摘要：在我国城市化进程不断加快下，地铁等城市交通工程正在如火如荼的开展建设，但频繁发生的外部工程活动，容易导致地铁盾构隧道施工时突发堆载问题，进而导致隧道出现变形等情况，对地铁结构以及地铁的正常运营产生极为不利的影响。因此本文将通过结合具体工程案例，在简单说明突发堆载对软土地铁盾构隧道所产生的实际影响的基础上，尝试针对突发堆载引起软土地铁盾构隧道大变形的整治进行简要分析研究。
关键词：突发堆载；软土；地铁盾构隧道；变形整治
引言：在影响地铁工程施工安全以及结构性能的诸多因素当中，突发堆载是其中最为关键的影响因素之一，由此引发的地铁工程渗漏水问题、管片破损或开裂等问题不胜其数。严重时还会导致整体地铁隧道结构出现变形，因此有必要在明确突发堆载引起软土地铁盾构隧道变形的具体形式下，结合实际情况对其进行有效整治。
一、工程概况
某市地铁区间隧道采用的是预制钢筋混凝土管片，管片外径6200mm，内径5500mm，宽度1200mm，厚度350mm。整个隧道结构管片为运用纵向（16只M30螺栓）以及横向（12只M30螺栓）螺栓将预制混凝土管片按照既定施工要求规范拼装的方式构成，其中单环管片由6块组成，主要为封顶块与落底块各一块以及各有两块邻接块与标准块。地铁盾构隧道工程中所有环缝以及纵缝的防水处理统一采用外侧遇水膨胀橡胶挡水条和内侧三元乙丙橡胶弹性密封垫，形成双道防水。根据工程人员获取的勘察数据可知，工程主要主体为黏土、粉质黏土以及淤泥质黏土和淤泥质粉质黏土，土体重度为16.6kN/m³，孔隙比最小为0.99，最大为1.43。含水量至少在34%，最高时超过50%，因此整体土质较软。而有记录表明，在该地铁隧道的局部位置处曾有突发堆载发生，堆高在4m左右，最大可以达到7m，堆高同原顶覆土厚的比值超过0.4。其中在上行隧道的上部位置处为堆土的主要集中区。
二、突发堆载对软土地铁盾构隧道的主要危害分析
（一）损害管片结构
施工人员通过对软土地铁盾构隧道工程展开现场监测，其测点布置如下图所示（见图1）。
图1 布控测点
在对采集得到的所有监测数据进行分类整理以及深入分析后可知，因受到突发堆载的影响，导致隧道出现了类似横鸭蛋的变形，并且在封顶块、邻接块的纵缝内侧、落底块和标准款的纵缝内侧位置处均出现了张开情况。而标准块和邻接块的纵缝外侧也出现了明显的张开情况，邻接块同封顶块的环向接螺栓出现了较大的受力情况[1]。监测人员在现场运用专业测量仪器测量后发现在盾构隧道工程的第570环的顶部位置处出现了最为强烈的纵缝张开情况，张开量较大。不仅如此，其周边位置的混凝土也出现了掉块、裂缝等现象，严重影响了地铁隧道的整体结构安全性。
（二）引发接缝渗漏
由于受到突发堆载的影响导致软土地铁盾构隧道出现了横鸭蛋变形，因此在将内侧作为支点下，腰部标准块和连接块纵缝外侧出现了明显张开，使得弹性密封垫被迫松开而失去自身的密封效用。尤其是在结合施工人员的现场观察结果后可知，在整个堆载区域的隧道结构中出现了多处渗漏水问题，特别是在腰部纵缝处还出现了少量的泥砂渗漏等情况。
通过进一步分析可知，在该软土地铁盾构隧道工程当中，纵缝位置处出现了较为严重且密度较大的病害，接缝位置处屡屡发生渗漏水问题。而在外侧端部被挤压等因素的影响下，使得集中力作用下端部混凝土位置处，进而导致其出现碎裂、开裂、掉块等问题。虽然在环缝位置处尚未监测到较大张开量，且其纵向螺栓一切正常，但仍然需要尽快对隧道变形位置进行有效整治，以避免该情况持续变化，影响隧道结构的安全性和稳定性。
三、突发堆载引起软土地铁盾构隧道变形的整治分析
（一）整治策略
1.整治接缝渗漏
