[发明专利]一种可膨胀性灌注装置及其治理铁路路基沉降变形的方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁路路基维护领域，尤其涉及一种可膨胀性灌注装置及其治理铁路路基沉降变形的方法。

背景技术

我国幅员辽阔，铁路经过的地形比较复杂，路基作为铁路的重要组成部分，是承受轨道结构重量和列车荷载及各种附加力的基础，也是线路工程中最薄弱最不稳定的环节，路基几何尺寸的不平顺自然会引起轨道的几何不平顺。为了确保列车安全、平稳运行，路基必须具有高强度、刚度大、稳定性、耐久性、不易变形等优良特性，因此，作为承载高速铁路的基础——路基的设计受到越来越广泛的重视。而在一般情况下，多数路段地基的强度与稳定性的控制难度都不大，给工程带来的主要难题是沉降变形及其各种治理措施产生的固结问题，因而路基沉降变形问题是铁路设计中所要考虑的主要控制因素。随着我国既有线大面积提速改造及快速铁路、高速铁路的修建，频繁出现的路基沉降变形问题变得亟待解决。

从以往治理路基沉降变形的案例可见，国内外用于减缓和治理地基工后沉降变形的传统方法主要有垫层法、强夯法、孔内深层强夯挤密法、塑料排水板超载预压或真空预压法、动力排水固结法、水泥喷粉桩、水泥搅拌桩、碎石桩、挤密砂桩、水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)和钢筋混凝土桩网结构和桩板结构等。然而，由于高速铁路对轨道平顺性要求的不断提高，天窗的不断缩短，这些方法存在的缺陷变得日益突出，比如，垫层法换填的厚度越大，造价越高，且不适合处理软土层较厚、埋深较大的地基，地下水位高、易渗水路段抽排水费用高；强夯法产生的震动与噪音较大，对土方含水量较敏感，含水量较高时，锤击后易形成橡皮土，要求的施工场地较大，重锤若接触砖块或混凝土块易造成人员伤亡；塑料排水板预压法的工期长，工序要求高，预压较大会显著增加造价，难以解决地基次固结沉降；动力排水固结法的处理深度一般小于10米，工序复杂，对降水、排水系统要求较高，不能独立处理水塘路段，受周边环境影响较大；水泥喷粉桩的加固深度小于18米，不适合处理有机质含量、塑性指数较大的土壤，造价较高；水泥搅拌桩处理后的地基均匀性难以控制，这一方面是由于施工工艺无法保证现场搅拌得比较均匀，另一方面是由于桩身强度沿轴线方向不均匀，而且处理复合地基后的沉降量较大；碎石桩的加固深度一般小于25米，造价昂贵，难以在十字板剪切强度很低的淤泥质土上成桩，桩径较难控制，承载力提高幅度较小，工后沉降难以控制；挤密砂桩的加固深度一般小于20米，处理淤泥质地基需结合堆载预压，且需控制好置换率，不适合高承载力要求地基；CFG桩造价较高，不适合处理淤泥质地基；钢筋混凝土桩网结构和桩板结构工序复杂，造价相对复合地基较高。而且，这些方法中的大部分都不适合处理无砟轨道的路基沉降变形，这是由于无砟轨道受自身调整能力的限制，对线下工程的沉降变形提出了更严格的要求。

目前，国内已出现适用于对无砟轨道道床下沉进行抬升的系统与方法，具体内容可参见申请号分别为“201310027717.0”与“201320039996.8”的两项专利，然而，该系统与方法仅仅适用于抬升无砟轨道道床，进行轨道板下注浆抬升，不能处理深层地基的缺陷，因而只能在有限的时间内缓解地基沉降变形。而且，在注浆过程中容易产生大量的材料流失，增加施工成本。如果地基下存在较大空洞或地下暗河，会造成无法抬升或抬升效果不明显，由于深层地基问题并没有得到根本解决，施工后一段时间后沉降仍会发生，需要多次治理。而且抬升精度较低，最低只能达到3到5mm左右，离高铁地基治理控制精度要求的小于1mm相差甚远。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可膨胀性灌注装置及其治理铁路路基沉降变形的方法，解决目前对铁路路基沉降变形的治理方法无法对深层地基进行治理，而且控制精度差，也容易受地下环境影响而导致治理效果差、治理效果不持久的问题。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种可膨胀性灌注装置，包括灌注桩芯、容纳袋、收缩封口圈和套接螺母，所述容纳袋通过收缩封口圈牢固套接在所述灌注桩芯的下端，所述套接螺母设置在灌注桩芯的上端，用于连接注浆管。

更进一步的技术方案是，所述灌注桩芯套接所述容纳袋后膨胀前的直径在1～10cm，膨胀后的直径在1～200cm。

更进一步的技术方案是，所述容纳袋是高强度编织袋或薄膜。

一种治理铁路路基沉降变形的方法，包括以下步骤：

步骤一，根据空洞各处在竖直方向上的高度选择不同长度的可膨胀性灌注装置，所述可膨胀性灌注装置包括灌注桩芯、容纳袋、收缩封口圈和套接螺母，所述容纳袋通过收缩封口圈牢固套接在所述灌注桩芯的下端，所述套接螺母设置在灌注桩芯的上端；