1.中国铁路设计集团有限公司 天津市 300140
摘要：随着地铁服役时间的增长，隧道内整体道床的病害陆续暴露出来。整体道床混凝土与主体结构混凝土分离脱空是最常见的道床病害形式之一。本文结合某沿海城市地铁小半径曲线整体道床板严重脱空、开裂等病害治理实例进行分析总结，得出以下结论与建议：（1）重视整体道床的日常检测，保持定期检查；（2）强化对施工质量的把控，切勿一味盲目追求工期；（3）本次施工作业消除了道床病害，达到了修复破损排水沟、治理道床脱空、修复道床裂缝的目的，取得了良好效果，可为今后优化设计和类似病害治理提供有益借鉴。
关键词：地铁；整体道床；病害
Analysis and Treatment Measures of the Monolithic Bed’s Separation and Crack in Subway
HUO Xinwei
Abstract With the increase of subway service time，the defects of the monolithic track bed in the tunnel are exposed one after another.The separation and void of monolithic ballast concrete and main structure concrete is one of the most common defects of ballast.Based on the analysis and summary of the treatment case of serious void and crack of the whole track bed slab on the small radius curve of a coastal city subway，the following conclusions and suggestions are obtained：（1）Pay attention to the daily inspection of the the monolithic bed and maintain regular inspections；（2）Strengthen the control of the construction quality，and do not blindly pursue the construction period；（3）In this project，the defects of ballast bed are eliminated，the damaged drainage ditch is repaired，the void of ballast bed is treated，and the cracks of ballast bed are repaired，and good results are achieved，which can provide useful reference for the future optimization design and similar diseases treatment.
Key words Subway，Monolithic Bed，Defect
Author’s address China Railway Design Corporation，300140，Tian jin，China
在过去的几年，地铁作为城市交通的代表，一直处于建设热潮之中，多个城市的地铁线路网也在不断拓展。大多数地铁为了尽可能降低对附近居民建筑物的影响，选择地下敷设的方式。而整体道床具有稳定性高，平顺性好，耐久性强，维修工作量少，较少隧道净空等优点，因此在地铁隧道中被广泛采用。
但随着地铁服役时间的不断增长以及养护维修的缺失，隧道内整体道床的病害陆续暴露出来。其中，整体道床混凝土与主体结构混凝土分离脱空是最常见的道床病害形式之一。对此，我国不少学者进行了深入探讨。季响、陈秋介绍了采用钢支墩，在不停运情况下利用天窗点对断裂及脱空道床进行置换改造的施工方法[1]。赵振江、乔小雷根据南京地铁整体道床病害的现场调研与运营经验，提出了对整体道床病害的评价系统和病害治理的相关建议[2]。于春华从分析整体道床病害产生原因入手，在总结了表面涂膜法、压力注浆法、开槽修补法等传统方法的基础上，提倡结合铁路建筑行业的先进技术，积极采用如低压注浆补缝技术、炭纤维加固技术的新材料、新技术、新工艺[3]。郑保才、张俊兵等针对某长大富水隧道在运营过程中整体道床与隧道的张合现象，对病害的产生原因进行了分析，并采取合理的治理措施加固了病害区域，确保铁路线路的安全行车[4]。虽然针对道床脱空病害已然有了诸多研究，但即使同一种病害，由于地理区域、线路条件的不同，其产生的机理以及整治办法也不尽相同。
