城市軌道地下線道床綜合治理技術(shù)及配套設(shè)施研究

王祥

摘要：道床病害治理常見于高速鐵路，但隨著國內(nèi)城市軌道的日趨完善，部分城市地鐵運(yùn)營年限已達(dá)幾十年，針對病害路段，地下線整體道床病害綜合治理是必然的趨勢，但相比高速鐵路的整治施工，地鐵運(yùn)營線路有著時(shí)間緊、空間小的特點(diǎn)，對施工技術(shù)、方案及工監(jiān)測配套設(shè)施的應(yīng)用提出了更高的要求;在保證不中斷運(yùn)營前提下，進(jìn)行道床病害治理成為了同類施工的創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：地下線道床病害、關(guān)鍵技術(shù)、施工監(jiān)測檢測、不中斷運(yùn)營

一、引言

在列車長期碾壓振動(dòng)及水蝕等因素作用下，軌枕與道床的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)已無法滿足列車安全運(yùn)行的要求：

1、水患病害嚴(yán)重，且侵蝕時(shí)間較長，軌枕和道床鋼筋銹蝕、脹裂已導(dǎo)致軌枕擋肩碎裂和粉化失效、道床貫通裂縫等各類缺陷，嚴(yán)重削弱道床結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)定性。

2、混凝土道床結(jié)構(gòu)層的薄弱部位細(xì)微裂縫發(fā)育，已呈不斷擴(kuò)展裂縫趨勢，局部混凝土出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性斷裂，因水侵作用，道床與墊層之間、墊層與底板之間已存在大面積透水層，導(dǎo)致基底與道床混凝土脫空，道床存在結(jié)構(gòu)性斷裂與下沉風(fēng)險(xiǎn)，直接影響軌道幾何形位，危及列車運(yùn)行安全。

筆者參與天津地鐵1號線道床空陷、裂縫破損、翻漿冒泥綜合治理工程（西站至西北角區(qū)間）施工，對地下線整體道床綜合治理形成了一套成熟、適應(yīng)性強(qiáng)、便于操作的方案。

二、地下線道床病害

天津地鐵1號線運(yùn)營檢測中發(fā)現(xiàn)，里程K8+252～K9+488區(qū)段（西站至西北角區(qū)間的上行與下行線路道床，長度1.236公里區(qū)段）的道床病害較為嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為：

1、短軌枕破損、空陷、粉化嚴(yán)重

大部分短軌枕開裂、擋肩損壞嚴(yán)重，擋肩出現(xiàn)大面積破損、掉塊，短軌枕內(nèi)部鋼筋銹蝕、混凝土剝落嚴(yán)重，西站緊鄰岔區(qū)的軌枕出現(xiàn)大面積碎裂、混凝土粉化，已經(jīng)喪失軌枕塊支撐固定鋼軌作用。

2、道床開裂、滲水、空陷嚴(yán)重

軌枕塊附近道床局部開裂，貫通性裂縫發(fā)育，最大裂縫寬度約4毫米，超過養(yǎng)護(hù)維修標(biāo)準(zhǔn)0.5毫米的限值。滲水病害嚴(yán)重，水溝排水不暢，道床底部與水溝邊角處嚴(yán)重開裂，存在明顯的滲漏冒水現(xiàn)象，局部道床面及溝床內(nèi)大量積水，部分短軌枕及扣件長期浸泡在水中，出現(xiàn)碎裂、粉化、掉塊、銹蝕等現(xiàn)象。

三、道床病害整治思路

采用“排水溝整治疏浚+錨固道床+低壓注漿（填充基底與道床脫空）+軌枕修復(fù)與更換+道床整修”的方式，實(shí)現(xiàn)道床病害的綜合治理。

1、整修疏浚排水溝

在排水溝適當(dāng)位置鑿出若干一定深度的集水坑，并利用小型泵排水，在施工期間始終保持水位高度低于道床底部，施工結(jié)束封閉回填。

2、道床錨固

采用擴(kuò)底型自鎖機(jī)械錨桿將道床板與基底連成整體并施加預(yù)應(yīng)力錨固，防止地下滲水和低壓注漿使道床板上浮。

3、低壓注漿

用探測儀進(jìn)行道床脫空區(qū)域范圍和深度的探測、標(biāo)識，劃分注漿區(qū)域。在道床表面選取若干合適灌注孔，往單個(gè)方向連續(xù)低壓注漿，將聚合物水泥砂漿完全填充于道床脫空處和出水縫隙處，有效重新整合道床板與基底，達(dá)到有效整治翻漿冒水的效果。

