摘要：以我国首条30吨轴重的重载万吨煤运项目为对象，在研究现有重载铁路隧道基部问题出现机理的前提下，根据本项目的项目地质提点，确定了隧道基底操作的原则，制定出土质地层与石质地层的加固方式、工艺管理和效果检验标准，为重载铁路的运行，特别是无砟轨道通道提供稳定的运转条件，避免隧道基底问题的出现。
关键词：重载铁路隧道；无砟轨道；加固计划；基底施工；分析
1、项目概况
新建的山西中南部铁路通道属于国家一级重载铁路，是当前我国首条设计轴重30吨的重载铁路，设计是双线，速度121km/h。这个线路总长1268千米，其中，隧道占据比重很大。当前，国内现有铁路隧道中广泛采取总体道床，重要模式包括弹性支承块式、双块式、长枕埋入式三类，都是在重载铁路隧道中第一次使用。因为这个重载铁路操作精度高，隧道中施工范围窄，时间少，作业难度大，所以，完善轨道结构类型以及施工关键技术非常关键。
2、重载无砟轨道铁路隧道基地问题研究
2.1病害状况
结合对现有重载无砟轨道铁路隧道展开调查得到，在车辆反复荷载的影响下，受地下水和此时施工方法、施工质量的干扰，少数轨道产生了铺地断裂、破坏、翻浆、冒泡等问题。比如，大秦线的大团尖轨道，在重车线一边底板产生了长1米、宽0.17米，深为0.7米的陷槽，铺底破裂，在列车经过是伴有泥浆由裂缝内喷出[1]。朔黄线的水泉湾轨道在里程K145+450-K145+480段产生了翻浆冒泥情况，线路部分产生沉降，下沉为56毫米。特别是在大秦线这种煤运轨道中，轨道中煤灰污染较大，加剧了轨道问题的发展。
结合对现有铁路病害的调查和归纳整理得知，很多轨道病害以轨道底部出现率为最大，这也是对无砟轨道构造影响最大的问题种类。
2.2病害主因研究
2.2.1列车的重复动力影响
作用在轨道基地和基岩上的动应力值存在周期性，其与机车车辆的轴中、运转速度、轨道结构类型等息息相关。
2.2.2地下水侵蚀影响
结合对现有轨道问题的调查，轨道基地翻浆、冒泡问题，大部分情况下出现在处于富水地层和地下水位很高的地方，地下水对轨道基地问题的产生重点有两方面的影响[2]。首先是地下水对轨道基地围岩存在侵蚀软化影响，在列车负载压力下，表面基层慢慢磨损变成小颗粒和慢慢浆化，这类微小颗粒被水冲走，进而加重了轨道基地结构部分被掏空的情况；此外，在列车重复冲击负荷影响下，对地下水造成反复抽吸作用，还将加速其损坏，尤其是在大轴中、运输量大的环境下，在列车动载和水的集中作用下，如果轨道基地较弱，或是碰水软化，基地构造和基岩之中极易出现空洞，这时轨道铺地构造的受力状态产生变化，其所承载的弯矩与剪力会增加，并最后造成铺地构造的断裂损坏，进而引发基地翻浆冒泥等问题。
3、重载无砟轨道铁路隧道基底加固工艺分析
3.1土质地层基底加固计划
针对土质地层，使用劈裂灌浆的原理，对仰拱底部特定范围中的土体实施加固，灌浆孔以梅花形布设，灌浆孔和仰拱面垂直，环、纵向距离150×150厘米。灌浆孔利用风钻打孔，直径为50毫米[3]。灌浆管利用ф43毫米，壁厚3.6毫米的焊管，钢管长为6米，灌浆管利用钢花管，灌浆管要埋设稳固，且有很好的止浆方法。灌浆结束后，以干稠水泥液把灌浆孔填充捣实。灌浆浆液物质使用（0.6-0.9）：1水泥物质。灌浆压力0.51-1MPa。灌浆孔布设见图1。
图1 土质地层灌浆孔布设示意图（单位：cm）
3.2石质土层基地加固方式