考虑到在该软土地铁盾构隧道工程中，大部分接缝位置处存在渗漏水的问题，因此在结合工程实际以及现有施工材料下，施工人员最终选择使用壁后水溶性聚氨酯注浆的方式填堵渗漏接缝。因受到水溶性聚氨酯材料自身特性的影响，在接触到水后这一材料会迅速膨胀发泡，因此可以在管片外壁形成隔水膜，以有效起到隔绝管片和渗漏水源的效果，同时也能够在一定程度上达到增加渗漏路径的目的，用以彻底解决地铁隧道工程接缝渗漏水问题。施工人员首先通过运用两侧标准块注浆孔进行聚氨酯注浆，而对于隧道工程局部出现的大面积严重渗漏面，则同时采用邻接块注浆孔进行两侧对称聚氨酯注浆。
2.整治钢板环区
在钢板环加固区中施工人员为保障完成所有钢环的拼接工作后，不再出现背部渗漏水问题，进而对钢板产生锈蚀、腐蚀影响等不利情况，决定在该地铁隧道施工工程中使用环氧树脂材料对接缝位置处进行有效密封。与此同时，对于工程其他比较容易出现严重渗漏水的接缝位置处，则建议使用专用的堵漏材料进行封堵。此次堵漏施工共计用时180d，施工人员通过严格按照施工标准要求进行规范操作，使得该接缝区域形成了一个完整的接缝隔水帷幕，以此有效阻断接缝位置和渗透水源。
3.钢板环加固
在该软土地铁盾构隧道施工工程中，整治因突发堆载引起的隧道工程变形时，还对钢板环加固区域再次进行了加固处理。施工人员通过使用一根道床位置钢拉板，同时分别使用五块钢管片，其中有两块钢管片为带牛腿钢管片，以此构成一个环形受力体系，使得已经出现变形的盾构隧道能够具有更高的抵御偏载的能力。施工人员在依照工程要求先规范安装好牛腿之后，再完成三块钢管片的拼装，随后利用钢板拉接两侧牛腿。最后再使用一根道床位置钢拉板搭配两块带牛腿钢管片进行半环加固即可。
4.粘贴芳纶布
对于地铁隧道工程中收敛在60mm以上的区段，在整治顶部结构变形并对其进行有效加固的过程中，施工人员则运用了粘贴芳纶布的方式。一般在工程顶拱58°范围内粘贴芳纶布，而加固环向弧长为2800mm，使用刚性环氧高粘结强度进行芳纶布加固[2]。单环芳纶布则按照中间和两侧的划分方式依次被分成三个部分，其中中间位置为手孔之间区域，管片与环缝位置距离较近的另外两侧则分别各粘贴一条芳纶布，以有效加固顶部结构。其具体粘贴情况如下图所示：
图4 粘贴芳纶布的示意图
（二）整治成效
此番隧道工程整治总共被分成两个阶段，分别为第一阶段和第二阶段，其中前者主要为卸载阶段，后者主要为整治阶段。在整治阶段中则采用了上文介绍的环氧封堵、粘贴芳纶布、钢环加固等整治方式。在第一阶段中，根据相关监测结果显示，隧道工程整体出现了回弹情况，其中第405环的回弹量为14mm，第570环的回弹量则约为18mm。而在该阶段中，第407环的水平直径则出现7mm的明显回缩。在之后的整治阶段，水平直径仍然保持缓慢的回缩状态，因此隧道工程的水平收敛情况改善成效并不显著。但值得注意的是，通过采用粘贴芳纶布和钢板环加固的变形整治方式，软土盾构隧道横断面的承载力确有明显提升。
四、结束语
通过分析可知，突发堆载会在一定程度上导致软土地铁盾构隧道工程中的管片出现损坏情况，同时还会引发工程内部多处接缝位置出现渗漏水等问题。因此需要施工人员结合工程实际，严格遵循相关标准要求，灵活采用堵漏、修补、加固等整治策略，有效处理突发堆载引起的隧道工程变形，从而在切实起到加固作用的同时可以进一步提高工程结构的安全性，保障地铁日后实现安全、正常运营。为了在工程实际中尽量少出现类似情况，建议统筹安排地铁工程与周边配套开发，在施工、运营工程中加强日常巡检，及时发现隐患，出现类似问题及时进行修复，保证隧道结构及运营安全。
参考文献：
[1]康成，梅国雄，梁荣柱，等.地表临时堆载诱发下既有盾构隧道纵向变形分析[J].岩土力学，2018（12）：1-2.
[2]高建森.盾构下穿引起的既有地铁隧道变形分析[J].工程技术研究，2018（03）：243-244.
论文作者:马峰峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/13
标签：隧道论文; 盾构论文; 工程论文; 管片论文; 地铁论文; 渗漏水论文; 位置论文; 《基层建设》2018年第30期论文;