地鐵城軌整體道床病害的分析及整治
2016-04-18
1 整體道床在地鐵軌道交通中的應(yīng)用
地鐵線路軌道鋪設(shè)的道床型式，主要有整體道床和碎石道床兩大類(lèi)型。整體道床，也稱(chēng)無(wú)碴軌道，是在堅(jiān)實(shí)基底上直接澆筑混凝土以取代傳統(tǒng)有碴軌道的軌下基礎(chǔ)。它具有整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)耐久、軌道幾何形位易于保持等優(yōu)點(diǎn)，與碎石道床相比可大大減少維修工作量，改善職工的勞動(dòng)工作條件。因此，地下線路及高架線路一般采用整體道床，地面線路一般采用碎石道床。
2 整體道床出現(xiàn)的病害形式
交通p床的破壞從整體道床的結(jié)構(gòu)看，其基礎(chǔ)主要承受的是車(chē)體的反復(fù)作用，線路的主體結(jié)構(gòu)由于地基的變形及內(nèi)部應(yīng)力、外部荷載的變化而產(chǎn)生變形和沉降，象西安地鐵二線號(hào)線穿越十二條地裂縫，這些因素最終將會(huì)引起地鐵線路的軌道變形， 整體道床破損和開(kāi)裂，道床混凝土與主體結(jié)構(gòu)混凝土分離、加上地下水的影響，導(dǎo)致道床上出現(xiàn)翻漿冒泥等，其迅速發(fā)展形成道床病害。
3 整體道床產(chǎn)生病害的成因分析
3.1 車(chē)輛運(yùn)行振動(dòng)的因素
列車(chē)對(duì)整體道床的作用是長(zhǎng)期且直接的，因整體道床剛性大，受到車(chē)體振動(dòng)的幅度和沖擊力都要大于有砟道床。如果加上路線本身的平整性差異就會(huì)擴(kuò)大這種振動(dòng)，進(jìn)而影響整體道床的穩(wěn)定。
3.2 施工質(zhì)量差異的因素
整體道床的鋪設(shè)都會(huì)在施工過(guò)程中會(huì)受到多種內(nèi)外因素的影響，比如氣候因素、配合比、施工工藝、施工技術(shù)質(zhì)量的差異等。常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題包括：
?。?）灌注道床的時(shí)候存在基底積水，沒(méi)有及時(shí)清理就會(huì)降低混凝土強(qiáng)度并導(dǎo)致基底返漿，影響道床的穩(wěn)定性。（2）整體道床與隧道底部襯砌混凝土之間的粘結(jié)力不夠，在列車(chē)運(yùn)行振動(dòng)后道床與二襯混凝土分離，產(chǎn)生互相拍打、摩擦并與滲漏水形成泥漿，長(zhǎng)此以往將造成道床底部砼結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重磨耗、道床下沉開(kāi)裂影響線路穩(wěn)定，裂縫擴(kuò)大形成病害。（3）混凝土澆注工藝差，水泥標(biāo)號(hào)不達(dá)標(biāo)、道床的厚度不夠、混凝土養(yǎng)生時(shí)間不足等改變了其質(zhì)量性能，這些質(zhì)量問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致整體道床病害的發(fā)生。（4）地質(zhì)水文影響因素地下水對(duì)整個(gè)道床的影響不容忽視，地下水位高于隧道底部表面時(shí)， 隧道底部受地下水長(zhǎng)時(shí)間的浸泡和壓力水的沖刷，沿隧道施工縫隙，夾帶基巖的細(xì)小顆粒浸入隧道內(nèi)，形成翻槳冒泥。造成整體道床基底（或填充層）局部空洞，整體道床上拱或者下沉隨之開(kāi)裂。
如西安地鐵二號(hào)線永寧門(mén)～南稍門(mén)上下行區(qū)間暗挖隧道，經(jīng)過(guò)近兩年的試運(yùn)營(yíng)后，近期該區(qū)間隧道上行K15+310、下行K14+965等多個(gè)分散位置在道床與隧道襯砌邊墻相接位置、變形縫處及裂縫處有水泥膠漿和砂石屑等細(xì)顆粒物沉積，在下行隧道K15+245處有嚴(yán)重的滲漏水從道床邊、變形縫接水槽等位置涌出。如圖1。
?。?）養(yǎng)護(hù)維修不良的因素。優(yōu)良的養(yǎng)護(hù)維修質(zhì)量必然能防止或延緩病害的發(fā)生與發(fā)展，但從日常的隧道作業(yè)養(yǎng)護(hù)情況看，普遍地存在著中心水溝堵塞、側(cè)溝下水不通等情況，從而使既有的排水系統(tǒng)不能正常地發(fā)揮作用。沿中心水溝的流水長(zhǎng)期經(jīng)裂紋滲到道床底部， 基礎(chǔ)積水會(huì)沿著伸縮縫、沉降縫和整體道床沉降不均形成的裂縫上升至道床。在列車(chē)動(dòng)載反復(fù)沖擊下形成泥漿冒出，加快了基底局部掏空速度，基底掏空速度的加大，反過(guò)來(lái)又加快積水生成，形成惡性循環(huán)，周而復(fù)始最終導(dǎo)致整體道床路基下沉。
4 整體道床病害整治措施