针对富水软弱不匀、碰水软化的石质土层，采取渗透填充灌浆的原理，可以对仰拱底部特定范围中的岩体实施加固，封堵水流通道。灌浆孔以梅花形分布，灌浆孔和仰拱面垂直，环向间隔200×200厘米。灌浆孔采取风钻打孔，孔大小为50毫米。灌浆管利用ф43毫米，壁厚3.6毫米的焊管，钢管长为3.6米，灌浆管利用钢花管，灌浆管要埋设稳固，且有很好的止浆方法。灌浆结束后，以干稠水泥液把灌浆孔填充捣实[4]。灌浆浆液物质使用（0.6-0.9）：1水泥物质。灌浆压力0.51-1MPa。灌浆孔布设见图2。
4、注浆效果测试
能够使用钻孔法与注水检测，将这两类方式进行统一，对隧道基地灌浆质量进行测试。
4.1钻孔方式
施工完成后，在注浆孔中布设2-3%效果自检孔，且各个注浆部位不能少于两个孔，打孔取芯方面能够依据国家相关标准规范，检测孔岩芯见水泥组合体大体上填充可注裂缝，水泥结合体单轴防压强度不低于0.4MPa，表示注浆操作达标。
4.2注水测试
注浆操作前后，在注浆孔中布设质量检验钻孔，数量是注浆孔数量的2%，且各个注浆区间不能低于两个孔，检测的渗透系数低于注浆操作前的1/10，表示注浆操作达标[5]。
除上述两类措施外，还能够进行现场取芯观测，检查浆脉的填充性、土体和水泥体的组合程度，对注浆质量展开综合辅助评估[6]。
5、配套综合方法
除对隧道基地之下围岩展开改良操作，处理病害源头外，还要从如下几方面入手，减少病害的出现。
5.1隧道中轨道采取弹性支撑块式无砟轨道，采取同重载铁路相统一的扣件、轨枕和道床板，减少列车振动负荷对隧道框架的影响。
5.2在隧道仰拱填充掺钢纤维，以及安装钢筋网片等方法，提升仰拱填充的防裂程度，防止列车负荷作用下，仰拱面受力不匀引发的开裂现象。
5.3对Ⅳ-Ⅵ薄弱围岩地点，衬砌结构要适当增强，对仰拱实施配筋，提升仰拱结构的
6、结论
6.1基于现有重载铁路产生的基地翻浆冒泡、沉降等现象，当轴重增加后，更容易产生病害，特别是无砟轨道构造断裂损坏后很难维护复原，为确保重载铁路通道运作可由有稳定的基础，基地加固施工是非常重要的。
6.2结合围岩地质环境以及地下水等原因对项目地质环境很差的土质基层，土石分节基层，富水软岩、软弱不匀基层的隧道仰拱下能够采用灌浆处理方法实施加固。
6.3施工时要管理好灌浆参量，对于各种地层，经过注浆测试，选用合适的注浆方式。
6.4除采用基底加固方式外，还要选用合适的重载弹性支撑块式无砟轨道种类，对隧道仰拱填充层加入钢纤维和钢筋网片实现补强，对薄弱围岩位置的仰拱结构实施配筋等方法，有利于减少病害的出现概率。
参考文献：
中铁十二局集团第一工程有限公司 陕西西安 710000
摘要：以我国首条30吨轴重的重载万吨煤运项目为对象，在研究现有重载铁路隧道基部问题出现机理的前提下，根据本项目的项目地质提点，确定了隧道基底操作的原则，制定出土质地层与石质地层的加固方式、工艺管理和效果检验标准，为重载铁路的运行，特别是无砟轨道通道提供稳定的运转条件，避免隧道基底问题的出现。
关键词：重载铁路隧道；无砟轨道；加固计划；基底施工；分析
1、项目概况
新建的山西中南部铁路通道属于国家一级重载铁路，是当前我国首条设计轴重30吨的重载铁路，设计是双线，速度121km/h。这个线路总长1268千米，其中，隧道占据比重很大。当前，国内现有铁路隧道中广泛采取总体道床，重要模式包括弹性支承块式、双块式、长枕埋入式三类，都是在重载铁路隧道中第一次使用。因为这个重载铁路操作精度高，隧道中施工范围窄，时间少，作业难度大，所以，完善轨道结构类型以及施工关键技术非常关键。
2、重载无砟轨道铁路隧道基地问题研究
2.1病害状况
