铁路隧道的道床病害整治技术探讨

文/李建武

1 前言

国内近几年的经济获得快速发展离不开铁路系统的支持，与之对应的是国内铁路建设也在这样的背景下蓬勃发展。铁路项目在建成以后开始运营，但是因为材料质量、施工不到位以及水文变化等一系列原因，出现了道床病害问题，尤其是隧道道床病害，这种病害成为铁路安全运营最大隐患[1]。为了消除影响，建设管理者与技术人员需要深入分析研究，了解病害的形成原因，制定应对方法，用行之有效的处理措施、整治手段消除问题，获得更好的整治效果，让我国的铁路系统能够安全运营、稳定运营。

2 项目概况

某项目的隧道位于某高原的东北区域，属于比较复杂的地质构造环境。该地区有着较高的地应力，经常发生地震。该地区的围岩主体是三叠系炭质板岩，这种围岩不易成洞，容易破碎，属于典型软岩大变形隧道[2]。本隧道在2016年开通，自运营开始以后，每年的公务巡检都会发现道床板空吊离缝问题。有些时候过车甚至产生翻浆冒泥的情况，道床板的离缝段目前没有出现上拱现象，病害段的落长度50m。

本隧道总共长度13．61km，穿过了河流与水库。隧道当中的3．25m 经过第三系饱和富水粉细砂地层。在作业的时候，施工扰动影响了围岩，出现了十分严重的液化情况，暴露出突水涌砂等安全隐患。隧道在2017年正式投入使用。运营仅仅半年巡检的时候就发现了轨枕间道床冒水冒泥等问题。

3 隧道道床板离缝

3.1 钻孔泄水

通过实地调查可以了解到，距离道床板的两侧相隔10cm 位置，钻孔的时候安装了φ30 的钢管用于排水泄压。在钻孔到仰拱初支的下面5～10cm 以后，钢管的长度是1．9～1．95m，各个组的钢管之间存在纵向间距2cm，项目情况如图1 所示。

图1 隧道道床的排水泄压情况

3.2 注浆加固排水

以现场情况出发，为了避免在注浆的时候出现道床板隆起的情况，决定使用交叉注浆手段。注浆时，注浆孔对准测控，将其作为泄压孔与排水孔，提前设置的1、3、5、7、9、2′、4′、6′、8′、10′都是注浆孔，压力被牢牢控制在0．5MP。泄压排水孔是2、4、6、8、10、1′、3′、5′、7′、9′。最后将水送入垫层的两边排水槽。具体情况见图2。

图2 注浆、泄压排水孔设置情况

3.3 道床板的离缝植筋锚固要求

第一，必须在隧道道床板和仰拱离峰区段相邻且没有靠近离缝区段的部位使用植筋锚固处理手段。在层间加固中，避免离缝现象问题变得严重。

第二，在植筋的时候，每一排设置4 根，每两根的软轨中间植一排，总共植筋6 排，详情见图3。

图3 植筋平面

项目中所用的植筋材料是HRB400φ20 的钢筋，这种钢筋的钻孔直径是25mm。每一条钢筋的长度是380mm，其中道床板部分是180mm，剩余的200mm 处于支承层。钻孔的植筋长度范围选择植筋胶填充[3]。在道床板的上方80mm 距离，使用无收缩砂浆回填。详情见图4 所示。

图4 植筋胶性能情况

施工的时候，应用高压水枪冲洗道床板的离缝区石屑、底板淤泥。让底板没有任何杂物，保持底板的干净。

结束以后用风机吹干底板的水分，使底板变得足够干燥。

施工的时候应用低粘度的灌浆树脂粘结支承层离缝与道床板，并采取前文所叙述的植筋方法锚固支承层的离缝区与道床板。

4 隧道道床的病害整治思路

4.1 现场状况分析

巡查过程中发现，隧道的两组软枕间道床存在冒水冒泥的情况，大概5m 段落道砟被泥浆污染。通过现场排查工作得出，之所以会有这种情况，是因为现场的落道砟表层20cm 有大量沉积的泥沙，道砟下面有很多积水。现场观察得出，这一段的现场上下游存在流水的声音，意味着中心水沟正常，可以通畅排水。也就是说该问题并不是由于中心水沟淤堵引起的渗水。项目的K89+621 在左侧衬砌环向施工缝左右两侧大概30cm 的位置是低位排水孔。其孔径φ65，孔底直接穿透了衬砌防水层，在完成泄水孔作业以后水持续流出，冒水部位的出水量不断减少。此外，K89+619、K89+621 的隧道中线仰拱填充面有φ65 的垂直引水孔能够把水导入中心水管。通过深入研讨处理方案得出，衬砌左侧边墙有3 个泄水孔。孔径φ65。孔底也穿过了衬砌防水层。此时更换K89+620 左线已经污染了的道砟。更换时工作人员发现有两个出水点，其中一个大小为40cm×3cm，这里指的长宽。该出水点有明显的带沙情况，为弧形状态。另外一个出水点的大小是5cn×3cm，并没有明显的带沙。结合出水点的情况，在出水点到垂直引水孔的路上设置了PVC 管，一根为φ50，另外一根为φ80，以两层分布，在固定好引水管以后回填道砟与捣固[4]。

4.2 原本设计

4．2．1 地质情况

在冒泥段，埋深90m，开挖隧道时经常渗水。在扰动之后，呈现散沙状，没有良好稳定性。属于Ⅳ级别的围岩。

4．2．2 支护参数

工程中，问题段使用的是九部双侧壁工法作业。在初支全环喷射了C30 级别的早高强类型混凝土，足足喷了33cm 厚。本项目的全环施工中，有25a 的钢架和0．5m 的榅，使用C20 混凝土进行填充仰拱。在衬砌的时候使用材料为C40 钢混材料，其中仰拱与拱墙厚度达到了60cm。回填初期支护的背后，应用的是φ42 级别的小导管进行注浆。

4.3 降水措施

首先，洞内降水。以洞内的轻型井点降水为基础，设置中立性真空深井降水。这里的井足足有15m 深，单侧间距6m，呈双侧纵向方法布置[5]。

其次，地表降水。使用井径达300mm，单侧间距20m，使用交错布置方法。

施工中结合实际情况适当调整。

4.4 基地处理

运用50cm 的级配碎石进行换填。

5 整治方法

按照现场情况，于病害地方前后10m 展开处理。

5.1 疏通引排

疏通的时候，对所在未知的井间侧沟和中心水沟进行检查。

找到冒水冒泥的位置，发现后记录并标记，填塞无纺布，以免泥沙流失。使用垂直引水孔引导，将水送入中心水管，如有需求，使用抽排方法。下凿出水点混凝土，掌握实际情况。

5.2 边墙泄水

在边墙的两侧设置泄水孔，每一侧的纵向间距都是2m，交错布置。水沟的电缆槽改变上面20cm 位置开个φ 120 的孔，泄水孔的坡度应超过2%[6]。孔内安装φ100 的PCV 管，并把管伸到孔底，在另一边外露10cm，使用801胶和聚合物砂浆填充孔壁与PVC 之间的缝隙，如图5。

图5 泄水孔

6 结语

在隧道道床病害中，泄压排水与注浆加固是最基本的两种手段，病害整治与处理需要结合隧道的实际情况、实际要求确定解决方法。了解原因，制定针对性的处理方案。本文主要是针对本次项目中的问题进行了处理，所以提出的解决方案不够全面。但是希望本文的叙述可以为我国类似的铁路隧道病害问题处理提供一定的参考价值。