运营地铁隧道整体道床起拱的处治措施研究.doc

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运营地铁隧道整体道床起拱的处治措施研究

　　摘要：

本文结合广州地铁三号线某区间整体道床起拱处治案例，分析其病害产生原因，总结运营地铁隧道整体道床起拱的处治措施，为运营期处治地铁隧道整体道床起拱处治提供经验和措施参考。

　　关键字：

运营地铁隧道；整体道床起拱；运营期处治措施

　　整体道床是一种用混凝土构筑的新型轨下基础，具备整体性好、稳定、耐久、轨道维修量少等优点，已广泛使用在我国地铁建设中。

道床是弹性地基上的受弯构件，它的受力与基础的形变模量E0有关，因此必须特别重视对地基的加强处理和排水设施的良好设置，但往往由于地下水的作用和施工方面等原因，在地铁运营期出现整体道床起拱，对地铁列车行车安全构成安全隐患。

从广州地铁一号线1999年6月份开通运营以来，线网已发生多起整体道床起拱病害，本文以广州地铁三号线某一区段整体道床起拱病害为例，探讨分析其病害产生的原因，并提出病害的处治措施，为运营期处治地铁隧道整体道床起拱处治提供经验和措施参考。

　　1广州地铁三号线某一区段整体道床起拱病害概况

　　三号线某一区段隧道结构侧墙底部出现冒水（图01隧道结构侧墙冒水），专业技术人员对冒水位置附近隧道结构及道床状况、轨道数据进行检查。

现场检查到近冒水点一侧轨道高低最大值为20mm；该区段行车方向两侧侧墙底部存在不同程度的渗漏水问题；道床中部面上存在横向贯通裂缝；道床与水沟混凝土接缝位置存在不同程度的剥离情况，最大剥离宽度约7mm；道床与水沟混凝土接缝位置约有5处不同程度的道床冒泥冒沙情况。

　　图01隧道结构侧墙冒水

　　2整体道床起拱病害形成原因

　　经核查设计图纸资料，该区段隧道结构为明挖箱型结构，冒水位置位于“V”型坡的变坡点附近。

道床水沟常年积水，混凝土在流动水中长期浸泡，致使混凝土内碳酸钙沉淀流失，道床与两侧水沟出现裂纹，道床结构出现裂缝、冒水、冒泥浆。

当列车运行振动后，整体道床出现振动拍打，冒泥冒沙进一步发展，当道床底部渗漏水影响到与隧道主体结构的接触部位时，接触面混凝土胶结料钙质流失，出现溶蚀破坏，强度下降，振动使接触面产生错位、磨耗，整体道床剥离空脱，形成道床“空吊”。

因道床冒水位置临近结构底板变截面和道床结构变坡点位置，造成水源的汇集形成较大水压，在侧墙薄弱处出现冒水，水压将脱空的道床抬起，形成道床起拱病害，影响地铁行车安全。

　　3运营地铁隧道整体道床起拱的处治措施

　　根据广州地铁整体道床起拱病害处理经验，总结优化运营地铁隧道整体道床起拱的处治措施，为运营期处治地铁隧道整体道床起拱提供经验和措施参考。

处治措施为道床起拱程度数据分析―钻孔泄压―轨道平顺调整―水沟堵漏处理―整体道床注浆加固―处治效果评估，现分述如下：

　　3.1道床起拱程度数据分析

　　道床起拱直接影响轨道的稳定性，轨道的平顺度产生影响，因此轨道线路几何尺寸一定程度能直接反应出道床起拱程度。

同时，道床起拱使得道床在竖直方向发生位移，因此道床起拱段范围内的沉降变形一定程度上也能反应出道床起拱的程度。

当发现某段道床疑似出现道床起拱时，对隧道道床、主体结构进行沉降监测及轨道线路几何尺寸测量，根据测量数据确定道床起拱范围和程度。

若道床起拱范围内原有沉降监测点少，可按“沿道床中心每隔3m设置一个监测点，主体结构外墙面每隔6m设置一个监测点”增布沉降监测点，同时对道床起拱段实施加密监测，以更好的掌握道床起拱范围内的道床、主体结构变形的特点和规律。

