CN105350988A - 隧道基底加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隧道基底加固方法，所述的隧道基底加固方法包括下列步骤：步骤A，在隧道基底病害处钻孔，钻至穿透混凝土层停止，然后向孔(1)内灌入快凝水泥浆液，以填充基底空洞和/或破损部分和/或翻浆冒泥部分；步骤B，当所灌入的快凝水泥浆液处于或者基本处于初凝状态后，继续钻孔深入基岩(8)，然后提出钻杆(2)；步骤C，向孔内***加强杆(4)，然后向孔内灌入憎水性灌浆材料。本发明的隧道基底加固方法施工周期短，对地下水系发育和基础层厚度较大的隧道基底也可以获得较好的加固效果。

Description

隧道基底加固方法

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，具体地，涉及一种隧道基底加固方法。

背景技术

隧道基底是隧道的底部结构，该底部结构的坚实稳固是保证隧道内的轨道或者路面良好状态的首要条件。隧道底部由于结构耐久性设计薄弱，排水设计不合理，施工工艺缺陷、质量差，日常养护维修不到位，以及隧道底部受到车辆反复动力、地下水侵蚀等方面的自然和人为因素作用，基底经常出现开裂、破损、下陷、向两侧外挤以及翻浆、冒泥等现象。

以铁路隧道基底为例，运营铁路(普通、客货及重载)隧道底部结构均出现不同程度下沉、水沟外挤及基底翻浆冒泥等病害，导致轨道结构状态恶化。如：客货共线铁路兰武二线乌鞘岭隧道、西康线秦岭隧道、黔桂线定水坝、银洞坡隧道、遂渝线龙凤等隧道内无砟轨道曾出现不同程度裂损，部分地段隧道基底出现翻浆冒泥病害，给后期的养护维修带来众多困难；大秦、朔黄重载铁路隧道在重载列车的长期振动冲击作用下，基底病害更加严重，其中，朔黄线长梁山、水泉湾及张家坪等隧道、大秦线大团尖、军都山、九山、景忠山等隧道基底均出现不同程度的吊空、下沉、翻浆冒泥等病害。这些病害都会造成轨距偏差，钢轨及接头断裂。

因此，隧道基底的病害对隧道线路的运营和乘客的舒适性造成不利影响，严重时甚至危及行车安全。目前，针对上述隧道底部病害大多采用常规道床基底注浆、道床翻修及道床基底换填方式进行处理。

道床基底注浆法主要采用钻机向下钻孔直至设计要求的深度，然后***注浆管以静压注浆的方式对基底进行加固处理。该方法施工简单、方便、快捷，能有效提高地层的强度，但在地下水系发育的地段上加固效果较差。

道床翻修法主要是采用施工便梁(如D型梁)将轨道结构架空，采用风镐凿除破损混凝土，然后灌注新的混凝土，该法工作量较大，修复较慢(修复距离一般5～6m左右)，扰动较大，影响车辆的正常运营，会造成巨大的经济损失。

道床基底换填法的特点是施工简单，但是其存在较大的局限性，具体来说，当基底的基础层厚度较大时，换填量也相对较大，并且基底边坡开挖还要采取相应的支护措施，从经济性和安全性这两个方面综合考虑的话，对基础层较深的隧道采用该方法就显得不太适合，而该方法较适用于基底粘土层深度为2.0—5.0m的隧道。

针对以上加固处理方式存在的问题，专利文献CN103510532A公开了一种基于装配式梁板桩的铁路隧道底部病害整治技术，采用约束梁架空线路，在梁的施工位置处对底部进行切割掏槽；按照桩的布置位置进行钻孔；在钻孔中埋入预制桩之后，进行灌浆作业；待预制桩浆液的强度达到设计要求后，将预制的梁架设在桩之上，梁上铺预制板，恢复道砟及线路。该方法虽然能够加快病害整治的施工速度，但是在使用过程中还是需要部分挖开混凝土层，并且没有解决地下水系发育的地段上加固效果较差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种隧道基底加固方法，施工周期短，对地下水系发育和基础层厚度较大的隧道基底也可以获得较好的加固效果。

