地铁隧道道床治理

地铁隧道道床治理

摘要 某地铁某条线路自2000年开通以来，在数年的运营服务过程中，由于地质条件和受列车震动等诸多因素影响，地下隧道结构和道床局部出现变形，开裂，沿裂缝处出现漏水、冒泥和冒砂等病害，其中隧道内后浇筑的道床出现的病害最为显著。为保障地铁的运营安全，加强轨道稳定性和提高运营服务的舒适度，需对病害段进行加固整治。

关键词 地铁；隧道；道床；漏渗水；冒泥冒沙治理

1 道床结构概况

地铁隧道道床按照排水沟位置分，可分为水沟式道床和两侧边沟式道床两种形式。道床混凝土标号均为C30现浇，道床内布设上下两层钢筋，纵向钢筋采用直径14mm二级螺纹钢筋，间距200mm，并兼作杂散电流的排流筋作用，横向钢筋为直径10mm光圆钢筋，间距200mm，上下混凝土保护层厚度皆为30mm。两轨道外侧后浇人行道床，为素混凝土。隧道内地段每12.5m设置一道床伸缩缝，伸缩缝内上下纵向钢筋断开。

2 道床病害现象描述

2.1 道床与隧道侧墙和中隔墙剥离开裂，沿裂缝出现冒水、冒泥沙等现象；

2.2 排水沟破损、开裂、混凝土粗骨料裸露，冒水、冒泥沙现象严重；

2.3 承轨道床与人行道床结构开裂错台、漏水、冒泥，产生高低差；

2.4 道床与隧道底部脱空，严重的部位出现道床横向裂缝；

2.5 道床伸缩缝部位出现开裂，同时渗水、渗泥沙现象；

2.6 道床与主体结构间缝隙，在列车行驶压迫下，出现反复挤压，迫使缝隙内的水，泥沙出现吸呼现象，严重地段水沟内水顺道床底部间隙流动。

3 道床病害原因分析

3.1 漏渗

首先是外水内漏，特别雨雪天气，外水内漏严重，水将结构外侧土体小颗粒，通过隧道漏水点不断带入隧道内，长期作业会导致结构缝外土体被“掏空”，导致结构缝部位出现不均匀沉降，沉降使结构缝不断地被加大，会加剧道床剥离、开裂、断裂等病害。

3.2 沉降与剥离

我们的隧道管片主要是多片错缝式布设，隧道结构出现不均匀沉降，钢筋混凝土道床是刚性的，不会随隧道结构一起变形，就会出现局部剥离。随着列车持续运行碾压，剥离面积持续增大，隧道结构变形加大，会使道床出现横向裂缝，道床侧边与隧道结构的不断挤压，导致道床侧面素混凝土破碎。

3.3 剥离加剧

道床出现剥离，在运行列车的反复碾压下，道床与侧墙和中隔墙间的持续变形，剥离碎裂现象持续扩大。

3.4 水泥砂隔离

一是在建设期施工过程中，隧道结构受泥水浸泡和道床施工前地面清理不彻底等原因，在运行列车的持续碾压下，加上地下泥水渗漏的“呼吸”作业，产生泥沙，这主要表现在新开通运营不久后的隧道内。二是道床与隧道结构间的挤压和摩擦，标号低的道床一邊会被磨损，产生沙和粉尘。三是泥水渗漏产生泥水。在上述三种情况的共同作业下，道床与管片间的缝隙不断扩大，产生大范围的冒泥冒砂现象

