周保安， 吳 劍， 王立川， 龔 倫， 馬相峰， 許召強， 趙 偉， 張 鵬

(1. 中國鐵路成都局集團有限公司， 四川 成都 610082； 2. 中鐵西南科學研究院有限公司， 四川 成都 611731； 3. 中南大學， 湖南 長沙 410075； 4. 西南交通大學， 四川 成都 610031； 5. 中鐵十八局集團有限公司， 天津 300222; 6. 中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司， 湖北 武漢 430063)

0 引言

截至2020年底，中國高鐵運營里程已超過3.79×104km，地質(zhì)復雜多變和建設(shè)期設(shè)計施工缺陷及其演變導致無碴軌道基礎(chǔ)變形病害時有發(fā)生，以西南山區(qū)為代表的高鐵隧道，隧線比多在45%～85%，隧道內(nèi)多表現(xiàn)出滲漏水、隧底裂損、底隆、軟巖大變形等病害[1-3]。隧道內(nèi)軌道基礎(chǔ)有2種類型[4-5]： 一種是道床板布設(shè)于仰拱填充層上，另一種是道床板布設(shè)于隧道底板上。按高鐵設(shè)計一般原則，在速度≥250 km/h的線路中，基本采用無碴軌道結(jié)構(gòu)，其具有平順、穩(wěn)定、壽命長、避免飛碴、少維護等眾多優(yōu)點，但是-4～+26 mm的扣件調(diào)整能力制約了軌道高程調(diào)整幅度。在隧-軌變形關(guān)系不協(xié)調(diào)、隧道底隆缺陷尚無系統(tǒng)規(guī)制的建設(shè)技術(shù)條件下，鑒于軌道幾何尺寸與長短波的關(guān)系處理，不可能只調(diào)整底隆的個別具體斷面，而是在一定的縱向范圍內(nèi)系統(tǒng)調(diào)整，使軌道調(diào)整極易達到扣件能力極限，局部甚至長距離使用特種扣件成為必然選擇。基于行車安全和旅客舒適度考量，降速運行成為不二的運營對策。

針對隧道內(nèi)無碴軌道基礎(chǔ)底隆變形的整治，已有不少專家學者進行了研究。如： 汪洋等[6]基于十漫高速公路云嶺隧道，分析了隧道底隆的形式和發(fā)展過程，并推導了底隆的表達式，提出間隔置換仰拱、拱腳加固、提高仰拱拱度等措施；杜明慶等[7]從圍巖膨脹機制出發(fā)，分析了膨脹性圍巖遇水膨脹后引起的隧道仰拱底鼓破壞模式及過程，指出仰拱底隆的受彎破壞模式，最大彎矩出現(xiàn)在仰拱中心位置，拉裂縫首先在中心位置出現(xiàn)；王子江等[8]針對施工期的蘭渝鐵路玄真觀隧道，指出地層特性、地質(zhì)構(gòu)造、施工質(zhì)量等是影響隧道變形破壞的主要因素，分析建立了地應力與隧道變形破壞的關(guān)系，并提出隧底設(shè)置長錨桿、設(shè)置W鋼帶、網(wǎng)噴混凝土、采用有碴軌道等思路；王武田[9]針對某高鐵隧道在運營期出現(xiàn)的隧底開裂上拱變形等病害，從地層巖性、地下水及施工等方面進行了成因分析，并提出了基底注漿、軌道板裂縫壁可法修復、縱向裂縫水泥漿高壓灌注處理等方案。

可以發(fā)現(xiàn)，目前隧道內(nèi)無碴軌道基礎(chǔ)底隆變形的整治方案主要有2大類： 一類是拆除軌道和隧底結(jié)構(gòu)后，重構(gòu)隧底結(jié)構(gòu)(仰拱參數(shù)調(diào)整)和無碴軌道(視變形穩(wěn)定與否適當預留底隆量)的仰拱重構(gòu)方案，一般適用于新線階段或底隆病害已穩(wěn)定的工況，是一勞永逸的根治方案；另一類是將無碴軌道改為有碴軌道方案，受線路預期運行速度標準及后期維養(yǎng)成本控制，并不能根治病害，只是有碴軌道便于調(diào)軌，但對行車影響較大，速度≥250 km/h的高鐵線路極少采用。

