整体道床病害分析及加固综合整治

摘要：随我国城市轨道着交通的快速发展，轨道整体道床已被广泛采用。整体道床产生的病害及维修问题也越来越引起重视。结合工程实例，分析整体道床结构病害形成的原因，提出了病害的相关整治措施。

关键词：地铁；整体道床；病害整治

中图分类号： U231+.3文献标识码：A 文章编号：

随着我囯经济的快速发展，全国多个城市为适应旅客运输需求快速增长的需要，纷纷兴起大规模建设地下铁路的热潮。整体道床以混凝土或钢筋混泥土作为钢轨基础，具有稳定性好，维修工作量小的特点。整体道床是弹性地基梁上承受列车动载反复作用的受弯扣件，然而通过一段时期的运行出现了开裂、翻浆冒泥、道床下沉等严重病害。本文就广州地铁一号线杨箕—烈士陵园、黄沙—芳村区间整体道床病害为例，探讨病害产生的原因并提出了病害的相关整治措施。

广州地铁一号线整体道床病害概况

广州地铁一号线于1999年6月28日全线开通运营，至今运营14年。盾构圆形结构隧道（烈士陵园-杨箕上下行）、沉管圆形结构隧道（芳村—黄沙上下行）整体道床，随着线路运量的负荷和年限的延长，隧道内整体道床由于排水不畅，加上列车通过时的反复振动，造成了整体道床与二衬混凝土仰拱之间形成空隙，道床出现翻浆冒泥。从现场钻孔取芯式样可以看出明显断裂的痕迹，水沟砼受挤压破碎地下排水流入该部位水沟无回水，砼已失去水泥、沙浆等胶结物。

整体道床病害原因分析

正确分析病害产生的原因是制定整治方案和指导维修保养的前提，多年实践证明病害产生的原因主要有几下几点。

整体道床的结构性能的影响

整体道床上部结构为混凝土结构，整体刚度大，随着道床变形的增加，结构弯曲线应力增大。根据整体道床强度计算，道床截面的弯曲力距和挠度均随基础弹性模量E值的下降而递增，当基础的E值下降到50MPa以下时，道床截面的弯曲力矩就会急剧增加，一旦超过强度极限，轨道立即被破坏。

水文地质的影响

水是引起道床病害的重要因素，是造成道床翻浆冒泥和使整体道床破环的重要条件。国际上有关科研人员认为，水在0.007mm宽的裂缝中，仍会产生4~10cm/s的流速[1]。根据资料，混泥土中水泥的水化产物主要有水化硅酸钙和Ca(OH)2等，试验证明，当混凝土中的Ca(OH)2含量被减少25%时，混凝土的抗压强度要下降5%；而减少量大于33%时，则混凝土将完全失去强度而松散。[2]

列车振动的影响

有专家做过相关测试，速度在20~80km/h，列车对整体道床线路的振动是对木枕线路的2~4倍[3]。由此可见，线路的平顺不好，列车的振动对道床的影响很大。

施工质量的影响。

整体道床的施工质量好坏直接影响使用。灌浆道床时基底积水，致使混凝土强度降低，基底翻浆冒泥；在地下水硫酸根离子含量较高的情况下，未采用抗酸性混凝土，使道床混凝土腐蚀严重；有些道床厚度不够；混凝土养生不良或早期受震；使用的混凝土中含有硬石膏、芒硝及其他与水可软化或膨胀的骨料等，导致混凝土强度不足，结合部形成薄弱环节等。