本文结合某沿海城市地铁小半径曲线整体道床板严重脱空、开裂等病害治理实例，进行了病害产生原因及治理难重点的分析，进而总结提出了相应的整治措施，可为今后优化设计和类似病害治理提供有益借鉴。
1 工程概况
道床病害发生于某沿海城市地铁下行线，病害区段紧邻车站，长度约18米，位于半径300米、超高120mm的小半径曲线内，具体位置详见图1。道床类型为一般矩形整体道床，采用C30混凝土，轨道结构高度为560mm，道床宽度为2400mm。水沟采用两侧排水沟，宽200mm，沟底距轨顶面450mm。
病害发现源于司机报告列车通过时出现低头现象。经进一步踏勘发现，此处整体道床严重脱空（30～70mm），侧水沟严重破坏，且道床底部存在大量积水。同时整体道床曲线内股边缘存在长1.8m的纵向裂纹和长0.8m的横向断缝，并出现严重露筋。
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图1 道床病害区域平面图
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图2 道床板与结构底板严重脱空
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图3 整体道床严重开裂
2病害分析
下面将对本次道床脱空病害的产生原因和治理作业的重难点进行分析，进而制定相应有效的治理措施。
2.1产生原因分析
通过翻查施工影像资料发现，整体道床浇筑过程中存在带水作业的现象，严重影响了混凝土的性能。道床板与结构底板分开浇筑，二者的施工缝本就是结构中的薄弱环节。加之带水作业，再次弱化了结合面的强度，为道床脱空埋下诱因。
其次，沿海地区地下水资源丰富。经分析，本区段有大量水底板施工缝冒出，导致隧道内常期湿润，甚至部分地段道床一直处于积水浸泡的状态。随着时间增长，冲刷效果的累积，逐渐破坏了水泥水化产物稳定存在的平衡条件，导致道床混凝土性能下降，裂缝越来越宽[5]。
除此之外，列车通过病害区域，会引起整体道床的强烈振动，进而加剧水在空隙中的流速，增强水的冲蚀作用。在这种长期、高频的动载作用下，空隙逐渐扩大，最终形成大面积脱空。
2.2重难点分析
本次施工作业存在以下难点：
（1）施工作业不得影响次日地铁正常营运。因此，胶凝材料应具有快硬性特质，并且施工需要在夜间天窗点内完成，对施工组织计划的精细程度提出了更高要求。除此之外，现场需要专人负责每日清场检查，确保无施工机具、材料遗落在轨道范围，以保证次日行车的畅通与安全；
（2）道床病害程度大。常规脱空病害采用植筋注浆、修缮表面的治理措施[6][7][8][9]。但本次道床板在脱空高达70mm的同时，还存在多处严重开裂、钢筋外露以及部分混凝土强度不足的问题，仅对道床板表面进行修缮显然是远远不足的。但考虑本线施工期间不停运，道床板拆除重做的施工难度大，运行风险高，所以基于以上诸多情况，本次作业采用排水沟及两侧混凝土部分拆除重做，中间道床板采用严格注浆修补的方案；
（3）病害区域位于小半径曲线。因此在采取降速应急措施的同时，需考虑过超高不得大于30mm [10]。并且考虑到列车通过曲线时，道床将承受横向力，为防止道床失稳，排水沟应分段拆除，并且坚持道床板早植筋的原则。
3治理原则及措施
本次治理目标有：修复破损排水沟、治理道床脱空、修复道床裂缝。具体工艺流程为：引排水-破除排水沟-探明脱空范围-植筋锚固-注浆填充-修复道床。
3.1引排水
首先将病害区域的地下水隔离，保持作业面干燥清洁。本次病害区段位于两个废水泵房之间，详见图1所示，通过堵截排水沟，将上游水引入车站废水池内，下游水自然汇入区间废水泵房，接着利用吸水海绵除去剩余水分。
3.2破除排水沟