为了实现上述目的，本发明提供一种隧道基底加固方法，包括下列步骤：

步骤A，在隧道基底病害处钻孔，钻至穿透混凝土层停止，然后向孔内灌入快凝水泥浆液，以填充基底空洞和/或破损部分和/或翻浆冒泥部分；

步骤B，当所灌入的快凝水泥浆液处于或者基本处于初凝状态后，继续钻孔深入基岩，然后提出钻杆；

步骤C，向孔内***加强杆，然后向孔内灌入憎水性灌浆材料。

优选地，在所述步骤A中，在钻孔时使用的钻头的外壁具有凸棱。

优选地，所述凸棱呈螺旋状设置。

优选地，在所述步骤A中，所述快凝水泥浆液通过钻杆的空心腔灌入。

优选地，在所述步骤A中，所述快凝水泥浆液为水玻璃水泥浆或者TGRM浆液。

优选地，在所述步骤C中，所述加强杆为钢筋束。

优选地，所述钢筋束为通过多根螺纹钢筋固定在一起所形成。

优选地，在所述步骤C中，所述憎水性灌浆材料为高分子聚氨酯灌浆材料。

优选地，所述钻孔后形成的多个孔呈梅花形或方形布置。

优选地，所述孔位于相邻轨枕之间且位于所述轨道外侧。

与现有的隧道基底加固方法的不同之处在于，本发明提供的隧道基底加固方法首先在隧道基底病害处钻孔，穿透混凝土层后注入快凝水泥浆液，可以填充基底空洞或者破损部分或者翻浆冒泥部分，并将地下水排开，等待快凝水泥浆液初凝后，继续钻孔深入基岩，再将加强杆***孔内，并灌入憎水性灌浆材料，以填充没有被快凝水泥浆液填充的部分，并将地下水排开，同时将加强杆和孔壁固连在一起，从而改善隧道基底的受力性能，提高基底承载能力，防止基底下沉。由于本发明的加固方法不需要挖开基底或者采取支护措施，相对于道床翻修法和道床基底换填法，施工周期更短，并且由于是采用钻孔并灌装水泥浆后再灌装憎水性灌浆材料的方式来加固，对地下水系发育和基础层厚度较大的隧道基底也可以获得较好的加固效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明隧道基底加固方法的隧道基底钻孔结构示意图；

图2是图1中A处的放大图；

图3是本发明隧道基底加固方法中可以使用的钻头和钻杆的结构示意图；

图4是本发明隧道基底加固方法的钻孔分布示意图；

图5是本发明隧道基底加固方法的使用的加强杆的结构示意图；

附图标记说明

1孔2钻杆

21空心腔22灌浆口

3钻头31凸棱

4加强杆5螺纹钢筋

6轨道61轨枕

7混凝土层8基岩

9病害区

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指本发明中涉及的隧道基底的上下左右，并与附图1所示方向一致。“内、外”是指相对于各个零部件本身的轮廓的内外。

首先需要说明的是，本发明旨在提供一种隧道基底加固方法，通过在隧道基底病害处钻孔后灌入快凝水泥浆液，快凝水泥浆液初凝后继续钻孔，再***加强杆并灌注憎水性灌浆材料，可以在不挖开基底的同时改善基底的受力性能，较好的适应地下水系发育和基础层厚度较大的隧道基底的加固。在此技术构思范围内，本发明隧道基底加固方法并不局限于图1-5中所示的特定的具体细节结构。

适当参见图1-图2，为了实现本发明的上述技术目的，本发明基本实施方式的隧道基底加固方法可以包括下列步骤：

步骤A，在隧道基底病害处钻孔，钻至穿透混凝土层停止，然后向孔1内灌入快凝水泥浆液，以填充基底空洞和/或破损部分和/或翻浆冒泥部分；

步骤B，当所灌入的快凝水泥浆液处于或者基本处于初凝状态后，继续钻孔深入基岩8，然后提出钻杆2；

步骤C，向孔内***加强杆4，然后向孔内灌入憎水性灌浆材料。

本发明提供的隧道基底加固方法通过注入快凝水泥浆液，可以填充基底空洞或者破损部分或者翻浆冒泥部分，将地下水排开，并通过在孔内***加强杆，灌注憎水性灌浆材料，可以填充没有被快凝水泥浆液填充的部分，二次将地下水排开，同时将加强杆和孔壁固连在一起，从而能够改善隧道基底的受力性能，提高基底承载能力，防止基底下沉。

本发明的隧道基底加固方法在施工时，参考图4所示，所述钻孔后形成的多个孔1优选呈梅花形或方形布置。通过采用呈梅花形或方形分布的孔1，能够保证灌入的灌浆材料均匀分布，并保证一定的重叠。

在布置钻孔时，需要首先根据无损检测结果，确定基底病害范围，然后布置钻孔。参考图1、图4所示，对于铁路隧道基底的加固，需要在相邻轨枕空处布置钻孔，所钻的孔1位于相邻轨枕61之间且位于所述轨道6外侧。

在本发明的实施方式中，参考图3所示，在所述步骤A的钻孔过程中，所使用的钻头3的外壁具有凸棱31。通过在钻头3的外壁上设置凸棱31，可以在钻进过程中将钻的孔的混凝土内壁拉毛，从而使后续步骤中注入的憎水性灌浆材料能够与混凝土紧密结合，以提高隧道基底的承载能力。优选地，为了使钻头钻进过程更顺畅，所述凸棱呈螺旋状设置。

在本发明中，在向孔内灌入快凝水泥浆液时，为了避免快凝水泥浆液附着在孔壁上堵塞孔洞，在所述骤A中，所述快凝水泥浆液通过钻杆2的空心腔21灌入。其中灌注的所述快凝水泥浆液可以采用水玻璃水泥浆或者TGRM浆液，以及各类超细水泥浆液。

