地鐵隧道道床隆起原因分析及加固處理

侯軼

深圳地鐵集團有限公司運營總部 廣東深圳 518041

摘要：本文通過剖析深圳地鐵某區(qū)間的道床隆起病害表征及處理的過程分析探討了地鐵運營期間隧道道床及仰拱結構隆起病害出現(xiàn)的原因及后續(xù)處理措施，并對施工中的注意事項提出了幾點看法。

關鍵詞：地鐵隧道；道床隆起；病害整治；加固處理

引言

伴隨著近年來經(jīng)濟、技術的發(fā)展，城市地鐵項目的施工運營也經(jīng)歷了井噴式增長。過度追求工期使得部分項目在施工階段即埋下了安全隱患，導致隧道土建結構在運營期間易多發(fā)滲漏水、道床翻漿冒泥、道床沉降或隆起等等病害。本文從實際工作經(jīng)驗出發(fā)，分析探討了地鐵運營期間隧道道床及仰拱結構隆起病害出現(xiàn)的外部原因、內(nèi)部原因及后續(xù)施工整改方案。

一、工程及設計概況

某區(qū)間隧道斷面為標準單線、單洞，拱頂埋深10m～49m。地下水主要為孔隙水及基巖裂隙水。隆起段位于平曲線與直線交接處，隧道洞身位于上軟下硬地層，上部位于強風化花崗巖、下部位于中風化花崗巖，基巖裂隙發(fā)育，地下水豐富。

二、道床隆起原因分析

2.1外部原因（主因）

隧道位于地下水豐富區(qū)域，且設計采用上部半包式防水，結構仰拱處受承壓水侵蝕，逐漸形成多點滲漏，同時道床結構缺乏必要的泄壓裝置，長期以往導致地下水在相應區(qū)段的道床與結構仰拱之間積聚，最終造成道床上拱隆起。

2.2內(nèi)部原因（次因）

（1）隧道道床澆筑前，未對仰拱結構上表面進行清理，導致竣工后道床與仰拱結構接合面存在較多骨料及其它雜物，同時造成接合面間分層，為地下水的滲入提供了空間。

（2）地鐵運營期間，列車對道床及仰拱產(chǎn)生規(guī)律性的加載和卸載，在接合面產(chǎn)生研磨作用，進一步磨蝕道床下表面與仰拱上表面，并使得道床仰拱間的積水被循環(huán)性的擠出、滲入，不斷的沖刷道床仰拱接合面，并帶走了其間被沖刷下的細骨料和雜質(zhì)，擴大了道床仰拱間的空隙，為地下水的滲入增加了空間。

三、隆起加固處理方案

3.1道床加固處理原則

擬采取“注漿充填，錨桿加固，排水降壓”為原則的處理方案。首先通過注漿充填道床與仰拱結構之間的縫隙，擠出積水，封堵滲水裂縫，固結松散的道床仰拱結構接合面；其次使用錨桿約束道床與仰拱結構的相對位移，穩(wěn)定接合面，避免運營期間列車作用下再次形成空隙，導致分層；最后在道床上設置垂直的排水泄壓孔，確保后續(xù)滲水及時排出，緩解滲透水壓，防止道床隆起。

3.2道床加固施工工藝

圖1 施工工序流程圖

3.3道床加固范圍

根據(jù)道床軌枕監(jiān)測分析數(shù)據(jù)顯示，區(qū)間道床隆起范圍為20m，由此確定注漿加固范圍為20m，即道床最大隆起點縱向前后10m為注漿加固區(qū)；錨桿錨固區(qū)范圍為35m，即道床最大隆起點大里程方向20m處至小里程方向15m處。

3.4泄壓孔

臨時泄壓孔應布置于道床兩側，間距2.4m。永久泄壓孔設置在道床側水溝內(nèi)，視加固情況每段道床設孔3-5個，深度為進入二次襯砌穿過防水板，采用鉆孔取芯機施作。

3.5錨桿施工

（1）臨時錨桿（臨時固定錨桿）

臨時泄壓孔施工完畢后施作臨時砂漿錨桿，以道床隆起峰值點截面為中心對稱布置，約束注漿期間道床與仰拱的形變及相對位移。

（2）自進式錨桿（永久加固錨桿）

一次注漿完成后施作自進式錨桿，將道床、仰拱以及結構底部基巖錨固成整體。

錨桿沿隧道縱向布置，位于鋼軌內(nèi)側錨桿布置兩排，隆起峰值點縱向前后10m范圍內(nèi)錨桿間距為1.2m。剩余范圍內(nèi)錨桿間距不低于2.4m，錨桿位于相鄰兩塊軌枕塊中間，梅花形布置。

在注漿孔位的基礎上鉆孔取芯，鉆透仰拱后進入底部基巖，保證取芯深度深入底部基巖不小于1.5m，取芯完成后在鉆孔中植入錨桿，在錨桿上距離道床頂面下50mm處安裝止?jié){塞，并通過中空錨桿作為注漿管道向錨桿孔內(nèi)先壓注水泥漿，達到設計壓力后壓注環(huán)氧材料，從而使錨桿與土層固結形成整體。

圖2錨桿施工斷面圖

3.6注漿加固

（1）一次注漿

首先對仰拱結構中初期支護與二次襯砌間隙進行充填灌注快速水泥漿。注漿壓力應為0.1～0.3mpa，以防止注漿壓力過大造成隧道仰拱變形。水泥漿須攪拌均勻過篩后輸入壓漿泵。之后對結構間隙灌注環(huán)氧漿液加固補強，跳孔注漿，灌漿壓力0.3～0.8MPa，冒漿部位應重復注漿，重復注漿時間應控制在24小時內(nèi)。注漿達到壓力標準時，閉漿待凝，7天后拆管，飾面修復。

（2）二次注漿

通過中空錨桿依次注入水泥漿、改性環(huán)氧漿液。技術參數(shù)同一次注漿。完成后，在道床基層頂面設置不銹鋼墊板，并采用螺母固定，從而起到防止隧道仰拱結構和道床基層上浮的目的。

（3）道床監(jiān)測

注漿過程中加強道床監(jiān)測點的監(jiān)測，一旦發(fā)生隆起趨勢須立即停止。注漿時如發(fā)現(xiàn)壓力持續(xù)較低或進漿量突變，應停止注環(huán)氧漿液，重新進行水泥注漿，并考慮串漿、跑漿的可能性。施工時根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)靈活調(diào)整壓力。

四、施工組織

4.1進度計劃安排

每日施工窗口期僅為3小時，單根錨桿施工周期較長，可能存在單日內(nèi)個別工序不能全部完成的情況。注漿必須一次完成，若單孔注漿完畢后，剩余時間不足夠完成單孔注漿，不得進行下一孔的施工。提前一周向運營單位提交施工計劃，以便運營單位提前安排配合。

4.2施工機械設備選用

根據(jù)施工技術要求和作業(yè)條件確定設備；按照進度計劃指標配置臺數(shù)，