4 治理道床病害的技术要求

4.1 根据地铁运营线路的特点，选用材料需要流通性好、渗透性强、快凝、高强、充填均匀、不易碎裂和止水补强的特点；

4.2 使用亲水性高渗透环氧，一通过对道床和管片钻孔对二衬进行补强加固止水；二对道床底部与仰拱间缝隙进行充填补强和止水；

4.3 对于开裂、冒泥沙部位，进行先想法封闭加固注浆，后密实加固注浆的方法。这样能够较好的加固道床；

4.4 对道床裂纹和轨枕裂纹进行注浆补强施工；

5 技术问题、材料和施工工艺

5.1 技术问题

（1）整体道床与隧道结构仰拱之间存在不少水、泥沙、钙质填充物，应将这些填充物固结改性，同时使道床与仰拱黏结牢固；

（2）在脱空段道床，由于剥离程度不同，会形成大小的间隙，应能充分填充这些空隙，使之形成相对密实的整体；

（3）由于在运营隧道内进行，除施工时间应可分割成多段次外，还应考虑在第二日列车运行时所能承受振动荷载而不受影响；

（4）不排除仰拱底板结构开裂破坏的情况，应予以解决。

5.2 材料的选择

经过筛选，选用亲水性高渗透EAA环氧系列材料。性能如下：

5.3 施工工艺的选择

选用施工技术的特点是：一是对道床缝隙含水、含泥沙环境下的止水固化补强效果良好。二是施工速度快，强度上升快，适合地铁运营隧道可供维修时间短，只有3至4小时。能满足次日要承受约18小时列车持续碾压震动的强度要求。三是施工工艺简单，性价比较高。

6 施工方案

分区：为了达到最佳的注浆效果，在注浆前将需要处理的区域分块，分片，一般将当晚能够完成整套流程的区段，定为一个区域。

封闭加注浆：先对一个区域内道床横向、纵向裂缝和道床伸缩缝封闭注浆处理后，再完成道床整体与隧道结构构件间的注浆加固。

施工工艺流程：

道床与隧道管片间缝隙封闭注浆→排水沟破损开裂部位封闭注浆→道床横向和纵向裂缝封闭注浆→道床伸缩缝封闭注浆→最后道床与管片间注浆补强加固。

6.1 道床与隧道结构接触部位的封闭注浆

（1）顺着道床与隧道结构和中隔墙接触缝向轨道方向150至200mm部位，放线注浆孔位置（管片隧道与矿山法施工隧道有区别），间距350mm至400mm，钻孔直径10mm，孔深150至200mm。

（2）顺着道床与隧道结构和中隔墙接触缝开槽，槽宽约2.5cm，槽深约2.5cm；

（3）用清水把孔和槽清洗干净，在孔中插入注浆针头，外露3cm。用快干水泥封闭注浆针头四周和槽面，要求压实抹平。槽缝开始用快干水泥封堵，如效果不好，可在槽内均匀涂刷EAA环氧界面剂，用环氧胶泥进行修补封闭；（4）等快干水泥固化后，使用环氧材料（EAA），顺孔进行注浆，开始时，发现裂缝处出现浆液，便停止注浆，待浆液凝固有强度后，再次注浆（开始会反复多次），

待注浆不出现漏浆情况后再次注浆，注浆压力控制在0.3Mpa。待注浆压力稳定以后，进行二次注浆，注浆压力控制在0.4～0.5Mpa，直至压力稳定不上升为止（后面两次加压注浆也会出现漏浆情况，一旦出现漏浆，需要停止注浆，待有浆液有强度后，再次注浆）。如在环氧注浆过程中，如遇压力持续不能上升的情况下，使用水灰比为（0.6～1：1）水泥浆液注浆，注浆压力控制为0.2Mpa，待压力稳定后改用环氧注浆，达到0.5Mpa后，维持5min后停止注浆。

（5）一般都需进行多次注浆，使浆液最大可能的充满间隙与缝隙。

6.2 水沟破损部位的封闭注浆、水沟纵向裂缝的封闭注浆、道床横向和纵向裂缝注浆原理同上。

6.3 道床伸缩缝处理

（1）用钢丝刷或角磨机、电镐等将伸缩缝周围混凝土抹浆层、灰层、浮渣、松散层、油污等清除干净，用高压水冲洗干净。

（2）清槽后，在槽内均匀涂刷EAA环氧界面剂。用环氧胶泥进行修补封闭；

6.4 整体道床注浆加固

（1）明挖矩形隧道（车站）整体道床注浆加固

①沿两股钢轨间中心线设第Ⅰ序排，布孔间距600mm，沿中心线两侧间距450mm设为两股第II序排，布控间距600mm，第Ⅰ序排与第II序排布孔间距错位300mm。孔径32～36mm，孔深深入结构底板内30mm（孔深设计为：Ⅰ、II序孔深350mm，具体孔深根据现场实际情况进行调整），见图1图2；