4、軌枕修復(fù)與更換

軌枕傷損未達(dá)到嚴(yán)重傷損的，通過對裂縫和缺損修復(fù)以繼續(xù)使用;達(dá)到嚴(yán)重傷損的應(yīng)立即整治并有計(jì)劃的更換，對于失效軌枕應(yīng)進(jìn)行鑿除更換。

5、道床修整

先采用打磨機(jī)進(jìn)行全面打磨修整，清除道床和軌枕表層積垢、浮沉、油膩等臟污，再填補(bǔ)道床表面缺棱掉角及凹陷等缺陷，最后在道床表面涂刷一層混凝土保護(hù)劑，以達(dá)到防水、保護(hù)層的作用，防護(hù)內(nèi)部鋼筋銹蝕，延長結(jié)構(gòu)壽命。

四、關(guān)鍵技術(shù)

1、混凝土短軌枕修補(bǔ)

施工流程：拆卸扣件→鑿除軌枕→清理→立?！鷿仓鲈O(shè)臨時(shí)扣件→次日打磨修補(bǔ)。

第一個(gè)天窗點(diǎn)：先拆卸扣件，用小尖頭錘將修補(bǔ)部份鑿成麻面，直至露出混凝土基材，將修補(bǔ)區(qū)域內(nèi)混凝土浮塵清理干凈，并將周圍的臟污油泥刷洗干凈;在結(jié)合面上用抹刀樹脂涂料，往返涂勻，以潤濕破損面，保證填料與表面粘結(jié)良好;涂好底層后，使用軌枕修補(bǔ)模具立模，對缺損部位進(jìn)行填補(bǔ)樹脂砂漿。修補(bǔ)軌枕采用“隔三做一”的原則，確保軌道穩(wěn)定性，保證修補(bǔ)部位在列車荷載作用下不發(fā)生變化。如遇擋肩全部修復(fù)的情況，軌道穩(wěn)定性無法保持，則采用膨脹螺栓錨固DJK5-1扣件在道床上（或安裝絕緣軌距拉桿），用于臨時(shí)固定軌道。

第二個(gè)天窗點(diǎn)：待砂漿硬化后，將高出原混凝土面的修補(bǔ)料用打磨器進(jìn)行打磨，再用角磨機(jī)細(xì)砂輪拋光;拆除臨時(shí)扣件，裝回原扣件，恢復(fù)線路。

在確保運(yùn)營安全的情況下，通過軌枕修復(fù)模具、軌道固定工具、高性能樹脂砂漿等材料機(jī)具的配合，實(shí)現(xiàn)混凝土短軌枕性能及外觀的修復(fù)。

2、混凝土短軌枕更換

施工流程：鑿除軌枕→清理→安裝臨時(shí)支撐架→次日置入新枕→立模澆筑。

第一個(gè)天窗點(diǎn)：對需要更換的軌枕四周使用探測儀定位鋼筋位置并做好標(biāo)記，避開鋼筋標(biāo)記開鑿位置，相鄰軌枕更換間隔應(yīng)在2天以上，左右股軌枕同時(shí)更換時(shí)應(yīng)相錯(cuò)開至少兩塊軌枕間距;利用水鉆群鉆作業(yè)車對軌枕四周混凝土進(jìn)行整體開鑿，開鑿?fù)戤叢鹦恫糠挚奂?、利用壓機(jī)抬起鋼軌取出損壞軌枕，隨后恢復(fù)扣件及鋼軌，在鋼軌下放置臨時(shí)支撐架，用電鉆在道床上鉆孔，打入膨脹螺栓，使用膨脹螺栓固定臨時(shí)支撐架，并調(diào)整好臨時(shí)支撐架扣板位置，固定好鋼軌。由于支撐架安裝簡便，可靠性高，必要時(shí)可在一處安放多個(gè)增加安全性。

