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【文章摘要】
运营线铁路隧道普遍存在基底下沉、脱空及翻浆冒泥等病害，直接影响了列车的安全运营和结构的使用寿命。由于铁路隧道内作业天窗时间短、空间小，对基底注浆材料的早期强度要求高。基于此，以侯月线杨树庄1#隧道基底病害整治工程为例，提出了一种新的隧道基底灌注高分子材料与中空螺旋式锚杆相结合的锚注一体化病害整治方案，形成了一套新材料与新设备相配套的施工工艺，提高了基底结构的承载能力，改善了结构的受力性能，取得了良好的整治效果，可为类似工程提供参考。
【关键词】
铁路隧道;基底病害;高分子材料; 锚注一体化
中图分类号：TU375.4 文献标识码：A
在运营线铁路隧道病害整治工程中，基底下沉、脱空与翻浆冒泥等病害是常见的隧道病害类型，这直接影响着轨道结构的承载力和稳定性，将严重影响铁路运输的行车安全。但由于病害整治工程天窗时间短且不连续，施工难度大，对基底加固材料的早期强度要求较高。因此，如何在有限的天窗点内完成基底病害整治施工，且不影响点闭后列车的正常运营是铁路隧道基底病害整治的关键。
1 工程概况
侯月线杨树庄1#隧道，中心里程为95km+988m，隧道全长1665m，为单线电气化隧道，线路为有砟道床，铺设60kg/m无缝钢轨，道床两侧设置有排水沟。
隧道穿越区地层为全新统砂粘土和上更新统，中更新统黄土质砂粘土，下伏上二迭系页岩夹砂岩，及2-3层凸锈体状铁矿。隧道内地下水类型主要为第四系孔隙 潜水和基岩裂隙水。
2 病害特征及成因分析
该隧道在95 km +700 m ～800 m范围内道床两侧翻浆冒泥现象明显，并且出现严重的基底脱空现象，引起道床不均匀下沉，严重危及行车安全，总体分析，铁路隧道出现基底病害现象，主要有以下几个成因。
2.1 列车荷载
隧道长期有超重列车通过或线路基底存在老化现象时，基底与基岩无法有效粘结共同变形，基底的受力状态将会发生改变，横向约束力大幅度下降或消失，竖向约束力只存在很小的一部分，从而使得基底底部一部分处于悬空状态，其所承受的正应力及切应力都会大幅度增加，最终会导致隧道基底出现脱空及翻浆冒泥现象。
2.2 道床虚渣
在隧道建设过程中，如果基底清理不彻底而留有虚渣时，将会影响道床的整体性。此时由于虚渣的存在，基底与基岩之间无法有效黏连而共同受力而发生变形。久而久之，基底将发生脱空和翻浆冒泥的现象。
2.3 地下水侵蚀
山体的基岩裂隙中，经常会有地下水的存在。在常年地下水的冲刷作用下，基底的细小颗粒被带走，裂隙逐渐增大。地下水使得基底产生孔隙水压力。
2.4 耦合作用
基底发生脱空和翻浆冒泥病害是多因素耦合作用的结果。
若基底出现虚渣并同时存在地下水侵蚀和长期的列车荷载，地下水在荷载作用下会出现抽吸现象，导致地下水对基岩的侵蚀加剧。地下水的侵蚀，使得细小的颗粒被冲走，基底的虚渣孔隙会逐渐增大。久而久之，出现恶性循环，基底的翻浆冒泥和脱空现象加剧。
3 基底病害整治方案
3.1 加固材料
TK-SGT加固材料是一种改性聚氨酯胶凝高分子材料。该加固材料与其他材料相比具有胶结强、憎水性、凝固快、强度高、黏度低、无污染等特点。
3.2 施工设备
基底病害整治的施工设备主要包括： W-265柴油空压机、2ZBQ—8/12型气动双液注浆泵、凿岩机及相关配件和工具。
3.3 施工工艺及流程
隧道基底病害整治需要快速高效进行，以免影响点闭后列车的正常运营，其一般流程为放线扒砟、钻孔布管、基底注胶、拆洗注浆部件
3.3.1 放线扒砟
施工时，按设计图纸进行注胶孔位置放线。注胶孔在轨枕间沿轨道纵向梅花形布置，间距控制在1.0m到2.0m之间。
为方便注胶孔的成型，需要在布设注胶孔的位置进行扒砟处理。扒砟深度至道床底部，后埋设直径为150cm的PVC管，并及时将道砟捣固密实。
3.3.2 钻孔布管
注浆钻孔可垂直打入脱空层，也可沿倾角45°方向打入。钻孔深度可根据现场实际情况確定，一般打入破碎脱空层即可。
注胶管采用合金麻花钻型注浆管，直径为φ20mm，管壁梅花形设置为φ10mm的溢浆孔，间距15cm。
