隧道内整体道床病害原因分析及整治措施探讨

【摘　要】“高速度、高密度、重载化”已成为现代铁路运营发展的方向，部分老线整体道床病害类型多样，导致线路设备养护维修困难。2012年2月份成都铁路局西昌工务段对沙马拉达隧道整体道床病害专项进行调查，部署沙马拉达隧道整体道床病害整治方案，严格控制线路几何尺寸，确保铁路运输安全。

【关键词】高速度；高密；重载化；整体道床；病害整治

0.前言

整体道床，也称无碴轨道，是在坚实基底上直接浇筑混凝土以取代传统有碴轨道的轨下基础。整体道床具有以下优点：整体性强，稳定性好，轨道几何形位易于保持，有利于铺设无缝线路及高速行车。整体道床在列车荷载作用下轨道变形很小，减少养护维修工作量，改善劳动工作条件，这对于运量大，行车速度和密度均较高的线路，以及通风照明条件差的长大隧道，效果尤为显著。但是整体道床要求较高的施工精度和特殊的是施工方法，对垫层和扣件也有特殊要求，只要其中一项技术达不到标准，在运营过程中出现病害，整治非常困难。

1.设备概况

成都铁路局西昌工务段普雄线路车间管内沙马拉达隧道（又名东方红隧道），起止里程：成昆线K433+786-K440+170，隧道全长6384m,整个隧道为直线整体道床，包含3个变坡点，最大坡度9.8‰，其中k434+333为成昆线最高点，海拔2284.843m。

沙马拉达隧道支承块的外形尺寸，为500mm×200mm×200mm,支承块用C50 级混凝土预制。铺设级配1760对/Km，支承快钢筋伸入挡肩，加大抗推能力，底部伸出的弯钩与道床混凝土粘结，增加抗拔能力。承轨台顶面高出道床混凝土顶面30mm，并有1:40的轨底坡。沙马拉达隧道静态检查几何尺寸超限较少、动态添乘超限多。成都铁路局2012年1月-4月Ⅴ型轨检车检查（成绩见图1-1），不良扣分原因主集中在高低、轨距和轨距变化项。

图1-1

2.沙马拉达隧道整体道床病害类型及原因

2.1整体道床部分支撑块下沉形成超垫

由于基础设计强度偏低加长期列车动载作用，造成道床与基础之间的剥离，引发的道床局部随基础断裂下沉，道床承轨台因混凝土较厚，强度相对较高，自身并没有发生压溃损坏，而是整体随基础下沉。支撑块松动下沉主要原因：是支撑块的埋设施工中，没有粘结牢固。工区日常采取垫水平胶垫的方式解决高低、水平等几何尺寸不良因素，长期积累形导致超垫。 2012年2月份沙马拉达隧道专项检查发现：k434+015-022（左右股）轨下胶垫连续13块超垫34mm，k434+276-281（左右股）轨下支撑块胶垫连续9块超垫41mm，k437+110-115（右股）轨下支撑块胶垫连续10块超垫28mm，k437+131-136（右股）轨下支撑块胶垫连续8块超垫34mm，k439+910-917（左右股）轨下支撑块胶垫连续12块超垫36mm等，经过汇总轨下基础胶垫超垫多达40处，共计734头。轨下基础胶垫超垫导致线路不良其一：胶垫让性增大，在动态作用下轨距扩张，形成轨距顺坡不良，弹性不均。其二：加快核心垫板、锚固螺杆折断及失效频率。沙马拉达隧道现存核心垫板7958块，2012年2月份专项检查发现核心垫板折断126块，核心垫板折断率达到15.833‰，核心垫板锚固螺杆失效1736根，核心垫板锚固螺杆折断55根，支撑块锚固螺栓失效75根，支撑块损坏23块。核心垫板、锚固螺杆折断及失效，在动态作用下形成暗坑吊板。