第二個(gè)天窗點(diǎn)：拆卸臨時(shí)支撐架，在開鑿排水溝側(cè)壁后，放置新軌枕，隨后立模，用攪拌機(jī)現(xiàn)場攪拌樹脂砂漿，攪拌完成后澆筑養(yǎng)護(hù)。2h后，樹脂砂漿強(qiáng)度大于等于10Mpa后拆模。

3、道床錨桿鉆孔加固

施工流程：確定孔位→鉆直孔→底部擴(kuò)孔→清孔→注漿→自鎖錨桿安裝→固化→安裝墊板螺母→切除外漏錨桿→修補(bǔ)抹平。

首先，使用鋼筋探測儀檢測表面鋼筋位置，避開道床板鋼筋，標(biāo)注出打孔區(qū)域，確定打孔位置;采用風(fēng)鎬在標(biāo)注好的開孔區(qū)域，先使用切割機(jī)切槽后開鑿，使用真空吸塵器將坑槽中灰渣清除干凈，在避開道床板鋼筋的原則下，確定好鉆孔位置，利用直徑38毫米水鉆，鉆孔至結(jié)構(gòu)底板內(nèi)300毫米處，大約處于道床承軌臺面下900～1050毫米范圍內(nèi);最后用直徑30毫米專用擴(kuò)孔鉆擴(kuò)孔，將孔底擴(kuò)成直徑C50毫米倒錐孔。隨后向孔內(nèi)注漿，插入自鎖錨桿，漿液以稍微溢出孔口為宜，錨桿錨固完畢后，采用高強(qiáng)修補(bǔ)料抹平坑槽。

在對道床板底部灌注砂漿之前，采用擴(kuò)底型自鎖機(jī)械錨桿將道床板與基底連成整體，并施加預(yù)應(yīng)力錨固，防止地下滲水和低壓注漿時(shí)壓力使道床板上浮，加固范圍為灌注砂漿區(qū)域前后兩側(cè)各延長5米。

錨固區(qū)域分為道岔道床區(qū)和普通道床區(qū)兩部分：

（1）普通道床區(qū)：按照傷損等級評定和處理原則，選擇道床注漿區(qū)域。道床橫向單排錨固4根，縱向錨固間距1.2米，橫向布置在兩軌枕中心線位置，加固范圍為灌注砂漿區(qū)域前后兩側(cè)各延長5米;

（2）道岔道床區(qū)：橫向單排錨固8根，縱向錨固間距1.2米，橫向布置在兩軌枕中心線位置，加固范圍為灌注砂漿區(qū)域前后兩側(cè)各延長5米。

4、道床脫空部位注漿加固

施工流程：布設(shè)觀測點(diǎn)→鉆孔清孔→布設(shè)注漿嘴→注漿前試驗(yàn)→注漿→探測→打磨修補(bǔ)。

在錨桿加固施工完畢后，組織人員對施工現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)查，內(nèi)容包括：裂縫的位置、數(shù)量、長度、寬度，確定傷損類型、等級和處理原則。使用探測儀對道床脫空位置、范圍進(jìn)行探測，確定注漿區(qū)域。道床注漿區(qū)域布設(shè)位移觀測點(diǎn)，注漿時(shí)，控制注漿壓力并實(shí)時(shí)監(jiān)控測量，防止道床位移。

根據(jù)裂縫長度及寬度，按照傷損評定等級確定處理原則，對可見道床表面裂縫采用環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行修補(bǔ)封堵;對0.2毫米以上的裂縫，采用低壓注漿修補(bǔ)。