可以看出，現(xiàn)有研究主要集中在隧道底隆變形原因分析和洞身工程整治措施上，而在變形原因的原則認識上并未獲得較為一致的意見，且很少有針對隧道運營期底隆保障運營安全的工務措施的研究。本文以西南地區(qū)XC高鐵ZJY隧道的工程實際為例，考慮該隧道底隆缺陷具有長段落、大尺度、邊整治邊發(fā)展的特點，針對由此導致的軌道基礎(chǔ)變形和線路病害，簡要介紹了運營前整治的情況后，對運營期間底隆發(fā)展趨勢和工務整治過程進行梳理分析，開展運營高鐵隧道“帶病服役”期間短期內(nèi)保障列車運營安全控制措施的研究與實踐，指出錨固在高地應力型隧道底隆整治中的無效性，介紹了整治措施有效程度的排序，提出徹底整治ZJY隧道底隆致軌道病害的方向性方案，以利于高鐵線路行車安全、旅客舒適度和恢復運營秩序的確保。需要說明的是，隧道底隆與軌面高程是不同但卻是呈正相關(guān)的概念，基于工務專業(yè)習慣以軌面高程表達，且軌面高程抬升相對底隆更為保守和安全，為了表達便利，文中并未刻意區(qū)分軌面高程抬升與底隆的差異。

1 隧道底隆及其開通前整治簡介

1.1 隧道概況

1.1.1 地質(zhì)簡述

ZJY隧道全長8 315 m，穿越構(gòu)造侵蝕低中山區(qū)大巴山向盆地過渡的陡降地段，最大埋深約590 m，沿隧道洞身為Ⅲ～Ⅴ級圍巖交替分布。隧址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復雜，巖體受強烈擠壓，構(gòu)造應力大。底隆段K367+000～K368+700段(約1 700 m)穿越虎口埡向斜(見圖1)和大塘村背斜，向斜核軸部與洞身呈45°交角，巖性為灰?guī)r、泥巖、白云巖，因背斜與洞身長距離“伴行”卻不相交(近平行)，故在地質(zhì)縱斷面圖中未標注。施工揭示該段落地下水貧瘠，且該段施工中僅有少量同級圍巖支護參數(shù)變更。

補勘表明，該段水平主應力最大值和均值分別為13.405 MPa和9.25 MPa，垂直應力均值為10.475 MPa，側(cè)壓力系數(shù)均值為1.52；最大水平主應力方向為N34～55W，與路線大角度相交。

圖1 隧道走向與地層交角示意圖

1.1.2 設(shè)計概況

隧道內(nèi)設(shè)人字坡，南向坡度為3‰，北向坡度為10.5‰，洞內(nèi)設(shè)置1條R=7 000 m曲線。底隆段施工圖設(shè)計為Ⅲ級復合式襯砌，拱墻部為噴錨初期支護(局部拱部設(shè)格柵剛架)，拱墻襯砌C35混凝土厚40 cm；仰拱C35混凝土厚50 cm，仰拱半徑R3≈1 500 cm，曲率(矢跨比)為1∶12。全隧采用CRTS雙塊式無碴軌道，為雙塊式軌枕預制、道床整體現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。

1.2 底隆(開通前)情況

2017年工務提前介入檢查和鋪軌精調(diào)中，于3月、5月和7月3批次發(fā)現(xiàn)K367+000～K368+700段內(nèi)共8個子段落(K367+065～+101、K367+202～+280、K367+355～+390、K367+422～+460、K367+622～+646、K367+727～+837、K367+870～+980、K368+574～+652)底隆致使無碴軌道上拱，K367+065～+101、K367+355～+390、K367+622～+646段尤為突出，主要表現(xiàn)為連續(xù)或不連續(xù)貫通無碴軌道板、中心水溝、側(cè)溝溝槽的橫向裂縫和軌面與設(shè)計數(shù)值不等，最大偏差值>20 mm。初步監(jiān)測表明軌道基礎(chǔ)“尚不穩(wěn)定”，即底隆處于持續(xù)發(fā)展階段。

