论文部分内容阅读
摘要:当前中国的地铁建设以前所未有的速度发展,越来越多的中国城市居民感受和体会到了地铁的便利和快捷。地铁隧道是地铁的最重要建筑设备,其安全性和稳定性是地铁安全运营的前提,地下水害一直是困扰隧道结构的最重要病害,如何有效的解决渗漏水问题是保证隧道结构安全的重中之重。
关键词:地铁 隧道 道床 渗漏水 治理
渗漏水问题一直是地铁隧道所面临的重要病害,水的影响主要与水压大小有关系,隧道内的渗水主要为压力水,渗漏水的压力相对较小,以渗水的形式宣泄,而道床下部的水压较大,通常以道床的变形进行压力释放。本文主要是根据S市地铁的某次道床起拱病害为研究对象,探讨在地铁运营时段出现道床起拱病害的处理过程。
1、临时抢修
2014年5月23日上午9点20分,列车在经过某隧道区间道床起拱区段时,司机发现列车晃车,随即报告行车指挥中心,相关部门随即组织专业人员进行病害确认。
1.1添乘检查,确定问题
接到相关的险情报告后迅速组织相关人员进行现场的添乘检查,通过进入驾驶室进行稍微近距离的观察和感受列车的振动发现,该区段上行右侧钢轨拱起,经后续的现场实测发现该处最大道床起拱值为65mm,远大于安全运营的要求条件。
随着轨行区情况的确定,随即组织进行临时抢修安排,确保在地铁保持运营的情况下将险情降至最低,待列车晚上停运后进行相应的量测和初步方案的拟定。
1.2列车限速
现场人员通过对病害的了解,初步判断为低下水压造成的道床起拱,因持续近半个月的降雨,该区段位于汇流较大的区域,水流量和水压均较大,达到道床能承受的压力警戒值,遂造成道床起拱,部分水压得到释放。
为了保证安全运营,立即启用了紧急限速处理,将列车速度从40km/h降至5km/h,以保证列车的持续振动不会造成道床的进一步上拱,从而防止病害的进一步恶化,但仅仅降低列车速度显然是不够的,与此同时还要进行相应的临时处理措施,根据现场的情况初步确定了“排水减压、系统监测、及时制定方案”的处理原则。
1.3临时抢修
为了避免因道床起拱造成列车的停运,从而带来恶劣的社会影响,地铁运营公司立即成立临时抢修计划,组织人员对轨行区进行临时抢修,决定利用列车的行车间隔进行有效的临时处理措施。
对于水压的临时处理最有效和快速的就是泄压,将地下水进行宣泄从而降低水压。抢修小组组织精干的人员利用行车间隔进入轨行区,抢修小组分为对外联络、现场指挥、现场钻孔泄压和现场报道等几组人员。
因限于现场的条件和行车间隔,钻孔只能使用直径较大的冲击钻进行,其他钻孔设备均沒有冲击钻操作灵活和条件限制较少。根据现场的条件对轨道变形较大的区段进行钻孔泄压处理,但是因缺少必要的检测设备,无法准确确定水压的最大位置,只能通过试探性的钻孔,从第一波抢修人员进入轨行区开始约2个小时的时间终于打到了第一个水压的较大的水孔,水头直径5cm,水头高度瞬间达到60cm,水压的降低使道床标高降低,当日至列车停止运营,道床下降了4mm。
至次日凌晨,经过钻孔泄压及内燃机车反复碾压轨道后该段最大隆起处道床右侧钢轨最大隆起值约为61mm,左侧钢轨最大隆起值为33mm。通过对道床的多次量测,变化基本趋于稳定,能够保证列车在限速的情况下安全运营,避免列车停运的危险。
2、排水减压
随着抢修的结束,轨道尺寸得到较大的恢复,但离正常的运营标准还要一定的差距,为了维持正常的运营,首先将运营限速调整到15km/h。组织施工人员在道床上浮区段有计划的进行泄压孔施工,保证该区段水压不会再上升,同时保证道床满足正常行车的要求,在泄压完成后再对泄压空进行封堵。在泄压的过程中组织技术人员和测量人员对道床和隧道结构进行动态的监控量测,并安排专人在正常列车运营期间进行添乘检查,做到发现险情可以立即上报以防隆起病害的反复。
泄压持续了近2周时间,在这期间做好了相关测量、检测和相关的数据收集工作,并根据相关的数据位下部的加固方案制定提供必要的参考。
3、道床加固
该隧道区段在经历了水压病害之后,道床结构局部得到了破坏,需要进行有效的修复和加固,但是隧道结构和道床的结构破坏还进行评估,加固方案才能更加有效。
3.1地质雷达监测
该区段隧道埋深35.5m,隧道洞身位于上软下硬地层,上部位于强风化花岗岩、下部位于中风化花岗岩,基岩裂隙发育,地下水丰富。对于此次病害的破坏程度不能仅仅只通过表面的破坏程度、轨道几何尺寸和标高的变化来简单辨别,还要利用地质雷达进行断面扫描才能综合判定。
