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———文章编号:10094539(2018)增1017305・隧道/地下工程・贵阳地铁1号线雅关隧道道床板隆起原因分析及处治措施陈德国(中铁二十一局集团轨道交通工程有限公司山东济南250000)摘要:道床板隆起会直接影响列车的运行安全,一旦发生应迅速处理。本文针对贵州轨道交通1号线雅关隧道道床板隆起情况,对现场进行了轨道高差量测和取芯分析,结合水文地质情况、现场施工情况对隆起原因进行了分析,并提出了相应的处理措施,包括拱脚泄水、仰拱和道床板注浆加固、道床板植筋等。关键词:道床板隆起原因分析处治中图分类号:U213.24;U216.422文献标识码:B—DOI:10.3969/j.issn.10094539.2018.S1.046CausesAnalysisforTrackBedSlabUpliftinYaguanTunnelofGuiyangMetroLine1andItsCountermeasuresChenDeguo(ChinaRailway“21BureauGroupRailTransitEngineeringCo.Ltd.,JinanShandong250000,China)Abstract:Theupliftoftrackbedslabcandirectlyaffectthesafetyof’trainsoperating,SOmeasuresshouldbetakenpromptlyonceittakesplace.Inthispaper,combinedwiththeupliftconditionoftrackbedslabinYaguanTunnelofGuiyangMetroLine1,elevationdifferencesurveyandcoringanalysiswereearnedout.Thereasonsfortheupliftwereanalyzedinviewofthehydrogeologicalconditionsandsiteconstruction,andcorrespondingcountermeasureswerepresented,includingwaterreleasinginarchsluicing,groutingreinforcementoftheinvertedarchandroadbedslab,andinsertingreinforcedbarsintrackbedslab.Keywords:trackbedslab;uplift;causesanalysis;countermeasures1引言随着我国城市建设事业的高速发展,近年来各大中城市纷纷掀起了地铁修建的热潮¨J。地铁隧道在运营过程中易产生的病害主要有衬砌裂缝、衬砌渗漏水、道床不均匀沉降、道床隆起等口。J,其中,道床隆起的产生将直接影响列车的正常行驶,因此,道床发生隆起后应及时整治,确保列车运营安全MJ。地铁区间隧道中可能会导致道床隆起的原因主要包括:仰拱防水措施不到位,导致地下水通过仰拱进入道床与填——收稿日期:20180301作者筒介:陈德国(1976一),男,高级工程师,主要从事隧道工程及盾构工程施工管理。铁道建筑技术RAILWAY№C0『只UC丁10~丁£-cHN0£.OGy∞充仰拱之间,导致道床抬起娟1;隧道基底受地下水作用"o或列车震动荷载作用产生软化变形旧o;列车在‘曲线段行驶时的离心力导致道床的变形和隆起9o;另外,目前各大城市大规模修建地铁,受工期压力的影响,施工单位施工质量不能保证也是一个重要原因¨0|。而对于近年来广泛采用的无砟轨道¨1。,其在受力形式上属于弹性地基上的受弯构件¨2I,因此稳定性更易受基础变形的影响。