要達(dá)到預(yù)防和消除病害的目的，就必須對(duì)整體道床進(jìn)行綜合的防治。首先是從設(shè)計(jì)、施工和維修三個(gè)階段入手，嚴(yán)格質(zhì)量把關(guān)；其次是在整治項(xiàng)目方面， 要依據(jù)病害的發(fā)展規(guī)律和階段，針對(duì)病害的成因采取綜合整治措施。
4.1 表面覆蓋法
裂縫寬度在0.2mm以下的微細(xì)裂縫， 采用彈性涂膜防水材料進(jìn)行表面涂膜覆蓋，以達(dá)到修補(bǔ)混凝土微細(xì)裂縫的目的。這種方法的缺點(diǎn)是修補(bǔ)工作無(wú)法深入到裂縫內(nèi)部，對(duì)延伸裂縫難以追蹤其變化。
4.2 壓力注槳法
裂縫寬度小于0.5mm范圍的微細(xì)裂縫，主要采用的是水泥漿和者化學(xué)漿，利用液壓或者氣壓將槳液注入混凝土裂縫中，壓入道床的內(nèi)部使裂縫充滿補(bǔ)牢，從而對(duì)縫隙進(jìn)行填充，滲透.擠密等，排除縫隙中多余的水、空氣，甚至雜質(zhì)等，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的凝結(jié)后，漿液就會(huì)與原有的結(jié)構(gòu)膠結(jié)形成一個(gè)新的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。這類(lèi)方法主要是應(yīng)用整體道床的結(jié)構(gòu)基本完整、而底部存在較多的空隙、翻漿冒泥的情況嚴(yán)重的路段。
西安地鐵二號(hào)線下行K14+965處等多個(gè)分散位置在裂縫處出現(xiàn)水泥膠漿等細(xì)顆粒物沉積后，我們采取在道床兩軌道間水溝內(nèi)梅花型布設(shè)注漿孔，鉆入二襯砼內(nèi)5～10cm，再用早強(qiáng)水泥埋管封孔后進(jìn)行低壓力水泥注漿，再進(jìn)行EAA改性環(huán)氧補(bǔ)充化學(xué)注漿，注漿壓力控制在0.3～0.8Mpa，并多次重復(fù)交替壓注，同時(shí)在注漿前后進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，注漿加固過(guò)程中嚴(yán)格控制注漿壓力，防止超壓對(duì)道床進(jìn)行二次損壞。通過(guò)這種采方式對(duì)整體道床與二次襯砌仰拱間進(jìn)行填充，以恢復(fù)分離層間粘結(jié)力，進(jìn)而加固穩(wěn)定道床。這是整治裂損處于初始階段和開(kāi)裂階段的重要手段。
所以說(shuō)，注漿是對(duì)整體道床和隧道主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行止水、排水、固結(jié)補(bǔ)強(qiáng)的有效手段。因此注漿材料必須有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐久性和良好的粘結(jié)功能，快速滿足次日列車(chē)運(yùn)行的振動(dòng)影響。
4.3 開(kāi)槽引排法
該法適合于修補(bǔ)大于0.5mm的裂縫，采用綜合處理的方式，如無(wú)條件找到滲漏點(diǎn)進(jìn)行直接堵漏的情況下，以引排為主，在裂縫處清理開(kāi)槽--早強(qiáng)水泥埋Ф30mm～Ф50mm透水管—表面砂漿恢復(fù)。對(duì)增設(shè)引水管添加濾網(wǎng)，防止引水管道攜帶泥砂，造成道床下或襯砌外的空洞。實(shí)施完畢后，進(jìn)行觀測(cè)15天，根據(jù)滲漏情況確定是否有必要進(jìn)一步進(jìn)行注漿加固。
西安地鐵二號(hào)線下行F5地裂縫南端變斷面處（K15+245）道床嚴(yán)重滲漏水治理就采用此方法進(jìn)行了施工，得到了較好的整治效果。
4.4 當(dāng)然，對(duì)于整體道床開(kāi)裂較好嚴(yán)重，導(dǎo)致軌道幾何尺寸超限，影響車(chē)輛運(yùn)營(yíng)的情況，徹底翻修是整治處于急劇破壞階段的整體道床的唯一方法
因此，應(yīng)在隧道施工時(shí)重視隧道工程排水系統(tǒng)的完善和隧道結(jié)構(gòu)的防水設(shè)計(jì)，須進(jìn)行必要的注漿支護(hù)及疏通水源，不能只是簡(jiǎn)單地封堵，應(yīng)及時(shí)采用各種有效手段和施工工藝，消除安全隱患，再鋪設(shè)軌道。
5 結(jié)語(yǔ)
整體道床混凝土病害是混凝土結(jié)構(gòu)在硬化成型和使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，其發(fā)生和發(fā)展具有隱蔽性、急劇性和連續(xù)性的特點(diǎn)。由于裂縫的發(fā)展加上主體結(jié)構(gòu)變形、重復(fù)振動(dòng)和水的浸蝕，裂縫擴(kuò)大形成病害會(huì)使鋼筋腐蝕，降低承載力、耐久性及抗?jié)B性，隨時(shí)有可能威脅行車(chē)安全運(yùn)營(yíng)，所以只有不斷進(jìn)行研究，采用新的工藝和新材料進(jìn)行整治，提高整體道床的質(zhì)量，保證運(yùn)營(yíng)安全。
