一种基于活性浆液的既有环湖铁路路基冻胀融沉抑制系统的制作方法

本技术涉及土木工程和地基加固领域，尤其涉及一种基于活性浆液的既有环湖铁路路基冻胀融沉抑制系统。

背景技术：

1、青藏高原地区海拔高、气候寒冷，季节性冻土分布广泛。既有环湖铁路路基在冬季形成冻结层并在春季融冻时产生冻胀病害，导致路基隆起、裂缝及病害频发，严重影响运营安全和维护成本。传统治理方法多采用人工换土、加铺碎石、安装绝热管道或被动冷却系统等。

2、然而，这些方法往往存在施工耗时长、成本高、能耗大或对高原生态环境影响大等缺点。例如，传统的钻孔注浆只能在有限位置注入固化剂，导致注浆范围和均匀性不足，难以对广域路基进行整体加固。另外，常用的水泥或化学溶液注浆材料在使用过程中会对环境造成一定污染，不利于铁路周边生态保护。近年来，活性浆液技术作为一种绿色可持续的地基固化方法受到关注。研究表明，活性浆液注浆可显著提高土体抗渗性并抑制冻胀，其技术利用生物作用在土体中原位生成方解石，其目的主要填堵土体孔隙并胶结土粒，可显著增强土体强度和稳定性并降低孔隙水含量。通过活性浆液技术处理后土体的冻胀率有显著降低，且该技术以环保的碳源和生物本体为原料，相较传统化学注浆更为生态友好。

3、然而，现有活性浆液注浆多采用点状钻孔或探头式注浆，注浆范围有限且易造成沉淀分布不均。由于缺乏均匀连续的注浆方式，使得土体内部矿化产物分布不一致，影响整体抗冻胀效果。因此，需要一种新的注浆系统来改进活性浆液在宽广路基中的应用。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的技术问题是提供一种均匀连续注浆、增强路基抗冻胀能力的基于活性浆液的既有环湖铁路路基冻胀融沉抑制系统。

2、为解决上述问题，本实用新型所述的一种基于活性浆液的既有环湖铁路路基冻胀融沉抑制系统，其特征在于：该系统包括埋设于路基土体中的注浆管道、置于地表上与所述注浆管道连通的注浆装置以及设在所述注浆装置外与所述注浆管道相连的控制监测单元；所述注浆管道沿长度方向上均匀分布有多个注浆小孔；所述注浆装置包括通过注浆泵连接在一起的生物液供应单元和胶结溶液供应单元，该生物液供应单元和胶结溶液供应单元分别与所述注浆管道连通；所述注浆泵的一端连有注入管道，该注入管道与所述注浆管道相连。

3、所述注浆管道由连接在一起的数个水平设置的主管和与数个主管相垂直的数个支管；数个主管的一端与所述注入管道相接；所述支管上均布有数个所述注浆小孔；所述主管的一端通过接头与所述注入管道相连，另一端延长至所需注浆尽头后封堵；所述主管与所述支管相连接处设有带三个内螺纹接口的传感器管段，该传感器管段内设有与三个内螺纹接口一一对应的阀门传感器、压力传感器和流量传感器；所述阀门传感器、所述压力传感器和所述流量传感器的电缆穿过穿进防水塑料管，经从管壁预留的密封接线孔引到地表检查井；三个所述内螺纹接口均用o形圈与锁紧螺母密封；所述阀门传感器、所述压力传感器和所述流量传感器分别与所述控制监测单元相连。

4、所述注浆小孔按照预设间距沿管道轴向均匀分布。

5、所述压力传感器和所述流量传感器分别设在所述阀门传感器的上下两侧。

6、所述注入管道上设有总阀门，该总阀门与所述控制监测单元电联。

7、所述控制监测单元包括边缘控制模块、云端服务器、云端监控平台和自动算法控制模块；所述边缘控制模块分别与阀门传感器、压力传感器和流量传感器电联，该边缘控制模块通过通信网关与所述云端服务器电联；所述云端服务器与所述云端监控平台电联，该云端监控平台与所述自动算法控制模块电联。

