铁路隧道道床病害问题整治技术研究

刘成杰

（兰新铁路甘青有限公司，甘肃 兰州730000）

1 概述

近年来，我国铁路建设蓬勃发展，铁路项目建成开通运营后，因水文变化、施工不到位、材料质量等各种因素，隧道道床病害一直是难以避免的问题，给铁路运营带来很大的安全隐患。技术人员和建设管理者需要增强对造成病害问题原因的研判，及时采取切实有效的针对性整治措施，以期达到长久的整治效果，确保铁路运营安全。

2 工程概况

毛羽山隧道位于青藏高原东北缘复杂特殊的地质构造环境带，地震活动频繁，地应力极高，围岩主要为三叠系炭质板岩，极其破碎，成洞困难，是典型的软岩大变形隧道，全隧于2016年顺利贯通。线路运营一年后在工务巡检过程中发现该隧道共4段道床板空吊离峰，过车时翻浆冒泥，道床板离缝段未发现上拱现象，病害段落长度共计50m。

胡麻岭隧道全长13.61km，隧道穿越水库和河流，其中3.25km穿越第三系饱和富水粉细砂地层，施工过程中，围岩受施工扰动的影响，液化十分严重，突水涌砂等安全隐患突显，全遂于2017年6月正式贯通。线路运营半年后在巡检中发现一处两组轨枕间道床冒水冒泥。

3 毛羽山隧道道床板离缝及渗漏水整治措施

3.1 钻孔泄水

根据现场情况，采用距道床板两侧各10cm处钻孔安装中φ30钢管进行排水泄压，钻孔深至仰拱初支下方5～10cm，钢管长度1.9～1.95m，每组钢管纵向间距2m。如图1所示。

图1 隧道道床排水泄压示意图

3.2 注浆加固及排水

根据现场情况，为防止注浆过程中道床板隆起，采用交叉注浆，注浆孔对侧孔作为排水及泄压孔：其中①、③、⑤、⑦、⑨、②′、④′、⑥′、⑧′、⑩′号为注浆孔，注浆压力不应大于0.5MP；②、④、⑥、⑧、⑩、①′、③′、⑤′、⑦′、⑨′号为泄压排水孔，并将水引至垫层两侧排水槽内。如图2所示。

图2 注浆及泄压排水孔示意图

3.3 道床板离缝植筋锚固及要求

1）首先对道床板与隧道仰拱离缝区段相邻但未离缝区段采用植筋锚固处理，进行层间加固，防止离缝现象进一步发展。

2）植筋按每排4根，每两根轨枕间植一排，共计6排（如图3所示），植筋采用HRB400级Φ20钢筋，钻孔直径25mm。钢筋长380mm（其中植入支承层部分200mm，道床板部分180mm），钻孔内植筋长度范围采用植筋胶填充，道床板上部约80mm范围采用无收缩砂浆回填。如图4所示。

图3 植筋平面图

图4 植筋胶性能参数

3）采用高压水枪对道床板离缝区域底板淤泥、石屑等杂物进行冲洗，确保板底清洁、无杂物。

4）采用风机将底板水分吹干，确保板底干燥。

5）采用低粘度灌浆树脂对道床板与支承层离缝进行粘接，并对道床板与支承层离缝区段采用上文所述植筋方案进行锚固。

4 胡麻岭隧道道床病害整治

4.1 现场情况

在巡查时发现胡麻岭隧道两组轨枕间道床冒水冒泥，约有5m段落的道砟被冒出的泥浆污染。经现场排查，发现该段落道砟表层20cm内沉积泥沙，道砟下方为积水。现场观察该段上下游中心检查井均有流水声，判断中心水沟排水通畅，可以排除因中心水沟淤堵造成渗水。在K89+621左侧衬砌环向施工缝左右两侧约30cm各施作一个低位泄水孔，孔径Φ65mm，孔底穿透衬砌背后防水层，泄水孔施工完毕后均有水流出，冒水部位水量有所减小；同时在K89+619、K89+621隧道中线仰拱填充面位置各施作一Φ65垂直引水孔，将水引至中心水管。进一步对处理方案进行研讨，在衬砌左侧边墙施作低位泄水孔3个，孔径Φ65mm，孔底穿透衬砌背后防水层；同时更换K89+620左线受污染的道砟，更换时发现轨枕间有两处出水点：一处尺寸为40cm×3cm（长×宽），整体呈弧形，带沙明显；一处尺寸为5cm×3cm，无明显带沙迹象；结合出水点分布情况，在出水点至垂直引水孔间埋设PVC管（Φ50、Φ80各两根），分两层布设，引水管固定好后回填道砟并捣固。

4.2 原设计情况

1）地质情况。冒泥段埋深约为90m，隧道开挖施工时普遍渗水，扰动后呈散沙状，稳定性极差，为Ⅵ级围岩。

2）支护参数。该段采用九部双侧壁工法开挖，初支全环喷射C30早高强混凝土，厚度33cm，全环设工25a钢架，0.5m/榀；仰拱填充采用C20混凝土；衬砌采用C40钢筋混凝土，拱墙、仰拱厚60cm；初期支护背后回填采用Φ42小导管注浆。

3）主要降水措施。（1）洞内降水：在洞内轻型井点降水的基础上，设置了重力式真空深井降水，井深15m，单侧间距6m，双侧纵向布置；（2）地表降水：井径300mm,单侧间距20m，两侧交错布置。施工时根据现场相邻段开挖揭示的情况进行了适当调整，距冒泥处较近的有两座地表深井，井深115～120m。

