关于隧道道床隆起病害的分析研究与防治措施建议

关于隧道道床隆起病害的分析研究与防治措施建议

文章通过收集国内多地既有地铁关于隧道道床隆起病害案例，并分析研究其产生原因，从设计施工角度分专业提出了后续地铁线路建设可供参考的病害防治措施。

标签：道床隆起；承压水；植筋；泄压孔

Abstract： Through collecting the existing subway cases of tunnel bed uplift disease in many places in China， and analyzing the causes of the disease， this paper puts forward the measures of disease prevention and cure from the point of view of design and construction， to serve as a reference for the subsequent subway line construction.

Keywords： roadbed uplifting； pressurized water； planting tendons； pressure relief holes

随着我国城市化建设步伐的加快，中心城市不断向周边辐射，轨道交通建设的紧迫性日渐增加。全国多个城市正进行地铁项目建设，隧道道床隆起的病害时有发生，值得我们深入研究，并把问题遏制在萌芽状态。

1 国内地铁隧道道床隆起病害及原因分析

通过收集全国多地地铁相关案例（见表1），总结了盾构隧道和矿山法隧道道床隆起的原因及处理措施，给后续地铁建设提供参考。

综上可知，矿山法隧道道床隆起的案例远多于盾构隧道。经分析，隧道道床隆起的主要原因可分为以下几种：

（1）盾构管片或暗挖隧道衬砌仰拱处防水失效，地下水渗入隧道。

（2）盾构管片或衬砌与道床间不密实等原因，地下水涌入道床与仰拱之间的缝隙形成局部水囊积水。

（3）由于部分地下水具有承压性，整体道床和仰拱之间的界面在水压力作用下脱离导致道床隆起。

2 盾构隧道设计及施工建议

道床隆起不仅导致隧道衬砌发生变形和破坏，更危及列车运行及乘客的安全。目前，全国在建的地铁项目中多数采用盾构隧道，要从设计和施工上充分考虑，避免道床隆起的危害。结合南宁在建地铁线路情况，從设计施工方面提几点建议。

2.1 南宁地铁4、5号线地质条件

南宁4号线一期工程沿线穿越了邕江高阶地亚区（Ⅰ2区）、侵蚀、剥蚀丘陵区（Ⅱ区）和溶蚀残丘谷地区（Ⅲ区）三个地貌分区。全线揭露出呈现承压性的地下水为岩溶水，富含于灰岩层内，水量分布呈现较大的不均匀性，呈现“管道流”的承压水性。南宁5号线一期工程穿越邕江低阶地地区存在较厚圆砾层，且与邕江存在水力联系，有较高承压水量，容易造成管片渗漏，进而导致道床上浮的风险。

2.2 管片防水设计

在防水设计中加强下半圆的接缝防水措施，在防水设计中将对隧道下部120°范围内（即道床回填范围）环向和纵向的管片接缝进行嵌缝封堵（见图1），嵌缝材料采用聚氨酯密封胶。

管片错缝拼装后形成的“T”形缝是防水的一个薄弱环节，应在管片角部粘贴橡胶薄片，且需注意粘结要紧密牢固，以加强角部防水，防止同步注浆浆液的漏入（见图2）。

（衬砌管片外弧侧面沿管片四周设置一道封闭的三元乙丙防水弹性密封垫，环缝采用丁腈软木橡胶垫片作为传力垫片，纵缝不设传力垫片）

2.3 施工措施

在施工过程中加强盾构掘进参数控制，避免出现管片错台过大、管片崩角开裂等混凝土自身质量问题而产生的管片结构渗水。管片上的弹性密封垫尤其是管片角部材料需粘贴牢固，材料的种类和位置符合设计要求。在管片吊运过程中避免触碰密封垫，发现脱落时需及时补贴，并安排一道检查程序。

轨道4号线有针对性的岩溶处理措施和效果检测手段，对发现的溶洞、溶沟溶槽进行有效充填处理，最大程度切断地下岩溶水的渗流路径，尤其做好盾构底部以下5.0m 的溶洞探测及注浆处理，形成稳定的隔水底板，切断承压水的上浮路由。

