地铁运营线某区间局部道床上拱病害治理方案研究

王浩宇

（深圳地铁运营集团有限公司，广东深圳518000）

0 引言

地铁轨道交通是城市交通网络的骨架，其承担了大部分公交客流量，连接着城市不同功能区域，因此确保地铁的绝对安全运营对维持城市高效运行有重要意义[1]。地铁等轨道交通局部道床上拱会直接影响轨道的正常几何形位，严重危及行车安全，是亟须抢修治理的病害之一[2]。贺锦美基于某地铁隧道所处的地理位置、岩层分布特点、施工工法和地下水等因素，从工程水文地质角度分析了道床隆起的原因，并提出类似工程施工的优化建议。杜茂金阐述了地下线轨道交通道床隆起事故的危害性，从水文地质、施工因素及结构受力等方面分析了道床隆起的原因，并提出了道床隆起抢险流程及方案。王尧浩分析了莞惠城际矿山法隧道无砟道床隆起病害的成因，通过打孔泄压、填充注浆、植筋锚固等治理措施成功治理了隆起病害，确保了列车运营安全。

1 病害概况

某地地铁运营部门现场检查发现，某区间上行K12+335附近自2020年7月起轨道标高逐步上升，并于2021年8月1日出现局部6m范围内较明显道床上拱现象，最大道床上拱值8mm，导致上行轨道高低值超保养限值，现场工作人员进行了累计最大10mm扣件垫高作业。运营部门组织桥隧、轨道、测量等相关专业人员进行现场专项调查与测量。经轨道专业现场轨检测量核查，该区间上行K12+335道床上拱点附近轨道左股钢轨最大高低值16mm，右股钢轨最大高低值15mm，上行K12+260—K12+370范围内其他轨道几何状态轨距值在-1～2mm，水平值在0～2mm，无三角坑，方向平顺。经现场调查发现，该区间上行K12+335道床上拱段附近设置有变形缝，该变形缝对应道床有明显裂纹及脱空，且结构缝前后10m范围内水沟同样存在开裂、破损情况，见图1。为解决道床上拱问题，现场尝试采取钻孔排水泄压临时抢修方案，在现场不同位置的道床上分别钻取4个φ14mm的泄水孔，最大深度700mm（该处道床厚400mm，底板厚1100mm），但均未出现任何出水情况。为确保地铁运行安全，在该区段病害未得到有效治理前，采取临时限速30km/h的措施。

图1 现场水沟和道床结构缝破损情况

2 监测数据

道床上拱区域位于明挖区间且靠近车站尾端，该车站为换乘车站，且换乘线路正处于建设阶段。根据相关规范，在既有车站和区间受施工影响范围内布置了许多沉降变形监测点，于是调取了车站结构变形监测数据和轨道变形监测数据。

2.1 车站结构变形监测数据

车站范围自动化监测以换乘节点为中心，纵向监测长度为160m，布设监测断面22个，换乘区域内断面间距为5m，换乘区域外断面间距为10m，每个断面布设5个监测点，其中道床布置3个监测点，两侧侧墙布置2个监测点，如图2所示。监测数据显示，南北两侧的基坑开挖卸载、运营线和换乘线连接段拆除地下连续墙和主体结构侧墙，引起地铁运营线轨道局部变形较大。监测数据显示，从2021年7月—2021年8月中旬，上、下行线里程K12+333.4附近的监测点数据都有不同程度的起伏，从2021年9月下旬至今，该变化趋势已相对稳定。

图2 车站自动化监测断面图

2.2 轨道变形监测数据

第三方监测单位根据要求，利用原CPIII控制网对DK12+120—DK12+550范围内的轨面标高进行了数据采集。根据现场测试数据与原设计轨面标高对比，上行线ZDK12+212.846—ZDK12+243.817、ZDK12+318.864—ZDK12+345.613范围内的轨面高程上拱值较大（超过4mm），最大上拱量17mm（ZDK12+335.663处），如图3所示。

图3 轨道变形监测数据

3 成因机理分析

在建工程基坑开挖或支护措施施工不当，往往容易引起周边已有建筑结构发生不均匀沉降和变形[3]。该换乘车站及明挖区间的地质条件及周边环境复杂，且存在部分软土和人工填土，在建换乘线施工紧邻地铁运营线，南北两侧的基坑开挖卸载、运营线和换乘线连接段拆除地下连续墙和主体结构墙，引起地铁运营线轨道局部隆起变形较大。依据在建换乘线施工进度情况、车站和轨道变形监测数据，换乘线与运营线连接段结构已完成刚性连接，监测数据显示运营线道床上拱情况已趋于稳定，可组织开展道床破损病害整治和线路调坡等治理工作。

