地铁城轨整体道床病害的分析及整治
2016-04-18
1 整体道床在地铁轨道交通中的应用
地铁线路轨道铺设的道床型式，主要有整体道床和碎石道床两大类型。整体道床，也称无碴轨道，是在坚实基底上直接浇筑混凝土以取代传统有碴轨道的轨下基础。它具有整体性强、稳定性好、结构耐久、轨道几何形位易于保持等优点，与碎石道床相比可大大减少维修工作量，改善职工的劳动工作条件。因此，地下线路及高架线路一般采用整体道床，地面线路一般采用碎石道床。
2 整体道床出现的病害形式
交通p床的破坏从整体道床的结构看，其基础主要承受的是车体的反复作用，线路的主体结构由于地基的变形及内部应力、外部荷载的变化而产生变形和沉降，象西安地铁二线号线穿越十二条地裂缝，这些因素最终将会引起地铁线路的轨道变形， 整体道床破损和开裂，道床混凝土与主体结构混凝土分离、加上地下水的影响，导致道床上出现翻浆冒泥等，其迅速发展形成道床病害。
3 整体道床产生病害的成因分析
3.1 车辆运行振动的因素
列车对整体道床的作用是长期且直接的，因整体道床刚性大，受到车体振动的幅度和冲击力都要大于有砟道床。如果加上路线本身的平整性差异就会扩大这种振动，进而影响整体道床的稳定。
3.2 施工质量差异的因素
整体道床的铺设都会在施工过程中会受到多种内外因素的影响，比如气候因素、配合比、施工工艺、施工技术质量的差异等。常见的质量问题包括：
（1）灌注道床的时候存在基底积水，没有及时清理就会降低混凝土强度并导致基底返浆，影响道床的稳定性。（2）整体道床与隧道底部衬砌混凝土之间的粘结力不够，在列车运行振动后道床与二衬混凝土分离，产生互相拍打、摩擦并与渗漏水形成泥浆，长此以往将造成道床底部砼结构的严重磨耗、道床下沉开裂影响线路稳定，裂缝扩大形成病害。（3）混凝土浇注工艺差，水泥标号不达标、道床的厚度不够、混凝土养生时间不足等改变了其质量性能，这些质量问题都会导致整体道床病害的发生。（4）地质水文影响因素地下水对整个道床的影响不容忽视，地下水位高于隧道底部表面时， 隧道底部受地下水长时间的浸泡和压力水的冲刷，沿隧道施工缝隙，夹带基岩的细小颗粒浸入隧道内，形成翻桨冒泥。造成整体道床基底（或填充层）局部空洞，整体道床上拱或者下沉随之开裂。
如西安地铁二号线永宁门～南稍门上下行区间暗挖隧道，经过近两年的试运营后，近期该区间隧道上行K15+310、下行K14+965等多个分散位置在道床与隧道衬砌边墙相接位置、变形缝处及裂缝处有水泥胶浆和砂石屑等细颗粒物沉积，在下行隧道K15+245处有严重的渗漏水从道床边、变形缝接水槽等位置涌出。如图1。
（5）养护维修不良的因素。优良的养护维修质量必然能防止或延缓病害的发生与发展，但从日常的隧道作业养护情况看，普遍地存在着中心水沟堵塞、侧沟下水不通等情况，从而使既有的排水系统不能正常地发挥作用。沿中心水沟的流水长期经裂纹渗到道床底部， 基础积水会沿着伸缩缝、沉降缝和整体道床沉降不均形成的裂缝上升至道床。在列车动载反复冲击下形成泥浆冒出，加快了基底局部掏空速度，基底掏空速度的加大，反过来又加快积水生成，形成恶性循环，周而复始最终导致整体道床路基下沉。
4 整体道床病害整治措施
要达到预防和消除病害的目的，就必须对整体道床进行综合的防治。首先是从设计、施工和维修三个阶段入手，严格质量把关；其次是在整治项目方面， 要依据病害的发展规律和阶段，针对病害的成因采取综合整治措施。
4.1 表面覆盖法
裂缝宽度在0.2mm以下的微细裂缝， 采用弹性涂膜防水材料进行表面涂膜覆盖，以达到修补混凝土微细裂缝的目的。这种方法的缺点是修补工作无法深入到裂缝内部，对延伸裂缝难以追踪其变化。
4.2 压力注桨法
裂缝宽度小于0.5mm范围的微细裂缝，主要采用的是水泥浆和者化学浆，利用液压或者气压将桨液注入混凝土裂缝中，压入道床的内部使裂缝充满补牢，从而对缝隙进行填充，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新的结构基础。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。
西安地铁二号线下行K14+965处等多个分散位置在裂缝处出现水泥胶浆等细颗粒物沉积后，我们采取在道床两轨道间水沟内梅花型布设注浆孔，钻入二衬砼内5～10cm，再用早强水泥埋管封孔后进行低压力水泥注浆，再进行EAA改性环氧补充化学注浆，注浆压力控制在0.3～0.8Mpa，并多次重复交替压注，同时在注浆前后进行监控量测，注浆加固过程中严格控制注浆压力，防止超压对道床进行二次损坏。通过这种采方式对整体道床与二次衬砌仰拱间进行填充，以恢复分离层间粘结力，进而加固稳定道床。这是整治裂损处于初始阶段和开裂阶段的重要手段。
所以说，注浆是对整体道床和隧道主体结构进行止水、排水、固结补强的有效手段。因此注浆材料必须有优良的力学性能、耐久性和良好的粘结功能，快速满足次日列车运行的振动影响。
4.3 开槽引排法
该法适合于修补大于0.5mm的裂缝，采用综合处理的方式，如无条件找到渗漏点进行直接堵漏的情况下，以引排为主，在裂缝处清理开槽--早强水泥埋Ф30mm～Ф50mm透水管—表面砂浆恢复。对增设引水管添加滤网，防止引水管道携带泥砂，造成道床下或衬砌外的空洞。实施完毕后，进行观测15天，根据渗漏情况确定是否有必要进一步进行注浆加固。
西安地铁二号线下行F5地裂缝南端变断面处（K15+245）道床严重渗漏水治理就采用此方法进行了施工，得到了较好的整治效果。
4.4 当然，对于整体道床开裂较好严重，导致轨道几何尺寸超限，影响车辆运营的情况，彻底翻修是整治处于急剧破坏阶段的整体道床的唯一方法
因此，应在隧道施工时重视隧道工程排水系统的完善和隧道结构的防水设计，须进行必要的注浆支护及疏通水源，不能只是简单地封堵，应及时采用各种有效手段和施工工艺，消除安全隐患，再铺设轨道。
5 结语
整体道床混凝土病害是混凝土结构在硬化成型和使用过程中经常出现的问题，其发生和发展具有隐蔽性、急剧性和连续性的特点。由于裂缝的发展加上主体结构变形、重复振动和水的浸蚀，裂缝扩大形成病害会使钢筋腐蚀，降低承载力、耐久性及抗渗性，随时有可能威胁行车安全运营，所以只有不断进行研究，采用新的工艺和新材料进行整治，提高整体道床的质量，保证运营安全。
