關(guān)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(fā)展有限責(zé)任公司原平分公司，山西 原平034100）

朔黃鐵路為我國西煤東運(yùn)的主要運(yùn)輸通道之一，自2000 年開通以來，其年運(yùn)量呈千萬噸的增長，年累計(jì)運(yùn)量已突破20 億噸。在其大運(yùn)量、大軸重、高密度的運(yùn)輸態(tài)勢下，導(dǎo)致許多隧道出現(xiàn)各種不同類型的病害，其中基底下沉病害會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)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(jìn)行梳理總結(jié)，以期就同類型病害整治進(jìn)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(xì)層理和交錯(cuò)層理十分發(fā)育，層間結(jié)合強(qiáng)度較低，巖層傾角一般在5°～20°，屬緩傾巖層，層理十分發(fā)育，層面之間結(jié)合強(qiáng)度較低。該隧道基底下沉段主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖及長石石英砂巖，水文地質(zhì)復(fù)雜，地表水、地下水普遍發(fā)育，二者呈相互補(bǔ)給關(guān)系，存在不同程度的承壓含水層，地層中砂巖較多，節(jié)理裂隙十分發(fā)育，為地下水補(bǔ)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(xiàn)場觀測狀況：最大沉降量為90mm，道床出現(xiàn)翻漿冒泥，側(cè)水溝出現(xiàn)冒泥現(xiàn)象。

下沉病害地段雷達(dá)探測：有不同程度的基底吊空、不密實(shí)、結(jié)構(gòu)裂損現(xiàn)象。

病害影響：如此大的沉降量給養(yǎng)路工區(qū)的日常養(yǎng)護(hù)帶來極大工作量（每月要進(jìn)行3～4 次的起道養(yǎng)護(hù)），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(zhì)泥巖及長石石英砂巖，節(jié)理發(fā)育，主要為Ⅲ、Ⅳ級(jí)，圍巖級(jí)別較差，基底混凝土厚度不足、混凝土厚度離散明顯，導(dǎo)致隧道基底密實(shí)度、強(qiáng)度相對(duì)較差，產(chǎn)生基底吊空、不密實(shí)病害。

（2）此隧道修建于1995 年～2000 年，限于當(dāng)時(shí)施工能力及場地環(huán)境限制，施工過程中仰拱混凝土和基巖黏結(jié)不良，仰拱與填充層交替進(jìn)行，整體性不強(qiáng)，接縫處易開裂，導(dǎo)致基底結(jié)構(gòu)完整性差。

（3）基于密實(shí)度差、強(qiáng)度不足、結(jié)構(gòu)完整性差，自2000 年運(yùn)營后，在長期循環(huán)動(dòng)荷載作用下，隧道基底結(jié)構(gòu)逐步產(chǎn)生循環(huán)動(dòng)荷載作用下的疲勞破壞，加速了隧道基底結(jié)構(gòu)裂縫擴(kuò)展，引起隧道基底混凝土斷裂破壞，導(dǎo)致基底出現(xiàn)明顯下沉。

（4）該隧道下沉病害地段節(jié)理裂隙較為發(fā)育，水文地質(zhì)復(fù)雜，地下水豐富，道床兩側(cè)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(nèi)的既有線施工，因限于隧道內(nèi)場地空間與天窗點(diǎn)時(shí)間的限制，無法采用大型機(jī)械大揭蓋、重新澆筑的施工。結(jié)合病害情況、地質(zhì)情況、施工環(huán)境、行車安全等因素，本著安全、有效、經(jīng)濟(jì)的原則，創(chuàng)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(shí)度、強(qiáng)度，同時(shí)封閉側(cè)水溝裂隙。并及時(shí)對(duì)整治區(qū)段布設(shè)沉降觀測點(diǎn)，監(jiān)控整治成效。

3.2 病害整治措施

3.2.1 施工準(zhǔn)備

針對(duì)施工工藝要求，準(zhǔn)備質(zhì)量合格的材料，并進(jìn)行復(fù)檢。

3.2.2 準(zhǔn)確定位

根據(jù)下沉病害地段現(xiàn)場里程，在其前后各延長適當(dāng)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(fēng)沙較大的山區(qū)，隧道內(nèi)貫通風(fēng)較大，從車體吹落煤灰較多，導(dǎo)致線路兩側(cè)水溝內(nèi)煤塵淤堵較為嚴(yán)重，故首先應(yīng)該疏通整治地段兩側(cè)水溝，保持流水通暢，并采用臨時(shí)性水泥砂漿封閉水溝裂隙，阻斷兩側(cè)水溝流水不侵入隧道基底，待基底注漿完成后對(duì)水溝壁、水溝底進(jìn)行徹底防水處理。

3.2.4 安裝套管

對(duì)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(duì)整治地段用潛孔鉆向內(nèi)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(duì)整治地段進(jìn)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(qiáng)施工性能，及微膨脹、后期強(qiáng)度不倒縮等特點(diǎn)，可以達(dá)到理想的加固效果，其在0.4 水灰比條件下，初凝時(shí)間不早于12min，流動(dòng)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(gòu)造圖

注漿壓力：0.4～0.6MPα，注漿時(shí)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(cè)，間距2 米，呈梅花形布置；

注漿工藝：首次注漿完成后待強(qiáng)度達(dá)到75%，進(jìn)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(cè)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(yīng)先對(duì)機(jī)械、管線進(jìn)行壓水試驗(yàn)，檢查機(jī)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(shè)置有臨時(shí)的監(jiān)測點(diǎn)，每5 米設(shè)置1 處，設(shè)置區(qū)域?yàn)樽{段前后20m 范圍之內(nèi)。