合金麻花钻型注浆管伸入钻孔以后，需要用棉纱和堵水剂对孔洞进行封孔处理。封孔结束后，安装注胶快速接头，并做好保护。
3.3.3 基底注胶
注胶孔成后即可进行基底注胶加固作业。基底注胶采用2ZBQ—8/12型气动双液注浆泵。其主要施工工艺流程：现场材料混合实验、注浆设备组装 回料测试并调试胶液、注胶作业、施工材料和设备离场。
3.3.3.1现场材料混合实验
提前取TK-SGT加固材料A、B同等份，进行强度测试，若强度满足要求，可继续下一步操作;若不满足，需查找原因，核实材料的质量。
3.3.3.2注浆设备安装
依次将空压机、注浆泵、注胶软管A、B、搅拌管、吸料软管、出料管等依次安装连接。
3.3.3.3回料测试并调试胶液
（1）提前对注浆设备进行测试，若A、B两高压橡胶钢丝软管均出料顺畅，可进行下一步操作，若出料不顺畅，则需调试活塞筒，必要时采取向吸料软管内灌料的方式辅助吸料，直至达到流量等同均匀。
（2）观察高压橡胶钢丝出料软管中流出胶液的色泽。若流出胶液的颜色以均匀、乳黄白色为宜，可进行下一步操作;若不能，应立即停止调试，采取增加搅拌管、增长胶液流动管等措施，直至流出胶液的色泽满足要求。
3.3.3.4注胶作业
（1）将注胶管的末端与现场事先布置好的预留注胶管用快速接头用U型销相连。
（2）轻轻开启气动阀门，开始正式注胶。注胶时，记录压力表的初始读数。用红外线水平激光仪和角尺进行实时观测，记录注胶作业范围内的轨枕变化。
（3）在注胶作业过程中，如果出现注胶压力超过0.5MPa、溢胶口溢胶、基底排水沟流胶、轨枕抬升超过1mm、两侧钢轨出现超过1mm的高差、一个注胶孔的时间超过测量估计时间等情况之一，应更换注胶孔：
3.3.3.5施工材料和设备离场
施工结束后，拆卸注胶设备和配件。清理注胶现场的施工垃圾，在天窗点结束之前，快速离场。
3.3.4拆洗注浆设备部件
在注浆施工作业结束3小时内，需要对注浆机进行的部分关键部件进行拆装清洗。恢复注浆机的工作性能满足要求为止。
3.4施工效果
通过多次现场观察，原病害区域的翻浆冒泥现象消除。列车行驶到在隧道基底病害区域时平稳运行，基底和轨道不再出现上下浮动的现象。
运营线铁路隧道普遍存在基底下沉、脱空及翻浆冒泥等病害，直接影响了列车的安全运营和结构的使用寿命。由于铁路隧道内作业天窗时间短、空间小，对基底注浆材料的早期强度要求高。基于此，以侯月线杨树庄1#隧道基底病害整治工程为例，提出了一种新的隧道基底灌注高分子材料与中空螺旋式锚杆相结合的锚注一体化病害整治方案，形成了一套新材料与新设备相配套的施工工艺，提高了基底结构的承载能力，改善了结构的受力性能，取得了良好的整治效果，可为类似工程提供参考。
【关键词】
铁路隧道;基底病害;高分子材料; 锚注一体化
中图分类号：TU375.4 文献标识码：A
在运营线铁路隧道病害整治工程中，基底下沉、脱空与翻浆冒泥等病害是常见的隧道病害类型，这直接影响着轨道结构的承载力和稳定性，将严重影响铁路运输的行车安全。但由于病害整治工程天窗时间短且不连续，施工难度大，对基底加固材料的早期强度要求较高。因此，如何在有限的天窗点内完成基底病害整治施工，且不影响点闭后列车的正常运营是铁路隧道基底病害整治的关键。
1 工程概况
侯月线杨树庄1#隧道，中心里程为95km+988m，隧道全长1665m，为单线电气化隧道，线路为有砟道床，铺设60kg/m无缝钢轨，道床两侧设置有排水沟。
隧道穿越区地层为全新统砂粘土和上更新统，中更新统黄土质砂粘土，下伏上二迭系页岩夹砂岩，及2-3层凸锈体状铁矿。隧道内地下水类型主要为第四系孔隙 潜水和基岩裂隙水。
2 病害特征及成因分析
该隧道在95 km +700 m ～800 m范围内道床两侧翻浆冒泥现象明显，并且出现严重的基底脱空现象，引起道床不均匀下沉，严重危及行车安全，总体分析，铁路隧道出现基底病害现象，主要有以下几个成因。
2.1 列车荷载
隧道长期有超重列车通过或线路基底存在老化现象时，基底与基岩无法有效粘结共同变形，基底的受力状态将会发生改变，横向约束力大幅度下降或消失，竖向约束力只存在很小的一部分，从而使得基底底部一部分处于悬空状态，其所承受的正应力及切应力都会大幅度增加，最终会导致隧道基底出现脱空及翻浆冒泥现象。