1.3 底隆原因初步分析及分歧

2017年5月中旬相繼開展了地質(zhì)補勘和檢測以及多次原因分析，主要有如下觀點。

1)隧址區(qū)發(fā)生多次造山運動，山體遭受強烈構(gòu)造擠壓，巖體中賦存較高的能量；底隆段巖性以頁泥巖、泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r為主，中厚層狀構(gòu)造，層產(chǎn)狀變化大，小撓曲發(fā)育；以水平構(gòu)造應力為主導的高地應力作用于隧底下伏的緩傾、軟弱夾層、平直結(jié)構(gòu)面的層狀圍巖體，相對薄弱的仰拱不足以抵抗基底圍巖蠕變和彎曲,產(chǎn)生向隧底中央臨空面的荷載(此底隆機制系作者最初的觀點，隨著研究的不斷深入，逐步證明了此觀點)。

2)仰拱曲率與設(shè)計標準的明顯偏離是誘發(fā)底隆的因素之一，至少使底隆提前發(fā)生和量值增大，但不能將仰拱施工與設(shè)計的偏差視為底隆的根本原因。

3)圍巖膨脹性、地下水等綜合作用是造成底隆的主要原因。

1.4 底隆整治方案的研究與分歧

作者研究團隊的初步研究成果認為抵抗隧道底隆的工程措施效能順序為： 仰拱矢跨比(極限是圓形或仰拱半徑R3=750 cm)>仰拱幾何形態(tài)符合度?仰拱厚度>仰拱材料物性值?隧底錨固。

由于對底隆原因和整治工程措施效能認知的不同及非技術(shù)因素的沖擊，在整治方案研究方面出現(xiàn)了仁智互見、莫衷一是的局面。隧道開通前分3期實施了底隆整治工程，主要方案分述如下。

1.4.1 嚴重段落仰拱重構(gòu)和一般段落軌道板重筑

分期對K367+730～+786、K367+786～+837段實施隧底拆換重構(gòu)仰拱整治，仰拱曲率由施工圖設(shè)計的1∶12調(diào)整為1∶10，仰拱材料由C35混凝土調(diào)整為C40鋼筋混凝土，厚度調(diào)整至60 cm，并在仰拱設(shè)置6～8 m長的系統(tǒng)錨桿。

1.4.2 無碴軌道改為有碴軌道

按1.7、2.1、3.7 km 3個依次包絡(luò)性子方案拆除無碴軌道，改為有碴軌道，包含8個嚴重段落的非重構(gòu)隧底加固整治。

1.4.3 K367+065～+101段仰拱拆除重構(gòu)+局部軌道板拆換+長段落隧底錨固加固

K367+065～+101段仰拱拆除重構(gòu)，除重構(gòu)仰拱按2層設(shè)置外，其余參數(shù)與1.4.1節(jié)相同；C40高配筋率混凝土內(nèi)層仰拱按厚度為60 cm、曲率為1∶10設(shè)置；初期支護(外層)仰拱為格構(gòu)結(jié)構(gòu)(@100 cmI20b+@100 cmφ25 mm縱向連接筋)，厚25 cm，自填充混凝土向下施作l=8 mφ32 mm預應力系統(tǒng)錨桿。K367+065～+101和K367+622～+653上下行 、 K367+356～+392上行和K367+912～+928下行共計6個單線段近190 m拆換重構(gòu)無碴軌道板；K367+000～K370+230段內(nèi)，根據(jù)工務部門提出的軌道狀態(tài)異常情況，按縱橫4根、@200/400 cm“井字形”布設(shè)l=8 mφ32 mm預應力系統(tǒng)錨桿，仰拱拆除重構(gòu)地段不重復。

1.4.4 部分段落仰拱重構(gòu)

拆除K367+065～+101、K367+355～+390、K367+730～+786共3段仰拱，調(diào)整基數(shù)參數(shù)后重構(gòu)，且預留6～10 mm的隆起余量。

1.4.5 意見分歧

除逐步趨同的底隆原因外的主要分歧： 1)對無碴軌道改為有碴軌道方案的爭議； 2)因不同的研判，如何確立具體的仰拱拆除重構(gòu)段，如K367+355～+390段和K367+730～+786段仰拱是否拆除重構(gòu)； 3)重構(gòu)仰拱曲率采用1∶10還是1∶7～1∶8，此乃最明確和根本的分歧； 4)是否對隧底實施錨固加固措施的爭議。最終采信和執(zhí)行了1.4.3節(jié)的方案。正是由于隧道底隆整治，致使XC高鐵延遲開通2個多月。

