乌鞘岭特长隧道整体道床下沉病害整治分析

2016-08-18韩云

甘肃科技纵横 2016年7期

关键词：道床边墙钢板

韩云

（兰州铁路局武威工务段，甘肃　武威　733000）

乌鞘岭特长隧道整体道床下沉病害整治分析

韩云

（兰州铁路局武威工务段，甘肃武威733000）

乌鞘岭特长隧道自开通运营以来，已多次出现整治道床下沉病害，影响列车运营安全及运输效率，其下沉主要原因为施工质量不达标及排水不畅，侧沟边墙倒塌，侧沟内水流直接冲刷填充层（填充层施工不符合质量要求），导致填充层中空，整体道床下沉。通过对整体道床下沉病害原因的分析，制定不同的整治方案以及对方案进行比较，选择最经济、切合现场实际的方案，利用天窗点内，支撑块下加垫钢板、捣垫砂浆及注浆的方式，整治整体道床下沉病害。整治后效果明显，提高了线路设备质量，保证了行车的安全，节约了维修所用的大量人力、物力，为今后解决类似问题提供了技术参考。

乌鞘岭；特长隧道；整体道床下沉

1　工程概况

乌鞘岭特长隧道位于既有兰新线兰武段打柴沟车站和龙沟车站之间，设计为两座单线隧道，隧道长20.05 km，线间距为40 m；线路纵坡主要为11‰的单面下坡，设计时速160 km/h。隧道洞身最大埋深1 100 m左右。该工程于2003年3月30日开工建设，2006年3 月30日上行隧道开通运营，2006年8月12日下行隧道开通运营。

隧道工程区地层的分布受区域断裂构造控制，围岩受构造影响严重、岩性复杂，洞身穿越的六套地层主要为软硬交互的沉积岩和变质岩，它们是第四系松散冲积层、第三系泥岩、砂岩夹砾岩、白垩系砂岩、砾岩夹泥岩、三叠系砂岩、页岩夹薄层煤、志留系板岩、千枚岩局部分布变质砂岩和奥陶系安山岩夹火山玻璃。隧道穿越由F4～F7四条区域压性断层为主构成的岭脊宽大挤压构造带（宽约8 km），地震动峰值加速度为0.3 g （g=9.8 m/s2），地震基本烈度相当于8度。地质条件十分复杂。

乌鞘岭隧道内道床类型为套靴式弹性支承块、整体道床。整体道床为C40钢筋混凝土，宽度2 600 mm，轨下厚度358 mm，每隔6.25 m设1道伸缩缝，采用20 mm厚预制沥青板隔离，上部60 mm灌注沥青胶砂。整体道床与侧沟间设置施工纵缝，用乳化沥青涂刷隔离。

隧道采用双侧排水沟排水（其中进出洞口2 km为保温排水沟），排水沟按照线路坡度通长设置，排水沟有效断面为30×30 cm2。为调节两侧排水沟流量，部分地段横向埋设Φ80 mm PVC管。

2　病害状况

乌鞘岭隧道自开通运营以来，多次出现整体道床下沉，线路几何尺寸不良。较严重的为上行线k165+ 830、k168+400，下行线为k165+610-650、k174+510-525、k174+550-560。其中上行线k168+400-405整体道床累计下沉33 mm，整修后部分扣件扣压力接近失效，列车通过时整体道床上下浮动约10 mm，整体道床翻浆冒泥，且在道床表面横向存在4条贯通裂缝，宽度1～2 mm，裂缝处粘贴的观测标连续折断。病害发展到晃车现象，事态严重，危及行车安全，限速45 km/h慢行（病害见图1、2所示）。

图1　轨下垫板图

图2　侧沟边墙倒塌图

3　病害原因分析

整体道床下沉病害主要表现在四个方面：一是整体道床翻浆冒泥；二是整体道床下沉、线路几何尺寸超限；三是由于整体道床不均匀下沉产生的横向裂缝；四是整体道床两侧的排水侧沟内水流互通。

整体道床翻浆冒泥是因有基岩裂隙水渗入到道床与仰拱之间的混凝土填充层，经列车“拍打”，致使道床填充层破损，同时破损的混凝土细骨料和渗入的水从薄弱的施工缝或道床裂缝中冒出，长时间产生空洞，造成整体道床不均匀下沉，导致整体道床产生裂缝。

