長大隧道富水地段無砟軌道底板補強處理措施

周委

摘要：通過對長大隧道無砟軌道富水段局部底板混凝土出現滲水現象進行現場踏勘和調研，分析隧道底板滲水表現特征及成因，采用物探和鉆孔方法，對隧道基底滲水分布情況進行檢測，本文從材料和施工方面提出了無砟軌道底板滲水補強處理的具體措施，對其他隧道底板滲水處理具有借鑒意義。

關鍵詞：無砟軌道 富水段 底板 補強措施

中圖分類號： U213 文獻標識碼： A

一工程概況

高蓋山隧道是東南沿海鐵路重點控制性工程之一，隧道位于福建省福州市永泰縣境內，該隧道設計為時速為200km/h客貨共線的雙洞單線隧道，全隧采用雙塊式無砟軌道，其中左線全長17594m，右線全長17612m，隧道最大埋深723m，最淺埋深82.1m。

隧道地下水較為豐富，隧道共穿越39個斷層，其中進口段9882m（DK462+758～DK472+460）有30個，均為強富水斷層，影響長度達2350m，其中F29斷層，涌水量均達1376m3/d以上。隧址區巖性大多為硬質脆性巖石，如晶屑凝灰巖、碎斑熔巖施工易產生巖爆，進口段巖爆、巖射影響長度達4797m。

施工時進口段隧道內共發生31次涌水，主要出現在拱頂及拱墻部位，其中左線17次，單次最大涌水量772m3/h；右線14次，單次最大涌水量600m3/h。

二病害表現特征

通過現場踏勘和調研，隧道底板病害主要表現特征為：底板橫向施工縫位置滲水、底板與水溝接縫位置滲水、無砟軌道道床板橫向施工縫及底板與無砟軌道道床板接縫位置滲水，無砟軌道道床局部抬升。

無砟軌道施工完成后，無砟軌道底板共發現三段施工縫滲水，工程列車運行一段時間后，左線發現15處滲水，長度為187延米；右線發現25處滲水，長度為269延米。經過鉆孔探水共發現承壓水地段124處，總長1426m，其中左線59處，總長673m，最大噴水高度0.09m，持續時間32min，噴水量最大6.1m3/h；右線59處，總長753m，最大噴水高度0.10m，持續時間25min，噴水量最大5.5m3/h。

三原因分析

東南沿海鐵路高蓋山隧道開挖，左線2012年5月22日完成（右線2012年5月24日完成）；無砟軌道道床板施工，左線2012年11月17日完成（右線2013年1月1日完成）。自2013年3月起，陸續發現已施工的無砟軌道局部地段出現底板滲水的現象。通過對隧道底板混凝土出現滲水現象進行現場踏勘和調研，根據隧道底板滲水表現特征，分析主要原因有以下幾點：

(1)地下較水發育。隧道穿越富水斷層多，結構松散，節理發育，隧道圍巖處于富水段，水壓較大。

(2)施工過程控制不到位。仰拱混凝土澆筑時，基底存在滲水未及時處理到位；兩側水溝與仰拱填充成之間的施工縫連接不密實，有承壓水滲入；仰拱填充施作后，施工車輛長時間碾壓，使混凝土表面出現裂紋或者破損，施工車輛帶入的泥沙壓入裂縫，使得缺損難以被發現。盡管施作無砟軌道墊層時，對仰拱填充層進行鑿毛處理，但裂縫處未徹底處理，造成無砟軌道墊層混凝土與仰拱填充成之間連接不緊密，承壓水滲入，形成水囊。

(3)荷載及外力作用。無砟軌道底板在工程列車動載及水壓力的雙重作用下，接觸面間隙擴大，作用于無砟軌道底板總水壓力荷載隨之加大，導致無砟軌道道床滲水、局部抬升。

(4)設計因素。隧道內防排水設計沒有封閉成環；隧道排水側溝標高高于底板頂面，隧道仰拱底至側溝底滲水孔高程之內的水無法排走，只能通過施工縫滲入道床板。

四處理方案

根據現場實際情況，本文對單線長大隧道無砟軌道底板補強，提出了具體的處理辦法（見圖1），雙線隧道可比照執行。

圖1單線隧道排水降壓處理圖（左側為有仰拱地段，右側為無仰拱地段）

4.1 基底檢測

檢測采用物探和鉆孔相結合方式探明接觸面裂隙及積水情況，本隧道設置兩條測線，分別距無砟軌道板20cm,全隧道貫通檢測，確定處理段落及措施。

4.2 處理范圍

無砟軌道底板底板接觸面裂隙區及其前后各3m范圍內。

4.3 泄水降壓措施

對地下水侵入無砟軌道墊層與仰拱填充面隆起地段，首先采取降壓措施，單線軌道地段在兩側水溝設置泄水降壓管，每側水溝1排，間距1m/孔，鉆孔采用Φ50直徑，深度至水溝底以下2 m，預留1 m孔口管，采用Φ40pvc管，孔口管高于水溝現狀流水面10cm以上，防止水溝內流水倒灌?？卓诠芘c水溝底結合處采用無紡布包裹，防止堵塞，孔下部應填充粒徑10～15mm碎石填充至孔口管底部。