结合对现有重载无砟轨道铁路隧道展开调查得到，在车辆反复荷载的影响下，受地下水和此时施工方法、施工质量的干扰，少数轨道产生了铺地断裂、破坏、翻浆、冒泡等问题。比如，大秦线的大团尖轨道，在重车线一边底板产生了长1米、宽0.17米，深为0.7米的陷槽，铺底破裂，在列车经过是伴有泥浆由裂缝内喷出[1]。朔黄线的水泉湾轨道在里程K145+450-K145+480段产生了翻浆冒泥情况，线路部分产生沉降，下沉为56毫米。特别是在大秦线这种煤运轨道中，轨道中煤灰污染较大，加剧了轨道问题的发展。
结合对现有铁路病害的调查和归纳整理得知，很多轨道病害以轨道底部出现率为最大，这也是对无砟轨道构造影响最大的问题种类。
2.2病害主因研究
2.2.1列车的重复动力影响
作用在轨道基地和基岩上的动应力值存在周期性，其与机车车辆的轴中、运转速度、轨道结构类型等息息相关。
2.2.2地下水侵蚀影响
结合对现有轨道问题的调查，轨道基地翻浆、冒泡问题，大部分情况下出现在处于富水地层和地下水位很高的地方，地下水对轨道基地问题的产生重点有两方面的影响[2]。首先是地下水对轨道基地围岩存在侵蚀软化影响，在列车负载压力下，表面基层慢慢磨损变成小颗粒和慢慢浆化，这类微小颗粒被水冲走，进而加重了轨道基地结构部分被掏空的情况；此外，在列车重复冲击负荷影响下，对地下水造成反复抽吸作用，还将加速其损坏，尤其是在大轴中、运输量大的环境下，在列车动载和水的集中作用下，如果轨道基地较弱，或是碰水软化，基地构造和基岩之中极易出现空洞，这时轨道铺地构造的受力状态产生变化，其所承载的弯矩与剪力会增加，并最后造成铺地构造的断裂损坏，进而引发基地翻浆冒泥等问题。
3、重载无砟轨道铁路隧道基底加固工艺分析
3.1土质地层基底加固计划
针对土质地层，使用劈裂灌浆的原理，对仰拱底部特定范围中的土体实施加固，灌浆孔以梅花形布设，灌浆孔和仰拱面垂直，环、纵向距离150×150厘米。灌浆孔利用风钻打孔，直径为50毫米[3]。灌浆管利用ф43毫米，壁厚3.6毫米的焊管，钢管长为6米，灌浆管利用钢花管，灌浆管要埋设稳固，且有很好的止浆方法。灌浆结束后，以干稠水泥液把灌浆孔填充捣实。灌浆浆液物质使用（0.6-0.9）：1水泥物质。灌浆压力0.51-1MPa。灌浆孔布设见图1。
图1 土质地层灌浆孔布设示意图（单位：cm）
3.2石质土层基地加固方式
针对富水软弱不匀、碰水软化的石质土层，采取渗透填充灌浆的原理，可以对仰拱底部特定范围中的岩体实施加固，封堵水流通道。灌浆孔以梅花形分布，灌浆孔和仰拱面垂直，环向间隔200×200厘米。灌浆孔采取风钻打孔，孔大小为50毫米。灌浆管利用ф43毫米，壁厚3.6毫米的焊管，钢管长为3.6米，灌浆管利用钢花管，灌浆管要埋设稳固，且有很好的止浆方法。灌浆结束后，以干稠水泥液把灌浆孔填充捣实[4]。灌浆浆液物质使用（0.6-0.9）：1水泥物质。灌浆压力0.51-1MPa。灌浆孔布设见图2。
4、注浆效果测试
能够使用钻孔法与注水检测，将这两类方式进行统一，对隧道基地灌浆质量进行测试。
4.1钻孔方式
施工完成后，在注浆孔中布设2-3%效果自检孔，且各个注浆部位不能少于两个孔，打孔取芯方面能够依据国家相关标准规范，检测孔岩芯见水泥组合体大体上填充可注裂缝，水泥结合体单轴防压强度不低于0.4MPa，表示注浆操作达标。
4.2注水测试
注浆操作前后，在注浆孔中布设质量检验钻孔，数量是注浆孔数量的2%，且各个注浆区间不能低于两个孔，检测的渗透系数低于注浆操作前的1/10，表示注浆操作达标[5]。
除上述两类措施外，还能够进行现场取芯观测，检查浆脉的填充性、土体和水泥体的组合程度，对注浆质量展开综合辅助评估[6]。