乌鞘岭特长隧道整体道床两侧排水沟常年流水，水流侵蚀侧沟边墙，由于侧沟边墙施工质量不达标，导致部分侧沟边墙倒塌，则水流直接冲刷填充层；由于既有填充层施工质量亦不达标，水流长时间冲刷填充层导致填充层中空，从而导致整体道床下沉。

4　病害整治方案选取

4.1全面整治

全面整治是对整体道床全部凿出后重新浇注基底做新的整体道床，或者是将整体道床全部更换为有碴道床。如果采用整体道床全部重做或者全部更换为有碴道床的方法，就能较好地彻底解决目前的基床病害，但是此方案施工周期特别长，一次性投入的成本相当大，会对本来就很紧张的生产成本带来很大的压力，也会对本来就很繁忙的兰新线带来很大的挑战和压力。4.2局部整治

局部整治是对整体道床支撑块下加垫钢板、捣垫砂浆及注浆等方式进行整治处理。这种病害整治方案能减少工程的一次性投入，也能解决好目前的病害。这种施工方案可以充分利用天窗修的时间进行维修，减少对正常行车的影响。

综合目前的病害程度、施工环境和施工条件、经济情况和行车要求等条件，采用第二种整治方案（即：局部整治方案）。

5　病害整治

5.1对侧沟边墙用钢筋混凝土进行重新灌注，确保侧沟内的水流不侵蚀整体道床及填充层

施工步骤为凿出既有破损侧沟边墙→架设模板→用φ10 mm及φ16 mm钢筋绑扎成钢筋网→浇灌C30混凝土。

5.2道床压浆

压浆施工步骤为凿孔眼（φ6 cm）→泵送压注TGRM水泥基特种压浆料→封闭孔眼→清理现场。在下沉的整体道床两侧靠近基本轨内侧及道床中心处，每隔0.6 m在道床上错开设置，垂直下钻孔径为φ6 cm的压浆孔眼。孔眼凿好后，准备好压浆机及加水调配好压浆料，从φ6 cm的压浆孔眼压入TGRM水泥基特种压浆料。待TGRM水泥基特种压浆料注满后，对压浆孔采用棉纱及木楔和水泥砂浆进行封闭孔眼。

5.3整体道床支撑块下加垫钢板

施工步骤为天窗点内卸掉联接扣件→用齿条压机起道→用短枕固定钢轨→取出支撑块及橡胶套靴→靴坑内放入钢板→钢板四周砂浆填满压实抹平→放入橡胶套靴→放入支撑块→落轨→上联接扣件→轨道车压道→调整线路几何尺寸（加垫钢板见图3所示）。

图3　整体道床支撑块下加垫钢板图

加垫钢板需注意以下几项：（1）加垫钢板时，卸掉待加垫支撑块两侧支撑块的联结扣件，同时保留待加垫支撑块的联结扣件。加垫支撑块两侧所卸长度不应小于25 m。加垫支撑块数量较多时，所卸长度再向两边适当延长；（2）起道时，至少启用两台齿条压机同时稳步起道，将待加垫支撑块从套靴中提出，为防止齿条压机在作业中滑扣，须在齿条压机外端分别放置木短枕以固定钢轨；（3）取出套靴及支撑块后，防止杂物进入靴坑；（4）钢板数量及规格应提前做好调查，并做以标注；（5）落轨时，应统一松齿条压机，落轨后，应及时检查靴坑、橡胶套靴、支撑块合缝情况；（6）轨道车压道至少4趟。

5.4加固支撑块

对支撑块四周进行锚固钢筋，并以环氧树脂进行加固。

6　病害整治的目的和意义

在铁路速度快速化、行车密度加大化、运行列车重载化、旅客行车舒适化的今天，研究隧道的病害原因、分析隧道的病害机理再找出对隧道病害的处理方法，彻底解决隧道的病害显得越来越重要。只有彻底解决了病害才能确保我们的行车安全，才能减少每年维修费用的支出，提高铁路行业的经济效益和竞争力，达到行车的快速性、安全性、舒适性的要求。