2 隧道底隆致無碴軌道病害對運營的影響及開通前整治效果

ZJY隧道事實上屬于帶缺陷開通，目前成熟的工務技術(shù)可以及時發(fā)現(xiàn)非突發(fā)性的隧道底隆致無碴軌道病害，保障行車安全。但底隆致軌道幾何尺寸頻繁失格且時有超過Ⅱ級分，軌道長波異常多發(fā)和高頻的動態(tài)不良，顯著增加了無碴軌道非常規(guī)維修工作量。

2.1 運營期軌道病害變化趨勢

1)開通時及運營前期，截至2018年7月隧道底隆段軌面高程線形對比如圖2所示。運營期隧道底隆致使軌面高程變化持續(xù)發(fā)展，且典型斷面的隧道邊墻下部及無碴軌道道床陸續(xù)出現(xiàn)了裂損且裂損持續(xù)發(fā)展，個別貫通裂縫寬度達2 mm，典型裂縫如圖3所示。

圖2 開通時及運營前期隧道底隆段軌面高程線形對比

(a) 上行線 (b) 下行線

2)底隆段各特征截面變形趨勢如圖4所示。截至2019年第3季度末，就底隆累計量值和速率而言，K367+065～+101、K367+355～+390、K367+727～+837段最嚴重，累計隆起量值>30 mm，變形速率多在1.0 mm/月以上；K367+202～+280、K367+422～+460、K367+622～+646、K367+870～+980段為中度，累計隆起量值在10～30 mm，變形速率多在1.0 mm/月以下；K368+574～+652段為低度，累計隆起量值<10 mm，且已基本穩(wěn)定。

3)隧道底隆的8個近連續(xù)的子段落，除K368+574～+652初步判斷接近穩(wěn)定外，其余7個子段落的底隆持續(xù)發(fā)展而未收斂，且速率呈現(xiàn)顯著的離散性特征，致使無碴軌道軌面高程縱向呈現(xiàn)多波不平順。

2.2 運營影響

2.2.1 軌道維修工作量劇增

開通前底隆段無碴軌道精調(diào)增加2次，基于該隧道于2017年12月6日帶缺陷開通，工務部門因應對底隆加大了巡檢頻次。因隧道底隆持續(xù)發(fā)展，即軌道基礎(chǔ)持續(xù)上拱，不得不2次采取軌道順坡精調(diào)。

2.2.2 降速運行及對運輸秩序的影響

該高鐵(含ZJY隧道)的運行速度為250 km/h，因無碴軌道檢測幾何尺寸超限，首次實行160 km/h限速運行，導致對應區(qū)間運行時長增加約2 min；第2次實行60 km/h限速運行，導致對應區(qū)間運行時長增加5～6 min，與設(shè)計速度相比，對應區(qū)間運行時長增加7～8 min。

2.2.3 運營安全風險

鑒于2019年4月9日發(fā)現(xiàn)的預應力錨桿混凝土錨墩彈出(脫落、碎裂)在時間和形態(tài)上的雙重不確定性，對高速運行列車的安全構(gòu)成極大威脅，決定再度降速至60 km/h，即便如此也只能降低風險的程度和后果，仍不能消除隱患。

2.3 開通前整治效果初步評價

1)開通前的工程整治措施僅有限約束了底隆，即在初期較短時段內(nèi)使底隆量值減小和速率變緩。除K368+574～+652段基本穩(wěn)定外，運營一定的時段后，這種變形緩解便進入不明顯狀態(tài)。K367+355～+390、K367+727～+837段的軌道板累計隆起量值分別達到34.5 mm和52.6 mm，且無趨穩(wěn)跡象。K367+065～+101段在仰拱拆除重構(gòu)后，軌道板累計隆起量值仍達29.1 mm，且無趨穩(wěn)跡象。

2)隧道底隆致軌道變形造成的軌面高低不平順、動態(tài)不良反應明顯。動態(tài)不良頻次隨時間的變化如圖5所示。

圖4 底隆段各特征截面變形趨勢

圖5 動態(tài)不良頻次隨時間的變化

結(jié)合上文可知，開通前的整治措施未達到徹底整治底隆的目的，僅暫緩了底隆引起軌道變形的程度，未達到國鐵集團“開通后不限速”的要求。

3 底隆致軌道變形的運營期處置

隧道開通運營伊始，按高于常規(guī)頻次即2次/月對病害地段實施精測監(jiān)控，基于底隆致軌道變形病害的持續(xù)、非協(xié)調(diào)性發(fā)展，及其對旅客舒適度和運營安全風險的遞增，當動靜態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)表明線路已達Ⅱ級分時，為保障高鐵運營安全，工務部門根據(jù)病害的變化時程和劣化程度不得不臨時采取軌道順坡精調(diào)、限速運行等臨時措施以緩解動態(tài)不良。