在加固和修复方案确定前,首先进行了地质雷达对道床上浮最大处双向100m范围内进行了地质雷达扫描,最终确定了破坏程度、破坏范围以及隧道结构状况,给后续的方案拟定提供了依据。
3.2加固方案
根据道床轨枕监测分析数据显示,区间道床隆起范围为20m,由此确定注浆加固范围为20m,即道床最大隆起点纵向前后10m为注浆加固区;锚杆锚固区为35m,即道床最大隆起点大里程方向20m、小里程方向15m,共计42根锚杆。
在道床变形稳定后,为充填道床与仰拱整体抬升形成的缝隙,封堵水流通道,避免再次发生道床隆起等险情,拟采取“注浆充填+锚杆加固+排水降压”的处理方案。
第一步:首先在隆起段附近设置泄压孔,当出现泄压孔堵塞的情况下重新设置泄压孔,同时对隆起处理段两侧水沟流水进行导流,并在道床上布置隆起监测点,实施过程中随时监测。
第二步 :对隆起道床板进行临时锚固,锚固采用砂浆锚杆,隆起最高点两测道床板各4根,确保空隙填充注浆道床稳定,避免道床发生二次抬升。
第三步:由于该段二衬仰拱与初支结构之间以及二衬仰拱与道床间存在空隙,首先采用早强水泥浆进行填充注浆,待浆液初凝后再采用高渗透亲水性环氧材料浆液将二衬上下范围内空隙进行填充,确保二衬仰拱与初支结构之间以及道床与二衬之间的空隙得到充分填充以保证结构完整性。
第四步:在第一次填充注浆强度达到后,再采用自进式锚杆锚固地层,锚入基岩深度不小于1.5 m,封口后通过中空锚杆注入水泥浆液,达到预定压力后再压入环氧浆液加固,将道床、隧道二衬仰拱、初支及结构下地层锚固在一起,并在道床顶面安装锚垫板。
第五步:在加固稳定的道床两侧水沟中打设永久泄压孔进行排水减压。
通过实施以上方案的实施,以达到空隙填充、层间连接、锚固道床的综合治理的目的。为彻底根治该区间道床结构的病害,保证隧道今后安全稳定的运营,在治理隆起段治理同期,安排专人对区间隧道结构进行全面排查及处理。对处于隧道埋深大,地质为上软下硬地层、裂隙水发育的里程段的隧道结构,计划在隧道内每50米打设一处泄压孔,如发现存在承压水水压较大或者二衬结构异常情况,采用锚杆加固处理。
地铁作为比较复杂的地下公共交通运输体系,地下水的破坏是不容忽视的问题。为了保证隧道和道床结构的稳定保证正常行车要求,对于水害首先要建立良好好的组织保障,制定相应的预案;其次合理科学的临时处理措施;最后有效的后期整改是保证结构安全重要环节。
关键词:地铁 隧道 道床 渗漏水 治理
渗漏水问题一直是地铁隧道所面临的重要病害,水的影响主要与水压大小有关系,隧道内的渗水主要为压力水,渗漏水的压力相对较小,以渗水的形式宣泄,而道床下部的水压较大,通常以道床的变形进行压力释放。本文主要是根据S市地铁的某次道床起拱病害为研究对象,探讨在地铁运营时段出现道床起拱病害的处理过程。
1、临时抢修
2014年5月23日上午9点20分,列车在经过某隧道区间道床起拱区段时,司机发现列车晃车,随即报告行车指挥中心,相关部门随即组织专业人员进行病害确认。
1.1添乘检查,确定问题
接到相关的险情报告后迅速组织相关人员进行现场的添乘检查,通过进入驾驶室进行稍微近距离的观察和感受列车的振动发现,该区段上行右侧钢轨拱起,经后续的现场实测发现该处最大道床起拱值为65mm,远大于安全运营的要求条件。
随着轨行区情况的确定,随即组织进行临时抢修安排,确保在地铁保持运营的情况下将险情降至最低,待列车晚上停运后进行相应的量测和初步方案的拟定。
1.2列车限速
现场人员通过对病害的了解,初步判断为低下水压造成的道床起拱,因持续近半个月的降雨,该区段位于汇流较大的区域,水流量和水压均较大,达到道床能承受的压力警戒值,遂造成道床起拱,部分水压得到释放。
为了保证安全运营,立即启用了紧急限速处理,将列车速度从40km/h降至5km/h,以保证列车的持续振动不会造成道床的进一步上拱,从而防止病害的进一步恶化,但仅仅降低列车速度显然是不够的,与此同时还要进行相应的临时处理措施,根据现场的情况初步确定了“排水减压、系统监测、及时制定方案”的处理原则。
1.3临时抢修
为了避免因道床起拱造成列车的停运,从而带来恶劣的社会影响,地铁运营公司立即成立临时抢修计划,组织人员对轨行区进行临时抢修,决定利用列车的行车间隔进行有效的临时处理措施。
对于水压的临时处理最有效和快速的就是泄压,将地下水进行宣泄从而降低水压。抢修小组组织精干的人员利用行车间隔进入轨行区,抢修小组分为对外联络、现场指挥、现场钻孔泄压和现场报道等几组人员。
