鐵路隧道的道床病害整治技術(shù)探討

文/李建武

1 前言

國(guó)內(nèi)近幾年的經(jīng)濟(jì)獲得快速發(fā)展離不開鐵路系統(tǒng)的支持，與之對(duì)應(yīng)的是國(guó)內(nèi)鐵路建設(shè)也在這樣的背景下蓬勃發(fā)展。鐵路項(xiàng)目在建成以后開始運(yùn)營(yíng)，但是因?yàn)椴牧腺|(zhì)量、施工不到位以及水文變化等一系列原因，出現(xiàn)了道床病害問題，尤其是隧道道床病害，這種病害成為鐵路安全運(yùn)營(yíng)最大隱患[1]。為了消除影響，建設(shè)管理者與技術(shù)人員需要深入分析研究，了解病害的形成原因，制定應(yīng)對(duì)方法，用行之有效的處理措施、整治手段消除問題，獲得更好的整治效果，讓我國(guó)的鐵路系統(tǒng)能夠安全運(yùn)營(yíng)、穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)。

2 項(xiàng)目概況

某項(xiàng)目的隧道位于某高原的東北區(qū)域，屬于比較復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境。該地區(qū)有著較高的地應(yīng)力，經(jīng)常發(fā)生地震。該地區(qū)的圍巖主體是三疊系炭質(zhì)板巖，這種圍巖不易成洞，容易破碎，屬于典型軟巖大變形隧道[2]。本隧道在2016年開通，自運(yùn)營(yíng)開始以后，每年的公務(wù)巡檢都會(huì)發(fā)現(xiàn)道床板空吊離縫問題。有些時(shí)候過車甚至產(chǎn)生翻漿冒泥的情況，道床板的離縫段目前沒有出現(xiàn)上拱現(xiàn)象，病害段的落長(zhǎng)度50m。

本隧道總共長(zhǎng)度13．61km，穿過了河流與水庫(kù)。隧道當(dāng)中的3．25m 經(jīng)過第三系飽和富水粉細(xì)砂地層。在作業(yè)的時(shí)候，施工擾動(dòng)影響了圍巖，出現(xiàn)了十分嚴(yán)重的液化情況，暴露出突水涌砂等安全隱患。隧道在2017年正式投入使用。運(yùn)營(yíng)僅僅半年巡檢的時(shí)候就發(fā)現(xiàn)了軌枕間道床冒水冒泥等問題。

3 隧道道床板離縫

3.1 鉆孔泄水

通過實(shí)地調(diào)查可以了解到，距離道床板的兩側(cè)相隔10cm 位置，鉆孔的時(shí)候安裝了φ30 的鋼管用于排水泄壓。在鉆孔到仰拱初支的下面5～10cm 以后，鋼管的長(zhǎng)度是1．9～1．95m，各個(gè)組的鋼管之間存在縱向間距2cm，項(xiàng)目情況如圖1 所示。

圖1 隧道道床的排水泄壓情況

3.2 注漿加固排水

以現(xiàn)場(chǎng)情況出發(fā)，為了避免在注漿的時(shí)候出現(xiàn)道床板隆起的情況，決定使用交叉注漿手段。注漿時(shí)，注漿孔對(duì)準(zhǔn)測(cè)控，將其作為泄壓孔與排水孔，提前設(shè)置的1、3、5、7、9、2′、4′、6′、8′、10′都是注漿孔，壓力被牢牢控制在0．5MP。泄壓排水孔是2、4、6、8、10、1′、3′、5′、7′、9′。最后將水送入墊層的兩邊排水槽。具體情況見圖2。

圖2 注漿、泄壓排水孔設(shè)置情況

3.3 道床板的離縫植筋錨固要求

第一，必須在隧道道床板和仰拱離峰區(qū)段相鄰且沒有靠近離縫區(qū)段的部位使用植筋錨固處理手段。在層間加固中，避免離縫現(xiàn)象問題變得嚴(yán)重。

第二，在植筋的時(shí)候，每一排設(shè)置4 根，每?jī)筛能涇壷虚g植一排，總共植筋6 排，詳情見圖3。

圖3 植筋平面

項(xiàng)目中所用的植筋材料是HRB400φ20 的鋼筋，這種鋼筋的鉆孔直徑是25mm。每一條鋼筋的長(zhǎng)度是380mm，其中道床板部分是180mm，剩余的200mm 處于支承層。鉆孔的植筋長(zhǎng)度范圍選擇植筋膠填充[3]。在道床板的上方80mm 距離，使用無收縮砂漿回填。詳情見圖4 所示。

