摘要：本文以某一體式道床板高速鐵路隧道為例，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)病害勘查，分析了病害原因，提出了高速鐵路隧道隧底脫空線路變形病害的綜合整治方法：首先改移底板泄水孔至邊墻泄水孔；再對(duì)基底軟化的全風(fēng)化層進(jìn)行注漿加固處理；然后對(duì)沉降及偏移無(wú)砟軌道采用繩鋸切割解離，對(duì)一體式軌道板機(jī)械抬升糾偏；最后對(duì)影響區(qū)段的線形精調(diào)，使其平順性滿足允許速度運(yùn)行時(shí)的要求。實(shí)踐證明，此綜合整治方法整治效果良好，可為同類病害整治提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：高速鐵路隧道；隧底脫空；一體式道床板；軌道板抬升；注漿

作者簡(jiǎn)介：韓輝，男，工程師。

隨著高速鐵路服役時(shí)間的增加，處于地質(zhì)不良地段的高速鐵路隧道隧底容易出現(xiàn)多種病害，常見的隧底病害有軌道板滲水，隧道漏水、積水、脫空等，較為嚴(yán)重的病害已造成軌道偏移、軌道上拱或下沉，嚴(yán)重危及行車安全。面對(duì)復(fù)雜的隧道病害，不能僅僅進(jìn)行線路微調(diào)或精調(diào)，還需要通過(guò)加固隧道結(jié)構(gòu)、滲水泄壓和調(diào)整線路線形等綜合整治方法從根源上消除病害。

本文以我國(guó)某條已開通10年的高速鐵路隧道為工程背景，介紹高速鐵路隧道軌道線形病害綜合整治措施。

1概況

1.1工程概況

某高速鐵路隧道全長(zhǎng)1 417 m，設(shè)計(jì)時(shí)速350 km，線間距5 m，采用雙塊式無(wú)砟軌道，扣件類型為W300-1型扣件，道床板現(xiàn)澆于隧道底板，與隧道仰拱成為一體。在日常設(shè)備檢查中發(fā)現(xiàn)，隧道底板存在滲水現(xiàn)象，無(wú)砟軌道有離縫（圖1），經(jīng)過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)無(wú)砟軌道板存在沉降及偏移，影響范圍長(zhǎng)約130 m。此病害段位于曲線上，曲線半徑9 000 m，坡度為-4.5‰，超高140 mm。

1.2工程地質(zhì)與水文地質(zhì)概況

病害段地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，巖層單斜。砂巖中節(jié)理發(fā)育，節(jié)理面呈鐵銹色，較平直，延伸遠(yuǎn)，縫寬0～8 mm，間距＜1.0 m，呈張開狀。隧道范圍內(nèi)地表水以溝水為主，由于為低山地貌，峽谷間支溝較多，溝中多為常年流水，旱季水量較小，雨季水量猛增，形成河流。隧底巖層破碎，地下水發(fā)育，含水富集，鉆孔揭示的穩(wěn)定水位基本與軌道板頂持平。地下水類型主要為基巖裂隙水，具有弱酸腐蝕性。

2病害情況及原因分析

對(duì)某高速鐵路隧道區(qū)間2015年1月—2023年1月的動(dòng)態(tài)波形及靜態(tài)精測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)上行某處存在軌道上拱情況，而距其28 m處有較為明顯的下沉。為進(jìn)一步探明隧道內(nèi)上拱及下沉原因，對(duì)隧道該區(qū)間（區(qū)間長(zhǎng)度130 m，涵蓋兩處病害位置）進(jìn)行了物探檢測(cè)，物探結(jié)果顯示，隧底嚴(yán)重疏松或脫空部位不僅異常明顯而且里程長(zhǎng)度均在20 m以上，最長(zhǎng)區(qū)段長(zhǎng)度達(dá)到42 m，不排除左右雙線隧底巖土基礎(chǔ)松散結(jié)構(gòu)存在連通可能性。根據(jù)以上資料，為進(jìn)一步探明隧道沉降原因，對(duì)隧道該區(qū)間仰拱病害進(jìn)行了鉆探勘察，對(duì)上下行軌道板、兩線間、導(dǎo)流槽共計(jì)取芯10處，孔深5～10 m，鉆探揭露隧道仰拱回填及仰拱混凝土厚1.83～2.8 m，混凝土完整，隧底無(wú)虛渣及空洞現(xiàn)象，但隧底巖體以全風(fēng)化頁(yè)巖為主，夾有全風(fēng)化石英質(zhì)砂巖，在水的作用下軟化嚴(yán)重，隧底地下水較為發(fā)育，穩(wěn)定水位基本與軌道板頂面持平。