2.2 道床虚渣
在隧道建设过程中，如果基底清理不彻底而留有虚渣时，将会影响道床的整体性。此时由于虚渣的存在，基底与基岩之间无法有效黏连而共同受力而发生变形。久而久之，基底将发生脱空和翻浆冒泥的现象。
2.3 地下水侵蚀
山体的基岩裂隙中，经常会有地下水的存在。在常年地下水的冲刷作用下，基底的细小颗粒被带走，裂隙逐渐增大。地下水使得基底产生孔隙水压力。
2.4 耦合作用
基底发生脱空和翻浆冒泥病害是多因素耦合作用的结果。
若基底出现虚渣并同时存在地下水侵蚀和长期的列车荷载，地下水在荷载作用下会出现抽吸现象，导致地下水对基岩的侵蚀加剧。地下水的侵蚀，使得细小的颗粒被冲走，基底的虚渣孔隙会逐渐增大。久而久之，出现恶性循环，基底的翻浆冒泥和脱空现象加剧。
3 基底病害整治方案
3.1 加固材料
TK-SGT加固材料是一种改性聚氨酯胶凝高分子材料。该加固材料与其他材料相比具有胶结强、憎水性、凝固快、强度高、黏度低、无污染等特点。
3.2 施工设备
基底病害整治的施工设备主要包括： W-265柴油空压机、2ZBQ—8/12型气动双液注浆泵、凿岩机及相关配件和工具。
3.3 施工工艺及流程
隧道基底病害整治需要快速高效进行，以免影响点闭后列车的正常运营，其一般流程为放线扒砟、钻孔布管、基底注胶、拆洗注浆部件
3.3.1 放线扒砟
施工时，按设计图纸进行注胶孔位置放线。注胶孔在轨枕间沿轨道纵向梅花形布置，间距控制在1.0m到2.0m之间。
为方便注胶孔的成型，需要在布设注胶孔的位置进行扒砟处理。扒砟深度至道床底部，后埋设直径为150cm的PVC管，并及时将道砟捣固密实。
3.3.2 钻孔布管
注浆钻孔可垂直打入脱空层，也可沿倾角45°方向打入。钻孔深度可根据现场实际情况確定，一般打入破碎脱空层即可。
注胶管采用合金麻花钻型注浆管，直径为φ20mm，管壁梅花形设置为φ10mm的溢浆孔，间距15cm。
合金麻花钻型注浆管伸入钻孔以后，需要用棉纱和堵水剂对孔洞进行封孔处理。封孔结束后，安装注胶快速接头，并做好保护。
3.3.3 基底注胶
注胶孔成后即可进行基底注胶加固作业。基底注胶采用2ZBQ—8/12型气动双液注浆泵。其主要施工工艺流程：现场材料混合实验、注浆设备组装 回料测试并调试胶液、注胶作业、施工材料和设备离场。
3.3.3.1现场材料混合实验
提前取TK-SGT加固材料A、B同等份，进行强度测试，若强度满足要求，可继续下一步操作;若不满足，需查找原因，核实材料的质量。
3.3.3.2注浆设备安装
依次将空压机、注浆泵、注胶软管A、B、搅拌管、吸料软管、出料管等依次安装连接。
3.3.3.3回料测试并调试胶液
（1）提前对注浆设备进行测试，若A、B两高压橡胶钢丝软管均出料顺畅，可进行下一步操作，若出料不顺畅，则需调试活塞筒，必要时采取向吸料软管内灌料的方式辅助吸料，直至达到流量等同均匀。
（2）观察高压橡胶钢丝出料软管中流出胶液的色泽。若流出胶液的颜色以均匀、乳黄白色为宜，可进行下一步操作;若不能，应立即停止调试，采取增加搅拌管、增长胶液流动管等措施，直至流出胶液的色泽满足要求。
3.3.3.4注胶作业
（1）将注胶管的末端与现场事先布置好的预留注胶管用快速接头用U型销相连。
（2）轻轻开启气动阀门，开始正式注胶。注胶时，记录压力表的初始读数。用红外线水平激光仪和角尺进行实时观测，记录注胶作业范围内的轨枕变化。
（3）在注胶作业过程中，如果出现注胶压力超过0.5MPa、溢胶口溢胶、基底排水沟流胶、轨枕抬升超过1mm、两侧钢轨出现超过1mm的高差、一个注胶孔的时间超过测量估计时间等情况之一，应更换注胶孔：
3.3.3.5施工材料和设备离场
施工结束后，拆卸注胶设备和配件。清理注胶现场的施工垃圾，在天窗点结束之前，快速离场。
3.3.4拆洗注浆设备部件
在注浆施工作业结束3小时内，需要对注浆机进行的部分关键部件进行拆装清洗。恢复注浆机的工作性能满足要求为止。
3.4施工效果
通过多次现场观察，原病害区域的翻浆冒泥现象消除。列车行驶到在隧道基底病害区域时平稳运行，基底和轨道不再出现上下浮动的现象。