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第1篇

關鍵詞：軟土地層；隧道沉降；軌道病害；優化設計

1 概述

近幾年，地鐵作為城市軌道交通的重要組成部分，在各大城市的交通運輸中所占比重越來越大。盾構作為地鐵建設的主要施工方法之一，經常穿越軟土地層，土層含水量高、強度低，同時軟土還有低滲透性、觸變性和流變性等不良特點，對隧道結構的穩定性極為不利。線路運營后，在列車不斷的振動作用影響下，軟土地層的強度也不斷降低，長時間作用下將發生固結沉降，引起隧道結構的沉降變形，而上部的軌道結構也隨之變形，從而加劇了軌道不平順，直接影響道床的使用壽命，同時影響行車安全性及舒適性等。此外，由于隧道建設破壞了原有地下水流規律，軟土地層中的部分地下水流入隧道內，腐蝕軌道結構，影響軌道部件的使用性能。有效處理軟土地層對軌道結構的影響，保障地鐵安全有效的運營，是目前迫切需要解決的一道難題。

2 隧道病害影響分析

軟土地層隧道的主要病害有隧道壁滲漏水、結構裂縫及隧道不均勻沉降變形等，從而導致道床與隧道管片剝離以及道床裂縫。除此之外，結構滲漏水還會通過裂縫腐蝕道床結構內的鋼筋，破壞道床結構的耐久性，影響線路的穩定性、平順性等，直接影響行車安全。隧道內的主要病害有以下幾點：

2.1結構滲漏水

主要發生在結構縫、管片縫隙及道床與隧道壁接縫處等。結構滲漏水夾帶著泥沙等流入隧道，進入道床范圍，阻塞排水溝，導致排水不暢或道床、轉轍機坑積水等。（圖1，2）

2.2 結構裂縫

在隧道管片的制作、運輸及拼裝過程中，由于其生產工藝、運輸存儲、施工操作的影響，管片難免存在局部碎裂缺角、拼裝不到位等缺陷。這些缺陷會造成隧道結構開裂，加劇地下水的滲漏，從而加劇軌道結構病害的產生。

2.3 隧道不均勻沉降變形

隧道不均勻沉降會使隧道結構產生彎曲變形，導致盾構管片縫張開、地下水滲漏加劇，造成整體道床和隧道管片的剝離及開裂，破壞軌道結構。尤其是在隧道差異沉降較大及小半徑曲線地段，更容易出現整體道床與管片剝離的現象，影響整體道床的耐久性和穩定性。

3 軌道結構優化設計

軟土地層隧道病害產生機理及原因錯綜復雜，為了減少隧道病害對軌道結構的影響，保證列車運行的平穩性和安全性，需要對軌道結構進行優化設計。主要可以從以下幾個方面進行。

3.1 采用高強度整體道床

軌道結構應采用整體性更強、剛度更大的長枕式整體道床，有利于減輕隧道仰拱的變形；同時采用較高等級的混凝土和道床鋼筋，增強整體道床的強度、耐久性等。

3.2 采用大調高量的扣件

軌道結構設計時優先采用大調高量的扣件，隧道發生沉降后，可通過更換墊板、增加調高墊板等措施，在一定程度上抵銷道床沉降對軌道平順性產生的影響。

3.3 道床排水溝優化設計

目前地下線整體道床設計通常的做法是設置雙側水溝，有利于截排隧道邊墻滲漏水、道床沖洗水及消防廢水等；在滿足整體道床強度要求的前提下，可增大道床排水溝的截面積，同時采用半圓形水溝代替矩形水溝，方便養護及清淤；適當增加小半徑曲線地段道床內側排水溝的尺寸，有利于曲線地段的道床排水。

3.4 道床預埋注漿管

利用管片和道床上預留的注漿孔，通過注漿管向隧道管片外壁噴注水泥砂漿，加固隧道下部土體，可有效解決隧道差異沉降引發的道床結構沉降；也可通過在道床上預埋注漿管往道床與管片間噴注混凝土，解決道床與隧道管片剝離的問題。

圖3 道床預埋注漿管

3.5 岔區預留集水井

地下線道岔區轉轍機坑附近結構滲水等通常流入機坑后很難自然排出，長時間的積水將影響轉轍設備的正常使用。為避免岔區積水對設備產生影響，可在原有的道床排水系統上進行優化設計，使道床水溝與轉轍機溝槽隔離，并在道岔轉轍機坑附近預留集水井，通過排水溝連通轉轍機坑，使機坑內積水排入集水井中。同時在集水井內設置小型潛水泵，將水排入道床水溝。

圖4 岔區預留集水井

4 合理化建議

目前國內多個城市的地鐵運營已經對隧道滲漏水、差異沉降等病害有了一定的治理經驗，在此基礎上，可采取以下措施進一步控制軟土地層隧道沉降對軌道結構的影響，及時進行養護維護，消除隱患。

4.1 引入CPⅢ測量技術，定期對軌道結構進行觀測

通過加強對隧道及軌道結構的觀測，建立動態數據庫，及時發現問題，控制軌道幾何形位，可大幅提高軌道結構的平順性，減小軟土地層隧道沉降的不利影響。因此，在地鐵運營過程中對軌道結構進行長期監測，進行定期的排查，可做到盡早發現盡早治理，防患于未然。

4.2 開展多專業設計研究

結合國內地鐵運營管理經驗，建立軌道結構變形和全線施工信息資料的數據庫，對隧道及軌道結構病害建立詳細的檔案，進行歸類統計，方便設計人員針對性地制定優化設計方案，解決問題。這不僅能減輕運營養護維修工作量，也能為后續設計提供有價值的參考。

參考文獻：

[1]TB100822-2005 鐵路軌道設計規范[S].北京：中國鐵道出版，2005.

[2]北京城建設計研究總院.GB 50157―2013 地鐵設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2013.