同時(shí)為分析隧道沉降對(duì)無(wú)砟軌道幾何線形的影響，對(duì)該區(qū)間線路幾何尺寸進(jìn)行了測(cè)量，并對(duì)扣件進(jìn)行了調(diào)查。根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可知，軌道沉降情況如圖2～圖5所示。其中左線沉降最大值為28.6 mm，偏移量最大值為18.7 mm，右線沉降最大值為37.5 mm，偏移量最大值為12.9 mm。

結(jié)合竣工資料、物探資料和鉆孔勘探情況，線路現(xiàn)存在的局部下沉或上拱與隧底巖體不均勻風(fēng)化和儲(chǔ)水病害相關(guān)聯(lián)［1］。隧底的不均勻風(fēng)化及軟巖軟化導(dǎo)致隧底出現(xiàn)擠壓沉降或遇水膨脹等現(xiàn)象，造成軌道幾何尺寸變化。同時(shí)，由于地下水發(fā)育，水連通性較好，在地下水和列車擾動(dòng)等因素的影響下巖體的疏松狀況極易發(fā)生快速的發(fā)展變化，需及時(shí)整治。

3綜合整治措施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)病害情況及原因分析，無(wú)砟軌道沉降、上拱病害的產(chǎn)生與隧底巖體不均勻風(fēng)化和儲(chǔ)水病害相關(guān)聯(lián)，因此按照“邊墻鉆孔排水、隧底注漿加固、軌道抬升糾偏”的原則進(jìn)行系統(tǒng)整治方案的編制［2］。

整治措施分為四部分：

（1）改移底板泄水孔至邊墻泄水孔。

（2）對(duì)基底軟化的全風(fēng)化層進(jìn)行注漿加固處理，灌注水泥漿特種灌漿料。

（3）對(duì)沉降及偏移無(wú)砟軌道采用繩鋸切割解離。

（4）機(jī)械抬升糾偏及注漿。

3.1隧道邊墻泄水

（1）影響區(qū)段兩側(cè)邊墻各打設(shè)一排泄水孔，從側(cè)溝蓋板往上50 cm開始鉆孔，泄水孔間距5 m，共打設(shè)54個(gè)泄水孔。

（2）鉆設(shè)L=2m、65 mm泄水孔，泄水孔下行傾斜不小于1%，孔內(nèi)設(shè)L=2 m、50 mmPVC管，管身設(shè)進(jìn)水孔（管前端50 cm不開孔），外裹高強(qiáng)度纏絲狀塑纖復(fù)合濾布。

（3）采用無(wú)機(jī)防水堵漏材料將泄水孔孔口處的PVC管與圍巖的間隙充填密實(shí)。

（4）對(duì)目前淤堵的側(cè)溝、中心排水溝進(jìn)行疏通，確保排水通暢，隧道邊墻泄水孔施工如圖6所示。

3.2隧道基底注漿加固

（1）隧底注漿采用跳孔鉆孔注漿，分別在影響區(qū)段的上行軌道板外側(cè)15 cm、下行軌道板外側(cè)15 cm、中心水溝兩側(cè)各0.9 m共布置四列注漿孔，每孔間距5 m，呈梅花形注漿，如圖7和圖8所示。

（2）注漿采用50 mm鋼花管，壁厚5 mm，鋼花管最前端一節(jié)端部切割后焊接成錐形，距離鋼花管錐形端部5 m范圍內(nèi)開設(shè)溢漿孔，溢漿孔沿鋼花管外壁布設(shè)4排，同排溢漿孔間距為50 cm，相鄰兩排溢漿孔呈梅花形交錯(cuò)布置，溢漿孔孔徑為6 mm。

（3）注漿材料及參數(shù)：注漿材料采用快硬硫鋁酸鹽水泥漿液，水料比0.6∶1（質(zhì)量比），聚羧酸減水劑摻量1%，漿液擴(kuò)散半徑1.5～2.0 m，注漿壓力為0.2～0.6 MPa。

（4）注漿順序：灌注最外兩排孔，然后依次向內(nèi)推進(jìn)。每排注漿孔中，先灌注兩端的孔，跳孔施鉆、跳孔注漿。

（5）線路監(jiān)測(cè)：在左右線的兩條鋼軌上分別布設(shè)1條測(cè)線，監(jiān)測(cè)點(diǎn)按照間距5 m進(jìn)行布設(shè)，注漿過(guò)程中通過(guò)全站儀對(duì)軌面高程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如圖9所示。