轨道5号线则注意在富水地层或软弱地层中掘进时加强同步注浆和二次注浆，优化浆液配比，加大注浆量和注浆压力，必要时采用双液浆和化学浆液。

如盾构管片渗水，需及时采用隧道管片壁后注浆等补救措施，并加强隧道管片壁后注浆密实度和注浆体耐久性检测、隧道变形监测，必要时对隧底管片增加注浆孔，便于隧道管片背后注浆处理。

3 轨道道床隆起处理措施建议

3.1 轨道专业处理措施

首先调整优化线路的平纵断面，减少轨道整改工程量，对于调线、调坡后仍不满足设计要求的，再通过整改轨道系统来解决。轨道系统的整改处理方案如下：

3.1.1 通过扣件调整方案

上拱量小的整体道床段，可通过轨道扣件的调整量来解决。

目前，南宁轨道4号线一期工程采用的轨道扣件（ZX-3）设计竖向可调整量为0～+20mm，横向调整量为+24mm～-28mm。根据隧道变形现状并考虑运营期扣件有一定调整量，对已铺轨道横向偏移量在-10mm～+10mm、竖向偏移量在0～+10mm之内的地段，可通过轨道扣件调整解决。

3.1.2 重新锚固扣件方案

对于轨道变形大于扣件调整范围的，可通过重新锚固扣件来调整。根据变形实际情况，具体分为如下两种处理方案：

（1）对于实测轨道的横向变形、轨面下沉较大的情况，可以将扣件锚固在两轨枕之间的道床面上。在扣件安装位置的道床上浇筑混凝土支撑平台，采用高强度植筋胶将扣件套管植入道床内，再铺设扣件钢轨达到横移、抬高轨面高程。为防止新旧混凝土结合强度不足，需将道床面凿除一定深度、表面拉毛处理。（2）对于实测的轨面上浮较大的情况，需削除轨枕面、部分道床面，将扣件锚固在两轨枕之间消除后的道床上，达到降低轨面高程的目的。该方案适应的轨道最大上浮调整量为40mm。

采用重新锚固扣件的方案，可以最大程度保证已完工的整体道床，且轨道整改的代价较低。

3.1.3 凿除重新浇筑方案

对于轨道沉降大于40mm能处理的地段，需采用凿除道床重新浇筑的方案。即将道床凿除至轨枕底以下50mm，将钢轨、扣件、轨枕及道床内的上层钢筋重新铺设，实现轨面调整的目的。需注意如下问题：（1）由于新旧混凝土的结合面较广，如果结合面处的连接养护不到位，容易产生裂纹，影响道床的强度和寿命。（2）凿除上部道床后，道床内的下部钢筋与上层钢筋电气联通较差，道床纵向钢筋可能不满足作为杂散电流排流网的要求。（3）凿除出来的轨枕如损坏严重，需重新更换轨枕。

3.2 结构专业整治措施建议

以下以暗挖隧道处理措施为例进行阐述，盾构隧道可参照借鉴。

（1）钻孔放水降压。在隆起段隧道侧沟内设置泄压孔，疏通隧底承压水排水路径，防止隧底承壓水通过仰拱施工缝在仰拱填充“夹层”形成承压水囊（见图3）。（2）注浆填充空隙，对仰拱回填层与道床之间的缝隙进行注浆填充。一方面可以对仰拱回填进行加固，另一方面可以减少渗漏水的通道和作用面。注浆采用早强水泥浆进行填充注浆（见图4）。（3）道床板植筋加固。由于道床与衬砌仰拱段之间已出现明显的缝隙，为了将整体道床与衬砌仰拱段连接得更紧密，需对整体道床采用后植筋进行锚固。道床板植筋加固后道床与衬砌仰拱段连接得更紧密，并加强了道床抗水压承载能力（见图5）。

4 结束语

地铁是百年工程，也是地下工程，牵扯面广，施工围挡面大，容易影响市民的日常生活，且维修难度大，需一开始就慎重考虑复杂的地质情况，尤其是地下水丰富且具有承压性等容易发生事故地段，必须首先从设计和施工阶段做好应对措施，“以防为主”，尽量避免病害的发生。 一旦发现病害，需及时治理，达到良好的“防治结合”。

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