地鐵隧道內道床上浮病害整治方法探討

李 勇 王 瑜

（1.成都華豐工程勘察設計有限公司，四川 成都 610036；2.四川交通職業技術學院 運輸工程系，四川 成都 611130）

1 概述

由于水文地質、分期澆筑混凝土結合不牢、整體道床預留橫向溝槽結構薄弱、列車振動、工程施工、整體道床結構性能和養護維修等諸多原因，加之地鐵隧道運營隨著時間推移可能出現滲漏水病害，如果其位置位于道床下方的隧道仰拱范圍，則可能因地下水壓力引起道床和軌道上浮。按照病害程度，道床病害的治理方法一般包括道床加固、道床綜合整治和道床翻修三類。在運營地鐵隧道實施無道床翻修和單一道床加固方案多適用于小規模病害問題。

2 道床錨固方案

隧道內因滲漏水形成水壓力導致道床和軌道上浮，要考慮在隧道底設置引水管，消除水壓力影響。同時，將道床用預應力錨桿錨固入隧道二襯結構或隧道底部巖層，可以達到永久錨固道床的目的。

2.1 設置永久泄水孔

在隧道仰拱范圍打設泄水孔，封堵無滲漏水的孔，有滲漏水的孔作為永久泄水孔，并在兩側水溝旁各設一排永久泄水孔，成孔深度至防水板以下。泄水孔施工時，盡量避開隧道結構和道床結構鋼筋，左右兩側錯開布置，并視情況在邊墻或者線路中心增設一定數量的泄水孔。永久泄水孔內埋設引水管，引水管將地下水引入排水溝并匯入隧道排水系統，確保道床結構不受地下水壓力的影響，同時，治理隧道滲漏水，為下一步道床病害治理工作奠定基礎。

2.2 設置預應力錨桿

當泄水孔充分排泄隧道外側存蓄的地下水后，道床可不受水壓力影響繼續上浮，再對道床進行預應力錨桿錨固，錨桿需錨入隧道底部穩定基巖。利用預應力錨桿把道床、仰拱填充、仰拱襯砌、初支和基底圍巖錨固在一起，形成穩定的整體。

隧道內可采用手持注漿機注漿，沿隧道縱坡由低向高依次注漿。注漿的目的是填充因地下水擠壓形成的道床與隧道二襯結構之間的空隙、隧道二襯結構底與初支之間的空隙、初支與巖層之間的空隙，同時，使漿液包裹預應力錨桿體，防止桿體銹蝕致使錨桿失效。注漿結束后，將管口封堵，以防漿液倒流管外。錨桿墊板要與孔口混凝土密貼，并隨時檢查錨桿頭的變形情況，緊固墊板螺帽。注漿完成后，用環氧樹脂對局部存在的少量滲漏點進行封堵。

3 工程實例的效果驗證

3.1 工程概況

某地鐵隧道運營5 年后，出現道床和軌道上浮現象，該段隧道埋深約40m，處于微風化花崗巖閃長巖地層，隧道圍巖級別為Ⅳ級，隧道設計坡度為7‰，距離隧道最低點和隧道廢水泵房約150m，采用礦山法施工。其設計參數為：初支厚度25cm 的C20 噴射混凝土，格柵鋼架間距1m，二襯為40cm厚C35、P12 模筑混凝土，仰拱回填為C35 素混凝土，防水采用PVC 防水卷材+無紡布方法。

經現場監測，該段隧道內軌道隆起量初測值為10mm，道床板與排水溝間存在裂縫并有小股水流滲出，隧道結構變形和沉降監測穩定，無開裂、掉塊等破壞情況。隧道內出現此問題將對地鐵運營造成安全隱患，亟需整治處理。

3.2 臨時處理方案

為確保地鐵運營安全，結合本文所提出的排水卸壓原則針對該段隧道做了三個階段的臨時處理措施。

第一階段：從發現該段隧道內部分軌道最大隆起量約10mm 開始，對道床底部進行注漿填充處理，持續時間為3 個月，期間軌道隆起值監測穩定在14.94mm。

第二階段：注漿完成后3 個月監測軌道隆起值上升至37.03mm，現場采取打泄水孔措施。在道床中間位置和兩側排水溝旁各設一排永久泄水孔，深度打到防水板以下，孔徑為80mm，間距不大于2m，盡量避開鋼筋，左右兩側錯開布置。泄水孔從道床頂面垂直向下打設，成孔深度至隧道二襯結構頂面處時出現涌水現象，持續時間約1min，軌道隆起值回落至19.03mm，此后，該泄水孔持續有小股水流滲出，軌道隆起值依然緩慢上升。

第三階段：在第二階段泄水3 個月后，軌道隆起值上升至42.93mm，現場將泄水孔加深至隧道仰拱初支底部，此時出現大量涌水現象，持續時間約6min，軌道隆起值回落至17.93mm，此后泄水孔有小股水流滲出，軌道隆起值監測呈緩慢下降狀態。臨時處理期間軌道隆起值變化如圖1 所示。

