关于既有线铁路隧道基底下沉病害整治的探讨

傅奋勇

（朔黄铁路发展有限责任公司原平分公司，山西 原平034100）

朔黄铁路为我国西煤东运的主要运输通道之一，自2000 年开通以来，其年运量呈千万吨的增长，年累计运量已突破20 亿吨。在其大运量、大轴重、高密度的运输态势下，导致许多隧道出现各种不同类型的病害，其中基底下沉病害会产生严重晃车，影响行车安全。本文就其中某隧道基底下沉地段病害整治情况进行梳理总结，以期就同类型病害整治进行交流、探讨。

1 隧道概况

该隧道为单洞双线隧道，全长12.78Km，坡度10.2‰，最大埋深360m，最小埋深23m。该隧道地层岩性变化频繁，细层理和交错层理十分发育，层间结合强度较低，岩层倾角一般在5°～20°，属缓倾岩层，层理十分发育，层面之间结合强度较低。该隧道基底下沉段主要为泥岩、砂质泥岩及长石石英砂岩，水文地质复杂，地表水、地下水普遍发育，二者呈相互补给关系，存在不同程度的承压含水层，地层中砂岩较多，节理裂隙十分发育，为地下水补给，渗透提供了良好条件。

2 病害

2.1 病害情况

下沉病害地段现场观测状况：最大沉降量为90mm，道床出现翻浆冒泥，侧水沟出现冒泥现象。

下沉病害地段雷达探测：有不同程度的基底吊空、不密实、结构裂损现象。

病害影响：如此大的沉降量给养路工区的日常养护带来极大工作量（每月要进行3～4 次的起道养护），且易造成晃车，影响行车安全。

2.2 病害原因浅析

（1）此下沉病害地段是泥岩、砂质泥岩及长石石英砂岩，节理发育，主要为Ⅲ、Ⅳ级，围岩级别较差，基底混凝土厚度不足、混凝土厚度离散明显，导致隧道基底密实度、强度相对较差，产生基底吊空、不密实病害。

（2）此隧道修建于1995 年～2000 年，限于当时施工能力及场地环境限制，施工过程中仰拱混凝土和基岩黏结不良，仰拱与填充层交替进行，整体性不强，接缝处易开裂，导致基底结构完整性差。

（3）基于密实度差、强度不足、结构完整性差，自2000 年运营后，在长期循环动荷载作用下，隧道基底结构逐步产生循环动荷载作用下的疲劳破坏，加速了隧道基底结构裂缝扩展，引起隧道基底混凝土断裂破坏，导致基底出现明显下沉。

（4）该隧道下沉病害地段节理裂隙较为发育，水文地质复杂，地下水丰富，道床两侧水沟水量较大，丰富地下水从裂隙侵入基底，与破碎基底作用，形成翻浆冒泥，从而加速基底的下沉。

3 病害整治

3.1 病害整治原则

隧道内的既有线施工，因限于隧道内场地空间与天窗点时间的限制，无法采用大型机械大揭盖、重新浇筑的施工。结合病害情况、地质情况、施工环境、行车安全等因素，本着安全、有效、经济的原则，创新工艺，采用“基底注浆+水沟整治”的综合整治措施，以增加基底密实度、强度，同时封闭侧水沟裂隙。并及时对整治区段布设沉降观测点，监控整治成效。

3.2 病害整治措施

3.2.1 施工准备

针对施工工艺要求，准备质量合格的材料，并进行复检。

3.2.2 准确定位

根据下沉病害地段现场里程，在其前后各延长适当距离，以确保下沉病害地段全部纳入整治范围。

3.2.3 清理水沟

本隧道地处高海拔、风沙较大的山区，隧道内贯通风较大，从车体吹落煤灰较多，导致线路两侧水沟内煤尘淤堵较为严重，故首先应该疏通整治地段两侧水沟，保持流水通畅，并采用临时性水泥砂浆封闭水沟裂隙，阻断两侧水沟流水不侵入隧道基底，待基底注浆完成后对水沟壁、水沟底进行彻底防水处理。

3.2.4 安装套管

对整治地段人工挖道砟，安装Φ150PVC 套管至100cm 深。

3.2.5 钻孔安装注浆管

对整治地段用潜孔钻向内倾斜13°钻Φ42 注浆孔安装Φ32 注浆钢花管，深度为4.0 米。（如图1、2 所示）

图1 压浆孔钻孔示意图

对整治地段进行注浆施工：

注浆材料：采用了加固型TGRM 水泥基特种灌浆料，此灌浆料具有较突出的超早强施工性能，及微膨胀、后期强度不倒缩等特点，可以达到理想的加固效果，其在0.4 水灰比条件下，初凝时间不早于12min，流动度大于260mm，具有良好的可灌性，为保证施工效果，建议水灰比为0.4～0.5；

图2 钢花管构造图

注浆压力：0.4～0.6MPα，注浆时先采用锚固剂封闭注浆管与基底缝隙；

注浆管分布：线路两侧，间距2 米，呈梅花形布置；

注浆工艺：首次注浆完成后待强度达到75%，进行二次注浆，二次注浆需重新布置注浆管，布置位置为首次注浆位置两侧中间间距2m，注浆步骤与第一次相同。（布置图如图3 所示）