（6）終止注漿條件。當(dāng)滿足以下兩個(gè)條件時(shí)可停止注漿：

①主要以注漿壓力控制。注漿壓力達(dá)到設(shè)計(jì)要求并持續(xù)注漿15 min。

②對(duì)沉降量小于10 mm的區(qū)域，施工當(dāng)天注漿過(guò)程中仰拱回填層頂面隆起量大于2 mm時(shí)應(yīng)暫停注漿。對(duì)沉降量大于10 mm的區(qū)域，施工當(dāng)天注漿過(guò)程中仰拱回填層頂面隆起量大于6 mm時(shí)暫停注漿。注漿量和注漿壓力滿足上述要求后可終止注漿。

3.3無(wú)砟軌道抬升糾偏方案

以“盡量減少無(wú)砟軌道整治次生病害、維持無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)整體性”和“確保線路行車安全”為原則，對(duì)沉降糾偏區(qū)段無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行抬升糾偏整治。施工順序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備→軌道平面及高程測(cè)量→抬升糾偏區(qū)段兩端道床板植筋錨固→施工槽和抬升槽開鑿→繩鋸孔施工、注漿孔鉆孔→仰拱填充層水平切割，臨時(shí)支撐、限位裝置安裝→道床板抬升及糾偏→灌注聚合物水泥砂漿→糾偏區(qū)段道床板植筋錨固→施工槽回填、軌道精調(diào)、清淤。

3.3.1軌道平面及高程測(cè)量

用軌道小車對(duì)軌道進(jìn)行測(cè)量，對(duì)扣件調(diào)整量進(jìn)行調(diào)查，對(duì)各扣件處糾偏量核實(shí)確認(rèn)。如與設(shè)計(jì)量偏差較大，及時(shí)與設(shè)計(jì)溝通核對(duì)。

采用全站儀對(duì)軌道平面進(jìn)行測(cè)量，采用精密水準(zhǔn)儀對(duì)軌道高程進(jìn)行測(cè)量，采集軌道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為后續(xù)糾偏和精調(diào)做準(zhǔn)備。統(tǒng)計(jì)糾偏區(qū)段扣件橫向調(diào)整量，編制糾偏方案。

3.3.2抬升糾偏區(qū)段兩端道床板植筋錨固

糾偏區(qū)段兩端非糾偏區(qū)域，每端植5排鋼筋，每間隔1根軌枕設(shè)置1排，每排4根鋼筋；采用鉆機(jī)鉆孔，孔徑32 mm，植筋采用HRB40025 mm鋼筋，如圖10所示，孔深自曲線內(nèi)側(cè)至曲線外側(cè)分別為471 mm、527 mm、592 mm、648 mm。

3.3.3施工槽和抬升槽開鑿

施工槽開鑿前，鑿除整治范圍內(nèi)道床板邊混凝土踏步。先用切割機(jī)沿道床板縱向和橫向?qū)ρ龉盎靥顚舆M(jìn)行垂直切割，再用電鎬或風(fēng)鎬鑿除線路兩側(cè)深10 cm、寬30 cm、沿糾偏區(qū)段縱向等長(zhǎng)范圍內(nèi)混凝土，開鑿出繩鋸切割槽。在道床板邊仰拱回填層上開鑿道床板抬升槽用于道床板抬升。抬升槽縱向間距3 m，槽長(zhǎng)400 mm、寬200 mm、深200 mm。在兩線間的道床板邊仰拱回填層上開鑿出長(zhǎng)1 000 mm、寬600 mm、深200 mm的鉆孔槽，用于鉆繩鋸施工孔，如圖11所示。施工槽具體尺寸可根據(jù)繩鋸及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)更改。

3.3.4繩鋸孔施工、注漿孔鉆孔

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況、切割工效、繩鋸設(shè)備情況等沿道床板縱向合理布置橫向水平鉆孔位置，每10 m布設(shè)1個(gè)繩鋸施工孔，用水鉆鉆孔，鉆孔中心位置為道床板與填充層界面處并向下5 mm，鉆孔直徑32 mm，橫向應(yīng)鉆通。在道床板中心線偏右5 cm處鉆注漿孔，孔縱向間距3 m，直徑32 mm，孔深以鉆穿道床板為準(zhǔn)。

