1、江苏南京地质工程勘察院 江苏南京 2100412、南京地铁运营有限责任公司 江苏南京 210012
摘要：文章以南京地铁一号线工程为例，针对隧道变形因素展开分析，并且从金马区间隧道、雨-元区间隧道两个方面提出治理建议，目的在于加快施工速度，保证施工质量，真正解决隧道变形问题。
关键词：隧道变形；南京地铁一号线；地层软弱
改革开放几十年来，我国经济发展迅速，城市化进程很快，城市人口大量增长，交通拥堵问题在许多大城市日益严重。随着地铁的开通运营，各城市地铁隧道或多或少出现了一些变形与病害，主要包括不均匀沉降、渗漏水、裂缝、道床隆起等，这些隧道病害几乎在各城市开通运营的地铁线路中都有发生。因此，研究地铁隧道病害的现状及其治理措施对于既有地铁工程和在建工程都具有重要的理论和实际意义。
1 工程概述
南京地铁一号线西延线位于秦淮河以西地区，隧道线路起于河西新城奥体中心，沿乐山路西侧向南直行，至乐山路、河西大道交汇路口左转向东，沿河西大道南侧东行，最后到达一号线小行站的西端。线路全长为4.8km，其中，地下线里程为3.9km，过渡段里程为0.3km，高架线里程为0.57km，共设有奥体中心、元通、中胜3座地下车站。地形较平坦，隧道结构采用明挖法施工，基坑深度为9-12m，底板主要处于软~流塑淤泥质粉质粘土层中，该土层土质差、厚度大、含水量高，具有低强度、高压缩性、高灵敏度、易蠕变等特征。
2 隧道变形原因分析
截止到2013年底，北京、上海、广州、天津等21个城市，已经开通运营的地铁线路总长超过2500公里（如图1）。引起隧道结构沉降的原因有很多，如沿线地质因素（土体性质、土层分布等）、隧道施工工艺、周边工程施工、地下水开采、地面堆载、地铁运营荷载以及隧道渗漏水等。经排查发现，南京地铁一号线西延线周围较为荒芜，周边道路施工及建筑物施工很少，经行车辆也不多，结合地质勘查资料、监测数据和实际工程情况，分析认为该区段发生沉降的主要原因是地层软弱，即地层软弱区段隧道沉降也大。此外，软弱土质在后期施工扰动、运营荷载以及渗漏水的影响下，最终导致了西延线地铁隧道发生较大沉降变形和隧道结构病害。
图1 已开通地铁的城市及其运营线路的长度（截止2013年）
3 隧道变形治理方法
3.1 金马区间隧道变形及治理方法研究
金马区间地铁隧道沿线地质情况良好，周边建筑物、道路施工情况较少，经行车辆也不多，因此，最终经排查发现，金马区间隧道变形的主要原因为隧道上方有超高覆土，由于受该外加荷载的影响造成隧道结构破坏。该堆土为外部建设单位施工的弃土，覆土高度超出原有隧道设计承受的标高3至8米，土方量约2万立方。该区间原先上部覆土厚度为5-8m，管片配筋设计按照10m覆土计算，现今堆土厚度已达14m，远远超过设计荷载。
对于南京地铁二号线金马区间隧道发生的病害情况，地铁公司十分重视，立即组织技术力量，迅速开展综合治理工作。为保证隧道损坏不再加剧，控制病害发展，具体的加固措施为：①对于收敛变形较大（变形量大于1.15%D）的管片，采用钢环加固；②对管片开裂不严重、收敛变形不大的管片采取粘贴芳纶布的措施；③对管片纵环缝进行注浆封堵，拱顶注浆材料为刚性环氧树脂，两侧注浆材料为弹性环氧树脂。为减少运营损失，缩短工期，经综合考虑后决定对钢环采用全机械手安装。施工主要流程为：前期施工——拼装阶段（地铁停运）——后期结尾工作；前期施工主要包括：（1）芳纶布粘贴；（2）环、纵缝封堵；（3）管线改排；（4）道床切割、凿除；（5）机械手、平板加工；拼装阶段主要包括：（1）牛腿安装；（2）环板安装；（3）钢拉条安装；（4）钢环焊接；后期结尾主要包括：（1）管线修复；（2）管片修补；（3）道床水沟恢复。
3.2 雨-元区间隧道变形及治理方法研究
最终经排查发现，周边基坑施工是雨-元区间地铁隧道沉降的最主要原因，参照金马区间隧道治理经验，现对雨-元区间进行了以下综合治理：
1、变形监测：针对现阶段出现的隧道沉降过大、尤其外侧的施工仍在继续，需对该段隧道按照相关要求进行保护性监测。
2、渗漏封堵：元奥区间存在众多的环纵缝渗漏问题，尤其在沉降槽地段，几乎环环有不同程度的渗漏，除渗漏水外还存在漏油现象。为防止渗漏造成壁后水土流失，锈蚀螺栓，根据渗漏情况采取以下3种封堵措施：
①环、纵缝渗漏处理：清理缝内的浮泥、泥垢、油渍；快速水泥或环氧胶泥封缝；注入柔性环氧或水溶性聚氨酯浆材；待凝结后拆除注浆管，做缝面修饰处理。
②螺栓孔渗漏处理：卸掉螺栓孔螺帽；清除螺栓孔内浮泥、泥垢、油渍、锈垢；用聚合物水泥砂浆封闭两端，用水溶性聚氨酯浆液进行注浆；安装对拉螺栓帽，更换胶圈；
③吊装孔渗漏处理：清除吊装孔内的浮泥、泥垢；用双快水泥砂浆对吊装孔进行封堵，封堵完后拧上塑料螺堵。
3、裂缝加固：为保持管片整体性，提高受损管片强度，防止裂缝进一步扩张，对于裂缝宽度在0.3mm以上且发展稳定的裂缝进行环氧注浆封闭，采用缝口刮涂环氧胶泥，骑缝注浆的方法进行；对于裂缝宽度1mm以上且仍有发展趋势的裂缝，采用内注环氧、外贴芳纶布进行加固处理，每环芳纶布以手孔为边界，分三块施工，环向弧长2.2m，裂缝变化数值图见表1。
结束语
轨道交通正在许多大城市逐渐兴起，投入使用的隧道里程也越来越长，隧道结构病害也必将日益增多。而隧道结构的安全性、耐久性将会对地铁的正常运营产生重大影响，因此，结构维护保养必定需要花费巨大人力及巨额资金。在此背景下，如何预防和减少病害以及病害发生后又如何治理将是一个重要的研究课题。
参考文献：
[1] 陈基炜，詹龙喜.上海市地铁一号线变形测量及规律分析[J].城市地质.2000，（2）：51-56.
[2] 刘建航，侯学渊.盾构法隧道[M].北京：中国铁道出版社，1991.
论文作者:李吉1,张学文2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/10/1
标签：隧道论文; 管片论文; 区间论文; 病害论文; 地铁论文; 金马论文; 裂缝论文; 《基层建设》2018年第25期论文;