（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(jiān)測，分析注漿的情況，過程中若出現(xiàn)了跑漿、漏漿等現(xiàn)象應(yīng)立即停止注漿，進(jìn)行封堵后再進(jìn)行。

李萍剛走出陳建偉的店鋪，就聽到陳建偉隔著馬路喊，“你的服裝廠啥時(shí)候開業(yè)，別忘了賞我口飯吃啊?！崩钇夹α耍脑捤加浀?。不是他記性多好，只因說的那個(gè)人是她。就像他對(duì)她的好和情，她都懂。

（3）注漿控制標(biāo)準(zhǔn)。注漿壓力應(yīng)逐步升高至設(shè)計(jì)終壓至0.6Mpa，達(dá)到終壓后穩(wěn)定10～15min。

鄰孔冒出漿液時(shí)應(yīng)停止注漿，本孔注漿完畢臨孔也不需再進(jìn)行注漿；

注漿后期進(jìn)漿速度應(yīng)調(diào)整為開始進(jìn)漿的1/4；

二次注漿時(shí)，應(yīng)在首次注漿強(qiáng)度達(dá)到75%以上后進(jìn)行（首次注漿強(qiáng)度可以同條件養(yǎng)護(hù)試塊為準(zhǔn)）。

3.2.7 水溝整治

（1）注漿完畢后再次清除水溝內(nèi)煤灰、淤泥、道砟、清通泄水孔，對(duì)水溝裂縫處鑿毛后用M10 水泥砂漿+堵漏劑勾縫修補(bǔ)，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(qiáng)度達(dá)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(shí)采用沙袋圍堰+排水軟管的臨時(shí)措施排水，以保證正常水溝修補(bǔ)施工在干燥環(huán)境，排水管采用直徑25cm 軟管。水溝修復(fù)后拆除臨時(shí)排水設(shè)施，恢復(fù)原水溝排水功能。（如圖5 所示）

圖5 水溝臨時(shí)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(xiàng)

3.3.1 對(duì)本工程施工范圍受影響的電纜采用槽鋼雙扣綁扎進(jìn)行防護(hù)（與弱電電纜予以分開）；待施工結(jié)束，將施工范圍內(nèi)電纜落入隧道中既有或新設(shè)電纜槽敷設(shè)；電力電續(xù)以及相關(guān)設(shè)備遷移、防護(hù)過程中及時(shí)于相關(guān)電務(wù)、供電部門聯(lián)系，密切配合，以確保電力、信號(hào)、通信電纜設(shè)施的正常運(yùn)行。

3.3.2 基床壓漿需在天窗點(diǎn)內(nèi)施工；壓漿孔距和壓力參數(shù)，施工過程中可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整；道床壓漿時(shí)應(yīng)密切觀測線路既有側(cè)溝內(nèi)除漿情況，需保持既有側(cè)溝排水暢通，對(duì)流入的漿液及時(shí)進(jìn)行清理。

3.3.3 壓漿施工結(jié)束后，在封鎖店內(nèi)對(duì)施工地段道床進(jìn)行清篩；人工清篩要加強(qiáng)清篩質(zhì)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(zhì)量。

3.3.4 施工地點(diǎn)位于隧道內(nèi)，防止施工料具侵線，確保行車安全；進(jìn)料和出砟采用單軌車運(yùn)輸時(shí)，應(yīng)在封鎖點(diǎn)內(nèi)進(jìn)行；施工地段兩端必須有防護(hù)，并有可靠的預(yù)警措施。

3.3.5 各項(xiàng)作業(yè)應(yīng)嚴(yán)格按施工規(guī)范及安全規(guī)則相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，確保工程質(zhì)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(cè)設(shè)置沉降觀測點(diǎn)，觀測點(diǎn)布設(shè)在線路左右側(cè)，每5m 布置一處,觀測時(shí)間為注漿開始到注漿完畢后兩周共30 天。經(jīng)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(wěn)定在一周內(nèi)3m～5mm 沉降量,徹底消除了晃車現(xiàn)象。

4 整治效果評(píng)價(jià)

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(yè)空間較小、施工效率較高、對(duì)環(huán)境干擾較小等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)整治時(shí)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(duì)裂損、吊空、不密實(shí)部位進(jìn)行注（補(bǔ)）漿，利用加固型TGRM 水泥基灌漿料特性，使破碎區(qū)結(jié)成整體，吊空與不密實(shí)部位進(jìn)行了充分的填充，使基底完全固結(jié)填實(shí)，可提高基底結(jié)構(gòu)得整體性能，使仰拱功能恢復(fù)，進(jìn)而改善了隧道整體結(jié)構(gòu)受力及圍巖狀況。加固型TGRM水泥基灌漿料的注漿可以凝結(jié)固化圍巖周表細(xì)顆粒并使其膠結(jié)成整體，防止地下水（側(cè)水溝水流）侵蝕，增強(qiáng)基底結(jié)構(gòu)的抗?jié)B透性，阻止因承壓水而導(dǎo)致的基底開裂。整治水溝使地下水的排水能力加強(qiáng)，并可有效阻斷地下水（側(cè)水溝水流）通過水溝裂隙侵入節(jié)理裂隙十分發(fā)育的基底，降低引起圍巖細(xì)顆粒損失和基底結(jié)構(gòu)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(jié)論

本文對(duì)癥下藥，對(duì)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(zhì)條件、設(shè)計(jì)與施工能力、建筑材料、運(yùn)營情況等的差異，可能會(huì)產(chǎn)生不同類型的隧道單一病害或綜合性病害，作為工程技術(shù)人員，要做好現(xiàn)場檢測、資料調(diào)查，并吸收借鑒科研院所等同行業(yè)比較成熟的方案措施，不斷應(yīng)用先進(jìn)的建筑材料，才能不斷優(yōu)化隧道病害的解決。