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型。整體道床，也稱無碴軌道，是在堅實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、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，與碎石道床相比可大大減少維修工作量，改善職工的勞動工作條件。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，象西安地鐵二線號線穿越十二條地裂縫，這些因素最終將會引起地鐵線路的軌道變形， 整體道床破損和開裂，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 車輛運行振動的因素
列車對整體道床的作用是長期且直接的，因整體道床剛性大，受到車體振動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擴大這種振動，進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)都會在施工過程中會受到多種內(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。常見的質(zhì)量問題包括：
（1）灌注道床的時候存在基底積水，沒有及時清理就會降低混凝土強度并導(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，在列車運行振動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，長此以往將造成道床底部砼結(jié)構(gòu)的嚴重磨耗、道床下沉開裂影響線路穩(wěn)定，裂縫擴大形成病害。（3）混凝土澆注工藝差，水泥標號不達標、道床的厚度不夠、混凝土養(yǎng)生時間不足等改變了其質(zhì)量性能，這些質(zhì)量問題都會導(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整個道床的影響不容忽視，地下水位高于隧道底部表面時， 隧道底部受地下水長時間的浸泡和壓力水的沖刷，沿隧道施工縫隙，夾帶基巖的細小顆粒浸入隧道內(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裂。
如西安地鐵二號線永寧門～南稍門上下行區(qū)間暗挖隧道，經(jīng)過近兩年的試運營后，近期該區(qū)間隧道上行K15+310、下行K14+965等多個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顆粒物沉積，在下行隧道K15+245處有嚴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)護維修不良的因素。優(yōu)良的養(yǎng)護維修質(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期經(jīng)裂紋滲到道床底部， 基礎(chǔ)積水會沿著伸縮縫、沉降縫和整體道床沉降不均形成的裂縫上升至道床。在列車動載反復(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，反過來又加快積水生成，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
要達到預(yù)防和消除病害的目的，就必須對整體道床進行綜合的防治。首先是從設(shè)計、施工和維修三個階段入手，嚴格質(zhì)量把關(guān)；其次是在整治項目方面， 要依據(jù)病害的發(fā)展規(guī)律和階段，針對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以下的微細裂縫， 采用彈性涂膜防水材料進行表面涂膜覆蓋，以達到修補混凝土微細裂縫的目的。這種方法的缺點是修補工作無法深入到裂縫內(nèi)部，對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范圍的微細裂縫，主要采用的是水泥漿和者化學漿，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)部使裂縫充滿補牢，從而對縫隙進行填充，滲透.擠密等，排除縫隙中多余的水、空氣，甚至雜質(zhì)等，經(jīng)過一段時間的凝結(jié)后，漿液就會與原有的結(jié)構(gòu)膠結(jié)形成一個新的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。這類方法主要是應(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、翻漿冒泥的情況嚴重的路段。
西安地鐵二號線下行K14+965處等多個分散位置在裂縫處出現(xiàn)水泥膠漿等細顆粒物沉積后，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，再用早強水泥埋管封孔后進行低壓力水泥注漿，再進行EAA改性環(huán)氧補充化學注漿，注漿壓力控制在0.3～0.8Mpa，并多次重復(fù)交替壓注，同時在注漿前后進行監(jiān)控量測，注漿加固過程中嚴格控制注漿壓力，防止超壓對道床進行二次損壞。通過這種采方式對整體道床與二次襯砌仰拱間進行填充，以恢復(fù)分離層間粘結(jié)力，進而加固穩(wěn)定道床。這是整治裂損處于初始階段和開裂階段的重要手段。
所以說，注漿是對整體道床和隧道主體結(jié)構(gòu)進行止水、排水、固結(jié)補強的有效手段。因此注漿材料必須有優(yōu)良的力學性能、耐久性和良好的粘結(jié)功能，快速滿足次日列車運行的振動影響。
4.3 開槽引排法
該法適合于修補大于0.5mm的裂縫，采用綜合處理的方式，如無條件找到滲漏點進行直接堵漏的情況下，以引排為主，在裂縫處清理開槽--早強水泥埋Ф30mm～Ф50mm透水管—表面砂漿恢復(fù)。對增設(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。實施完畢后，進行觀測15天，根據(jù)滲漏情況確定是否有必要進一步進行注漿加固。
西安地鐵二號線下行F5地裂縫南端變斷面處（K15+245）道床嚴重滲漏水治理就采用此方法進行了施工，得到了較好的整治效果。
4.4 當然，對于整體道床開裂較好嚴重，導(dǎo)致軌道幾何尺寸超限，影響車輛運營的情況，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，須進行必要的注漿支護及疏通水源，不能只是簡單地封堵，應(yīng)及時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
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程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，其發(fā)生和發(fā)展具有隱蔽性、急劇性和連續(xù)性的特點。由于裂縫的發(fā)展加上主體結(jié)構(gòu)變形、重復(fù)振動和水的浸蝕，裂縫擴大形成病害會使鋼筋腐蝕，降低承載力、耐久性及抗?jié)B性，隨時有可能威脅行車安全運營，所以只有不斷進行研究，采用新的工藝和新材料進行整治，提高整體道床的質(zhì)量，保證運營安全。
