城市轨道地下线整体道床渗水、冒浆病害(灌浆)整治方法

2021年2月25日00:00:39
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摘 要:

城市轨道交通轨道结构系统是列车运行的基础,此系统由道床、轨枕、扣配件及钢轨组成,目前城市轨道交通地下线基本上采用混凝土整体道床结构,此结构因强度高、使用寿命长而被广泛应用。道床以上部分是安装构件,后期维修保养及更换相对较为容易,但整体道床浇筑成型后一旦发生质量问题,整改起来将十分困难。

一、城市轨道地下线整体道床质量问题现状及类型

1、地下线整体道床病害问题现状

目前国内城市轨道交通总运营里程超过2300 多公里,其中普通整体道床结构占轨道结构的80% 以上。通过调查得知,在广州、重庆等城市的城市轨道交通地下线均出现了整体道床局部病害问题。

2、整体道床病害问题分类

按照目前发现的病害问题统计,整体道床病害可分为以下三种类型:一是道床两侧水沟破损、冒浆;二是水沟与道床接触部位离缝、翻砂;三是整体道床伸缩缝位置及轨枕与整体道床连接部位冒浆等现象。其中水沟与道床离缝严重部位可达5cm,整体道床局部晃动,严重影响列车的运行安全。

二、运营线整体道床质量问题的原因分析

1、造成运营线整体道床质量问题的根本原因

经过对比整体道床出现病害的区域、地段等相关因素,归纳总结发现,整体道床病害基本出现在南方地下水系发达城市,且均在地下线。同时根据对现场实地调查,认为造成整体道床病害的根本原因为水及水的运动对混凝土的侵蚀。

2、施工工艺及结构设计原因

经过调查发现,出现病害的整体道床混凝土浇筑时分为两个阶段,首先浇筑道床部分混凝土,然后浇筑水沟部位的混凝土。这种施工不可避免的造成了整体道床混凝土与水沟混凝土之间存在施工界面。同样,在整体道床结构中,水沟与道床本体连接部位从结构尺寸来讲最为薄弱。这两种情况造成整体道床本体与水沟部分无论是从成型后的受力还是施工都存在薄弱界面。这是水沟与道床连接部位出现缝隙、翻砂,整体道床两侧水沟出现破损、冒浆的原因之一。

3、施工技术及组织管理原因

3.1 隧道底板渗水、漏水、积水,清理不干净。整体道床施工通常是隧道施工完毕且验收合格后进行的,整体道床混凝土浇筑施工环境要求隧道底板干净,无渗水、漏水、积水。但地下工程渗、漏水历来是地下工程施工的难点之一,加上隧道光线暗、灰尘多,检查困难,整体道床轨排及钢筋绑扎完成后对隧道底板杂物及积水清理困难等原因,导致在施工前很难确保隧道底板无渗水、积水、浮浆等。这将造成道床与隧道底板连接部位出现缝隙。通过长时间的运营,道床及隧道底板间将出现空隙,水将渗入空隙,经过车辆动载的作用,水将在空隙中形成运动,进而侵蚀道床及水沟混凝土,这是轨枕与整体道床连接部位冒浆,整体道床两侧水沟出现破损、冒浆及整体道床伸缩缝位置冒浆的重要原因之一。

3.2 混凝土浇筑过程振捣不到位。地铁隧道整体道床施工过程中,施工作业面狭小,照明条件不良,施工监控不到位等原因造成整体道床浇筑过程中个别位置振捣不到位,在整体道床结构中出现气泡、孔洞等混凝土质量病害。运营后,水通过混凝土中微小的缝隙流入到这些病害部位,造成了冒浆等现象。

3.3 整体道床混凝土强度未达标,过早加载。目前城市轨道交通隧道内整体道床施工除了下料口附近可采用泵送方式浇筑外,其余混凝土等施工原材料均需要通过轨道车运输至施工现场,这种工艺及施工环境决定了浇筑不久的混凝土需要承受一定的荷载。按照规范要求应该在道床混凝土达到设计强度70% 才能加载。虽然建设、施工等相关单位严格要求,但很难全天候监管到位,造成个别部位道床混凝土在强度未到达要求时就承载,导致道床混凝土在未达到强度要求时加载,产生了微小的损伤甚至是裂纹。

