隧道内整体道床病害及防治措施的

隧道内整体道床病害及防治措施的探讨摘要：随着我国高速铁路和城轨交通建设快速发展，无碴轨道整体道床已被广泛采用，整体道床产生的病害及维修问题也越来越引起重视。

本文通过对整体道床的特点，其病害产生的原因，并提出了病害的相关防治措施，供同行参考借鉴。

关键词：整体道床；病害形式；病害原因；防治措施
中图分类号：u45 文献标识码：a 文章编号：
前言
随着我国经济的快速发展和我国人口的不断增长以及人口大量向城市转移，为实现我国《中长期铁路网规划》的目标，高速铁路建设及城轨交通建设正当蓬勃发展，使今后一段时间，成为无碴轨道技术在我国客运专线及城轨交通工程中大面积推广的最佳时期。

由于我国无碴轨道铺设的数量少，时间短，设计、施工与运营经验欠缺。

为此我们必须根据我国无碴轨道技术实际的使用情况，结合病害产生机理的研究，进一步分析和研究整体道床结构的设计参数、加强无碴轨道的理论研究、开展轨道振动动力响应特性的分析研究，对研究整体道床动力稳定与道床病害整治有着重要的意义。

1 整体道床的特点
整体道床是世界范围内普通铁路和地铁线路中采用最多的无砟轨道的结构形式。

目前我国在地铁隧道内铺设的混凝土整体道床，主要有钢筋混凝土支承块（也称短轨枕）、钢筋混凝土道床、排水设施及隧道基底等部分组成，在坚硬岩石基础、隧道仰拱及混凝土
桥面上，布设道床内的钢筋，将钢轨、扣件连同预制支承块定位后，现场浇筑混凝土道床。

混凝土道床因受混凝土收缩、温度效应及列车荷载作用下产生弯曲应力等影响，应分段修筑并设置相应的伸缩缝，防止混凝土道床出现裂缝。

一般伸缩缝的间距设置，洞口300m 范围内用6.25m，洞内用12.5m最为相宜，此外，在隧道衬砌沉降缝处，混凝土道床也应设置伸缩缝。

伸缩缝的位置要与钢轨接头错开。

伸缩缝一般宽2cm，用木板侵沥青或预制沥青板填塞。

与传统的有碴道床相比，整体道床具有平顺度高、整体性好、施工方便、耐久性好、服务期长、少维修等优点，但对道床的基础要求及施工精度要求较高，轨道弹性和高低、水平调整只能依靠扣件完成，且一旦出现病害难以整治和修复等缺点。

2整体道床常现的病害类型
从整体道床的结构看，其基础梁上承受的是列车的反复作用，与有碴轨道相比结构简单且稳定性好，就容易保持形状，但是其刚度大弹性小，因此其结构上的钢轨扣件和弹性垫层的性能要求较高。

当道床地面出现不均匀的情况，在列车的作用下就会导致其出现不同程度的病害。

综合看，整体道床的病害有三种集中体现：一是混凝土结构出现的破损，导致结构下沉，轨道在列车垂直载荷的作用下发生了不同程度上的形变。

轨道下沉形变是轨道吸收列车载荷的主要方式，轨道下沉应在一个合理的范围内，如果轨道变形小在轨道承载列车的载荷大，将加快轨道部件的损伤，如果下沉变形大则容易导致轨道塑性变形，增加危险性与维护工作量，因此整体
道床出现下沉变形量过大就成为了一种病害；二是道床基底渗水或地下水压大导致基底面抬升而造成混凝土出现上拱变形进而破损或影响轨道几何尺寸；三是道床混凝土与主体结果混凝土分离、道床排水沟开裂等病害使混凝土结构受地下水腐蚀而产生破坏。

3 整体道床病害原因分析
3.1 施工因素
根据国内外的施工经验，整体道床的铺设都是采用混凝土或者钢筋混凝土材料。

此类材料在施工中会因为多种内外因素而影响其施工的质量，如气候因素、配合比、施工工艺等。

如果道床的基础性混凝土施工出现问题导致其出现病害也就是自然而然了。

常见的质量问题包括：灌注道床的时候存在基底积水，没有及时的清理就会降低混凝土强度并导致基底返浆，降低稳定；其次在地下水中的硫酸根离子含量较高，而在施工中没有采取措施对混凝土的抗腐蚀加以提高，从而导致使用期间腐蚀严重，产生病害；还有就是基底未凿毛处理清理不彻底，同时混凝土浇注工艺差，水泥标号不达标等，甚至有些道床的厚度不够，混凝土养生时间不足强度不达标，或者施工混凝土中的某些成分含量大改变了其性能，如石膏、芒硝含量大，会导致其强度下降，结合部位强度弱等，这些质量问题都会导整体道床的病害。

