關于既有線鐵路隧道基底下沉病害整治的探討

傅奮勇

（朔黃鐵路發展有限責任公司原平分公司，山西 原平034100）

朔黃鐵路為我國西煤東運的主要運輸通道之一，自2000 年開通以來，其年運量呈千萬噸的增長，年累計運量已突破20 億噸。在其大運量、大軸重、高密度的運輸態勢下，導致許多隧道出現各種不同類型的病害，其中基底下沉病害會產生嚴重晃車，影響行車安全。本文就其中某隧道基底下沉地段病害整治情況進行梳理總結，以期就同類型病害整治進行交流、探討。

1 隧道概況

該隧道為單洞雙線隧道，全長12.78Km，坡度10.2‰，最大埋深360m，最小埋深23m。該隧道地層巖性變化頻繁，細層理和交錯層理十分發育，層間結合強度較低，巖層傾角一般在5°～20°，屬緩傾巖層，層理十分發育，層面之間結合強度較低。該隧道基底下沉段主要為泥巖、砂質泥巖及長石石英砂巖，水文地質復雜，地表水、地下水普遍發育，二者呈相互補給關系，存在不同程度的承壓含水層，地層中砂巖較多，節理裂隙十分發育，為地下水補給，滲透提供了良好條件。

2 病害

2.1 病害情況

下沉病害地段現場觀測狀況：最大沉降量為90mm，道床出現翻漿冒泥，側水溝出現冒泥現象。

下沉病害地段雷達探測：有不同程度的基底吊空、不密實、結構裂損現象。

病害影響：如此大的沉降量給養路工區的日常養護帶來極大工作量（每月要進行3～4 次的起道養護），且易造成晃車，影響行車安全。

2.2 病害原因淺析

（1）此下沉病害地段是泥巖、砂質泥巖及長石石英砂巖，節理發育，主要為Ⅲ、Ⅳ級，圍巖級別較差，基底混凝土厚度不足、混凝土厚度離散明顯，導致隧道基底密實度、強度相對較差，產生基底吊空、不密實病害。

（2）此隧道修建于1995 年～2000 年，限于當時施工能力及場地環境限制，施工過程中仰拱混凝土和基巖黏結不良，仰拱與填充層交替進行，整體性不強，接縫處易開裂，導致基底結構完整性差。

（3）基于密實度差、強度不足、結構完整性差，自2000 年運營后，在長期循環動荷載作用下，隧道基底結構逐步產生循環動荷載作用下的疲勞破壞，加速了隧道基底結構裂縫擴展，引起隧道基底混凝土斷裂破壞，導致基底出現明顯下沉。

（4）該隧道下沉病害地段節理裂隙較為發育，水文地質復雜，地下水豐富，道床兩側水溝水量較大，豐富地下水從裂隙侵入基底，與破碎基底作用，形成翻漿冒泥，從而加速基底的下沉。

3 病害整治

3.1 病害整治原則

隧道內的既有線施工，因限于隧道內場地空間與天窗點時間的限制，無法采用大型機械大揭蓋、重新澆筑的施工。結合病害情況、地質情況、施工環境、行車安全等因素，本著安全、有效、經濟的原則，創新工藝，采用“基底注漿+水溝整治”的綜合整治措施，以增加基底密實度、強度，同時封閉側水溝裂隙。并及時對整治區段布設沉降觀測點，監控整治成效。

3.2 病害整治措施

3.2.1 施工準備

針對施工工藝要求，準備質量合格的材料，并進行復檢。

3.2.2 準確定位

根據下沉病害地段現場里程，在其前后各延長適當距離，以確保下沉病害地段全部納入整治范圍。

3.2.3 清理水溝

本隧道地處高海拔、風沙較大的山區，隧道內貫通風較大，從車體吹落煤灰較多，導致線路兩側水溝內煤塵淤堵較為嚴重，故首先應該疏通整治地段兩側水溝，保持流水通暢，并采用臨時性水泥砂漿封閉水溝裂隙，阻斷兩側水溝流水不侵入隧道基底，待基底注漿完成后對水溝壁、水溝底進行徹底防水處理。

3.2.4 安裝套管

對整治地段人工挖道砟，安裝Φ150PVC 套管至100cm 深。

3.2.5 鉆孔安裝注漿管

對整治地段用潛孔鉆向內傾斜13°鉆Φ42 注漿孔安裝Φ32 注漿鋼花管，深度為4.0 米。（如圖1、2 所示）

圖1 壓漿孔鉆孔示意圖

對整治地段進行注漿施工：

注漿材料：采用了加固型TGRM 水泥基特種灌漿料，此灌漿料具有較突出的超早強施工性能，及微膨脹、后期強度不倒縮等特點，可以達到理想的加固效果，其在0.4 水灰比條件下，初凝時間不早于12min，流動度大于260mm，具有良好的可灌性，為保證施工效果，建議水灰比為0.4～0.5；

圖2 鋼花管構造圖

注漿壓力：0.4～0.6MPα，注漿時先采用錨固劑封閉注漿管與基底縫隙；

注漿管分布：線路兩側，間距2 米，呈梅花形布置；

注漿工藝：首次注漿完成后待強度達到75%，進行二次注漿，二次注漿需重新布置注漿管，布置位置為首次注漿位置兩側中間間距2m，注漿步驟與第一次相同。（布置圖如圖3 所示）

