地铁区间暗挖隧道道床结构起拱的整治方法研究
摘要：地铁区间暗挖隧道道床结构起拱是危及地铁结构和运行安全的一种常见病害。本文分析了道床结构起拱产生的原因，提出了切实可行的整治方案，最后结合工程实例进行具体阐述，以期为同类工程提供借鉴。
关键词：地铁；暗挖隧道；道床起拱；病害；整治
Abstract: the underground metro tunnel structure is to endanger the track arch of subway structures and for safe operation of a kind of common diseases. This paper analyzes the causes of the arch of the track structure, and puts forward practical control scheme, then combined with engineering example for the paper, so as to provide a reference for the similar projects.
Key words: the subway; Underground tunnel; Arch of the track; Diseases; regulation
引言
当前我国地铁建设正处于飞速发展时期，不可避免地会出现各种结构病害。道床是地铁轨道的基础，道床的稳定性直接影响地铁轨道的稳定和运行安全。地铁区间暗挖隧道道床起拱是危及地铁结构和运行安全的一种常见病害，采取切实可行的治理方案是至关重要的。由于地铁隧道结构的特殊性，对结构物的可靠性、耐久性、可维修性提出了更高的要求，应加强施工阶段及后期维护时道床起拱的整治，尽可能避免类似病害。
1 道床结构起拱的原因
道床结构起拱是地铁隧道工程的一种常见病害。据调查，道床结构起拱大多与人为因素有关，因此在施工阶段及后期维护时应严格按照规范设计要求，保证施工质量，加强监测频率，减少道床起拱的状况。笔者结合多年实践经验分析道床结构起拱的原因如下：
（1）主体结构变形
由于地基变形及外部荷载、内部应力变化导致地铁主体结构沉降和变形，当沉降和变形超过允许值时，道床会出现不同程度的上拱或下沉。
（2）施工工艺不当
在施工过程中隧道初期支护、仰拱及填充、道床的施工厚度及混凝土质量不符合规范和设计要求，道床与仰拱脱离后出现裂缝，为裂隙水上涌提供通道，极易发生道床隆起。
（3）地下水文地质状况
当地下水位超过隧道底部时，地铁隧道底部受到地下水长时间浸泡和压力水冲刷，沿着隧道施工缝夹带小颗粒进入隧道内，形成翻浆冒泥，造成道床结构上拱或下沉。
2 道床结构起拱的整治方法
通过现场勘查结合起拱位置结构埋深和地下水文地质状况分析道床结构起拱原因，及时采取相应的整治措施，保证地铁运营安全。
2.1 钻孔泄压
钻孔泄水范围为道床隆起最大值附近，钻孔深度至仰拱回填面，钻孔位置应根据现场情况确定，冒水量较多位置间距可适当缩短。泄水工作基本完成后进行重车碾压使道床回落。为加快冒水泄压速度，可适当调整钻孔直径及数目。图1为某区间泄水孔平面布置图。
图1 某区间泄水孔平面布置图
2.2 锚杆加固
通过施做锚杆将道床与隧道仰拱锚固成整体，并锁在基岩上，避免注浆充填时引起道床隆起。图2为某区间锚杆平面布置图。
图2 某区间锚杆平面布置图
（1）普通水泥砂浆锚杆加固
当成孔后无水流出时，采用普通水泥砂浆锚杆加固。水泥:砂浆宜为1:1，砂的粒径不宜大于3mm；砂浆拌合均匀，随拌随用，一次拌合的砂浆在初凝前用完。把灌浆管插至孔底压浆，孔口溢浆后，拔出注浆管，即可插入锚杆，待浆液
凝固后，套入钢垫板拧紧螺帽。如无渗水，用水泥砂浆把锚杆螺帽至道床顶面之间空隙填密实；如有渗水，则把水吹干，再用环氧树脂砂浆填密实。
（2）早强砂浆药卷锚杆加固
当成孔后孔口有水流出且孔内水压较大时，采用早强砂浆药卷锚杆加固。施工前，先进行锚杆试验，测试早强药卷锚杆抗拔力。选择适宜的药卷直径和长度，药卷使用前检查有无结块或受潮。安装前浸泡在清水中，随泡随用，药卷要求浸透。根据孔深、孔径及锚杆直径计算，确定填入孔内的药卷长度，以锚杆插入孔后药卷浆液把锚杆与孔壁之间的空隙充填密实为准。把药卷插入孔内后，随即把锚杆插入孔内，并用铁锤锤击锚杆顶，确保锚杆插至孔底。
2.3 注浆充填
（1）初支及仰拱背后注浆充填
初支及仰拱背后注浆孔分别钻至穿透防水层至基岩及至仰拱以下，采用水泥注浆，水灰比为1:1，注浆压力为0.2~0.5MPa。图3为某区间道床注浆孔平面布置图。