2017年6月30日,贵阳轨道交通1号线雅蛮区间雅关隧道左线ZDKl7+850一ZDKl7+900区段发现道床板隆起情况,本文主要对该病害产生的原因进行了分析,并介绍其现场处治措施,可供类似工程参考和借鉴。2018f增1)173万方数据・隧道/地下工程・2工程概况3事件经过及原因分析2.1雅关隧道概况贵阳轨道交通1号线雅关隧道位于贵阳市云岩区,隧道从雅关村东南侧山脚进洞,穿越雅关村与小寨村间山体后进入小寨村,设区间隧道风机房,下穿8栋2~3层民房后,线路右偏南下穿越鹿冲关森林公园、观山东路蛮坡大桥后至暗挖车站(蛮坡站)。2.2隧道地质与水文概况雅关隧道进口段拱顶埋深0~250m,隧道主要穿越泥岩、白云岩、石灰岩等中风化岩层内,围岩破碎、软弱,隧道左线设计穿越断层带8处,本段道床隆起段隧道穿越的是第四道断层(正断层),设计上盘白云岩,下盘泥岩、砂岩。隧道地下水主要为裂隙水。基岩裂隙水赋存于碎屑岩组的风化、构造裂隙中,以强风化层的风化裂隙为相对主要的贮存空间。含水层侏罗系自流井群的泥岩、砂岩、泥页岩等,属潜水。孔隙水与裂隙水局部具连通性,主要来源于大气降雨补给,季节性特征明显。径流范围小,就近排泄于附近的沟谷中,经沟谷汇集后汇人小关水库。设计地下水位在轨面以下。2。3支护参数与防水设计本段隧道采用矿山法及喷锚构筑法设计和施工,采用台阶法开挖。发生道床隆起的隧道段落采用V级围岩单线Va型复合式衬砌,主要支护参数为:初期支护厚23cm,采用早强喷射混凝土、钢筋网、锚杆和钢架;二衬拱墙厚度40cm,仰拱厚度40cm,采用C35P12钢筋混凝土;仰拱回填厚度51.8cm,采用C20素混凝土;钢架采用116格栅钢架全环设置,纵向间距为0.8m;拱顶设置超前小导管,环向间距O.35m,纵向间距2.0m;拱部采用担5中空注浆锚杆,L=3.0m;边墙采用+22砂浆锚杆,L=3.0m;锚杆间距1.0mx1.0m(环x纵),梅花形布置,预留变形量为80mm。隧道防水等级为二级,衬砌采用防水混凝土,采用全包防水,于暗挖段初支和二衬间拱墙背后设高分子防水卷材加土工布,防水卷材厚1.5mm,土工布300g/m2。隧道设计环向及水平施工缝,并在环向及水平施工缝设置橡胶钢边止水带,隧道全环无泄水孔。1743.1事件经过2017年6月301307时40分,雅关隧道雅蛮区间ZDKl7+850~ZDKl7+900处线路发生晃车情况,经现场检查发现ZDKl7+877~ZDKl7+886处道床板发生上拱。当天下午,由施工单位、第三方测量单位组织进行线路上行线监测及道床钻孑L勘测施工,项目部于当天20时30分进行了测量及取芯作业。3.2道床板实测结果(见图1)根据道床轨面监测分析数据显示,左线区间道床隆起里程范围为ZDKl7+850~ZDKl7+895,以ZDKl7+886.550~ZDKl7+877.437区段较为严重,其中最大隆起值14.2cm,位于里程ZDKl7+882.306位置处。ZDK里程/mm图1道床板隆起实测结果3.3取芯分析结果轨道板隆起后,经现场取芯分析,隧道仰拱隆起最大处存在如下情况:(1)ZDKl7+882线路中心(隧道仰拱隆起最大处):取芯深度70cm,深入到仰拱填充层底部(道床板十仰拱填充=86.7cm),道床板与仰拱填充层问仅存在混凝土施工缝,没有发生分离脱空变形。(2)ZDKl7+877线路中心:取芯深度50cm,道床板与仰拱混凝土填充层间存在空隙(见图2),空隙与一侧排水沟连通,说明道床板与二次仰拱填充基本有空隙,局部二次仰拱填充有破碎现象。