整体道床病害的整治方案

施工工艺次序：对破损水沟进行封闭注浆粘结和修复未破损水沟外侧与二衬接洽位注浆处理道床加固处理道床横向冒浆裂缝注浆处理道床其它裂缝等病害严重处所（如变形缝等）处理

破损水沟的修复

1）对破损的部位进行清凿，根据缺陷状态进行布注浆孔，孔距30－35cm,孔径0.8－1.0cm，采用早强水泥封闭埋管，要求封闭密实、表面平整。

2)在早强水泥凝固后，采用水泥—XT高渗透环氧材料进行注浆。施灌压力，视充填的致密度，原则上表压力控制在0.5Mpa，要求二次以上注浆，确保浆液充填饱满。

3)破损水沟的修复要注意水沟面的找坡，确保排水畅通。

对加固范围内未破损水沟外侧与二衬接洽位注浆处理

1）由于暗挖区间两侧排水沟受地铁车辆运行振动的影响，须对两侧水沟的缝隙和水沟未破损部位进行嵌缝封闭和埋管注浆处理。

2）沿水沟与道床接缝位和水沟外侧与二衬混凝土接缝位钻孔、开槽进行封闭钻孔注浆，钻孔孔径1.0cm，孔深15cm，孔距35～40cm，要求压贴紧密，确保注浆效果。

3）沿接缝位开槽，槽宽×槽深为2～3×2～3cm。清孔、清槽，无水部位采用XT高渗透环氧胶泥进行埋管和槽面封闭，要求压贴紧密。

4）进行化学注浆时，发现不起压力，报监理检查核定后，示可采用水泥注浆进行充填灌注,注浆压力要求0.2MPa，达到压力后采用化学注浆，注浆压力0.5MPa，持压时间不小于5分钟。

整体道床的加固处理

隧道区间施工治理的重点是道床的加固稳定，确保地铁安全运行，根据以往施工经验，制定本施工方法：

1）施工前依据设计图纸，由业主、监理、施工单位三方现场抽芯确定孔深。

2）在道床两轨道间共布注浆排孔III排（排距40～50cm），分Ⅰ、II序注浆排，孔径32～36mm，孔距55～60cm，孔深在二衬砼内10～15 cm（不能钻穿防水层），采用早强水泥封孔埋管。如图1、2、3。

3）每10～15m段距进行压水试验，在遇压水时无压力显示，报监理检查核定后示可进行水泥注浆，注浆压力0.2MPa，水灰比d=0.8：1～0.6：1。注浆时将邻孔打开以达到排水、排气目的。

4）水泥注浆完毕，立即进行化学注浆，化学注浆压力0.6～0.8 MPa，持压时间不小于5分钟。注浆要求先进行Ⅰ序排注浆，后II序排注浆，依孔序进行。注浆时如发现压力未能达到要求或进浆量突变增大应停止化学注浆，重新进行水泥注浆，严防出现串浆、冒浆，对串、冒部位应重复多次灌注。如图2、3。

5）化学注浆达到压力标准时，闭浆待凝，化学注浆胶凝时间应控制在8~12小时，质量控制措施是必须对所有注浆孔进行二次以上或多次重复注浆，使浆液最大限度进行充填固结，对磨耗空间进行粘结。

6）注浆待凝7天后进行拆管和饰面修复。

图表 1道床两侧水沟与二衬间的封闭示间图

图注：1.暗挖区间整体道床厚40cm；2. 回填混凝土层35—45cm（施工时应根据现场实际情况确定）；3. 二衬砼厚30cm；4.喷射砼支护层厚30cm；5.水沟；6.水沟外侧与二衬砼接洽位环氧砂浆嵌缝；7.水沟内侧与道床接洽位埋管嵌缝封闭，孔距30—35 cm，孔径0.8—1.0cm

图表 2道床注浆布孔平面示意图

图注：1.水沟外侧与二衬砌接洽部位嵌缝封闭；2.水沟内侧与二衬砌接洽部位，埋管、嵌缝封闭，孔距30—50cm，孔径0.8—1.0cm；3.整体道床；4.轨道；5.道床注浆Ⅰ序孔，孔径Φ32mm，矿山法隧道原则钻入二衬10—15cm，盾构隧道钻入至管片与道床结合面；6.道床注浆Ⅱ序孔，孔径Φ32mm，矿山法隧道原则钻入二衬10—15cm，盾构隧道钻入至管片与道床结合面

轨枕裂缝修补处理

1）沿缝钻骑缝孔8个，孔距30cm，孔径10mm，孔深20cm，槽宽×深为3~4cm×3~4cm。如图4。

2）清洗孔壁和基面，用早强水泥埋管，要求压贴紧密，确保注浆时不出现冒浆，做到基面干净。

3）依孔序注XT高渗透环氧浆，压力0.6～0.8MPa，要求两次以上重复注浆，至孔口饱满为止。在化学灌浆中，注浆量过大则暂停化学灌浆，待凝 24小时后灌水泥浆进行填充，水泥注浆压力0.2MPa，水泥注浆达到压力后再进行XT高渗透环氧注浆。