长大隧道内整体道床病害产生原因及整治方法

[12-11 16:59:40]   来源:http://www.tmgc8.com  隧道工程   阅读:3935

摘要:随着整体道床在隧道内的广泛应用,其养护方法越来越受到重视,特别是在长大隧道内,由于其特殊的环境更使得施工难度加大,在此我们将隧道整体道床重点病害如整体道床下沉、整体道床拱起等病害的产生原因及整治方法做一介绍。     关键词:桥梁工程论文,隧道,整体道床,病害,整治方法     1整体道床病害类型     整体道床病害主要有三种类型:一是混凝土道床下沉破损;二是混凝土道床上鼓破坏;大部分整体道床病害属于这两种,并且出现道床下沉或上鼓,发展将十分迅速,极易危机行车。第三种是道床混凝土受地下水腐蚀。这种腐蚀性不仅威胁道床本身,而且对隧道衬砌也同样造成破坏。此外,整体道床个别支承块松动,支承块承轨槽压溃,挡肩破损、整体道床裂纹等次要病害也时有发生。     2整体道床病害原因分析     (一)地下水对道床基底浮碴的浸泡和冲刷     整体道床是弹性基础上承受列车动载反复作用的受弯构件,如果改变了道床的支承情况,道床混凝土就可能开裂破损。整体道床的病害地段大部分位于地下水位高和水压大的局部区段。当地下水位高出隧底表面时,隧底受地下水长时间的浸泡,压力水则从结构的施工缝隙中流出,同岩上的细小颗粒或施工中残存的浮碴结合,形成了翻浆冒泥的现象。其结果造成道床基底局部空洞,道床下沉,随之发生道床开裂。     (二)整体道床结构形式与复杂的水文地质条件不相适应     整体道床铺设初期,多采用中心水沟式,道床由素混凝土灌注而成。这种结构形式可提高边墙的设计标高,节省开挖圬工量,造价低。在地下水发育,水位高或基底软弱区段,这种型式的整体道床易受基础变形的影响而发生病害。     3修复整体道床的施工方法     常用的修复整体道床的方法有以下三种:     (一)道床基底换填     换填法对行车干扰小,能充分利用原有道床,施工工艺简单,作业量少,是一种较好的整治方法。     1.适用范围     混凝土道床较完整,厚度不小于35cm或原设计厚度;基底软弱层(浮碴或风化层)较厚,一般在30cm左右;基底围岩坚实完整。用于中心水沟整体道床病害整治较为适宜。施工时可将水沟底部打掉,使道床轨下部分成为单独分离的两块,以便于道床的顶起或横移。     2.注意事项     基底换填之前应首先做好排水设施,使基底表面干燥无水。施工时,需将换填部分的道床顶起,应尽量不影响相邻两侧轨道的轨距水平。如发现相邻两侧道床下有空隙,可辅以压注水泥浆填充。     (二)整体道床翻修     1.适用范围     整体道床破损严重,或厚度不足,基底翻浆冒泥等病害严重地段。     2.整体道床的加强措施     (1) 加厚道床     当道床基底坚实,排水设施完善的情况下,原整体道床强度不足,则可采用加厚道床的方法,因为此法简单易行,根据需要,还可提高道床混凝土的标号。     (2) 在道床混凝土内增设钢筋     基底不坚实,或道床通过断层破碎带,溶洞等地质不良地段,可增设道床断面的配筋,此法施工较简便,是整治中常用的方法。     (3) 加设仰拱     基底软弱,或根据围岩类别判定必须修建仰拱的,在翻修整体道床时,应首先加设仰拱,其结构按隧道设计的规定办理。为此,要根据具体情况确定施工方案并组织施工。     (4) 采用纤维混凝上     近年来,纤维混凝土已开始普遍应用,用来灌注整体道床对运营线道床的整治具有特殊的优越性。     (三)压注水泥胶浆     1.适用范围www.tmgc8.com     整体道床比较完整;道床下的空隙较多,残留浮碴松散,空隙率大,或者浮碴较密实,周围有一定的空隙;这些情况都可采用压浆法.