圖3 壓漿孔平面圖

注漿施工要求：

（1）注漿前應先對機械、管線進行壓水試驗，檢查機械、管線是否正常，為確保線路安全而采用單孔注漿，并于注漿段鋼軌上設置有臨時的監測點，每5 米設置1 處，設置區域為注漿段前后20m 范圍之內。

（2）注漿過程中要精確控制注漿壓力及注漿泵漿量的變化，并采用高精度的全站儀監測，分析注漿的情況，過程中若出現了跑漿、漏漿等現象應立即停止注漿，進行封堵后再進行。

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（3）注漿控制標準。注漿壓力應逐步升高至設計終壓至0.6Mpa，達到終壓后穩定10～15min。

鄰孔冒出漿液時應停止注漿，本孔注漿完畢臨孔也不需再進行注漿；

注漿后期進漿速度應調整為開始進漿的1/4；

二次注漿時，應在首次注漿強度達到75%以上后進行（首次注漿強度可以同條件養護試塊為準）。

3.2.7 水溝整治

（1）注漿完畢后再次清除水溝內煤灰、淤泥、道砟、清通泄水孔，對水溝裂縫處鑿毛后用M10 水泥砂漿+堵漏劑勾縫修補，水溝陰角用M10 水泥砂漿+堵漏材料摸成鈍角；再次清理水溝里因施工遺留的雜物，待水溝表面水泥砂漿強度達到90%以上后，在水溝壁、底涂刷SBS 改性瀝青防水涂料，并粘貼一層玻璃纖維布，玻璃纖維布徹底干燥后，再刷一層SBS 改性瀝青防水涂料，待防水涂料徹底干燥后，在水溝壁、底貼EVA 防水板。（如圖4 所示）

圖4 水溝處理示意圖

（2）水溝處理時采用沙袋圍堰+排水軟管的臨時措施排水，以保證正常水溝修補施工在干燥環境，排水管采用直徑25cm 軟管。水溝修復后拆除臨時排水設施，恢復原水溝排水功能。（如圖5 所示）

圖5 水溝臨時排水平面圖

通過水溝整治，一方面疏通排水，更重要阻止了水流通過水溝裂隙侵入基底。

3.3 施工注意事項

3.3.1 對本工程施工范圍受影響的電纜采用槽鋼雙扣綁扎進行防護（與弱電電纜予以分開）；待施工結束，將施工范圍內電纜落入隧道中既有或新設電纜槽敷設；電力電續以及相關設備遷移、防護過程中及時于相關電務、供電部門聯系，密切配合，以確保電力、信號、通信電纜設施的正常運行。

3.3.2 基床壓漿需在天窗點內施工；壓漿孔距和壓力參數，施工過程中可根據現場實際情況適當調整；道床壓漿時應密切觀測線路既有側溝內除漿情況，需保持既有側溝排水暢通，對流入的漿液及時進行清理。

3.3.3 壓漿施工結束后，在封鎖店內對施工地段道床進行清篩；人工清篩要加強清篩質量，清篩深度（軌枕底下）300mm，寬度要篩到橫向到邊逐步篩空，開挖及回填道砟過程中必須用篩子過篩，不得含土，確保清篩質量。

3.3.4 施工地點位于隧道內，防止施工料具侵線，確保行車安全；進料和出砟采用單軌車運輸時，應在封鎖點內進行；施工地段兩端必須有防護，并有可靠的預警措施。

3.3.5 各項作業應嚴格按施工規范及安全規則相關規定進行，確保工程質量及行車和人身安全。

3.4 整治段沉降觀測

注漿完畢后在鋼軌外側設置沉降觀測點，觀測點布設在線路左右側，每5m 布置一處,觀測時間為注漿開始到注漿完畢后兩周共30 天。經過觀測，線路沉降量從注漿開始前最大90mm逐步減少到5mm，并在注漿完畢后穩定在一周內3m～5mm 沉降量,徹底消除了晃車現象。

4 整治效果評價

采用“基底注漿+水溝整治”措施，具有施工方法較簡單、所需施工作業空間較小、施工效率較高、對環境干擾較小等優點，對整治時間有限制、施工空間局促的隧道基底病害的整治簡單、有效。在隧道病害地段，對裂損、吊空、不密實部位進行注（補）漿，利用加固型TGRM 水泥基灌漿料特性，使破碎區結成整體，吊空與不密實部位進行了充分的填充，使基底完全固結填實，可提高基底結構得整體性能，使仰拱功能恢復，進而改善了隧道整體結構受力及圍巖狀況。加固型TGRM水泥基灌漿料的注漿可以凝結固化圍巖周表細顆粒并使其膠結成整體，防止地下水（側水溝水流）侵蝕，增強基底結構的抗滲透性，阻止因承壓水而導致的基底開裂。整治水溝使地下水的排水能力加強，并可有效阻斷地下水（側水溝水流）通過水溝裂隙侵入節理裂隙十分發育的基底，降低引起圍巖細顆粒損失和基底結構軟化等病害的可能。沉降觀測說明，采用“基底注漿+水溝整治”措施，有效控制了隧道基底的下沉量。

5 結論

本文對癥下藥，對此段隧道下沉病害整治取得了立竿見影的效果，但因水文地質條件、設計與施工能力、建筑材料、運營情況等的差異，可能會產生不同類型的隧道單一病害或綜合性病害，作為工程技術人員，要做好現場檢測、資料調查，并吸收借鑒科研院所等同行業比較成熟的方案措施，不斷應用先進的建筑材料，才能不斷優化隧道病害的解決。