軌道順坡精調(diào)整治的實質(zhì)是在既有高程縱斷面設(shè)計的基礎(chǔ)上，通過合理設(shè)置豎曲線來滿足高鐵行車條件的高平順要求，調(diào)整后的豎曲線半徑須滿足下式的要求[10]。

式中：Rsh為豎曲線半徑,m;vmax為列車最高運行速度,km/h。

制定精調(diào)方案時，需考慮扣件的調(diào)整余量、病害繼續(xù)發(fā)展預測、精調(diào)時間成本等因素。在較大變形區(qū)段采取超前多調(diào)高，以便在底隆病害持續(xù)變化中對較大高點采取臨時調(diào)低，以免發(fā)生局部峰值，既能保證安全,又能節(jié)約長范圍精調(diào)的天窗時間和成本。

精調(diào)方案實施中，除嚴格遵守軌道靜態(tài)作業(yè)驗收標準外，還要考慮精調(diào)后形成的軌道高低長波不平順滿足高速行車平順性要求，嚴格按3 mm/100 m的要求順坡。

3.1 第1次順坡精調(diào)

2018年4—6月動態(tài)不良進入高頻狀態(tài)，TQI(軌道質(zhì)量指數(shù))全段落超過甚至遠超2.5的管理限制，最高達4.7；70 m弦高低≥6 mm的值達50%，最大值達11.1 mm；工務段疲于頻繁的維修和臨時補修。經(jīng)研究和精心準備，于2018年7月實施全面的軌道順坡精調(diào)整治，調(diào)整范圍為上下行線K367+354～K368+840。本次精調(diào)使用的特種扣件較少，但多地段大量標準扣件已達到或接近扣件調(diào)程極限。

按250 km/h速度計算,豎曲線半徑須≥25 000 m，實際順坡精調(diào)后的豎曲線半徑為25 000 m，曲線長度為2.3 km。圖6為第1次順坡精調(diào)前后軌面測量高程線形對比。順坡精調(diào)前后TQI及70 m弦高低對比見表1，TQI由最大的4.7降至2.3及以下，70 m弦高低最大值由11.1 mm降至4.1 mm及以下。動態(tài)不良由約110次/月下降到約50次/月(見圖5)。本次順坡精調(diào)后線路平順性大幅提高，軌面高程整體輪廓線由精調(diào)前的“心電圖”狀變?yōu)榫{(diào)后平滑的“拋物線”狀，基本滿足250 km/h的速度要求。

圖6 第1次順坡精調(diào)前后軌面測量高程線形對比

表1 順坡精調(diào)前后TQI及70 m弦高低對比

3.2 2次降速

第1次軌道順坡精調(diào)后僅約1個月，動態(tài)不良隨即飆升至120～140次/月，且春運將至，為確保春運秩序和安全，經(jīng)研究于2019年1月17日實行160 km/h限速運行，限速區(qū)段為K367+000～K368+700，共計1.7 km；動態(tài)不良略降約2個月后再度攀升，正在商議再次降速時，于2019年4月9日發(fā)現(xiàn)預應力錨桿混凝土錨墩彈出(脫落、碎裂)，緊急排查發(fā)現(xiàn)共5處錨墩彈出，遂申請自2019年4月12日起對K366+530～K370+230區(qū)段共計3.7 km進一步限速至60 km/h至今，動態(tài)不良也隨之驟降至約40次/月。

3.3 第2次順坡精調(diào)

在降速運行的情況下，線路動態(tài)不良和軌道幾何尺寸持續(xù)惡化，全段落TQI超過和遠超2.5的管理限制，最高達6.4；70 m弦高低超過6 mm的值達62.5%以上，最大值達13.8 mm。經(jīng)研究和全面準備，于2019年10月10日—11月3日再次實施了更長段落的順坡精調(diào)，調(diào)整范圍為上行線K366+354～K368+588、下行線K366+726～K368+607，本次精調(diào)多處大量使用了W300-1型特殊扣件，部分調(diào)整量值超26 mm，最大達40 mm。

