鐵路隧道的道床病害整治技術探討

文/李建武

1 前言

國內近幾年的經濟獲得快速發展離不開鐵路系統的支持，與之對應的是國內鐵路建設也在這樣的背景下蓬勃發展。鐵路項目在建成以后開始運營，但是因為材料質量、施工不到位以及水文變化等一系列原因，出現了道床病害問題，尤其是隧道道床病害，這種病害成為鐵路安全運營最大隱患[1]。為了消除影響，建設管理者與技術人員需要深入分析研究，了解病害的形成原因，制定應對方法，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，讓我國的鐵路系統能夠安全運營、穩定運營。

2 項目概況

某項目的隧道位于某高原的東北區域，屬于比較復雜的地質構造環境。該地區有著較高的地應力，經常發生地震。該地區的圍巖主體是三疊系炭質板巖，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，自運營開始以后，每年的公務巡檢都會發現道床板空吊離縫問題。有些時候過車甚至產生翻漿冒泥的情況，道床板的離縫段目前沒有出現上拱現象，病害段的落長度50m。

本隧道總共長度13．61km，穿過了河流與水庫。隧道當中的3．25m 經過第三系飽和富水粉細砂地層。在作業的時候，施工擾動影響了圍巖，出現了十分嚴重的液化情況，暴露出突水涌砂等安全隱患。隧道在2017年正式投入使用。運營僅僅半年巡檢的時候就發現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

通過實地調查可以了解到，距離道床板的兩側相隔10cm 位置，鉆孔的時候安裝了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，鋼管的長度是1．9～1．95m，各個組的鋼管之間存在縱向間距2cm，項目情況如圖1 所示。

圖1 隧道道床的排水泄壓情況

3.2 注漿加固排水

以現場情況出發，為了避免在注漿的時候出現道床板隆起的情況，決定使用交叉注漿手段。注漿時，注漿孔對準測控，將其作為泄壓孔與排水孔，提前設置的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段相鄰且沒有靠近離縫區段的部位使用植筋錨固處理手段。在層間加固中，避免離縫現象問題變得嚴重。

第二，在植筋的時候，每一排設置4 根，每兩根的軟軌中間植一排，總共植筋6 排，詳情見圖3。

圖3 植筋平面

項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

施工的時候，應用高壓水槍沖洗道床板的離縫區石屑、底板淤泥。讓底板沒有任何雜物，保持底板的干凈。

結束以后用風機吹干底板的水分，使底板變得足夠干燥。

施工的時候應用低粘度的灌漿樹脂粘結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與道床板。

4 隧道道床的病害整治思路

4.1 現場狀況分析

巡查過程中發現，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。通過現場排查工作得出，之所以會有這種情況，是因為現場的落道砟表層20cm 有大量沉積的泥沙，道砟下面有很多積水。現場觀察得出，這一段的現場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。項目的K89+621 在左側襯砌環向施工縫左右兩側大概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，在完成泄水孔作業以后水持續流出，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入中心水管。通過深入研討處理方案得出，襯砌左側邊墻有3 個泄水孔。孔徑φ65。孔底也穿過了襯砌防水層。此時更換K89+620 左線已經污染了的道砟。更換時工作人員發現有兩個出水點，其中一個大小為40cm×3cm，這里指的長寬。該出水點有明顯的帶沙情況，為弧形狀態。另外一個出水點的大小是5cn×3cm，并沒有明顯的帶沙。結合出水點的情況，在出水點到垂直引水孔的路上設置了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 原本設計

4．2．1 地質情況

在冒泥段，埋深90m，開挖隧道時經常滲水。在擾動之后，呈現散沙狀，沒有良好穩定性。屬于Ⅳ級別的圍巖。

4．2．2 支護參數

工程中，問題段使用的是九部雙側壁工法作業。在初支全環噴射了C30 級別的早高強類型混凝土，足足噴了33cm 厚。本項目的全環施工中，有25a 的鋼架和0．5m 的榅，使用C20 混凝土進行填充仰拱。在襯砌的時候使用材料為C40 鋼混材料，其中仰拱與拱墻厚度達到了60cm。回填初期支護的背后，應用的是φ42 級別的小導管進行注漿。

4.3 降水措施

首先，洞內降水。以洞內的輕型井點降水為基礎，設置中立性真空深井降水。這里的井足足有15m 深，單側間距6m，呈雙側縱向方法布置[5]。

其次，地表降水。使用井徑達300mm，單側間距20m，使用交錯布置方法。

施工中結合實際情況適當調整。

4.4 基地處理

運用50cm 的級配碎石進行換填。

5 整治方法

按照現場情況，于病害地方前后10m 展開處理。

5.1 疏通引排

疏通的時候，對所在未知的井間側溝和中心水溝進行檢查。

找到冒水冒泥的位置，發現后記錄并標記，填塞無紡布，以免泥沙流失。使用垂直引水孔引導，將水送入中心水管，如有需求，使用抽排方法。下鑿出水點混凝土，掌握實際情況。

5.2 邊墻泄水

在邊墻的兩側設置泄水孔，每一側的縱向間距都是2m，交錯布置。水溝的電纜槽改變上面20cm 位置開個φ 120 的孔，泄水孔的坡度應超過2%[6]。孔內安裝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 結語

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合隧道的實際情況、實際要求確定解決方法。了解原因，制定針對性的處理方案。本文主要是針對本次項目中的問題進行了處理，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類似的鐵路隧道病害問題處理提供一定的參考價值。