上海隧道工程有限公司 上海 200232
摘要：某地铁隧道工程施工过程中，发现已成环管片中底部落地块管片出现大面积破损。该环管片不具备拆除更换后重新拼装的可能。为确保后续管片拼装质量及隧道施工安全，采用新型树脂材料对该块破损管片进行修补，并详细制定了后续施工措施。修补后的管片强度、防水等各项指标良好，后续施工过程中该管片未出现破损及渗漏水现象。本文从破损管片修补及后续施工的实施，进行了完整详细的总结，为今后类似情况下的破损管片修补提供一定的参考依据及理论支持。
关键词：破损管片修补；施工措施
1前言
在城市现代化建设中，钢筋水泥，高楼林立，如何能更有效地开发利用和创造地下空间已然受到行业内的广泛关注，而最佳的选择无疑是通过盾构法施工对城市地下空间进行更加深度的探索和开发[1]。盾构法施工地铁隧道，具有有效节约地下空间资源、降低工程造价等独特的优势。预制钢筋混凝土管片作为地铁隧道的支护结构，直接影响成型隧道的安全及稳定，各种原因引起的管片大面积破损将对盾构施工过程中的隧道带来重大安全风险。必须对其进行更换或修补，确保施工安全。
2工程概况
某地铁隧道工程采用直径6.76m的土压平衡盾构机进行施工。采用的管片外径Φ6600mm、内径Φ5900mm、厚度为350mm。强度等级为C55、抗渗等级为P10。
2.1工程地质
盾构施工区域隧道断面所处土层为⑥2-1层草黄～灰黄色砂质粉土、⑥2-2层灰黄～草黄色砂质粉土，其中⑥2层为承压水层。盾构穿越段土层力学参数如下表所示。
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3.2修补施工流程
1）清除修补管片内及下部的水，保持施工环境干燥
2）将管片松动部位的混凝土块用榔头敲除，破损表面要进行钢刷清洁处理，同时清除表面油污、垃圾等。
3）在破损部位每间隔20cm，用冲击钻打好深度为12cm（15BD）的孔（进入主体深度），上下两排，清除孔内灰尘后使用专业植筋胶植入8mm的钢筋。
4）用热风机吹干管片受损处的水分。
5）将裁好的三夹板插入管片底部， 三夹板面铺上离型纸，随后在三夹板底部插入木楔， 使三夹板与管片保持一致角度。
6）将止水带用离型纸包好，避免接触到树脂。
7）搅拌树脂（每次不超过1.5KG）。
8）由上至下，小范围多次数的进行修补，视修补情况决定修补次数，每次修补间隔10分钟。
9）在树脂初凝前，用小劈刀及抹子将树脂压住，保证树脂固化后的形状与受损前一致。
10）树脂成型后拉出三夹板，剥掉离型纸，进行表面修补、整形。
11）修补结束后，做好相应标记。
3.3模拟修补及正式修补
由于管片修补将在盾构机内完成，修补时的操作空间有限、环境复杂。且使用新型材料进行大面积修补尚属首次，因此为了验证修补流程是否合理可靠，修补质量是否达到要求。在正式修补前，组织了一次模拟修补。
根据239环落地块管片的破损情况，将一块完整的落地块管片进行人为破坏，并安装在未始发盾构负环处，模拟了施工现场同等环境。根据修补施工流程进行了管片修补模拟试验，并通过对修补管片进行受力试验。认为修补质量较好，满足后续推进要求。
同时，修复的管片进行了检测。检测结果认为管片强度满足设计要求。
管片模拟修补后，各项技术指标均达到预期效果。随后即对239环落地块管片进行正式修补。
4后续施工措施
4.1推进施工控制
4.1.1推力控制
在421-425环推进施工时，推力尽可能控制在20000kN以内，当超过控制推力时，应适当降低推进速度。
4.1.2区域油压控制
在421-425环推进施工时，停用8#千斤顶。在推进过程中，确保盾构姿态可控状态下，尽可能增加B区、D区两腰处的区域油压，降低A区、C区上下部位区域油压。
4.1.3盾构姿态控制
目前盾构姿态等参数较好，在241环推进时，保持推进坡度，避免盾构与管片出现折角现象。主要采用控制千斤顶的行程，保证上部千斤顶与下部千斤顶行程差为1cm左右。施工过程要保证连续性，确保均衡施工。
4.1.4盾尾油脂
在241环推进过程中，增加盾构下部盾尾油脂的压注量。使管片外弧面与油脂两者之间尽可能地接触，从而减少盾尾刷对修补管片造成的损害。
4.1.5同步注浆
在242-245环的推进施工过程中，需严格控制同步注浆量以及注浆泵出口压力，其中注意控制泵送出口处的压力要稍微大于管片附近的水土压力。
4.1.6持续观察
在后续施工过程中，加强对239环管片的巡视检查，发现问题立即停止施工，并采取相应措施。
4.2拼装施工控制
4.2.1通贴楔子
240环管片拼装前，对240环管片进行通贴3mm楔子的处理。使管片与管片之间形成软接触，受力时起到缓冲效果。避免不良受力的情况发生。
4.2.2加贴挡水条
在239环及240环管片上，原有一道挡水条，一道止水带的基础上，加贴一道挡水条，更好的起到防水的作用。
4.3聚氨酯压注
4.3.1注浆范围
在239环管片脱出车架后，进行聚氨酯压注，进一步增加防水效果。压注范围为237-240环。
4.3.2注浆主要材料及要求
1、油溶性聚氨酯
1）材料生产单位：上海隧道防水材料厂。