图3 某区间道床注浆孔平面布置图
（2）水沟施工缝凿槽封闭
对两侧水沟及隧道边墙的缝隙进行嵌缝封闭和埋管处理。图4为某区间道床两侧水沟、初支及二衬间封闭处理示意图。
图4 某区间道床两侧水沟、初支及二衬间封闭处理示意图
（3）EAA注浆充填
EAA环氧型高渗性亲水固结补强材料具有环氧树脂材料良好的综合性力学性能和耐老化性能，对水具有良好的亲和力和粘结性，对被粘结物具有优良的渗透性和可灌性。当锚杆加固且道床中间回填水泥浆注浆孔注完后，采用EAA材料对道床隆起附近实施注浆充填。注浆时如发现压力未达到要求或进浆量突然增大应暂停注浆，重新进行水泥注浆；如出现串浆、冒浆，应对串、冒部位进行处
理后重复注浆。
3 工程实例
3.1 兴留区间左线局部道床隆起
兴东站~留仙洞站区间左线DK8+487.5~8+502.5（长15m）发生道床隆起、两侧水沟混凝土与隧道边墙脱离现象，其中道床板施工缝DK8+495处最大隆起约45mm，引起轨道纵向不平顺。初步原因分析：由于近期雨水充足、地下水补给丰富，大量地下水渗入道床与仰拱之间的缝隙形成较大水压，引起局部道床隆起，导致轨道纵向不平顺、道床与隧道边墙出现脱离等现象。根据工程实际，采取“锚杆加固+注浆充填”的处理方案。
3.1.1 锚杆加固
锚杆加固针对道床隆起范围，即沿道床施工缝两侧各6m，锚杆位于钢轨内侧、横向布置两排，锚杆长2m，间距2.4m，锚杆孔径40mm，锚杆为22螺纹钢筋，尾部加工一段丝，丝杆长约5cm，垫板采用5mm钢板加工。
3.1.2 注浆充填加固
锚杆锚固后，对该道床施工缝两侧各15m实施注浆加固，采用EAA环氧型高渗性亲水固结补强材料。注浆孔按纵向间距0.6m、梅花型布置，横向分别在水沟两侧、轨枕内侧、道床中心布孔。注浆开孔32mm，深度为仰拱衬砌的2/3。采用孔口管注浆方式，根据浆液渗透及凝结情况，可实施一孔多次注浆。注浆顺序为：从道床施工缝向两侧注浆，超前施做5m注浆孔，以利于排水排气；注浆时要先注排水沟两侧，封堵缝隙、避免跑浆，再注内侧孔。
3.2 西固区间左线局部道床隆起
深圳地铁1号线西固区间上行线SK33+128~152段道床排水沟与道床之间出现裂缝、道床与二衬边墙间出现裂缝、道床受浮动影响出现横向裂缝，局部出现冒水现象。经测量，隆起里程范围SK33+128~152，长24m，最大隆起值36mm。初步原因分析：由于该段位于山体岩面下降位置，地下水较丰富，大量地下水通过隧道结构局部的渗漏点渗入道床与仰拱间的缝隙形成水的通道，且道床与仰拱交界面在道床板下形成较大浮力，并在列车曲线地段较大的向心力作用下引起道床施工缝等局部薄弱环节隆起。在排水减压、道床变形基本稳定后，采取“锚杆加固+注浆充填+局部引排”的方案。
3.2.1 锚杆加固
锚杆加固针对道床隆起范围，共20组40根锚杆。锚杆沿隧道纵向布置两排，锚杆位于钢轨内侧、相邻两块轨枕块中间，对称布置，纵向间距0.6~2.4m。锚杆长2.5m，深入到基岩下，主要布置在隆起最大值两端4m内；锚杆孔径40mm，
锚杆为22螺纹钢筋，尾部进行扯丝，丝杆长约5cm，垫板采用8mm钢板加工。锚杆穿透防水层及基岩附近布设注浆孔，部分注浆孔深度达仰拱底、不穿透防水层，部分至初支背后，对初支背后基岩裂隙及二衬背后回填注浆填充。由于该段地下水比较丰富，全部锚杆采用早强水泥药卷锚固锚杆。施工前先进行锚杆试验，测试早强药卷锚杆抗拔力。
3.2.2 注浆充填加固
为了将初支及二次衬砌背后填充密实，将道床中心线上的注浆孔钻孔深度每隔一孔分别穿透防水层至基岩及至仰拱以下，通过压注水泥浆的方式对初支及二衬背后进行回填，注浆范围SK33+124~SK33+156。其他注浆孔钻至道床及仰拱回填面不穿透防水层。施工按照“初支背后回填注浆→二衬背后岩层充填注浆→水沟施工缝封闭处理→水沟EAA注浆→道床EAA注浆”的顺序进行施工。注浆施工方向为从大里程往小里程施工。
3.2.3 局部引排
在区间SK33+141前后各20m范围内，根据渗水量大小，在水沟侧边设置部分泄水孔，疏排渗入隧道主体仰拱及道床中的地下水，泄水孔不能穿破防水层。
4 结语
道床是地铁轨道的基础，道床的稳定性直接影响地铁轨道的稳定和运行安全，因此应重视每一个施工环节，加强施工阶段及后期维护时道床起拱的治理。由于道床结构起拱多发生在线路开通后，受行车干扰及施工条件限制，整治难度较大，时间较长，费用较高，在前期施工过程中应采取科学的施工工艺，严格控制施工质量，最大限度地避免类似病害，保障地铁运行平稳、安全。
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