『图2道床板与填充层脱离铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2018l增11万方数据・隧道/地下工程・(3)ZDKl7+875排水测沟:在两侧排水沟内施作探坑,仰拱混凝土填充层间有空隙,与仰拱同步浇筑的仰拱填充层部分}昆凝土变形破碎,说明二次浇筑填充层与一次浇筑的填充层分离脱空,一次浇筑仰拱填充层部分与钢筋混凝土仰拱分离脱落(边角部位)。3.4隆起原因分析结合依托工程所处位置水文地质情况、施工情况和监测、取芯结果等,初步分析隧道无砟道床上拱的主要原因为:(1)结构缺陷施工中仰拱填充层分两次浇筑,上下层间存在空隙;道床板与上层仰拱填充层间存在空隙;仰拱存在微细裂缝或施工冷缝或施工缝处理缺陷,全包防水存在施工缺陷,裂隙水在仰拱底部渗如仰拱微裂隙;另外,仰拱有可能发生破损,造成混凝土自防水功能失效。(2)地下水压力过大从施工期间以及隆起发生时的隧道二衬情况看,施工缝处渗漏水严重,拱顶及拱腰部位均虽进行了堵漏,但未根治;仰拱底部由于回填层完成,难以进行仰拱底部的渗漏水堵漏。该段隧道洞身穿越F4断层,开挖施工期间经历了2016年度雨季(平均降水量349.9mm,1961年以来历史同期第1位),水流通道发育基本成型;洞顶距离地表近200m,在雨水补给充足条件下,将形成较大的水头压力;由于近期贵阳持续强降雨,大量的雨水渗入地下,导致在仰拱底部的渗漏水通过在隧道仰拱底部、分层回填处、整体道床和仰拱回填分界面处汇集,形成一定的水压,导致仰拱分层回填之间及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。水压形成及道床隆起过程大致如下:裂隙水(水头压力)一初期支护和防水板之间的地层水一地下水通过防水板未封闭处到仰拱施工缝处一地②下水从仰拱施工缝到部分仰拱回填处(见图3)①(仰拱二衬部分仰拱回填浇筑,两者之间无施工①②缝)一水到部分仰拱分层回填之间产生压力②(由于部分仰拱回填是后期大面积浇筑的不会在①②①部分仰拱回填处特地设置施工缝,即在施工缝上面形成封堵,时间一长,渗漏水无法流出泄压,在②此处形成压力)一在压力作用下部分带着整体道床②隆起(由于本身及整体道床自重不超过20kPa,在铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY②几米的水压下即可导致和道床隆起)一隆起后由②于刚度不匹配且部分和整体道床无刚性连接,导致两者之间脱开。图3轨面隆起原因纵剖面示意4现场整治方案根据上述分析,现场处理措施分仰拱破损和仰拱未破损两种情况考虑。4.1仰拱未破损情况处理措施对于仰拱未破损的情况,首先拆除破损段道床板和仰拱填充,清理出工作面,找出渗水裂隙后,进行注浆封堵,并在仰拱弧面上设置弧形排水盲管将降水后期可能存在的仰拱渗水引排至两侧排水沟。仰拱渗漏处理完成后安装锚筋,锚筋采用+22钢筋,锚人仰拱内20em,锚筋顶端锚人道床板以增加道床板和仰拱的整体性。采用钢筋混凝土进行仰拱填充,填充前安装纵向钢筋梁,必要时提高混凝土标号。对于道床板,必要时可与仰拱填充一次性整体浇筑。4.2仰拱破损情况处理措施仰拱破损情况下拟采用措施为:拱脚泄水(必要时)一轨道板和仰拱填充拆除_仰拱注浆加固一仰拱填充钢筋混凝土(配筋,形成纵梁)一轨道板重新施工,对于变形稳定段两端向外延伸10~20m范围,采用填充注浆加固+道床板植筋加固+线路轨面调整方式进行整治。(1)拱脚泄水泄水范围为道床隆起段向两侧延伸30m,即左线ZDKl7+820一ZDKl7+920段,每隔10~20m沿线路中心两侧拱脚处钻直径30mm泄水孔,采用气动风枪成孔,泄水孑L深度1m,管道引流至排水沟。施工数量可具体结合现场实际出水情况进行调整。(2)道床板、仰拱填充拆除、恢复拆除范围为轨道板变形较大段,根据测量数据初2口18f增TJ175万方数据・隧道/地下工程・拟左线ZDKl7+870一ZDKl7+892段,凿除长度22m。