因限于现场的条件和行车间隔,钻孔只能使用直径较大的冲击钻进行,其他钻孔设备均沒有冲击钻操作灵活和条件限制较少。根据现场的条件对轨道变形较大的区段进行钻孔泄压处理,但是因缺少必要的检测设备,无法准确确定水压的最大位置,只能通过试探性的钻孔,从第一波抢修人员进入轨行区开始约2个小时的时间终于打到了第一个水压的较大的水孔,水头直径5cm,水头高度瞬间达到60cm,水压的降低使道床标高降低,当日至列车停止运营,道床下降了4mm。
至次日凌晨,经过钻孔泄压及内燃机车反复碾压轨道后该段最大隆起处道床右侧钢轨最大隆起值约为61mm,左侧钢轨最大隆起值为33mm。通过对道床的多次量测,变化基本趋于稳定,能够保证列车在限速的情况下安全运营,避免列车停运的危险。
2、排水减压
随着抢修的结束,轨道尺寸得到较大的恢复,但离正常的运营标准还要一定的差距,为了维持正常的运营,首先将运营限速调整到15km/h。组织施工人员在道床上浮区段有计划的进行泄压孔施工,保证该区段水压不会再上升,同时保证道床满足正常行车的要求,在泄压完成后再对泄压空进行封堵。在泄压的过程中组织技术人员和测量人员对道床和隧道结构进行动态的监控量测,并安排专人在正常列车运营期间进行添乘检查,做到发现险情可以立即上报以防隆起病害的反复。
泄压持续了近2周时间,在这期间做好了相关测量、检测和相关的数据收集工作,并根据相关的数据位下部的加固方案制定提供必要的参考。
3、道床加固
该隧道区段在经历了水压病害之后,道床结构局部得到了破坏,需要进行有效的修复和加固,但是隧道结构和道床的结构破坏还进行评估,加固方案才能更加有效。
3.1地质雷达监测
该区段隧道埋深35.5m,隧道洞身位于上软下硬地层,上部位于强风化花岗岩、下部位于中风化花岗岩,基岩裂隙发育,地下水丰富。对于此次病害的破坏程度不能仅仅只通过表面的破坏程度、轨道几何尺寸和标高的变化来简单辨别,还要利用地质雷达进行断面扫描才能综合判定。
在加固和修复方案确定前,首先进行了地质雷达对道床上浮最大处双向100m范围内进行了地质雷达扫描,最终确定了破坏程度、破坏范围以及隧道结构状况,给后续的方案拟定提供了依据。
3.2加固方案
根据道床轨枕监测分析数据显示,区间道床隆起范围为20m,由此确定注浆加固范围为20m,即道床最大隆起点纵向前后10m为注浆加固区;锚杆锚固区为35m,即道床最大隆起点大里程方向20m、小里程方向15m,共计42根锚杆。
在道床变形稳定后,为充填道床与仰拱整体抬升形成的缝隙,封堵水流通道,避免再次发生道床隆起等险情,拟采取“注浆充填+锚杆加固+排水降压”的处理方案。
第一步:首先在隆起段附近设置泄压孔,当出现泄压孔堵塞的情况下重新设置泄压孔,同时对隆起处理段两侧水沟流水进行导流,并在道床上布置隆起监测点,实施过程中随时监测。
第二步 :对隆起道床板进行临时锚固,锚固采用砂浆锚杆,隆起最高点两测道床板各4根,确保空隙填充注浆道床稳定,避免道床发生二次抬升。
第三步:由于该段二衬仰拱与初支结构之间以及二衬仰拱与道床间存在空隙,首先采用早强水泥浆进行填充注浆,待浆液初凝后再采用高渗透亲水性环氧材料浆液将二衬上下范围内空隙进行填充,确保二衬仰拱与初支结构之间以及道床与二衬之间的空隙得到充分填充以保证结构完整性。
第四步:在第一次填充注浆强度达到后,再采用自进式锚杆锚固地层,锚入基岩深度不小于1.5 m,封口后通过中空锚杆注入水泥浆液,达到预定压力后再压入环氧浆液加固,将道床、隧道二衬仰拱、初支及结构下地层锚固在一起,并在道床顶面安装锚垫板。
第五步:在加固稳定的道床两侧水沟中打设永久泄压孔进行排水减压。
通过实施以上方案的实施,以达到空隙填充、层间连接、锚固道床的综合治理的目的。为彻底根治该区间道床结构的病害,保证隧道今后安全稳定的运营,在治理隆起段治理同期,安排专人对区间隧道结构进行全面排查及处理。对处于隧道埋深大,地质为上软下硬地层、裂隙水发育的里程段的隧道结构,计划在隧道内每50米打设一处泄压孔,如发现存在承压水水压较大或者二衬结构异常情况,采用锚杆加固处理。
地铁作为比较复杂的地下公共交通运输体系,地下水的破坏是不容忽视的问题。为了保证隧道和道床结构的稳定保证正常行车要求,对于水害首先要建立良好好的组织保障,制定相应的预案;其次合理科学的临时处理措施;最后有效的后期整改是保证结构安全重要环节。