8、本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

9、1、本实用新型通过在路基下方埋设连通的带有均匀分布注浆小孔的注浆管道网络，使得地下埋管注浆形成线面状连续注浆源，相较传统单点钻孔注浆，可持续向路基土体中注入生物液和胶结溶液，在土体孔隙中诱导生成广泛分布的方解石，不但注浆更均匀，覆盖范围广，而且方解石在土体中的分布更一致，从而有效降低局部冻胀风险，增强路基抗冻胀能力。同时与单点注浆相比，本实用新型埋设管道进行连续注浆显著提高了作业效率。

10、2、本实用新型设置控制监测单元，使得管道注浆系统便于实现自动化控制和分区分段注浆，减少重复铺管和开挖次数，从而有效降低施工时间和人力成本。

11、3、本实用新型在管道系统关键节点布设压力、流量传感器，并通过工业物联网网关与云端平台连接，实现实时采集注浆数据的目的。

12、4、本实用新型简单易行，适用于青藏铁路环湖段等既有铁路季节冻土区路基的冻胀治理。

1.一种基于活性浆液的既有环湖铁路路基冻胀融沉抑制系统，其特征在于：该系统包括埋设于路基土体（1）中的注浆管道、置于地表上与所述注浆管道连通的注浆装置以及设在所述注浆装置外与所述注浆管道相连的控制监测单元（2）；所述注浆管道沿长度方向上均匀分布有多个注浆小孔（3）；所述注浆装置包括通过注浆泵（4）连接在一起的生物液供应单元（5）和胶结溶液供应单元（6），该生物液供应单元（5）和胶结溶液供应单元（6）分别与所述注浆管道连通；所述注浆泵（4）的一端连有注入管道（7），该注入管道（7）与所述注浆管道相连。

2.如权利要求1所述的一种基于活性浆液的既有环湖铁路路基冻胀融沉抑制系统，其特征在于：所述注浆管道由连接在一起的数个水平设置的主管（8）和与数个主管（8）相垂直的数个支管（9）；数个主管（8）的一端与所述注入管道（7）相接；所述支管（9）上均布有数个所述注浆小孔（3）；所述主管（8）的一端通过接头与所述注入管道（7）相连，另一端延长至所需注浆尽头后封堵；所述主管（8）与所述支管（9）相连接处设有带三个内螺纹接口的传感器管段，该传感器管段内设有与三个内螺纹接口一一对应的阀门传感器（10）、压力传感器（11）和流量传感器（12）；所述阀门传感器（10）、所述压力传感器（11）和所述流量传感器（12）的电缆穿过穿进防水塑料管，经从管壁预留的密封接线孔引到地表检查井；三个所述内螺纹接口均用o形圈与锁紧螺母密封；所述阀门传感器（10）、所述压力传感器（11）和所述流量传感器（12）分别与所述控制监测单元（2）相连。

3.如权利要求2所述的一种基于活性浆液的既有环湖铁路路基冻胀融沉抑制系统，其特征在于：所述注浆小孔（3）按照预设间距沿管道轴向均匀分布。

4.如权利要求2所述的一种基于活性浆液的既有环湖铁路路基冻胀融沉抑制系统，其特征在于：所述压力传感器（11）和所述流量传感器（12）分别设在所述阀门传感器（10）的上下两侧。

5.如权利要求1所述的一种基于活性浆液的既有环湖铁路路基冻胀融沉抑制系统，其特征在于：所述注入管道（7）上设有总阀门（13），该总阀门（13）与所述控制监测单元（2）电联。

6.如权利要求1所述的一种基于活性浆液的既有环湖铁路路基冻胀融沉抑制系统，其特征在于：所述控制监测单元（2）包括边缘控制模块（14）、云端服务器（15）、云端监控平台（16）和自动算法控制模块（17）；所述边缘控制模块（14）分别与阀门传感器（10）、压力传感器（11）和流量传感器（12）电联，该边缘控制模块（14）通过通信网关（18）与所述云端服务器（15）电联；所述云端服务器（15）与所述云端监控平台（16）电联，该云端监控平台（16）与所述自动算法控制模块（17）电联。