按250 km/h速度計算，豎曲線半徑應≥25 000 m，實際順坡精調(diào)后的豎曲線半徑為25 600 m, 曲線長度為3.7 km。圖7為第2次順坡精調(diào)前后軌面測量高程線形對比。順坡精調(diào)前后TQI的對比見表1，TQI由最大的6.4降至2.5及以下，70 m弦高低最大值由13.8 mm降至2.8 mm及以下。低速運行狀態(tài)下動態(tài)不良由約40次/月下降到5次/月以下(見圖5)，且趨于平穩(wěn)。本次順坡精調(diào)后線路平順性大幅提高，完全滿足60 km/h的速度要求。因大量使用大調(diào)程W300-1特種扣件，為確保運營安全，即使軌道TQI良好、動態(tài)不良不高，也不能按照原設(shè)計速度運行。

圖7 第2次順坡精調(diào)前后軌面測量高程線形對比

由上述分析可以看出，隧道底隆致無碴軌道變形病害不僅引起工務維修工作量的大幅攀升，且對運營秩序和安全造成較大的沖擊，不得不實施的軌道順坡精調(diào)、限速運行，也只能暫時緩解TQI和動態(tài)不良。

4 隧道底隆的預防與整治建議

4.1 勘察設(shè)計須預防

隧道建設(shè)者對新事物的認識是呈螺旋式上升的，隧道建設(shè)技術(shù)的發(fā)展同樣具有歷史階段局限性，但在2012年前后諸如DC鐵路運營的YD隧道、LY鐵路在建的XZG隧道、擬開通中南部通道WYH隧道等相繼發(fā)生底隆之后[11-15]，仍頻繁發(fā)生在建隧道底隆就不易理解了。

按“圖之于未萌，慮之于未有”的原則，勘察研判不遺漏和設(shè)計具有普適針對性，是防止隧道底隆的第1道防線；以“亡羊補牢”為原則，一旦線路開通前發(fā)生底隆，補勘和變更設(shè)計具備具體針對性是第2道防線。鑒于隧道工程極強的實踐性特征和問題導向推動技術(shù)進步的規(guī)律，在特殊問題方面規(guī)范(程)總是落后于工程實踐，解決隧道工程的特殊問題須突破現(xiàn)行規(guī)范(程)，處處發(fā)掘和遵循規(guī)范(程)依據(jù)不可能完美地解決這些特殊問題。因此，應加強對類似地質(zhì)和工程條件下的前期勘察、測試、試驗和計算分析等工作的深度，評估圍巖加固和結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化的合理性、可靠性，預測并防控可能發(fā)生的病害，避免或減輕開通運營后的次生病害。

4.2 開通前整治須徹底

不留缺陷于運營階段應作為一條不能逾越的職業(yè)底線，更是隧道建設(shè)者和建設(shè)管理機構(gòu)不容推卸的歷史責任。開通前整治，應當以科學和實際為基礎(chǔ)進行原因分析，提出富有針對性的整治方案和優(yōu)化設(shè)計參數(shù)，施工過程中要深刻領(lǐng)會設(shè)計(變更設(shè)計)意圖，嚴格執(zhí)行有效的設(shè)計，力求從根本上解決問題，按照“科學認識—正確方法—嚴格執(zhí)行”的邏輯應對和處置隧道病害。

4.3 運營期整治須監(jiān)控得當保安全

4.3.1 構(gòu)建隧道底隆病害全方位檢控體系

除嚴格按照《高速鐵路基礎(chǔ)設(shè)施運用狀態(tài)檢測管理辦法》(交通運輸部令2018年第19號)精神要求建立相關(guān)監(jiān)控措施外，還應根據(jù)具體工點的病害情況，開展全方位檢測與監(jiān)控。第1類為諸如高程的靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)、自動變形觀測數(shù)據(jù)、綜合檢測列車的動態(tài)指標、動態(tài)添乘不良反應記錄、軌道結(jié)構(gòu)及隧道裂縫(紋)的觀測數(shù)據(jù)等與行車安全緊密相關(guān)的檢控指標。第2類為諸如地應力檢測數(shù)據(jù)、隧道襯砌及圍巖變形和應力指標、隧道周圍環(huán)境等病害致因的持續(xù)系統(tǒng)監(jiān)測。第3類為行車實時安全防護和底隆病害區(qū)段影像實時監(jiān)控數(shù)據(jù)等安全狀態(tài)監(jiān)控。