4）基底处理措施。基底采用50cm级配碎石换填。

4.3 整治措施

结合现场情况，病害点前后10m范围进行处理。

4.3.1 疏通引排

1）疏通该段所处的两检查井间的侧沟及中心水沟；

2）进一步查找冒水冒泥点，发现后及时记录，做好标记；对冒水冒泥点填塞无纺布，防止泥沙流失，同时通过垂直引水孔将水就近引入中心水管，必要时可采取抽排等方式；并下凿出水点处混凝土进一步探明其发展形态。

4.3.2 边墙泄水

1）左右两侧边墙设泄水孔，单侧纵向间距2m，两侧交错布置。在水沟电缆槽盖板顶面以上20cm（净距）高度开孔（孔径Φ120mm），泄水孔坡度不小于2%，孔底穿透衬砌背后防水层，孔内安装Φ100mmPVC管，PVC管一端伸入至孔底，另一端外露衬砌表面10cm。PVC管与孔壁之间的孔隙采用801胶拌制的聚合物砂浆填充密实。如图5所示。

图5 泄水孔示意图（单位：mm）

2）在电缆槽盖板及电缆槽与水沟之间的侧壁上开孔，穿入Φ110mmPVC管，PVC管一端将Φ100mm-PVC引水管套入并固定，套入长度不小于5cm，另一端伸入排水侧沟，开孔大小根据实际情况确定，需满足Φ110mmPVC管安装及更换作业空间要求。

4.3.3 注浆加固

1）施作探孔，检查隧道底部围岩及地下水分布情况，探孔兼作注浆孔，探孔施作完毕后及时注浆封闭。

2）每个断面设6个注浆孔（含探孔），断面纵向间距2m，其中仰拱设垂直注浆孔，每个断面设4孔（含探孔），孔径Φ50mm，孔底为内轨顶面以下6m位置，具体位置为：中心水沟附近左、右侧各一孔，与中心水沟外壁净距20cm，左、右线轨枕靠边墙侧端头与水沟电缆槽侧壁之间各一孔，与轨枕端头净距10cm；边墙设注浆孔，每个断面2孔，孔深5m，孔径Φ50mm，开孔位置为两侧水沟盖板顶面上10cm与水平面夹角53°。

边墙注浆孔、仰拱注浆孔（含探孔）孔内通长设Φ42钢花管，钢花管孔口至隧道初期支护结构外侧1m范围内不设溢浆孔，浆液采用快硬硫铝酸盐水泥单液浆，水泥强度等级 42.5，水灰比 0.8∶1～1∶1，注浆压力0.3MPa。渗水冒泥部位设排水孔，位置根据现场情况确定，参数同仰拱垂直注浆孔，钢管通长包裹无纺布。注浆顺序为先仰拱后边墙，仰拱注浆时以注渗水冒泥部位的泄水孔为中心，由外向内，最后注渗水冒泥部位的泄水孔。

3）先施作探孔，施作后及时注浆，其他注浆孔待查明冒水冒泥部位及地下水分布形态后根据情况进行调整。如图6,图7所示。

图6 注浆孔、泄水孔布置图（单位：cm）

图7 仰拱注浆孔及探孔平面布置图（单位：m）

4.3.4 监控量测

施工过程中对20m有影响段进行监控量测，监测断面纵向间距4.8m，每个监测断面设8个监测点，监控量测点位置如下：左线轨枕两端头各一个，左侧靠线路侧水沟侧壁顶部一个，左侧边墙水沟盖板顶面以上5cm处一个，右线监控量测点位置与左线相同，共8个，监测频率1次/d。监测内容为高程及平面位置变化。注浆施工过程中需持续监测。

5 整治施工注意事项

1)打排水泄水孔时如果出现喷射水柱情况，暂用水沟盖板遮盖，卸压后引排，避免接触网断电事故。

2)施工过程中应注意成品保护，防止钻孔等操作对钢轨等轨道部件及轨旁设备造成二次伤损。

3)对道床板与仰拱回填层离缝段道床板下杂质采用高压水枪进行清理，并采用风机将清理后的道床板底部吹干，确保注浆粘接效果。

4)施工过程经建立测量控制体系，尤其对钢轨、道床板进行加强观测，每次天窗施工完成后及时复测线路几何尺寸，避免施工作业对线路平顺性造成较大影响。

5)严格控制注浆压力，防止压力过大导致仰拱隆起。

6)施工过程中加强监控量测工作,如有异常，立即采取相应措施处理。

7)正式施工前，应制定严格的施工组织计划，将施工任务详细分解成若干步骤，并与工务部门进行充分对接，确保天窗点结束前能将线路恢复，尽量避免对线路正常运营的干扰。

8)天窗点结束前，应回填施工过程中所扒开的道砟，并捣固密实，且应对线路中线位置、轨道几何形位进行测量，在满足规范要求后方可允许列车通过，必要时应采取限速措施。

6 结语

泄压排水和注浆加固是隧道道床病害问题整治过程中比较常用两种基本方式，但我们在具体病害整治中，一定要结合隧道地质等原设计情况深入分析造成病害的原因，针对性制定整治措施。本文中出现病害问题的两座隧道，一座为典型的高低应力隧道，另一座为典型的软弱围岩隧道，通过采取以上整治措施，病害问题得到了有效治理，并经过一年多的观察，整治段落运营情况良好。希望上述整治措施，能为类似铁路隧道病害问题整治提供可借鉴之处。