拆除时,先拆除2节轨道,再采用混凝土切割机、破碎机拆除既有道床板、仰拱填充。过程中全程监控仰拱渗漏水以及仰拱拱底标高变化情况。如果发现仰拱仍有上浮趋势,立刻回填,并及时上报,重新研究处理方案。(3)仰拱注浆加固加固纵向范围同仰拱拆除范围,横向范围为仰拱填充施工对应的仰拱径向范围,采用自进式注浆锚杆按照由两端至中间的顺序对拱底进行注浆加固。锚杆直径+25,间距1.0mx1.0m,长度2.5m。浆液—选用双液浆,水灰比0.6:10.8:1,水玻璃浓度30~35。B6,水泥浆:水玻璃体积比C:S=1:0.3~1:1,注浆终压2~2.5MPa。(4)道床板、仰拱填充}昆凝土恢复在仰拱加固完成并达到底部止水效果后,进行仰拱填充、道床板的恢复。仰拱填充与道床板均采用混凝土一次性浇筑施工完成,混凝土标号相对设计等级提高一个等级,混凝土施工过程中严格控制道床板的混凝土面标高。(5)道床板植筋、填充注浆加固道床板植筋和填充注浆加固的范围为道床板—变形稳定后的变形开裂段向两侧延长1020m,根据测量数据,初拟为ZDKl7+840~ZDKl7+970、ZDKl7+892~ZDKl7+900段,加固前对初拟加固段落两端进行取芯,若钻芯揭示道床及回填层间存在夹层,加固范围向外扩大,直至取芯结果无夹层。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。注浆填充时,横向布注浆孔1排,孔径32mm,纵向孔距1300舢,孔深至仰拱顶面,注浆孑L布置见图4、图5。图4注浆和植筋加固方案平面图早强水泥浆采用快硬硫铝酸盐水泥,将仰拱与二衬分界面、上下回填层分界面、回填层内部全部范围空隙进行填充,要确保闼酬图5注浆孔布置纵剖图空隙得到充分填充以保ilE结构完整性。若出现串浆、冒浆等情况,应对相应部位进行多次重复灌注。应对所有注浆孔进行二次以上重复注浆,使浆液最大限度进行充填固结,从而保证注浆效果。注浆待凝7d后,即可进行拆管和饰面修复。—注浆压力建议值为0.020.05MPa,为防止注浆引起道床再次隆起,注浆前要进行注浆试验,根据试验确定注浆的初步压力,在后续正式注浆时先采用初步压力进行注浆,注浆过程中在确保不顶起道床板的前提下可进行调节。注浆过程中加强道床监测点的监测,以防止二次抬升。由于道床与回填层之间已出现明显的缝隙,为了将道床与仰拱填充连接更紧密,需对每条轨道的轨道板两侧的仰拱回填采用后植筋进行锚固,连接钢筋采用牺化学植筋,每隔2个轨枕间距设置一排,每排2根,锚入回填层不小于300mill,见图6a。为了增强仰拱主要渗漏点环向施工缝处加固效果,对隧道施工缝两侧植筋进行加强,增加植筋深度,钢筋锚人仰拱300mm(最少200mm),见图6b——一^一1a.植筋入回填层32≥mm直径钻孔;2塑塑直丝垫塾1再面五百_71\25mm直径.h植筋人仰拱内图6植筋孔布置总剖图176铁道建筑技术P,AILWAYCONSTRUC丁『ONTECHNOLOGY2018I增1)罐万方数据・隧道/地下工程・(6)线路调整待全部措施施工完毕,监测数据表明道床板稳定后,再进行线路调坡。5结论(1)结合现场测量、取芯、水文地质情况、施工情况等,对贵阳地铁1号线雅关隧道发生的道床隆起变形原因进行了分析,并介绍了现场处置措施。(2)该工程道床隆起的发生归根结底是地下水所造成,这也是大多数隧道内道床隆起发生的根本原因,因此,应在建设期间完善洞内防排水设计措施和防排水工程施工质量控制措施,从根本上减少类似病害的发生机率。参考文献[1]傅小海.地铁隧道下穿既有建筑物施工影响研究[D].北京:北京交通大学,2014:65-70.[2j张鹏,鄢本存.运营老旧铁路隧道病害检测与分析研—究[J].铁道建筑技术,2015(12):7477.[3]张学文.