纵向同时成排施做，沿线路横向分批次施做多排旋喷粧，旋喷粧与路肩距离保持20?25m，每根旋喷粧的粧径相等且粧径为0.5? 〇.7m，每排旋喷粧中相邻两根旋喷粧之间的距离相等且距离为lm。
[0039]步骤2.2,在应力释放孔和路基加固区设置不对称堆载区测斜管及多个孔隙水压力计，实时监测纠偏过程土体内部位移及孔隙水压力以便及时调整施工参数。
[0040]步骤2.3,在轨道板两侧均设置轨道板水平位移监测点，在钢轨轨腰处设置钢轨水平位移监测点，在轨道板中心设置轨道板中心水平位移监测点，实时监测纠偏过程轨道结构位移以便及时调整施工参数。
[0041]步骤2.4,在高速铁路路堤上的接触网立柱上设置接触网立柱水平位移监测点。 [〇〇42]步骤3、在堆载区域内距离路基一定距离设置多排旋喷粧对土体进行加固，防止由于堆载造成土体蠕变发生二次偏移，对高速铁路路基横向变形具有良好的控制作用。[0〇43]步骤3.1，米用放坡卸载时，卸载底标尚按路肩标尚控制，在尚速铁路和临近既有结构之间设置测斜管及多个孔隙水压力计，实时监测纠偏过程土体内部位移及孔隙水压力以便及时调整施工参数。
[0044]步骤3.2，分级边坡坡度控制一级边坡坡率为1:1.75，二级边坡坡率为1:2.0，分级控制高度为8m，平台宽度为5m。
[0045]步骤4、通过放坡卸载带动路基本体连同路堤底部的加固区由变形区域向堆载区域同步移动，实现对高速铁路路基横向偏移的纠偏；
[0046]步骤5、在高速铁路路基纠偏施工完成后，通过在卸载后的边坡撒草籽和种灌木的办法对地表植被进行恢复。[〇〇47]本发明的施工过程为:[〇〇48](1)采用钻机在不对称堆载区域内施做应力释放孔可以消解纠偏过程的阻力及调整纠偏方向，加速孔隙水压力消散和由于旋喷粧施工造成的挤压应力的消散。[〇〇49](2)按照权利要求分别布设地基变形监测系统、地基孔隙水压力监测系统、轨道板及钢轨、接触网立柱水平变形监测系统。
[0050](3)为了减小纠偏过程的阻力及加速旋喷粧施工产生的挤压应力消散，在旋喷粧施工之前先施做两排应力释放孔，根据施工效果再调整施做数量。
[0051](4)为了方便旋喷粧施做，先对场地进行平整，然后分批次施做旋喷粧，这个过程对地基、路基及轨道结构的变形及应力状态进行实时监测，通过监测结果的反馈调整施工参数。[〇〇52](5)路基加固完成后，通过放坡卸载对路基就行纠偏，并同时对地基、路基变形及孔隙水压力、轨道结构变形进行监测，依据监测结果调整卸载量及卸载速率，待监测结果达到纠偏要时，立即停止施工，并保持对结构的监测直至变形稳定，即完成对软土地区由于不均匀堆载造成铁路路基的纠偏。
[0053]本说明书未做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。
【主权项】
1.一种高铁路基受不对称堆载偏移的纠偏结构，用以对在软土地区邻近既有结构的高 铁路基偏移进彳丁卸载纠偏，该结构由依次并排分布的不对称堆载区(1 )、路基结构区(2)、路 基偏移区(3)和既有结构区(4)组成，所述的路基结构区(2)表面铺设高铁钢轨，其特征在 于，所述的不对称堆载区(1)与路基结构区(2)的连接处沿高铁钢轨延伸方向设有至少一条 应力释放孔带(11)和多排旋喷粧(12)，不对称堆载区(1)的表面还设有卸载坡(13)。2.根据权利要求1所述的一种高铁路基受不对称堆载偏移的纠偏结构，其特征在于，所 述的卸载坡(13)包括依次设置的一级边坡(131)、平台(132)和二级边坡(133)，所述的一级 边坡坡率范围为1:1.75?1:1.20,二级边坡坡率范围为1:1.5?1:1.3,平台宽度为3?6m， 分级控制高度为8m?12m。3.根据权利要求1所述的一种高铁路基受不对称堆载偏移的纠偏结构，其特征在于，该 结构还包括控制器和分别与控制器连接的地基变形监测单元、地基孔隙水压力监测单元、 高铁钢轨变形监测单元和接触网立柱水平变形监测单元。4.根据权利要求3所述的一种高铁路基受不对称堆载偏移的纠偏结构，其特征在于，所 述的地基变形监测单元包括分别设置在路基偏移区(3)内的偏移区测斜管(31)以及设置在 不对称堆载区(1)与路基结构区(2)的连接处的不对称堆载区测斜管(32)。5.根据权利要求3所述的一种高铁路基受不对称堆载偏移的纠偏结构，其特征在于，所 述的地基孔隙水压力监测单元为分别设置在路基偏移区(3)内的第一孔隙水压力计(33)以 及设置在不对称堆载区(1)与路基结构区(2)的连接区域内的第二孔隙水压力计(34)。6.根据权利要求3所述的一种高铁路基受不对称堆载偏移的纠偏结构，其特征在于，所 述的高铁钢轨变形监测单元包括设置在高铁钢轨轨道板中心处的中心水平位移监测器 (21)、设置在高铁钢轨轨道板两侧的水平位移监测器(22)以及设置在高铁钢轨上的钢轨水 平位移监测器(23)。7.根据权利要求3所述的一种高铁路基受不对称堆载偏移的纠偏结构，其特征在于，所 述的接触网立柱水平变形监测单元设置在高铁钢轨的接触网立柱上，包括接触网立柱水平 位移监测器(24)。8.根据权利要求1所述的一种高铁路基受不对称堆载偏移的纠偏结构，其特征在于，所 述的应力释放孔带(11)为单独一条应力释放孔带或多条平行设置的应力释放孔带，当应力 释放孔带(11)为多条时，相邻两条应力释放孔带之间的间距为0.8?1.0m。9.根据权利要求8所述的一种高铁路基受不对称堆载偏移的纠偏结构，其特征在于，所 述的应力释放孔带(11)内设有多个等距分布且竖直向下的应力释放孔，所述的应力释放孔 的孔径为〇.4?0.5m，孔间距为0.8?1.0m。10.—种应用如权利要求1-9任一项所述的纠偏结构的纠偏方法，其特征在于，包括以 下步骤:1)当临近既有结构区的路基结构区受到不对称堆载而向高铁路基另一侧发生横向位 移时，在不对称堆载区内设置至少一条应力释放孔带，并应力释放孔带上依次等距等径的 开设多个应力释放孔，在应力释放孔内填充容许变形且防止塌孔的砂砾石；2)平整不对称堆载区表面场地，在不对称堆载区内距离路基一定距离设置多排旋喷粧 对土体进行加固；3)通过设置卸载坡使路基结构区内的路堤以及路堤底部的路堤加固层整体向堆载区域同步移动，实现对高铁路基横向偏移的纠偏；4)在高铁路基纠偏完成后，通过在卸载坡上种植草籽和灌木对地表植被进行恢复。
【文档编号】E02D35/00GK105951538SQ201610390405
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】周顺华, 王炳龙, 季昌, 赵志国, 肖军华, 郭鹏飞
【申请人】同济大学