马峰峰
宁波市轨道交通集团有限公司运营分公司 浙江省宁波市 315000
摘要：盾构隧道结构是由预制的钢筋混凝土管片排列而成的。盾构隧道成型后，有可能受到外界各种不确定性因素的影响，会导致盾构隧道管片出现不同程度的受损，比如掉角、开裂，渗、漏水等现象。为了保证隧道结构安全，不影响后期运营，需对受损的管片结构进行补强加固。本文结合某市地铁盾构隧道受损的实际情况，对隧道受损进行补强加固技术处理，使盾构隧道满足其安全使用需要。
关键词：盾构隧道 管片 补强加固
1、引言
受国家大力进行基础设施建设和城市化进程的影响，目前地铁在各大城市如火如荼的进行大力建设，但是随着城市化的不断加速发展，各种矛盾也日渐显现，主要表现为城市地铁与周边环境、建构筑物相互影响，主要出现的问题是地铁隧道垂直、水平位移、堆载、卸载导致的管片开裂等情况，主要原因是地铁隧道先于周边城市配套设施施工，后施工的建构筑物基坑、道路建设，没有对地铁隧道的保护引起足够的重视，导致地铁隧道受损。目前已经有多个城市的地铁盾构隧道出现了类似的情况。本文结合某市地铁盾构隧道受损的实际情况，对隧道受损管片进行分析研究，并就相关的补强加固技术进行阐述，经补强加固的盾构隧道最终满足其安全使用需要。
2、工程简述
某市地铁盾构隧道内径5.5m，外径6.2m，环宽为1.2m，厚度0.35cm，拼装采用错缝拼装，盾构隧道管片所在土层为淤泥质粘土、淤泥、灰色淤泥质粘土、灰色粉砂，在完成盾构隧道施工后，发现管片出现渗漏水，且在隧道底部管片出现很多纵向贯穿水纹裂缝。发现在该隧道左线的北侧有两个基坑正在进行土方开挖，深度约为11～13m，在隧道顶部正在进行路面施工，局部存在堆载现象。该盾构隧道出现水平位移、拱低沉降、横向收敛变化量都较大的现象，最大水平位移达50mm，拱顶最大沉降-26mm，横向最大收敛31mm，竖向最大收敛-20mm。且管片出现较多裂缝，宽度超过0.2mm，多为单环通长纵缝，单环纵向裂缝4～10条不等，多发生在隧道底部60°范围，同时该范围内管片明显存在纵、环缝张开及渗漏水现象。为了保证该隧道的结构安全，需对该区段受损的管片进行补强加固。
3、补强加固介绍
通过论证，须对受损隧道内纵向裂缝宽度≥0.18mm的管片进行管片内设钢圈的形式进行补强加固处理。钢圈采用厚度为20mm的钢板，整环加固，环宽90cm，每环6块，采用CO2保护焊焊接，钢板焊接采用破口满焊。不锈钢膨胀螺栓与混凝土管片固定，采用化学锚筋进行最终连接。施工钢圈前，将钢板覆盖范围内的手孔用硫铝酸盐超早强微膨胀水泥填充，待钢圈安装结束后，钢板边缘采用弹性环氧胶泥进行封缝处理，并预埋注浆管，然后在钢圈与混凝土管片之间灌注刚性环氧树脂浆液。钢板表面在施工结束作防腐蚀处理。
4、加固措施
4.1准备工作
在隧道内进行补强加固施工空间较小，进入施工现场作业前，保证施工现场三通一平，作业采用先内后外的顺序进行。主要施工设备为叉车、空压机、二氧化碳弧焊机、活动脚手架、冲击钻、注浆泵、手砂轮、手拉葫芦、汽车吊、割枪、平板车等。主要材料为钢板、螺栓、环氧树脂、硫铝酸盐微膨胀水泥、弹性环氧胶泥、防腐绝缘涂层、环氧砂浆等。
4.2手孔封堵
对于在本次补强加固中所涉及到的混凝土管片均重新嵌缝、注浆处理。清理管片的环、纵缝嵌缝槽，并采用弹性环氧胶泥进行环、纵缝嵌缝，并在环缝处预留注浆孔，待嵌缝完毕后，灌注亲水性环氧浆液。对钢圈覆盖范围内的手孔采用硫铝酸盐超早强微膨胀水泥充填，再进行下一步钢圈结构补强加固。
4.3管片修补
对于在钢圈覆盖范围内的管片，如有破损现象，在覆盖前进行修复，沿修补部位周边预埋注浆管，采用高强快速环氧砂浆进行填补，待强度满足施工要求后，在接缝预埋注浆管处灌注刚性环氧树脂。
4.4钢圈加工
（1）根据补加固强设计构造图，对全环钢圈按照6块进行加工。加工时根据设计图纸，预先加工出M16化学螺栓锚固用φ19孔，再进行卷曲加工。
（2）钢板加工时两端内弧面预先按照设计要求加工成坡口。
（3）钢板在机械加工完成后，按照设计要求，对表面进行防腐处理。