在本发明的步骤C中，***的加强杆4可以采用各种高强度的钢制或者非金属的管状或杆状材料。在本实施方式中，所述加强杆4优选为钢筋束。钢筋为常见的建筑材料，并且通过钢筋束的形式，可以增加与憎水性灌浆材料的接触面积，从而与灌浆材料紧密结合，提高隧道基底的承载能力。优选地，参考图5所示，所述钢筋束为通过多根螺纹钢筋5固定在一起所形成，采用的螺纹钢筋5的直径可以为18-22mm。采用螺纹钢筋5，可以进一步提高与灌浆材料的结合程度。其中多根钢筋的固定方式可以采用捆绑或者焊接，本发明中优选采用焊接方式连接。

在本发明中，在向孔内***加强杆4后，向孔内灌注的憎水性灌浆材料优选为高分子聚氨酯灌浆材料。将高分子聚氨酯灌浆材料注入孔内后能将基底的地下水排开，防止基底翻浆冒泥，填充基底空洞，改善底部结构的受力性能，提高基底承载能力，防止基底下沉。同时，高分子聚氨酯灌浆材料能够固结虚渣(在施工期间形成的碎石、渣子)，提高基底的整体性，防止基底下沉。

在灌注高分子聚氨酯灌浆材料时，通过吸料管分别***两组料分桶中，在灌浆泵产生的压力的作用下使高分子聚氨酯灌浆材料泵送到注射枪里，通过注射枪注入地层，原料渗入裂隙，进而快速反应达到加固的目的。

在本发明的一种具体的应用中，首先在隧道洞外将若干根一定长度的φ18～φ22螺纹钢筋5相互焊接在一起，形成一束钢筋束；然后根据无损检测结果，确定基底病害范围，并采用钻机在相邻轨枕61空处布置钻孔，所钻的孔1呈梅花形(参考图4中左侧部分所示)或方形(参考图4中右侧部分所示)布置，当钻至穿透混凝土层7停止，立即通过钻杆2顶部的灌浆口22将快凝浆液贯入钻头3与钻杆2间的空心腔21内，填充基底混凝土吊空、破碎及翻浆冒泥部分等病害区9；待基底混凝土吊空、破碎及翻浆冒泥部分内快凝浆液稳定30分钟处于初凝状态后，继续钻孔深入基岩8不少于50cm，反循环提出钻杆2，并取出芯样，随后***焊接好的钢筋束，再次将钻杆2及钻头3***钻孔1内一定深度(约钻头长度的1/3)；再利用注射枪的喷嘴往灌浆口22内贯入高分子聚氨酯灌浆材料，基底混凝土吊空、破碎及翻浆冒泥部分等病害区9灌满以后，同样反循环提出钻杆2，并待灌注材料稳定10分钟(填充浆液的强度达到10MPa)后，恢复道床。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种隧道基底加固方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤A，在隧道基底病害处钻孔，钻至穿透混凝土层停止，然后向孔(1)内灌入快凝水泥浆液，以填充基底空洞和/或破损部分和/或翻浆冒泥部分；

步骤B，当所灌入的快凝水泥浆液处于或者基本处于初凝状态后，继续钻孔深入基岩(8)，然后提出钻杆(2)；

步骤C，向孔内***加强杆(4)，然后向孔内灌入憎水性灌浆材料。

2.根据权利要求1所述的隧道基底加固方法，其特征在于，在所述步骤A中，在钻孔时使用的钻头(3)的外壁具有凸棱(31)。

3.根据权利要求2所述的隧道基底加固方法，其特征在于，所述凸棱呈螺旋状设置。

4.根据权利要求1所述的隧道基底加固方法，其特征在于，在所述步骤A中，所述快凝水泥浆液通过钻杆(2)的空心腔(21)灌入。

5.根据权利要求1所述的隧道基底加固方法，其特征在于，在所述步骤A中，所述快凝水泥浆液为水玻璃水泥浆或者TGRM浆液。

6.根据权利要求1所述的隧道基底加固方法，其特征在于，在所述步骤C中，所述加强杆(4)为钢筋束。

7.根据权利要求6所述的隧道基底加固方法，其特征在于，所述钢筋束为通过多根螺纹钢筋(5)固定在一起所形成。

8.根据权利要求1所述的隧道基底加固方法，其特征在于，在所述步骤C中，所述憎水性灌浆材料为高分子聚氨酯灌浆材料。

9.根据权利要求1所述的隧道基底加固方法，其特征在于，所述钻孔后形成的多个孔(1)呈梅花形或方形布置。

10.根据权利要求9所述的隧道基底加固方法，其特征在于，所述孔(1)位于相邻轨枕(61)之间且位于所述轨道(6)外侧。