圖1 臨時處理期間軌道隆起值變化圖

3.3 永久錨固方案

根據上述三個階段的臨時處理效果和現場檢測情況分析，該段隧道內軌道隆起問題的原因判定為隧道仰拱范圍存在地下水滲漏情況，在道床與隧道二襯結構之間形成少量水囊、初支與巖層之間形成較大規模水囊，道床在地下水壓力作用下出現隆起變形并引起軌道隆起。由于上述臨時處理措施僅解決了隧道仰拱范圍滲漏水排泄問題，并不能解決道床和軌道的永久穩定性問題，因此，提出以下對該段隧道內道床的永久錨固方案。

3.3.1 錨固方案設計

根據泄水孔出水記錄情況，將無滲漏水的孔采用C55 高強壓漿料進行封堵；在有滲漏水的孔內安裝和泄壓孔內徑相匹配的PVC 內套管作為永久泄水孔，將滲漏水引入排水溝并匯入隧道排水系統。

泄水孔將道床與隧道二襯結構之間和初支與巖層之間存蓄的水囊充分排泄后，軌道隆起值逐漸趨于穩定，此時，對道床采用預應力錨桿錨固。具體錨固方案為在道床范圍軌道兩側打設4 排錨桿，錨桿錨入圍巖不小于1m，錨桿總長度約2.5m，錨固范圍為道床上浮段及兩端向未上浮段延伸10m，每排縱向間距1.25m。錨桿采用32mm 精軋螺紋鋼，刷防銹漆、阻銹劑，采用C55 高強壓漿料（孔道壓漿料）進行錨固。錨桿垂直打入，全長錨固，可有效防止錨桿銹蝕，確保其耐久性。

錨桿自由段為道床頂面至仰拱回填底面的深度范圍，長度約0.55～0.65m；錨固段為仰拱襯砌及以下范圍，長度約1.7～1.8m。錨桿布置如圖2、圖3 所示。

圖2 錨桿加固布置立面示意圖

圖3 錨桿加固布置平面示意圖

3.3.2 錨固方案施工

錨桿施工順序為：鉆孔→錨固端施工及錨固→張拉→張拉端注漿填充→封錨。

鉆孔完成后用高壓水將孔內殘渣沖出，清孔時應逐孔進行，保證每個孔內不留殘渣，孔深大于錨桿設計長度10cm，直徑大于桿體直徑15mm。注漿填充前，先將孔內積水抽干，用漏斗和導管采用水下管樁法，緩緩灌入高強無收縮灌漿料，待灌到仰拱填充底部后，立即將錨桿插入孔中，錨桿上需安裝對中支架，確保桿體在孔內居中安裝。

錨桿墊板采用10mm 厚鋼板，中心處鉆孔直徑32mm，與錨桿配套，在錨墊板非中心位置留置直徑為20mm 的灌漿孔和直徑不小于10mm 的排氣孔。錨桿砂漿或水泥漿達到設計要求強度的75%后，采用扭力扳手施加預應力，張拉時,先按20kN 的施加應力，根據現場施工具體情況調整施加應力值。然后上好螺母并擰緊，使錨桿墊板與噴混凝土面密貼，保證錨桿受力良好。再從灌漿孔中進行二次灌漿，包裹錨桿全長范圍。在道床表面立模封錨，封錨采用早期強度高的H60 支座灌漿料，錨頭平面尺寸為20cm×20cm，高度不大于6cm，從而達到防止隧道仰拱結構和保持道床基層繼續上浮的目的。

錨桿安裝完成后，修復處理已上浮開裂的排水溝。修復的方式主要為鑿除重做，鑿除破損部分的水溝，并對接縫位置進行鑿毛處理，清理干凈后進行水溝混凝土澆筑。修復水溝采用強度不低于C30的環氧砂漿混凝土，根據設計的水溝尺寸安裝模板并進行澆筑，環氧砂漿現場拌和，隨拌隨用，3h 初凝后具有一定的初期強度，可防止列車運營振動造成損壞。

3.4 效果驗證

分析三個階段臨時處理措施的效果可知，隧道仰拱范圍的滲漏水形成水壓力可引起道床和軌道隆起，通過泄水孔卸載水壓力后軌道隆起值回落18～25mm。由于道床未進行穩定錨固，隨著下部水囊逐步存蓄形成水壓力后，依然會造成道床和軌道隆起。

對道床下部逐層注漿填充并錨固后，道床和軌道隆起值可保持長期穩定。經對軌道實施一年期的持續監測，軌道隆起值逐漸降低并穩定在10mm，基本達到預期效果。道床錨固后軌道隆起值變化如圖4 所示。

圖4 道床錨固后軌道隆起值變化圖

4 結語

本方案中泄水孔內容易因鈣化物堆積而造成堵塞，運營主管部門和維護部門需定期對泄水孔內的鈣化物或其它雜質進行清理，確保泄水孔暢通對本方案實施效果尤為重要，后續可對泄水方案做進一步研究。對隧道滲漏水引起的道床和軌道上浮病害問題，排水卸壓和道床錨固是一種行之有效的方案。經工程實例驗證表明，該方案可長期有效卸載道床下部水壓力并降低道床和軌道隆起量。