在压浆前,基底面上的流动水必须清除。根据实施经验,压注水泥胶浆的方法可以单独作为一种整治的方法,也可以作为上述两种整治措施的辅助方法。     2.水泥胶浆的性能要求     整治整体道床病害所用胶浆应具有以下性能:     (1) 凝固快。因存在地下水的作用,浆液应能在瞬间凝固。     (2) 早期强度高。因整修往往在列车间隔时间进行,为此要求浆液固化后能有足够的早期强度,以承受列车荷载。     (3) 可灌性要好。浆液既要有足够的强度,又要有适当的流动度,才能较好地溶入岩石的细微裂隙内。     (4) 凝固体耐腐性高。保证凝固体有相当的耐久性。     4整体道床其他病害的整治方法     (一)整治松动支承块     1.填充环氧树脂砂浆     卸下松动支承块上的联结扣件,取出轨下胶垫,在相邻支承块间用木楔支垫好钢轨,使松动支承块不承受列车荷载。沿支承块四周凿槽,宽度不小于5cm,深度略低于支承块底面。槽凿好后要用钢丝刷刷去陷在支承块四周的泥污油垢,并用高压风、水冲洗干净,再用棉纱将槽中余水擦干。     2.压水试验     待砂浆凝固后,进行压水试验(压力控制在0.2~0.4MPa),目的在于观察通路贯通情况,检查填补质量,清洗排水通道和支承块底部裂纹中的泥浆,根据进水情况还可估算所需压浆液量,压水后用高压风吹出通路中的水分。     3.压注化学浆液     先将环氧树脂稍加热,依次把丙酮,醇叉丙嗣加入,搅拌均匀,最后加入乙二胺,再进行搅拌。从一个注浆管开始压注,至其它管孔或孔口冒浆后用木塞塞紧,继续压注2~3分钟,如发现道床混凝土有微小冒浆或气泡时,还可再压2~3分钟,直至压力表突然上升时停止压浆。当发现有的注浆孔或孔口不冒浆时,则应在该孔进行补压。     4.养生,恢复线路     对填充的砂浆应进行洒水养生,防止砂浆开裂。当浆液达到设计强度后,即可拆除相邻支承块间的木楔支垫,放好轨下胶垫,安好扣件,拧紧螺栓,检查轨距水平。     (二)更换支承块     1.在要更换的支承块两边的相邻各3、4个支承块承轨槽内放入预制的lcm厚垫片,以使轨道局部抬高,并将两边轨顶顺坡做好。     2.用楔形木块塞入要更换的支承块与相邻支承块之间的混凝土道床上,以支承钢轨。     3.凿槽将更换支承块取出,清洗基坑,按设计位置挂新支承块,此时,应注意在承轨槽内垫上与相邻支承块承轨槽内相同厚度(1cm)的垫片,上好扣件,拧紧螺栓。     4.在列车间隙时间灌好砂浆,抹平面层,待初凝后,取下新支承块承轨槽内的垫片和轨下胶垫,不使新支承块受力。     (三)修补支承块挡肩     支承块挡肩脱落的原因很多,如施工碰坏,扣件号码过大,安装不当,支承块水平不好,受力不均匀,个别支承块强度不足,挡肩漏筋,支承块锚固位置不当,维修方法不当造成损坏,施工中支承块位移,一侧承轨槽尺寸不足等,都会造成挡肩脱落。     (四)整体道床的裂纹修补     从维修观点出发,整体道床裂纹可分两类:     第一类是横向裂纹,宽度较小,一般在1mm左右,这类裂纹形成的原因是由于混凝土收缩,温度变化,基底的软硬不均和施工问题等。这类裂纹一般不显著发展,不会形成病害。     第二类是由于基底的变形引起的裂纹,一般较宽,常达数mm以上,裂纹发展较快,往往是道床病害的开端,这类裂纹纵横向都有。     参考文献www.tmgc8.com     [1]范霆.《铁路整体道床-设计、施工和保养》.中国铁路出版社,1990,页码(P136-P154)     [2]王其昌.《高速铁路土木工程》.西南交通大学,2009年3月,页码(P271-277)
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