圖4 植筋膠性能情況

施工的時(shí)候，應(yīng)用高壓水槍沖洗道床板的離縫區(qū)石屑、底板淤泥。讓底板沒有任何雜物，保持底板的干凈。

結(jié)束以后用風(fēng)機(jī)吹干底板的水分，使底板變得足夠干燥。

施工的時(shí)候應(yīng)用低粘度的灌漿樹脂粘結(jié)支承層離縫與道床板，并采取前文所敘述的植筋方法錨固支承層的離縫區(qū)與道床板。

4 隧道道床的病害整治思路

4.1 現(xiàn)場(chǎng)狀況分析

巡查過程中發(fā)現(xiàn)，隧道的兩組軟枕間道床存在冒水冒泥的情況，大概5m 段落道砟被泥漿污染。通過現(xiàn)場(chǎng)排查工作得出，之所以會(huì)有這種情況，是因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)的落道砟表層20cm 有大量沉積的泥沙，道砟下面有很多積水?，F(xiàn)場(chǎng)觀察得出，這一段的現(xiàn)場(chǎng)上下游存在流水的聲音，意味著中心水溝正常，可以通暢排水。也就是說該問題并不是由于中心水溝淤堵引起的滲水。項(xiàng)目的K89+621 在左側(cè)襯砌環(huán)向施工縫左右兩側(cè)大概30cm 的位置是低位排水孔。其孔徑φ65，孔底直接穿透了襯砌防水層，在完成泄水孔作業(yè)以后水持續(xù)流出，冒水部位的出水量不斷減少。此外，K89+619、K89+621 的隧道中線仰拱填充面有φ65 的垂直引水孔能夠把水導(dǎo)入中心水管。通過深入研討處理方案得出，襯砌左側(cè)邊墻有3 個(gè)泄水孔?？讖溅?5?？椎滓泊┻^了襯砌防水層。此時(shí)更換K89+620 左線已經(jīng)污染了的道砟。更換時(shí)工作人員發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)出水點(diǎn)，其中一個(gè)大小為40cm×3cm，這里指的長(zhǎng)寬。該出水點(diǎn)有明顯的帶沙情況，為弧形狀態(tài)。另外一個(gè)出水點(diǎn)的大小是5cn×3cm，并沒有明顯的帶沙。結(jié)合出水點(diǎn)的情況，在出水點(diǎn)到垂直引水孔的路上設(shè)置了PVC 管，一根為φ50，另外一根為φ80，以兩層分布，在固定好引水管以后回填道砟與搗固[4]。

4.2 原本設(shè)計(jì)

4．2．1 地質(zhì)情況

在冒泥段，埋深90m，開挖隧道時(shí)經(jīng)常滲水。在擾動(dòng)之后，呈現(xiàn)散沙狀，沒有良好穩(wěn)定性。屬于Ⅳ級(jí)別的圍巖。

4．2．2 支護(hù)參數(shù)

工程中，問題段使用的是九部雙側(cè)壁工法作業(yè)。在初支全環(huán)噴射了C30 級(jí)別的早高強(qiáng)類型混凝土，足足噴了33cm 厚。本項(xiàng)目的全環(huán)施工中，有25a 的鋼架和0．5m 的榅，使用C20 混凝土進(jìn)行填充仰拱。在襯砌的時(shí)候使用材料為C40 鋼混材料，其中仰拱與拱墻厚度達(dá)到了60cm?；靥畛跗谥ёo(hù)的背后，應(yīng)用的是φ42 級(jí)別的小導(dǎo)管進(jìn)行注漿。

4.3 降水措施

首先，洞內(nèi)降水。以洞內(nèi)的輕型井點(diǎn)降水為基礎(chǔ)，設(shè)置中立性真空深井降水。這里的井足足有15m 深，單側(cè)間距6m，呈雙側(cè)縱向方法布置[5]。

其次，地表降水。使用井徑達(dá)300mm，單側(cè)間距20m，使用交錯(cuò)布置方法。

施工中結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整。

4.4 基地處理

運(yùn)用50cm 的級(jí)配碎石進(jìn)行換填。

5 整治方法

按照現(xiàn)場(chǎng)情況，于病害地方前后10m 展開處理。

5.1 疏通引排

疏通的時(shí)候，對(duì)所在未知的井間側(cè)溝和中心水溝進(jìn)行檢查。

找到冒水冒泥的位置，發(fā)現(xiàn)后記錄并標(biāo)記，填塞無紡布，以免泥沙流失。使用垂直引水孔引導(dǎo)，將水送入中心水管，如有需求，使用抽排方法。下鑿出水點(diǎn)混凝土，掌握實(shí)際情況。

5.2 邊墻泄水

在邊墻的兩側(cè)設(shè)置泄水孔，每一側(cè)的縱向間距都是2m，交錯(cuò)布置。水溝的電纜槽改變上面20cm 位置開個(gè)φ 120 的孔，泄水孔的坡度應(yīng)超過2%[6]。孔內(nèi)安裝φ100 的PCV 管，并把管伸到孔底，在另一邊外露10cm，使用801膠和聚合物砂漿填充孔壁與PVC 之間的縫隙，如圖5。

圖5 泄水孔

6 結(jié)語(yǔ)

在隧道道床病害中，泄壓排水與注漿加固是最基本的兩種手段，病害整治與處理需要結(jié)合隧道的實(shí)際情況、實(shí)際要求確定解決方法。了解原因，制定針對(duì)性的處理方案。本文主要是針對(duì)本次項(xiàng)目中的問題進(jìn)行了處理，所以提出的解決方案不夠全面。但是希望本文的敘述可以為我國(guó)類似的鐵路隧道病害問題處理提供一定的參考價(jià)值。