5、配套综合方法
除对隧道基地之下围岩展开改良操作，处理病害源头外，还要从如下几方面入手，减少病害的出现。
5.1隧道中轨道采取弹性支撑块式无砟轨道，采取同重载铁路相统一的扣件、轨枕和道床板，减少列车振动负荷对隧道框架的影响。
5.2在隧道仰拱填充掺钢纤维，以及安装钢筋网片等方法，提升仰拱填充的防裂程度，防止列车负荷作用下，仰拱面受力不匀引发的开裂现象。
5.3对Ⅳ-Ⅵ薄弱围岩地点，衬砌结构要适当增强，对仰拱实施配筋，提升仰拱结构的
6、结论
6.1基于现有重载铁路产生的基地翻浆冒泡、沉降等现象，当轴重增加后，更容易产生病害，特别是无砟轨道构造断裂损坏后很难维护复原，为确保重载铁路通道运作可由有稳定的基础，基地加固施工是非常重要的。
6.2结合围岩地质环境以及地下水等原因对项目地质环境很差的土质基层，土石分节基层，富水软岩、软弱不匀基层的隧道仰拱下能够采用灌浆处理方法实施加固。
6.3施工时要管理好灌浆参量，对于各种地层，经过注浆测试，选用合适的注浆方式。
6.4除采用基底加固方式外，还要选用合适的重载弹性支撑块式无砟轨道种类，对隧道仰拱填充层加入钢纤维和钢筋网片实现补强，对薄弱围岩位置的仰拱结构实施配筋等方法，有利于减少病害的出现概率。
参考文献：
[1]李明领.重载铁路隧道内无砟轨道结构选型设计与施工关键技术[J].铁道建筑，2014（07）：124-128.
[2]陈其清.重载铁路隧道内弹性支承块式无砟轨道道床施工关键技术[J].铁道建筑，2014（12）：99-102.
[3]郭创科，南建涛，王利莹.重载铁路隧道内弹性支承块式无砟轨道施工中不同工装的对比分析[J].铁道建筑，2014（12）：107-109+129.
[4].中国铁路总公司关于发布时速350km高速铁路无砟轨道预应力混凝土连续梁系列通用参考图的通知[J].铁道标准设计，2015（11）：145-147.
[5]杨轶轩，谢文磊，马斌.重载铁路无砟轨道对ZPW-2000A轨道电路传输性能的影响[J].铁路通信信号工程技术，2016（03）：92-95.
[6]周传涛.关于高速铁路桥CRTSⅡ板式无砟轨道施工技术分析[J].黑龙江科技信息，2013（22）：160.
[1]李明领.重载铁路隧道内无砟轨道结构选型设计与施工关键技术[J].铁道建筑，2014（07）：124-128.
[2]陈其清.重载铁路隧道内弹性支承块式无砟轨道道床施工关键技术[J].铁道建筑，2014（12）：99-102.
[3]郭创科，南建涛，王利莹.重载铁路隧道内弹性支承块式无砟轨道施工中不同工装的对比分析[J].铁道建筑，2014（12）：107-109+129.
[4].中国铁路总公司关于发布时速350km高速铁路无砟轨道预应力混凝土连续梁系列通用参考图的通知[J].铁道标准设计，2015（11）：145-147.
[5]杨轶轩，谢文磊，马斌.重载铁路无砟轨道对ZPW-2000A轨道电路传输性能的影响[J].铁路通信信号工程技术，2016（03）：92-95.
[6]周传涛.关于高速铁路桥CRTSⅡ板式无砟轨道施工技术分析[J].黑龙江科技信息，2013（22）：160.
论文作者:张军茂
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2017/11/13
标签：轨道论文; 隧道论文; 铁路论文; 病害论文; 基地论文; 注浆论文; 基底论文; 《基层建设》2017年第27期论文;