图3 压浆孔平面图

注浆施工要求：

（1）注浆前应先对机械、管线进行压水试验，检查机械、管线是否正常，为确保线路安全而采用单孔注浆，并于注浆段钢轨上设置有临时的监测点，每5 米设置1 处，设置区域为注浆段前后20m 范围之内。

（2）注浆过程中要精确控制注浆压力及注浆泵浆量的变化，并采用高精度的全站仪监测，分析注浆的情况，过程中若出现了跑浆、漏浆等现象应立即停止注浆，进行封堵后再进行。

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（3）注浆控制标准。注浆压力应逐步升高至设计终压至0.6Mpa，达到终压后稳定10～15min。

邻孔冒出浆液时应停止注浆，本孔注浆完毕临孔也不需再进行注浆；

注浆后期进浆速度应调整为开始进浆的1/4；

二次注浆时，应在首次注浆强度达到75%以上后进行（首次注浆强度可以同条件养护试块为准）。

3.2.7 水沟整治

（1）注浆完毕后再次清除水沟内煤灰、淤泥、道砟、清通泄水孔，对水沟裂缝处凿毛后用M10 水泥砂浆+堵漏剂勾缝修补，水沟阴角用M10 水泥砂浆+堵漏材料摸成钝角；再次清理水沟里因施工遗留的杂物，待水沟表面水泥砂浆强度达到90%以上后，在水沟壁、底涂刷SBS 改性沥青防水涂料，并粘贴一层玻璃纤维布，玻璃纤维布彻底干燥后，再刷一层SBS 改性沥青防水涂料，待防水涂料彻底干燥后，在水沟壁、底贴EVA 防水板。（如图4 所示）

图4 水沟处理示意图

（2）水沟处理时采用沙袋围堰+排水软管的临时措施排水，以保证正常水沟修补施工在干燥环境，排水管采用直径25cm 软管。水沟修复后拆除临时排水设施，恢复原水沟排水功能。（如图5 所示）

图5 水沟临时排水平面图

通过水沟整治，一方面疏通排水，更重要阻止了水流通过水沟裂隙侵入基底。

3.3 施工注意事项

3.3.1 对本工程施工范围受影响的电缆采用槽钢双扣绑扎进行防护（与弱电电缆予以分开）；待施工结束，将施工范围内电缆落入隧道中既有或新设电缆槽敷设；电力电续以及相关设备迁移、防护过程中及时于相关电务、供电部门联系，密切配合，以确保电力、信号、通信电缆设施的正常运行。

3.3.2 基床压浆需在天窗点内施工；压浆孔距和压力参数，施工过程中可根据现场实际情况适当调整；道床压浆时应密切观测线路既有侧沟内除浆情况，需保持既有侧沟排水畅通，对流入的浆液及时进行清理。

3.3.3 压浆施工结束后，在封锁店内对施工地段道床进行清筛；人工清筛要加强清筛质量，清筛深度（轨枕底下）300mm，宽度要筛到横向到边逐步筛空，开挖及回填道砟过程中必须用筛子过筛，不得含土，确保清筛质量。

3.3.4 施工地点位于隧道内，防止施工料具侵线，确保行车安全；进料和出砟采用单轨车运输时，应在封锁点内进行；施工地段两端必须有防护，并有可靠的预警措施。

3.3.5 各项作业应严格按施工规范及安全规则相关规定进行，确保工程质量及行车和人身安全。

3.4 整治段沉降观测

注浆完毕后在钢轨外侧设置沉降观测点，观测点布设在线路左右侧，每5m 布置一处,观测时间为注浆开始到注浆完毕后两周共30 天。经过观测，线路沉降量从注浆开始前最大90mm逐步减少到5mm，并在注浆完毕后稳定在一周内3m～5mm 沉降量,彻底消除了晃车现象。

4 整治效果评价

采用“基底注浆+水沟整治”措施，具有施工方法较简单、所需施工作业空间较小、施工效率较高、对环境干扰较小等优点，对整治时间有限制、施工空间局促的隧道基底病害的整治简单、有效。在隧道病害地段，对裂损、吊空、不密实部位进行注（补）浆，利用加固型TGRM 水泥基灌浆料特性，使破碎区结成整体，吊空与不密实部位进行了充分的填充，使基底完全固结填实，可提高基底结构得整体性能，使仰拱功能恢复，进而改善了隧道整体结构受力及围岩状况。加固型TGRM水泥基灌浆料的注浆可以凝结固化围岩周表细颗粒并使其胶结成整体，防止地下水（侧水沟水流）侵蚀，增强基底结构的抗渗透性，阻止因承压水而导致的基底开裂。整治水沟使地下水的排水能力加强，并可有效阻断地下水（侧水沟水流）通过水沟裂隙侵入节理裂隙十分发育的基底，降低引起围岩细颗粒损失和基底结构软化等病害的可能。沉降观测说明，采用“基底注浆+水沟整治”措施，有效控制了隧道基底的下沉量。

5 结论

本文对症下药，对此段隧道下沉病害整治取得了立竿见影的效果，但因水文地质条件、设计与施工能力、建筑材料、运营情况等的差异，可能会产生不同类型的隧道单一病害或综合性病害，作为工程技术人员，要做好现场检测、资料调查，并吸收借鉴科研院所等同行业比较成熟的方案措施，不断应用先进的建筑材料，才能不断优化隧道病害的解决。