4.4 底板錨固措施

待降壓完畢后，在無砟軌道板兩側各設置一排錨固錨桿，錨桿采用Φ22鋼筋，長度5m，縱向間距1m，靠近軌道板側20cm設置，鉆孔前應鑿除底板或仰拱填充層頂面以下5cm，安裝墊板錨頭，完成后再采用C35混凝土恢復至原頂面。單桿錨桿抗拔力不應小于120KN，錨桿布置應與注漿孔間隔布置。

4.5 基底注漿

對水溝泄水降壓管出水量較大的地段，通過現場確認后，根據水溝泄水管流量情況，確定是否需要施作。具體措施如下：

鉆孔孔徑為50mm，每側1排，間距1m/孔，對有仰拱地段，只在施工縫及前后1m各設置1排，共3排注漿孔；對無仰拱地段，注漿孔間距1m/孔，與錨固孔間隔布置。深度一般為進入仰拱以下3m（有仰拱地段）或底板下3m（無仰拱地段），具體深度可根據每個鉆孔首次出水部位確定鉆孔深度，孔深應深入出水面以下10cm，然后安設馬牙扣形注漿管，直徑為42mm。

注漿前先壓注清水沖洗干凈，注漿完畢后對注漿效果進行檢測，檢驗合格后將混凝土表面清理干凈。注漿壓力1.0MPa～2.0Mpa，施工過程中應逐步增加注漿壓力，根據現場情況確定最終壓力參數，防止注漿引起無砟軌道上抬。注漿漿液采用超細水泥漿，水灰比1:1，注漿時應密切關注注漿壓力，做好底板墊層位移觀測。

4.6 填充層注漿措施

對地下水侵入無砟軌道墊層與仰拱填充面隆起地段，最后在無砟軌道板兩側設置注漿孔注漿，注漿壓力0.1 MPa～0.2MPa，漿液為有仰拱地段采用環氧樹脂；無仰拱地段采用超細水泥漿，水灰比1:1。

4.7 道床板起拱處理措施

根據道床板起拱程度分別處理：

(1)對壓力水進行泄壓后，起拱地段道床板標高符合設計要求的，且道床板與隧道仰拱回填層之間未出現剝離現象的，暫不處理。

(2)對壓力水進行泄壓后，起拱地段道床板標高符合設計要求的，但道床板與隧道仰拱回填層之間出現剝離現象，則應徹底清理剝離部位所存泥渣及積水，烘干后在剝離部位注漿，注漿過程中注意觀測，注漿壓力不宜過大，漿液采用超細水泥漿。

(3)通過各項處理措施后道床板標高仍然不能滿足設計要求的，該段無砟道床按照《高速鐵路無砟軌道道線路維修規則（試行）》中所述道床板損壞進行處理。

4.8 其他注意事項

(1)水溝及無砟軌道板兩側雜物應清理干凈。

(2)環縱向排水盲溝及泄水孔應疏通。

(3)兩側溝槽施工縫采用環氧樹脂針孔注漿止水。

(4)排水溝整治應與其他整治同步進行，避免重復作業。

(5)整治過程不得擾動無砟軌道整體道床，確保無砟軌道使用功能不受影響。

(6)病害整治施工應快捷，不得影響工程車輛通行，同時要改善施工作業環境，加強安全防護。

五整治效果分析

5.1 錨桿拉拔試驗

錨桿加固4379延米，根據設計要求，按規定頻次和方法對錨桿進行拉拔試驗，試驗結果均滿足大于120KN的拉拔力要求。

5.2 注漿效果檢查

底板注漿4379延米，隧道處治地段按照每20m一處進行鉆孔檢查注漿效果，經檢查，注漿后底板下巖層槳液密實飽滿、無松散、固結完整。

5.3 底板兩側水量變化

水溝處理19512延米，未施作C25素混凝土板前底板溝寬0.8m，施作C25素混凝土板后底板溝寬0.3m，水量明顯減少。左線：處理前水溝內水深11mm，過水面積0.0088m2；處理后水溝內水深10mm，過水面積0.003m2。右線：處理前水溝內水深10mm，過水面積0.008m2；處理后水溝內水深10mm，過水面積0.003m2。

5.4 道床板沉降情況

底板滲水打孔減壓2061延米，底板滲水注漿機泄水孔降壓時均在道床板上設置了沉降觀測點，左右線共布設42個監測點，施工完畢后,通過數據分析,道床板無抬升現象,高程也未發生變化。

六結束語

目前，高速鐵路一般采用無砟軌道，軌道板結構病害相繼出現。高蓋山隧道的滲水整治技術為其他線路無砟軌道病害整治提供了借鑒。針對無砟軌道結構病害不同形式，結合現場實際情況及病害產生機理，選用可靠成熟的新材料、新工藝進行修復，并對病害展開進一步的研究，建立全面的監控和監管系統，從而為其他線路無砟軌道施工養護維修積累經驗技術。

參考文獻

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