4、运营养护原因

通过调查得知,道床发生病害地段都是水沟水流不畅,积水较多部位,积水中含有碳酸盐等可侵蚀混凝土的物质。及时清理水沟能避免水沟中积水,减少水对整体道床的侵蚀,防止水渗入整体道床局部裂缝,对寿命整体道床的延长有很大的帮助。

三、质量问题的处理方案

整体道床病害最根本的发生原因,处理整体道床病害最终目的就是将水从病害部位排除,并填充、密封病害部位的空洞、裂纹、破损等,严重部位应该加强整体道床与隧道结构的连接,使其重新成为整体。应根据整体道床病害的发生部位及严重程度,分类别的制定处理方案。

1、道床两侧水沟破损、冒浆病害处理方案

1.1 针对道床两侧水沟破损、冒浆病害,主要采用注浆封闭裂缝,和做好水沟修复的方案。施工流程如下:破损部位清凿→水沟与道床接触部位钻孔→开槽→埋置灌浆管→灌注化学浆液(多次灌注)→灌注饱满→封口。

1.2 水沟修复前先对两侧水沟内淤泥、杂物等进行清理。清理完成后沿水沟与道床接触部位钻孔,孔径φ8~10mm,孔深150mm,孔距300mm ~ 350mm,埋设灌浆管,具体见图一。在水沟与道床接触面位
置原道床范围进行清凿,清凿深度约50mm。

城市轨道地下线整体道床渗水、冒浆病害(灌浆)整治方法

图1 注浆管布置示意图

1.3 清孔、清槽,对清凿槽面部位、破损水沟采用快干水泥封闭,将埋设好的灌浆管密封与混凝土内,水沟修复时,水沟底与线路坡度保持一致,确保排水畅通。

1.4 水沟修复完成后通过埋设好的灌浆孔向道床外侧灌改性环氧浆液(如灌浆时无压力,说明道床底部空洞过于严重,需先灌注32.5R 快干水泥浆,待出现压力后再灌注改性环氧浆液)。灌注时先采用改性环氧浆液(缓凝型);待灌浆结束后24 小时后进行二次灌注。二次灌注时采用改性环氧浆液(快凝型),灌浆压力为0.6 ~ 0.8MPa。如二次灌注后仍未达到压力,应进行三次灌浆,如此反复直至达到灌浆压力,且浆液无法压入道床范围内为止。

2、整体道床变形缝位置冒浆处理方案

2.1 针对整体道床变形缝位置冒浆采用填充密封的方案进行处理,施工流程如下:止水,修整变形缝槽口基面→嵌填变形缝缝体背衬材料→缝体嵌填遇水澎涨止水条和氯丁速凝水泥→聚氨酯密封胶→涂刷氯丁胶。

2.2 首先清理变形缝内杂物, 并止水整修变形缝槽口, 槽深250mm,槽宽需按现场实际情况而定,一般为20mm ~ 22mm 左右,要求槽口两侧平整,并清理槽内灰尘砂泥。

2.3 变形缝缝体内嵌入膨胀止水条和聚氨酯密封胶进行密封处理,要求嵌填表面平整,两侧粘贴紧密。

3、轨枕与整体道床连接部位冒浆处理方案

3.1 轨枕与整体道床连接部位冒浆采用注浆封闭的施工方案。施工流程如下:清理开裂掉块→布孔→埋注浆嘴→封缝→灌浆→闭浆、待凝→拆除灌浆管→出清建筑垃圾、恢复饰面。

3.2 首先对现场存在开裂和掉块的道床进行清理,务必保证现场的干净整洁,以便于观察注浆后浆液的流动。

3.3 道床枕木空响部位钻孔布置:根据勘缝结果,张开度大于1mm裂缝采用骑缝钻孔,反之,采用斜孔布置。骑缝孔,孔距35~40cm,孔径8mm, 孔深25mm; 采用斜孔布置, 孔深25cm; 斜孔, 孔距30~35cm,孔径8~10mm,倾角为60°,钻孔应按照裂缝宽度以及现场注浆情况适当增加或减少孔数量。注浆孔位置示意图如图2。