鉴于部分排水沟破损严重，已超出修复范围，因此本次治理作业将对排水沟及两侧部分进行破除重做。但病害区段位于小半径曲线上，道床承受较大的横向力，贸然将排水沟全部破除，会产生轨道失稳的风险，于是本次作业将对排水沟进行分段破除。
3.3查明脱空范围
道床两侧破损排水沟已经拆除，通过现场观察的方法，进一步确认道床板与结构底板间脱空的范围。
3.4植筋锚固
锚固孔孔深600 mm，孔径35 mm，植入Φ28的钢筋作为锚杆，并注入锚固剂，使锚杆与结构有效粘接，将道床板与仰拱填充层锚固在一起。锚固孔沿道床板两侧布置，分两排设置，单排纵向间距0.6 m，详细可见图4所示。
3.5注浆填充
在水沟破除位置，沿纵向间隔 1.2 m埋设泄压孔；注浆孔设置横、纵向间距800 mm，详细见图4所示。注浆孔孔深350-400 mm，孔径14 mm。注浆前首先将脱空部位混凝土表面凿毛，然后用聚合物水泥砂浆将离缝间隙进行封闭。清孔之后，在指定位置安装注浆针头，注入改性环氧树脂浆液。根据现场锚杆抗拔力验算，注浆压力采用0.2 MPa，并要求两次以上重复注浆，达到注浆压力后恒压5 min，直至浆液充满脱空间隙以及道床裂缝[11]。
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图4 泄压孔、注浆孔和锚固孔平面布置图
3.6修复道床
按照原设计水流方向设置排水沟坡面，采用聚合物水泥砂浆恢复排水沟，严禁出现反坡，确保排水通畅。
排水沟恢复完成，待聚合物水泥砂浆强度达到20MPa后，在排水沟与道床接洽面采用聚氨酯防水涂料进行防水处理。
最后，在浆液注满裂缝的前提下，对表面进行修缮处理。
4治理效果
经现场观察，注浆后，支撑孔和道床板裂缝均有浆液溢出，道床离缝内浆液填充密实。并且经尺寸测量、钻芯取样以及抗压强度测试，结果显示试样强度以及轨道几何尺寸均满足要求。道床拍打张合现象和排水沟出水现象消失，本次整治作业取得良好的效果。
5结论与建议
（1）整体道床有整体性强，维修量少的优点，但这并不意味着可以松懈对它的日常监测。整体道床的好坏与行车安全息息相关，应保持定期检查。
（2）强化对施工质量的重视，以及对施工环节的把控。如果现场不具备施工条件，应积极沟通协调，切不能一味的盲目追求工期，而忽略施工质量。
（3）引排水、破除排水沟、探明脱空范围、植筋锚固、注浆填充和修复道床一系列措施消除了道床病害，达到了修复破损排水沟、治理道床脱空、修复道床裂缝的目的，取得良好效果，为今后优化设计和类似病害治理提供有益借鉴。
（4）在小半径曲线作业时，切不能忽略列车行驶过程中产生的横向力，坚持先植筋后注浆，坚持排水沟分段拆除，时刻确保列车行驶安全。
（5）植筋锚固与注浆填充措施在整个道床治理过程中，是极为重要的环节。如注浆压力过大，超过锚固承受的限制，则会导致道床拱起，产生二次病害；如注浆压力过小，则导致浆液填充不密实，无法达到治理的效果。本次治理工程采用改性环氧树脂浆液，并通过现场锚杆抗拔力结果验算，本次工程采用0.2MPa的注浆压力，取得良好效果。
参考文献：
[1]季响，陈秋.地铁运营期道床板断裂及脱空整治技术分析[J].工程技术研究，2019，6：84-85.
[2]赵振江，乔小雷.地铁隧道整体道床病害机理及防治措施[J].城市轨道交通研究，2014，12：98-100.
[3]于春华.城轨交通整体道床病害及整治[J].铁道工程学报，2008，12：83-86.
[4]郑保才，张俊兵，继明等.富水隧道整体道床及隧底病害治理技术研究[J].铁道工程学报，2015，1：110-114.
[5]程学武，董静.隧道内整体道床的破裂原因分析及整治[J].铁道工程学报，2009，5（5）：64-68.
[6]马天文.EAA环氧材料在地铁营运线路道床病害治理中的应用[J].中国工程咨询，2014，12：45-47.
[7]薛再兰.乌鞘岭隧道整体道床病害原因分析及处理[J].铁路标准设计，2017，1：85-89.
[8]杨明辉.城市轨道交通整体道床沉降修复技术[J].铁道标准设计，2016，2：23-28.
[9]董明.高速铁路无砟轨道底座板整体抬升方案设计及试验研究[J].铁道标准设计，2015，5：60-64.
[10]中华人民共和国住房和城乡建设部.地铁设计规范：GB 50157—2013[S].北京：中国建筑工业出版社，2013：46.
[11]陆士良.锚杆锚固力与锚固技术整治[M].北京：煤炭工业出版社，1998.