　　根据隧道道床、主体结构进行沉降监测及轨道线路几何尺寸测量数据确定道床起拱程度。

对道床起拱程度进行分级，具体如下：

（1）重大级（Ⅰ级）

　　正线整体道床线路局部起拱30～40mm以内，检查线路轨道静态几何尺寸超过《广州地铁线路维修规程》规定的临时补修标准。

（2）较大级（Ⅱ级）

　　正线整体道床线路局部或整体起拱量在15～30mm范围以内，检查线路轨道静态几何尺寸超过《广州地铁线路维修规程》规定的经常保养标准，未超临时补修标准。

　　（3）一般级（Ⅲ级）

　　正线整体道床线路局部或整体下沉或起拱量在9～15mm范围以内，检查线路轨道静态几何尺寸超过《广州地铁线路维修规程》规定的维修验收标准，未超经常保养标准。

　　确定道床起拱程度级别后采取相应紧急措施以保证运营行车安全。

重大级（Ⅰ级）必须临时中断当日事故区段列车运行，进行处理后恢复通车，列车运行必须限制速度和调整运营组织方案；较大级（Ⅱ级）必须在非运营时间内处理，当日列车运行通过该区段必须采取限速30km/h和调整运营组织方案；一般级（Ⅲ级）对正常运营暂不造成影响，无需采取紧急措施。

　　3.2钻孔泄压

　　在左右两侧道床水沟、左右两侧水沟与道床之间挡堰、左右两侧水沟外侧地面按梅花状间距5m进行钻孔泄压，钻孔深度以钻穿道床但又不破坏隧道主体结构为宜（具体以查阅竣工图纸资料确定）。

成孔后观察孔内出水情况（是否出水，出水量，是否为清水等）及是否存在断层（道床是否已剥离，剥离厚度），对孔进行编号并记录观察情况（附表1钻孔情况记录表）。

　　3.3轨道平顺调整

　　待钻孔泄压一段时间，测量一遍道床起拱段轨道线路几何尺寸，看泄压效果，起拱程度是否减小或恢复到正常范围。

根据轨道线路几何尺寸数据，对起拱段内道床进行调轨顺坡，以满足《广州地铁线路维修规程》规定的线路保养标准。

　　3.4水沟修复和封闭处理

　　在对整体道床的病害治理中，应严格控制水泥、化学注浆的跑浆、串浆问题，因此建议在整体道床的治理前做好道床两侧水沟的修复和封闭处理，特别是道床与水沟结合部位置，以确保后续整体道床注浆加固的施工效果。

　　3.5整体道床注浆加固

　　治理整体道床起拱病害重点是要解决隐藏于道床底部与仰拱中排水固结的问题，同时考虑运营地铁线路具有施工作业时间短（施工作业时间一般少于4h）和必须满足第二天运营期行车振动挤压影响的性能，因此采用的注浆材料必须具有在水中具有优异的渗透排水性能、优良的力学性能和耐久性，建议采用环氧型浆液。

若道床起拱范围较大，也可采用复合注浆法注浆（第一次采用灌注无收缩高强化学水泥，第二次采用改性环氧灌浆液）。

　　注浆加固施工工艺：

定孔位→钻孔→验孔→清孔→埋管→配浆→注浆→稳压→二次或多次注浆→封咀。

在两钢轨之间共布置三排注浆孔（孔径φ32mm，孔距550mm～600mm，孔深500mm）。

为使浆体最大可能的对裂缝进行充填固结，必须对所有灌浆孔进行二次或多次灌浆。

为确保排水、置换固结效果，采用按孔序，滚动形进行施灌，并争取在有效的时间内连续施灌。

　　注浆施工过程中，应严格控制注浆的跑浆、串浆问题。

应严格控制注浆压力（0.3～0.5MPa），同时用激光设置观测点，观测和控制道床变形量。

做到既不产生整体道床的抬动，又保证浆液在充分的压力作用下被挤密充填到剥离空脱的间隙并粘结。

　　3.6处治效果评估

　　完成注浆加固整治后，可采用以下方式对处治进行效果评估：

（1）取芯强度测试

　　对整治段进行抽样取芯，测试注浆密实度、固结强度是否满足行车安全要求。

并对芯体编号保存，作为施工验收依据。

（2）轨道结构动力性能测试

　　轨道结构在列车载荷作用下的动变形能够反应轨道与路基结构的使用状态，对道床整治前后进行动变形测试，对比分析道床基底结构的加固效果。

　　（3）地质雷达探测

　　采用地质雷达对道床整治区域进行探测，以掌握道床基底密实情况，明确加固后脱空裂缝的填充及加固效果。

　　以上处治效果评估方法可视施工情况采用具体方式，评估结果可作为施工验收依据。

　　4总结

　　目前我国国内众多城市已开始修建城市地下铁道，掀起地铁建设的热潮。

整体道床已广泛在地铁线路中使用，整体道床起拱作为一类常见却直接影响行车安全的整体道床病害，运营期整体道床养护维修的重要性日益凸显，应予以足够的重视，发现并及时采取有效措施保障运营行车安全，同时遏制病害进一步发展，也能减少后续维修养护工作量和成本。

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