2）材料及规格：选用油溶性聚氨酯50公斤大包装（便于运输和储存）作为主剂，副剂（促进剂）则以主剂的8％参量进行配制（可根据不同的土层和气温来适当地调节实际用量）[2]。
3）混合后的浆液物理性能应能满足以下规定：
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2、二丁酯（注浆泵的清洗液）
4.3.3施工工艺流程
在注浆设备上选用手揿泵或者电动泵，原则上是利用了管片上原本就具备的壁后注浆孔，在打开原注浆闷头后，完成二寸球阀和变丝的安装，击穿管片注浆层（在击穿管片后如发现有渗漏出泥沙则应先立即关闭球阀），然后安装外接头，将注浆管路接入，连接注浆泵，再将已经配制好的聚氨酯浆液注入其中，最终浆液会在管片外壁发泡形成一层防水保护膜[3]。注浆结束，等到聚氨酯浆液已经发泡稳定后，再对球阀和外接头进行拆除。在完成注浆孔的清理后，使用围丝或微膨胀水泥对注浆孔进行封堵，最后加盖镀锌闷头用来替换原本的闷头[4]。
打开注浆闷头孔→完成二寸球阀和变丝的安装→将管片注浆层击穿→安装球阀→接入注浆管路→注入化学药品浆液→关闭进浆阀门→清理注浆设备
4.3.4注浆顺序和注浆量
1）同一衬砌环内不同注浆孔的注浆应注意保持对称平衡；
2）关于隧道纵向注浆顺序，原则上采取不跳环的连续施工，但可根据现场实际的施工情况作出具体的调整修改；
3）每环注浆顺序自下而上，D块——B块——L块，原则上只对D块、B块进行注浆，但如果底部孔位由于注浆量不足、需增加注浆量或其他等原因无法压注，则可根据现场工况可作相应调整可选用L块进行注浆；
4）每孔的注浆量可根据实际施工情况需要有选择的增加和减少注浆量。
4.3.5注浆压力及流量
1）注浆压力应不大于0.15MP，但不包括起始压力，如果注浆压力过大可选用L块进行注浆；
2）注浆流量控制在6～10L/min ，总流量控制在10L/min以内。
4.4嵌缝施工
在239环管片脱出车架后，对238与239、239与240、240与241环之间纵缝进行嵌缝施工。
1）利用砂轮机对需要进行封缝的管片界面进行打磨，打磨区域范围为管片接缝两边向外延伸40mm，总宽度约80-100mm。打磨完成后需清理掉表面浮尘，保证弹性环氧胶泥粘结密封性能。
2）清理完管片表面浮尘后，对打磨位置进行批刮弹性环氧胶泥。
3）胶泥刮批完成后，在环缝和纵缝上分别粘贴3mm厚的胶带“模板”，增强弹性环氧胶泥的粘结性；
4）采用Ф14钻头，在胶泥上进行钻孔，深度约为50mm，预设固定注浆管。将DP40底油预先涂抹在注浆管颈壁上，达到增强弹性环氧胶泥和管壁的密封性能的效果。
5）在环缝上每环至少埋设16个注浆管。在纵向缝内根据情况选择埋设1~2个注浆管。由于接缝处窄而深，且线路已达将近18m，故需埋设足够数量的注浆管，便于之后的灌浆作业，避免了因形成较大的压力而影响注浆施工。
6）采用弹性环氧胶泥对注浆管表面接缝批刮宽40mm的密封带进行封缝。为确保注浆顺利进行，对新刮批弹性环氧胶泥需固结至少12h。
7）注浆
采用电动泵按由低至高，由下至上的顺序进行依次注浆，直到浆液从上一注浆孔中渗出，封堵下部的注浆孔，再以上部出浆孔作为注浆孔，继续进行对称注浆，直至从顶部出气口出浆，即注浆完成[7]。注浆过程中压力应控制在0.1MPa内。
8）清理
注浆完成12h后，去除胶带和注浆嘴，进行封闭，同时清理现场废弃物。
5实施情况
239环管片修补后，恢复施工前，派驻应急队伍，备齐应急物资。严格按照后续施工措施中相关参数内容进行施工。同时安排应急队伍对239环管片进行24小时重点观察。至3日后，上行线推进至258环时，239环管片破损处未发生异常情况。在之后施工过程中，不断对该环管片进行巡视检查，未发现异常情况。
6结论
1）修补材料性能满足要求，在修复面上植筋时务必将钢筋与端面做平，还要确保树脂在修复部位填充饱满，表面完好平整。使修补处受力情况更加理想。
2）管片修补前，根据实际修补工况，对修补施工进行模拟试验有一定的必要性。通过模拟试验，优化工艺流程，细化工序节点工期，优化修补材料初凝时间等。确保修补过程可控，修补质量可靠
3）恢复推进前，需详细制定施工措施，制定应急预演。施工过程中必须严格按照制定的施工措施实施，同时恢复施工后，对破损处加强检查，一旦发现问题还可考虑骑环缝钢圈安装，确保隧道的安全。
参考文献：
[1]周文波.盾构法隧道施工技术及应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.
[2]李芹峰,韩志友.砂性土中的地铁隧道防水治理试验[J].上海:地下工程与隧道,2011.
[3]张学华.洞内微扰动注浆在已运营盾构隧道收敛变形治理中的应用[J].南京:黑龙江交通科技,2017.
[4]杨勇.软土复杂环境下盾构法隧道防水与堵漏技术[J].铁道建筑技术,2013.
论文作者:徐峰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第32期
论文发表时间:2020/4/7
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