②清除孔内杂质后，插入注浆针头，使用快干水泥对注浆针头周围进行封闭；

③等快干水泥固化后，按顺序进行注浆，先Ⅰ序排注浆，后II序注浆，对所有注浆孔进行二次以上多次重复注浆，第一次注浆压力为0.3～0.4Mpa，直至注浆压力稳定不上升；第二次注浆压力0.4～0.5Mpa，直至注浆压力稳定不上升；第三次及以后多次注浆压力0.5～0.6Mpa，直至注浆压力稳定不上升；如遇环氧注浆压力持续不高的情况下，处理方法见上。

④重复注浆处理方法见上

⑤注浆3天后，现场对已经施工加固的道床进行随机取芯抽查（见检查孔位置），如取芯发现注浆浆液不饱满，则需进行重复注浆，直至浆液充填饱满为止，注浆压力值作为控制项；

⑥在注浆加固区域道床中心线上设观测点，间距5m，注浆监测详细方法见后说明。注浆过程中，要时刻注意注浆管道压力表的变化，和道床标高变化值，

压力不超过设定值，标高变化控制在5mm内，如果超过5mm时立即停止注浆，并在邻近孔位采取钻孔排浆泄压的措施，把标高变化控制在5mm内。

（2）盾构区间整体道床加固

①除设计孔深为：Ⅰ序孔深680mm、II序孔深0mm，（具体孔深根据现场实际情况进行调整外），其余方法同明挖矩形隧道（车站）整体道床注浆加固。

②施工过程中，如道床加固段有钢环加固，则注浆孔钻孔时应合理避开钢拉板。此外如果道床加固段有钢环加固施工，为保证道床的加固效果和质量，应待其加固完成后，再进行两者重合部分的道床注浆加固。盾构区间整体道床加固平面布置图同图1，剖面图见盾构区间图3。

（3）矿山法区间整体道床注浆加固

除设计孔深为Ⅰ序孔深440mm、II序孔深 420mm外（具体孔深根据现场实际情况进行调整），其余方法同明挖矩形隧道（车站）整体道床注浆加固，必要时增设卸压孔。矿山法区间整体道床加固平面布置图同图1，剖面图见矿山法区间整体道床剖面图4

7 施工内控监测

施工过程中，为掌握施工区间隧道道床的沉降变化情况，保障在压力注浆下轨道等相关設备几何尺寸稳定性，同时进行综合分析，为基本确定适宜注浆参数提供资料，需开展实地监测工作。

7.1 监测内容与标准

在加固施工区段注浆期内应每日实施监测，监测内容为竖向位移，测量等级按《工程测量规范》三级标准，按国家三等水准测量技术要求实施。

7.2 监测设备

检定合格（精密）水准仪及配套的钢水准尺

7.3 监测方案

（1）基准点的设置，在要进行道床加固区段两头的道床上各取一个基准点，一共设两个基准点；

（2）侧墙监测点的设置：从施工段开始，每隔5m间距，用钢筋头埋入隧道侧墙，距行走走道高50cm，钢筋头露出5cm，以此作为侧墙监测点。监测点标记为：CJ1、CJ2、CJ3…CJn；

（3）道床监测点的布置：从施工段开始，在两侧钢轨上间距5m标线，用白油漆在每条钢轨投影点侧面0.1米内道床上每隔5米标出监测点序号。监测点记为：DJ1、DJ2、DJ3…DJn，道床监测点错位布置；

（4）在注浆前、注浆中、注浆后三个过程进行监测，施工段每边加10m作为一个监测段。按上述方法进行注浆前、中和后的竖向变形监测，将每次测量数据记录，并进行数据对比后的分析判断。遇到监测数据异常，需加密监测点和监测频次；

（5）注浆和保压时若发现道床抬起超过0.5mm，立即停止注浆和采取泄压措施；

（6）道床加固注浆过程中，应对注浆机械压力进行监测，要求最大读表压力不大于设计要求压力的5%。

8 效果与结论

在该地铁该线路区间，道床整治中使用亲水性高渗透环氧（EAA）加固施工中，施工时稳定注浆，保证核定压力和时间，约定时间后抽样取芯，和对道床进行表面检查的方式对道床加固效果评价，在实施完成区段，取芯样件与道床和结构件间有黏结界面，且强度稳定。加固过道床，通过较长时间观察，在正常运营条件下，道床与隧道管片或结构件，道床伸缩缝，排水沟未见新的开裂、漏渗、冒泥冒沙等现象，能够保障隧道道床的安全使用状态。