4.3.2 運營期整治方案須奏效

依據(jù)已獲得的底隆變形形態(tài)、動因、階段、趨勢、規(guī)律，遵循魯棒性、定量與定性相結(jié)合的原則，編制有針對性、適宜的整治方案、工法、工藝，以達到徹底整治底隆病害的目的。YD隧道首輪整治失敗和ZJY隧道開通前整治無效的教訓須深刻汲取。

5 討論

本節(jié)非本文的重點，在此僅做方向性建議，較深入的原因探討、整治及預防研究將另文陳述。

鑒于運營條件下施工空間和天窗時間的雙重掣肘，整治技術(shù)路徑和施工機具選型必將受到嚴重制約。此前YD隧道和ZJY隧道以隧底錨固為主要工程措施的整治均無效，其根本原因在于，錨固工程所能支撐(提供)的kPa級承載(抗)力相對于MPa級的高地應力而言可謂杯水車薪(兩者雖非完全的對應關(guān)系，卻系強正相關(guān)關(guān)系)。

初步研判ZJY隧道底隆量值尚未達到峰值，而特種扣件的調(diào)程已高比例使用，為避免XC高鐵長期限速運行甚至被迫停運，盡快研究整治方案刻不容緩。2013年，在爭議中實施的YD隧道第1輪整治方案耗資近2 000萬元，工程整治實踐證明對MPa級的高地應力型底隆而言，以隧底錨固為主要技術(shù)手段的整治方案是無效的；YD隧道第2輪整治方案具備繞行條件且恰逢疫情時期，因此采取了停運整治，僅“拆除重構(gòu)仰拱90 m+現(xiàn)澆鋼筋混凝土套襯12 m+拆除重建無碴軌道板796 m/單線”，整治成本已達5 000余萬元。主觀上，XC高鐵不具備停運整治條件，其底隆縱長、量值及整治施工條件與YD隧道相比不可同日而語，不可類比照搬。

若采取“不抽線+天窗”條件下拆除重構(gòu)仰拱方案，預計需耗時1.5年，總體整治成本或近2億元，相關(guān)人員長期處于安全高壓工作狀態(tài)，不僅會對其精神健康產(chǎn)生嚴重影響，且麻痹和長期高壓疲勞工作可能誘發(fā)嚴重的安全事故。因此，是可行但不宜草率采取的方案。

作者結(jié)合研究團隊的初步研究成果，建議研究“以輔助導坑進入正洞下方，在正洞正下方構(gòu)架柔性支護的中小斷面導洞，以阻斷高地應力傳遞路徑”的方向性方案。

6 結(jié)論與建議

6.1 結(jié)論

1)軌道順坡精調(diào)只能在短時段內(nèi)緩解隧道底隆致軌道變形病害引起的軌道質(zhì)量不良，而不能根除病害。隧道運營期整治不僅成本高昂，且天窗資源和整治窗口期有限，且須構(gòu)建監(jiān)控得當?shù)陌脖ｓw系。

2)隧道底隆未根治而帶病害開通運營，不僅會造成工務維修工作量大幅攀升，而且長期限速運行對運營秩序的沖擊也不可小虞，把底隆病害消除在開通前是隧道建設(shè)者和建設(shè)管理機構(gòu)義不容辭的職業(yè)責任。

3)正確勘察研判、針對性設(shè)計、嚴格科學施工是預防隧道底隆的前瞻性和根本性路徑。

6.2 建議

1)局部實踐證明，以隧底錨固為主要技術(shù)手段的整治方案對MPa級的高地應力型底隆是無效的，同時會產(chǎn)生不確定的行車安全風險，在高地應力型底隆整治方案決策中應慎重使用錨固，特別是預應力錨固技術(shù)措施。

2)無碴軌道改為有碴軌道，未從根源上對隧道底隆實施約束和限制，僅可為軌道調(diào)整的靈活性提供條件，當不能研判底隆的終值處于中度以下時，不宜采用。

3)以輔助導坑進入正洞下方，在正洞正下方構(gòu)建柔性支護的中小斷面導洞，以阻斷高地應力傳遞路徑，是值得深入研究的整治ZJY隧道底隆病害的方向性方案。

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