（4）每块钢板加工完成后，按照钢圈类型及块数做好标号，并标注安装方向。
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（5）根据设计要求，在混凝土管片吊装孔兼注浆孔位置处需预留φ75孔。
4.5钢圈安装
（1）安装前现场管片修补、堵漏，手孔、嵌缝封堵等工作全部完成，无渗漏水现象。
（2）首先对安装部位管片进行清理，确保管片内表面平整无凸起。用干抹布擦干管片表面水渍，再用空压机进行吹干，保证安装部位干燥。
（3）安装隧道底部的两块钢板，钢板接头处点焊牢固，然后用倒链牵引，使装好的钢板沿管片内壁向高处滑动，然后再在隧道底部依次进行其余钢板的安装。当安装至还剩最后一块钢板时，利用丝杆将钢板与管片间隙调至适当位置，用化学螺栓将钢板与背后管片固定。
（4）在全部6块钢圈安装完成后，进行整体焊接，以保证其内部形成一个良好的受力整体，对隧道起到加固支撑的作用；将钢圈内表面彻底清理打磨平整，为表面防腐处理做好准备。
4.6环氧填充
环形钢圈安装完成后，马上进行环形钢板与管片之间的环氧树脂灌注填充工作。考虑到钢板与管片的密贴性和整体传力性，钢圈与管片需有一定的间隙，施工前应准备充足的环氧树脂材料。
钢圈壁后灌注环氧树脂的主要步骤如下：
（1）填充环氧树脂前，先用高强度环氧密封胶泥对钢板两侧与管片接缝采用环氧胶泥进行封堵，待密封胶充分凝固后，对密封情况进行检查，确认密封效果良好无渗漏点。
（2）在封缝处安装注浆嘴。
（3）利用移动平板搭设活动作业平台，采用电动注浆泵灌注环氧树脂，灌注顺序自下而上，直至上部预留孔溢出树脂停止，并反复进行灌注。
（4）在钢圈支撑和环氧灌注全部施工结束后，将滴落在钢板表面的环氧树脂清理干净，为防腐处理做好准备工作。
4.7钢圈防腐
环氧树脂灌注施工完毕并达到等强时间后，将钢圈内表面彻底清理干净，对整环钢圈进行防腐处理。采用涂层作防腐蚀处理。涂层厚度要均匀、分两层进行喷涂且总厚度不小于1.2mm。
4.8钢圈验收
在完成钢圈安装、环氧填充后，需对填充密实进行检查，检查采用小锤敲击方法，根据声音判断是否填充密实，如不密实，进行二次补浆，直至合格为止。对于采用CO2气体保护焊进行塞焊的焊缝，钢板间拼接采用60°坡口焊，焊缝高度为12mm。采用超声波探伤进行内部缺陷的检验，超声波探伤不能对缺陷作出判断时，采用射线探伤。
5、结束语
通过对受损的盾构隧道管片采用钢圈进行补强加固，经论证后，满足结构及后期运营安全，以上是本人在施工过程中遇到的较为典型的工程实例，并进行了一些简单认识和总结，希望能给类似的工程提供一点参考和帮助，同时也希望各位同行给予批评和指正。以下是我对未来城市地铁建设的几点建议，希望能引起各个修建地铁城市的重视。
（1）在地铁隧道可行性研究阶段，将地铁隧道与周边配套设施进行同步设计、同步施工，合理安排规划，这样不仅可以最大限度的开发利用城市空间，同时可以很大程度上避免或者消除地铁与周边配套设施的相互影响。
（2）在地铁盾构隧道出现受损后，一定要及时的进行补强加固修复，不给后期运营留下安全隐患。
（3）在地铁运营阶段加强每日对隧道结构的安全巡检，及时发现隐患，将隐患消灭在萌芽阶段。
参考文献：
[1] GB 50446-2017 盾构法隧道施工及验收规范
[2] JC/T1041-2007 混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料
[3]GB50299-1999 地下铁道工程施工及验收规范（2003版）
[4]GB50204-2015 混凝土结构工程施工质量验收规范
[5]GB50205-2017 钢结构工程施工质量验收规范
论文作者:马峰峰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第25期
论文发表时间:2018/12/4
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