3.3.5仰拱填充層水平切割，臨時(shí)支撐、限位裝置安裝

采用繩鋸?fù)ㄟ^(guò)橫向鉆孔對(duì)仰拱填充層進(jìn)行水平切割，如圖12所示，切割后采用鋼板或砂漿袋等對(duì)道床板切割縫進(jìn)行臨時(shí)支撐，并采用橫向支撐在軌道板兩側(cè)及時(shí)進(jìn)行橫向限位。為保證糾偏時(shí)線形平順，切割起終點(diǎn)為糾偏里程前后各延3 m。限位裝置每隔3 m左右設(shè)1對(duì)，如圖13所示。

3.3.6道床板抬升及糾偏

（1）抬升。

繩鋸切割完成后，安裝抬升千斤頂，沿線路縱向每3 m在道床板兩側(cè)布置一對(duì)千斤頂。布置好抬升千斤頂后，解除軌道臨時(shí)限位約束，采用抬升千斤頂對(duì)沉降區(qū)域軌道進(jìn)行抬升，如圖14所示。抬升應(yīng)從沉降最大處開始緩慢進(jìn)行，抬升至設(shè)計(jì)高程后及時(shí)采用鋼板或砂漿袋對(duì)軌道進(jìn)行支撐。當(dāng)日抬升后應(yīng)對(duì)軌道進(jìn)行測(cè)量精調(diào)，以滿足行車要求，保證運(yùn)營(yíng)安全。

（2）糾偏。

利用千斤頂及限位墩對(duì)道床板進(jìn)行糾偏。糾偏從線路偏移量最大位置開始，并從中間向兩邊依次分段逐步進(jìn)行，直到將無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)全部糾偏到位為止。糾偏到位后，應(yīng)及時(shí)對(duì)道床板進(jìn)行限位。糾偏時(shí)，應(yīng)采用百分表進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并注意觀測(cè)糾偏處線路水平變化情況，如圖15所示。在粗調(diào)到位后，利用全站儀進(jìn)行測(cè)量，再精細(xì)調(diào)整糾偏值。在糾偏過(guò)程中，對(duì)軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，如發(fā)現(xiàn)裂紋或發(fā)現(xiàn)中線位

移突變或較大高程變化及反力墩發(fā)生位移變形時(shí)，應(yīng)立即停止頂推糾偏作業(yè)。軌道結(jié)構(gòu)在糾偏過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)反彈現(xiàn)象，施工時(shí)需多次少量超糾，直至反彈完后線形滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)日糾偏后應(yīng)對(duì)軌道進(jìn)行測(cè)量精調(diào)，以滿足行車要求，保證運(yùn)營(yíng)安全。

3.3.7灌注聚合物水泥砂漿

無(wú)砟軌道調(diào)整至目標(biāo)線形后，對(duì)道床板下脫空進(jìn)行修復(fù)。修復(fù)前應(yīng)對(duì)脫空內(nèi)的軟弱夾層及雜物清理干凈，保證界面濕潤(rùn)且無(wú)積水。

采用聚合物水泥砂漿填充道床板下脫空層，聚合物水泥砂漿灌注采用壓力注漿，為防止灌漿時(shí)道床板上浮移位，需采取措施對(duì)道床板進(jìn)行限位。砂漿灌注應(yīng)飽滿，無(wú)空洞。待砂漿灌注完成并硬化達(dá)到一定強(qiáng)度后拆除限位裝置。砂漿灌注過(guò)程中需對(duì)道床板高程及中線進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)立即停止灌注并處理。

3.3.8糾偏區(qū)段道床板植筋錨固

糾偏施工完成后，對(duì)糾偏區(qū)段道床板進(jìn)行植筋錨固，施工方法同3.3.2節(jié)“抬升糾偏區(qū)段兩端道床板植筋錨固”。

3.3.9施工槽回填、軌道精調(diào)、清淤

施工槽回填混凝土應(yīng)高于原設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)，灌注至施工槽?；炷劣貌迦胧秸駬v棒搗固密實(shí)后按原設(shè)計(jì)設(shè)置2%的橫向排水坡并收光，噴涂養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)。施工結(jié)束后按照提速要求對(duì)線路進(jìn)行精調(diào)。施工結(jié)束后對(duì)作業(yè)及前后區(qū)域排水溝進(jìn)行清理。

4監(jiān)控監(jiān)測(cè)