4 治理方案

轨道结构需要直接承受、传递列车荷载并引导列车运行，是轨道交通运营的基础[4]。因此，对其进行治理时应遵循以下原则：第一，待结构沉降或隆起稳定，方可进行轨道结构整治；第二，整治后轨道结构应有较强的整体性，具有牢固、稳定、耐久、均衡等特性，以确保列车安全、平稳和舒适运行；第三，整治后轨面标高应尽量恢复原设计标高；第四，整治后应预留一定的扣件调高量，便于后期的正常运营、维修[5]。

4.1 道床结构加固

4.1.1 变形缝防水处理

为避免底板变形缝大量漏水，应对底板变形缝进行堵漏处理。将底板变形缝内中埋式止水带内侧的密封材料清理干净，并用高压清水洗净，用压缩空气吹干。间隔500mm插入φ14注浆管，槽口与管壁间采用速凝无机堵漏材料封填，待封口材料达到标准强度后，通过注浆管向变形缝内注入高弹性无收缩密封注浆材料（硅烷改性聚醚密封胶，简称MS密封胶），当相邻注浆管溢出浆液时停止注浆，换到下一个注浆管继续注浆，直到全部注浆管完成注浆，需注意注浆压力不得大于0.2MPa。

4.1.2 道床与主体结构连接

在道床两轨道间布设两排锚杆，锚杆为φ22钢筋，横向间距1000mm，纵向间距1190mm。钻孔深850mm，孔径φ30mm，锚入底板混凝土内550mm。锚杆断面如图4所示。在整治范围内，用电钻在轨道内侧钻孔，孔径30mm，成孔后采用PVC管将锚固剂药包顶送入底部，然后抽出PVC管，各节锚固剂药包均按此方法送入。最后插入φ22螺纹钢筋，钢筋长750mm，位置居中，上、下两端保留50mm保护层。

图4 锚固平面和断面示意图

4.1.3 整体道床与底板间灌浆加固

在道床钢轨间共布注浆孔3排，梅花形布置，并避开锚杆设置位置。孔深450mm，横向间距1000mm，纵向间距500mm，孔径32mm，采用早强灌浆料封孔埋管，如图5所示。采用重力灌浆方式，将浆料灌注至道床底部空隙，估算浆体体积，确保备料充足，一次灌满。实际灌注体积数量不应与计算值产生过大误差，以免施工过程中缺浆。灌浆时应从中心部位向四周灌注，从周边间隙观察到灌浆材料全部灌满方可停止灌浆。待浆料强度达到20MPa后，检查是否有漏浆处，必要时对漏浆处进行补浆。

图5 注浆孔布置示意图

4.2 轨道状态调整

根据第三方测量单位提供的轨面实测高程数据，上行线ZDK12+326.594—ZDK12+340.267范围内的轨道高低值，最大轨面上拱量为17mm，最大轨道高低超标16mm（10m弦）。基于目前问题段轨面呈现局部上拱现象，可通过更换高度更低的扣件降低问题段的实际轨面标高。可将运营线上拱区域YDK17+01—YDK17+840段的扣件更换为改进型减振扣件，该扣件与问题段既有扣件的减振等级、性能参数及钉孔距等接口均一致，而安装高度仅为49mm，可较问题段既有扣件（标准安装高度为63mm）降低14mm轨面高度，如图6所示。

图6 扣件组装图

5 结论

结合某地铁运营线某区间局部道床上拱病害的现场情况，以及车站和轨道结构变形监测数据，掌握了病害成因并制定了科学合理的治理措施，主要结论及后续施工建议如下：

第一，运营线地铁车站和轨道结构变形监测数据较好地反映了换乘线接驳施工过程中结构物的沉降变形情况，为运营线局部道床上拱病害成因机理分析提供了直接、可靠的依据。

第二，车站结构南北两侧的基坑开挖卸载、运营线与换乘线连接段拆除地下连续墙和主体结构墙，是引起地铁运营线轨道发生局部较大隆起变形的主要原因。

第三，制定了道床结构加固和轨道状态调整两阶段治理方案，可为后续开展现场施工治理提供有力保障。

第四，施工治理过程中应严格控制灌浆工艺，在实现道床、结构加固的前提下，保证灌浆后不引发道床二次上拱。

第五，轨道状态调整过程中应严格按照地铁运营部门相关轨道几何形位管理办法，细化轨道状态调整现场施工作业指导书。