施工結(jié)束后，首先進(jìn)行復(fù)測，隨后探測脫空部位注漿情況，如需補(bǔ)注則繼續(xù)注漿，持續(xù)測量;注漿完成后，清理注漿嘴，封堵注漿嘴遺留孔洞。

注漿前，進(jìn)行水壓試驗(yàn)和注漿試驗(yàn)：水壓試驗(yàn)注漿壓力小于0.2MPa，確定注漿區(qū)域大小和滲漏區(qū)域，并對滲漏區(qū)域進(jìn)行封堵，只保留一個(gè)出漿口;注漿試驗(yàn)用秒表記錄壓入和流出時(shí)間，并以此來確定注漿量、注漿壓力、檢查管路設(shè)備運(yùn)行情況，注漿壓力不超過0.2MPa。

根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，錨桿為擴(kuò)底型自鎖機(jī)械錨桿，錨入深度為900毫米左右，設(shè)計(jì)拉拔力170kN，每根錨桿控制上揚(yáng)水壓力范圍為1.2米寬，注漿壓力定為不超過0.2MPa，則錨桿控制的縱向最大受載間距為1.42米?？紤]道床軌枕塊縱向間距600毫米，取錨桿縱向間距1.2米。

五、施工監(jiān)測檢測

根據(jù)要求進(jìn)行既有軌道交通隧道斷面布設(shè)和監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)。道床結(jié)構(gòu)脫離區(qū)域，約50延米，具體里程為：DK8+403.0～DK8+403.2、DK8+410.0～DK8+410.2、DK8+450.4～DK8+454.2、DK8+461.4～DK8+461.6、DK8+428.1～DK8+428.3、DK8+433.4～DK8+433.6、DK8+439.2～DK8+440.5。

1、道床變形

根據(jù)布設(shè)點(diǎn)位安裝靜力水準(zhǔn)儀，施工過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測道床豎向變形、位置及頻率;傳感器布設(shè)及設(shè)備見下圖。

變形監(jiān)測控制值見表1。

2、振動(dòng)監(jiān)測

對施工前、施工中列車運(yùn)行引起沿線建筑物振動(dòng)進(jìn)行測量，為施工中控制振動(dòng)及評判提供實(shí)測依據(jù)。監(jiān)測范圍主要為道床病害整治區(qū)域1236米，主要檢測更換普通短軌枕和道岔短軌枕的區(qū)域，更換道岔短軌枕區(qū)域?yàn)槊舾袇^(qū)，即主要監(jiān)測斷面。根據(jù)現(xiàn)場施工進(jìn)度及施工區(qū)域適時(shí)調(diào)整測點(diǎn)位置及間距。

振動(dòng)監(jiān)測設(shè)備及測試頻率見表2。

3、注漿完整性檢測

待注漿完成以后，用地質(zhì)雷達(dá)對道床結(jié)構(gòu)脫離區(qū)域全部檢測，并采用抽樣鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證。

4、橫推試驗(yàn)

為檢驗(yàn)環(huán)氧樹脂砂漿對軌枕和道床裂縫的修補(bǔ)效果，需測試修補(bǔ)部位的橫向抗剪強(qiáng)度。測試方案為現(xiàn)場測試，待樹脂砂漿達(dá)到強(qiáng)度后，現(xiàn)場隨機(jī)抽取9組進(jìn)行檢測試驗(yàn)。

六、結(jié)語

綜上所述，為保證地鐵線路的正常運(yùn)營，提高線路質(zhì)量和性能是關(guān)鍵，地鐵線路改造、整治及維護(hù)過程中，各類綜合治理技術(shù)獲得了廣泛的應(yīng)用和提升。在不中斷運(yùn)營情況下，進(jìn)行地下線道床綜合整治，對施工技術(shù)的合理可行，施工方案的有效實(shí)施、施工設(shè)備的組織保障提出了更高的要求，也對城市軌道的正常運(yùn)營起著至關(guān)重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]、《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2015）;

[2]、《城市軌道交通結(jié)構(gòu)檢測監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（DBJ50/T-271-2017）;

[3]、《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)測量方法》（GB10071-88）。