运营期地铁隧道常见结构病害成因及治理方—““・+・・+一+-}+一+一++一+一+-+(上接第108页)桩基的浇筑施工必须确保延续性和连贯,不得长时间中断或间隔,在浇筑时注意观察管内混凝土的流动性和护筒内泥浆液面的变化,及时用测绳校核}昆凝土面上升情况,计算导管拆拔数使导管的埋置深度控制在2~6in以内。为确保桩头完整性,在桩顶按设计及规范要求增加一定高度的桩顶混凝土高度。本桥根据现场地勘钻探实际,采取了较大的泥浆指标进行钻进,为保证有效桩长和桩头的完整性,本工程桩顶额外浇筑高度取2mo12]。6结束语本工程通过大型旋挖钻机实施的深水超长大直径桩基施工,研究出了非岩层时旋挖钻采用一般模式钻进掏渣、岩层施工采取入岩模式加压分级换钻施工的工艺;同时研究出岩层下加压中速钻进的各参数要求,取得了快速优质的成效,填补了该地区大型旋挖钻机使用的空白,为复杂条件下大型深水基础施工积累了宝贵的经验。参考文献[1]刘耀东,余天庆,白应华,等.深水超长大直径钻孔灌—法研究[D].南京:南京大学,2014:919.[4]王立川,肖小文,林辉.某铁路隧道底部结构隆起病害成因分析及治理对策探讨[J].隧道建设,2014,—34(9):823836.[5]许文.矿山法隧道道床隆起病害治理施工方法[J].—地下工程与隧道,2014(3):2628.[6]邱小佩,杨洋,李彤.轨道交通区间隧道混凝土道床病害的治理研究[J].地下工程与隧道,2007(S1):72-73.[7]胡怡东.EAA环氧材料在广州地铁1号线整体道床病害治理中的应用[J].城市轨道交通研究,2005(6):—7577.[8]于春华.城轨交通整体道床病害及整治[J].铁道工—程学报,2008,25(12):8386.[9]刘涌涛.广州地铁一号线暗挖区间隧道整治[J],铁—道建筑,2006(8):5254.[10]司宝华。整体道床线路沉降整治案例[J].上海铁道—科技,2004(5):2628.[11]李清辉.兰新客专无砟轨道结构纠偏技术研究[J].—铁道建筑技术,2017(2):8285.[12]钟贞荣,罗科炎,杨仕教,等.整体道床病害分析与—整治[J].华东交通大学学报,2007,24(2):3740.注桩施工关键技术研究[J].土木工程与管理学报,—2009,26(2):5760.[2]任保华.大直径深孔灌注桩基施工技术[J].中国水运—月刊,2008,8(7):197198.[3]王海彬.深水复杂地质大直径钻孔桩施工关键技术研究[J].科技致富向导,2011,2011(36):316.[4]钟天彬.路桥桥梁桩基施工探讨[J].建筑发展导向,—2016,14(6):222223.[5]刘阳.对桥梁桩基施工技术的探讨[J].城市建筑,2012(15):148.[6]李明.钟祥汉江特大桥主墩深水基础施工技术[J].铁道建筑技术,2000(6):10一13.[7]纪尊众,樊立龙,李志辉.台风区跨海桥梁基础施工综—合技术研究[J].铁道建筑技术,2017(8):14,36.[8]王庆军,夏文超.桥梁桩基施工技术探究[J].工程—建设与设计,2017(17):155156.[9]苏仰传.桥梁钻孔灌注桩施工技术要点[J].工程技—术,2016(11):6162.[10]侯福湛.现代桥梁钻孔灌注桩施工技术研究[J].建筑工程技术与设计,2016(34).[11]龙勃.桥梁钻孔桩施工控制要点[J].交通世界,2013(7):236~237.[12]何长远.桥梁钻孔灌注桩施工技术[J].城市建设理论研究,2013(13).铁道建袋技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2D馏f增,J177万方数据
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