4.1監(jiān)測(cè)方案

為保證整治過(guò)程中線路安全，對(duì)整治區(qū)域軌道進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容一般包括道床板水平、豎向位移實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)［3］。

對(duì)道床板水平、豎向位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，對(duì)于左線沉降偏移區(qū)域分別布設(shè)6個(gè)斷面；對(duì)于右線沉降偏移區(qū)域布設(shè)5個(gè)斷面；監(jiān)測(cè)斷面各設(shè)置一組傳感器。

4.2監(jiān)測(cè)設(shè)備

4.2.1數(shù)據(jù)采集儀

儀器應(yīng)適用于軌道結(jié)構(gòu)、車載試驗(yàn)等動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)的采集與分析，可離線采集。數(shù)據(jù)采集儀采用每通道獨(dú)立的AD轉(zhuǎn)換器?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)配備16通道數(shù)據(jù)采集儀1臺(tái)，并配置相應(yīng)的軟件、適配器和外接數(shù)據(jù)線，如圖16所示。

4.2.2位移傳感器

位移測(cè)試采用位移傳感器，該傳感器量程為±10 mm，如圖17所示。

4.3監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通報(bào)

（1）建立監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)定時(shí)通報(bào)制度，施工期間，每天作業(yè)后，天窗點(diǎn)完工前對(duì)所有觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集一次，確認(rèn)車通過(guò)后采集一次，之后8：00、10：00、12：00、14：00、16：00、18：00、20：00定時(shí)采集（施工天窗點(diǎn)內(nèi)不進(jìn)行采集），并將采集數(shù)據(jù)對(duì)比分析，將變化量和累計(jì)變化量及時(shí)通報(bào)給現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急值守人員。

（2）當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)累計(jì)變化量超過(guò)對(duì)應(yīng)速度超臨修標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)立即通知現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急值守人員啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，并立即上報(bào)。

（3）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)建立檔案臺(tái)賬備查，定時(shí)采集的數(shù)據(jù)應(yīng)按日期打印裝訂成冊(cè)，施工結(jié)束后，所有電子及紙質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)備存。

（4）非施工期間道床板豎向及橫向出現(xiàn)（±1.2 mm）偏差為預(yù)警值，需立即逐級(jí)匯報(bào)并分析查找原因；豎向及橫向出現(xiàn)（±2 mm）偏差為控制值，需立即申請(qǐng)上道檢查或停運(yùn)等緊急措施。

（5）經(jīng)過(guò)抬升糾偏整治，線路線形達(dá)到整治效果，線形測(cè)量如圖18～圖21所示。

5結(jié)語(yǔ)

本次病害施工綜合整治效果良好，施工完畢后未發(fā)生沉降和變形，線路運(yùn)行正常，施工整治影響范圍130 m，使用天窗55個(gè)，為其他高速鐵路隧道隧底病害施工整治提供了很好的參考，經(jīng)總結(jié)，本方案的優(yōu)缺點(diǎn)如下。

（1）本方案存在的優(yōu)點(diǎn)：

①通過(guò)隧底鉆孔注漿、邊墻泄壓引水、軌道板切割抬升定位，可以對(duì)一體式軌道板隧道隧底不良病害進(jìn)行整治。

②在高鐵施工天窗時(shí)間有限的前提下，施工前充分做好施工組織，最大限度做好天窗利用率，可有效地縮短施工日期。

③施工過(guò)程中的監(jiān)控、監(jiān)測(cè)能夠有效地及時(shí)掌握施工質(zhì)量，為保證施工進(jìn)度和質(zhì)量起到很好的輔助效果。

（2）本方案存在的缺點(diǎn)：

①施工步驟繁多，施工面廣，作業(yè)人員多，對(duì)當(dāng)晚天窗作業(yè)完畢后的清道工作帶來(lái)不便。

②施工期間，線路兩側(cè)布置有監(jiān)測(cè)儀器、監(jiān)測(cè)箱及限位裝置等眾多軌旁設(shè)備，每日要檢查其牢固性，避免因設(shè)備松脫影響列車安全。

參考文獻(xiàn)

［1］ 楊新安，黃宏偉.隧道病害與防治［M］.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2003.

［2］ 肖廣智，薛斌.向莆鐵路隧道道床積水、軌道隆起病害整治技術(shù)［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2015，52（3）：200-204.

［3］ 劉鐵軍.高速鐵路隧道路基沉降監(jiān)測(cè)方案研究［J］.機(jī)車電傳動(dòng)，2017（4）：60-62.