城市轨道地下线整体道床渗水、冒浆病害(灌浆)整治方法

图2 注浆孔位置示意图

3.4 采用压力风清槽,必须清理干净,然后埋入注浆嘴,要求压贴紧密。个别枕木端头存在较大面积的掉块时要求在封缝的过程中补全修整完善。

3.5 首先采用环氧灌注,在灌浆过程中,不起压或其他特殊情况,采用注浆压力0.2MPa。注浆时将邻孔敞开,以利排水、排气,浆液扩散充填。然后继续采用环氧进行灌浆,直至达到灌浆压力0.3MPa,持续5min,灌浆结束。

3.6 当灌浆压力达到规定压力时,持续5min,灌浆结束,封闭灌浆管待凝。

3.7 4 ~ 7 天后拆管,出清建筑垃圾,做孔口饰面处理。

4、水沟与道床接触部位离缝、翻砂处理方案

4.1 针对水沟与道床接触部位离缝、翻砂,因病害比较严重,在列车不断运行的过程中,整体道床产生微量变形与复位,在缝隙内水形成了呼吸循环,因此采用锚杆加固、注浆封闭的施工方案处理。

4.2 施工流程如下:抽芯检查→道床布置灌浆孔→锚入专用空心锚杆→密封锚杆及灌浆孔→压水试验→灌注水泥浆液→打开并清理灌浆孔→灌浆孔二次封孔埋管→灌注I 序排灌浆(重复)→灌注II 序排灌浆(重复)→灌浆饱满→拆除灌浆管和表面修复。

4.3 在道床加固处理施工前先对道床两侧水沟离缝、翻砂严重部位进行抽芯,判断该部位道床与隧道底板粘结状况。以确定是否需要增设锚杆。对于道床离缝较轻微地段,可仅进行灌浆处理。在施工中将所使用的专用锚杆替换成灌浆管即可,其他施工工序与锚杆加固相同。

城市轨道地下线整体道床渗水、冒浆病害(灌浆)整治方法

图3 锚杆位置示意图

城市轨道地下线整体道床渗水、冒浆病害(灌浆)整治方法

图4 道床注浆孔及锚杆泡面图

4.4 在道床两轨道间布灌浆孔, 分Ⅰ、Ⅱ 序灌浆排, 孔径φ30mm~32mm,孔距450~500mm,采用梅花式布注浆孔,现场钻孔深度需现场取样确认,孔深在进入道床底板10~15cm(不能钻穿防水层),要求清渣清孔。将专用空心锚杆锚入所钻孔洞内,锚杆直径φ300mm,长度为550mm,一般锚入隧道底板内100~150mm。孔位及剖面图见图3、图4。

4.5 每10~15m 利用空心锚杆进行压水试验,如压水时无压力显示,应进行32.5R 水泥灌浆,注浆压力达到0.4~0.5MPa 后重新注环氧,水泥浆水灰比d=1:1。水泥灌浆完毕后清理灌浆孔,并进行改性环氧浆液灌注,直到灌浆压力达到0.6~0.8MPa(持压时间不小于5 分钟)。首次灌注时采用改性环氧浆液(缓凝型),首次灌浆24 小时后进行二次灌注,二次灌浆采用改性环氧浆液(快凝型)。首次灌浆及二次灌浆,灌浆顺序均要求先进行Ⅰ序排灌浆,后Ⅱ序排灌浆,依孔序进行。在二次灌浆24 小时候进行再次检查,如出现压力不足,浆液仍能够压入灌浆孔内,则说明仍未达到完全填充,应进行三次灌浆,直至填充充实。

4.6 待浆液填充完满,灌浆达到压力标准且浆液无法进入灌浆孔后,闭浆待凝,2 天后进行拆管和表面修复。

四、结束语

城市轨道交通整体道床病害的发生是各种综合因素造成的,如何避免整体道床病害的发生是首先要关注并解决的问题。随着我国建筑行业的发展,建筑行业从设计、施工到运营的监管机制将越来越完善,同样行业理念也将趋于理性化,相信整体道床病害也将会越来越少。但病害整治技术作为一种延长产品使用寿命的手段将会一直存在,也将会得到更大的发展。

文章来源:

出处:城市建设理论研究 2015, 5(13)

文章:《城市轨道地下线整体道床病害整治技术研究》 赵紫京(中铁一局新运工程有限公司 陕西省咸阳市 712000)

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