2.2隧道积水导致线路病害

隧道内地下水也是整体道床病害的主要因素，沙马拉达隧道混凝土道床顶面设有3%的横坡，便于排除道床表面水，隧道侧沟沟底距轨面下1200mm设有4%的纵坡便于将汇集水排向泄水孔。由于长年粉尘积累外加空气潮湿，在道床上形成很厚一层硬度类似混凝土的累积物，导致道床积水无法流向线路两侧排水沟。而两侧排水沟部分地段淤泥淤堵又无法排出道床与基础之间孔隙积水，在毛细作用下，基础积水会沿着伸缩缝、沉降缝和整体道床沉降不均形成的裂缝上升至道床，在道床表面形成积水，近年列车高速、重载、大密度运行，在列车动载反复冲击下形成泥浆冒出，加快了基底局部掏空速度，基底掏空速度的加大，反过来又加快积水生成，形成恶性循环，周而复始最终导致整体道床路基下沉。2012年2月份专项检查沙马拉达隧道整体道床积水有14处，其中：K435+550、K435+910、K438+950、439+400严重积水。整体道床隧道积水严重锈蚀线路钢轨和联接零件，增加另外维修成本，轨下基础胶垫长期在隧道水侵蚀和列车动载作用下极易压溃变形，形成空吊导致线路动态不良。

2.3支撑块松动及挡肩损坏也是整体道床常见病害之一

沙马拉达隧道始建成于上世纪60年代，1988年经过二次改造，按照极限状态法设计理念进行的设计，满足当时列车运行速度和载重要求。但是无法满足当今铁路“高速度、高密度、重载化”运营需要。当时设计支撑块为楔形支撑块，使用垫板为核心垫板，虽然西昌工务段经过多次改造，但是仍然现存一部分楔形支撑块，设计强度的缺陷导致整体道床支撑块在列车冲击力作用下松动和损坏，2012年2月份专项检查发现支撑块松动或支撑块挡肩损坏计98块，支撑块松动或挡肩损坏导致线路空吊及轨距难以控制，严重影响行车安全。

3.病害整治

3.1线路动态不良初步整治

普雄线路车间与西昌工务段综合机修车间协商，由综合机修车间普雄修配所加工普通P50（20#）扩孔扣板3000块、P60（6#）扩孔扣板3000块。工区使用P50、P60扩孔扣板及2-4尼龙挡座，0-6尼龙挡座进行线路动态不良初步整治，临时解决线路轨距超限，通过加设轨距拉杆，加强线路轨道框架结构严格控制线路方向及轨距轨距顺坡，将线路方向控制在容许范围之内，轨距顺坡控制在1‰以内。

3.2整体道床压浆及提支撑块整治

沙马拉达隧道在进行线路初步整治之后采用加固型TGRM特种灌浆水泥进行基底孔隙压浆及下沉支撑块注浆。

首先准备好压浆机、高速制浆机等机具及TGRM水泥，按照当日作业计划，在现场拌制水泥灌浆料。注浆孔布置应根据现场钻探情况确定，布孔按先疏后密、中间插孔的原则布置。基床下沉地段布孔间距为3m，沿左右股钢轨按梅花形布置，对压浆不密实地段进行补强压浆。松动支撑块沿周边设4个注浆孔。孔深为50cm，从四周向支撑底部倾斜。钻完孔后打入注浆管，注浆管直径43mm，长50cm，打入道床深度40cm，外露10cm注浆嘴与压浆管连接，注浆嘴与压浆孔间隙及支撑块周围裂缝用封缝胶堵牢。用高压风冲孔，将孔内碎碴、积水彻底清理干净，以保证粘结强度。使用压浆泵将搅拌好的TGRM水泥浆料进行注浆，注浆结束后进行封孔，恢复线路运营，交由线路工区进行管理。

4.结束语

沙马拉达隧道整体道床经全面整治后几何尺寸静态检查无超临补处所，联接零件齐全有效，满足“紧、密、贴、靠”要求，动态添乘检查不良处所明显减少。在减小养护维修工作量，改善劳动工作条件，降低养护维修成本方面取得了显著效果。