3.2 地质水文影响
地下水对整体道床的影响不容忽视，实践证明水是影响道床的重要因素，如造成道床的翻浆冒泥或者导致整体道床失稳而遭到破
坏。

隧道底部受地下水长时间的浸泡和压力水的冲涮，沿隧道结构缝隙，夹带基岩的细小颗粒浸入隧道内，形成翻浆冒泥。

更严重时在列车的动荷载影响下造成空隙的反复冲刷，从而导致混凝土剥离，强度下降基底局部空洞，整体道床上拱或者下沉随之开裂。

3.3 其它因素
整体道床的病害除上面因素引起外，还有很多别的原因，从材料上讲有水泥的水化热、水泥的非正常膨胀，骨料中含泥土、使用了反应性骨料等；从施工上讲有混凝土搅拌不均匀、泵送时改变了配合比、浇注速度太快振捣不足等，如整体道床与隧道底填充层、隧道底填充层与隧道底部之间、轨枕与整体道床之间的新老混凝土结合不牢出现裂缝，裂缝扩大形成病害。

经验表明加强振捣，不允许出现漏振、过振、振捣不足，是保证混凝土强度，防止裂纹的重要措施；从使用环境上讲有构件两面湿温度的变化、酸和盐类的化学作用等。

4 整体道床的病害防治措施
在实际管理与维护中，对隧道内整体道床的病害应区别对待，即根据实际的情况对道床的病害进行评价，病害类型、道床破损程度、隧道结构类型等，然后分析采用何种处理方案对其进行治理，常见的措施如下：
4.1 采用高弹性的扣件
扣件是铁轨结构上的重要组成部件，在整体道床中，扣件的作用是提供必要的弹性并对此性能进行调整。

采用高弹性扣件，就可
以提高其变形量，改善整体道床对列车振动的适应能力，消除沉降变形量的影响范围。

在线路设计中应考虑采用以防止病害的出现和扩大。

4.2 合理设置排水设施
在治理病害的时候应重点控制地下水，降低其水位排干基底的积水对于治理病害十分重要。

增加排水设施如中心水沟式及两侧水沟式是比较好的措施之一，排水沟设置必须有一定的纵向坡度及结构强度、厚度达标，防止开裂能有效的排除地下水，还应要求隧道有防治水害的综合措施，保证隧道竣工后拱部不漏水，边墙不渗水，整体道床不冒水，不积水。

4.3 整体道床翻修
这个治理方式就是将整个道床进行拆除，清理基底，应用高压水和高压风将基底冲洗干净后重新对该段道床进行浇筑施工，如拆除后发现基础的地质结构不良，还应对基础进行处理加固，增设仰拱等保证其稳定。

整体返修对整条线路的影响较大，主要是用于道床破损严重或者厚度不足、基地翻浆冒泥严重的地段，不适合既有运营线路。

4.4 锚杆锚固及注浆填充
当隧道内基底水压大，仰拱与道床结构间出现空鼓，翻浆冒泥严重或整体道床结构出现上拱病害时应采取对道床和底板锚杆锚
固加注浆填充的处理方案，完成后根据现场情况，确定是否需要增加泄水孔。

施工时首先对底板和道床进行锚杆锚固，使道床处于固
定状态以致于在填充注浆过程中不会发生隆起，然后进行注浆填充。

通过注浆达到填充道床和底板间空隙，粘结道床和底板，防止渗水的目的。

锚杆锚固即在发生病害路段中道床纵向两侧轨道间布设两排锚杆，根据现场病害严重程度及地质条件选择锚杆类型、长度、纵横向间距及布置类型。

主要施工工序如下：锚杆选择---锚杆加工---钻孔 ---清孔---锚杆安装，并根据孔深、孔径及锚杆直径合理选用强度适合的锚固剂。

注浆的技术就是利用液压或者气压将泥浆压入道床的内部，从而对缝隙进行填充，主要采用的是水泥浆或者化学浆，在压力的作用下注入到空隙与裂缝中，浆液的作用就是填充、渗透、挤密等，排除缝隙中多余的水、空气，甚至杂质等，经过一段时间的凝结后，浆液就会与原有的结构胶结形成一个整体，形成一个新的结构完整、强度大、具备防水性的符合基础。

这类方法主要是应用整体道床的结构基本完整，而底部存在较多的空隙，翻浆冒泥的情况严重的路段。

通常采用的注浆材料粒径小应小于缝隙尺寸的1/3-1/10，并保持适当的流动性，使之具备灌注填充的性能，同时凝固时间短并且凝固后有一定的强度与防水性能，甚至凝结后其强度大于混凝土。

灌注泥浆的工艺如下：定位--打孔---检验--清理--下管---配泥浆---注浆---保持压力---二次或者多次注浆---封口。

施工中涉及的技术指标有：材料配合比、浆液温度、灌注压力、稳定压力时
这些参数必须根据现场实际情况和所用灌浆材料综合考虑和计算，常见道床灌浆孔平面布置如（图1)所示：
图1 常见道床灌浆孔平面布置示意图 (单位mm)
结束语
整体道床在城市轨道交通建设中得到了广泛的应用，但是在使用过程中会因为其施工与环境因素而导致出现各种病害，这些病害产生的因素不同但是却直接影响了地铁的运营安全。

因此，我们必须重视并全程加强质量控制，尽可能避免出现类似质量病害，而且城轨道交通工程中的整体道床维修管理，病害整治除传统的方法外，还应引进先进技术和采用新材料、新工艺等进行预防和整治，提高线路整体质量，减少维修的工作量，确保列车行车安全。

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