盾構成型管片加固技術研究

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地鐵建設集中在經濟發達、人口眾多的大中型城市，各地鐵站點也都處于城市繁華路段，車站附近高樓密集，地下管道復雜，地質環境多變，地鐵列車長久的運營震動、地質的變化以及自然災害等都會給隧道結構自身帶來風險隱患，因此，地鐵隧道管片的日常變形監測要及時、精準，并對已產生較大的收斂變形的管片采取有效的加固措施，才能夠確保隧道結構穩固、地鐵行駛平穩以及周邊環境的安好。

一、工程簡述

鄭州市民文化服務區地下交通工程段包括市—鐵區間、市—市區間。市—市區間區間起點里程右K3+605.316（左K3+605.316），區間終點里程右K4+468.874（左K4+468.874）。本條地鐵線路運營3年，經日常監測隧道管片產生橫向收斂變形，考慮到后期隨著列車的長期震動，管片變形難以預測，為保障永久結構安好，故針對橢變＞90mm的區間管片采用鋼環緊固，70mm＜橢變≤90mm的采取微注漿加固。

二、地鐵隧道管片加固措施及加固形式

1.管片加固施工技術

根據現場調查情況，現場部分管片拱頂出現微裂縫，一處管片邊角破損，部分管片腰部以下出現零星滲漏水。根據現場實際情況調查分析，對受損區域隧道采取微裂縫壓注處理、破碎位置補強、管片接縫封堵處理及零星滲漏點處理后，采取鋼環加固+鋼牛腿+道床整體閉合加固，從而增加環間剛度、加固環內管片、提高隧道結構縱向穩定性。鋼環加固采取20mm厚、1200mm寬鋼環管片內加固。鋼環、牛腿及拉條采用Q355B級鋼板加工而成，采用M16（性能等級A4-80）倒錐形化學錨栓與混凝土管片錨固，鋼環與管片間隙采取環氧樹脂填補。鋼環加固布局如圖1所示。

2.前期準備及管片缺陷處理

涉及鋼環覆蓋范疇內，各類運營線路需暫時拆除及移位，鋼環安設后進行復原。根據隧道現場布設情況，部分強弱電管線橋架需要遷移，疏散通道及應急燈線等需要拆除，35kV的管線橋架需要臨時遷移并作保護。洞內線路布局圖如圖2所示。針對鋼環安設區域管片環、縱縫實施封堵處置。若管片有滲漏水，則先進行滲漏水處理，再進行環氧膠泥封縫，壓注彈性環氧漿液。

3.鋼環施工技術

本工程鋼環采用Q355B鋼板彎制而成，結合現場管線實際位置，單環鋼環設計由7塊構件拼接而成，用φ16mm錨栓與混凝土管片固定，鋼環采取坡口焊焊接而成。管片鋼筋較密實，化學錨栓孔極大幾率會與管片鋼筋發生位置沖突。鋼環加工前查閱管片圖紙，采用“套圖法”在管片配圖紙上布置錨栓，避開鋼筋位置。同時，采用鋼筋掃描儀器對管片進行鋼筋掃描，對鋼筋偏差大的地方進行局部調整，盡可能在錨栓打孔時避開主筋位置。管片鋼筋掃描圖如圖3所示。

（1）牛腿安裝

①為了減少施工對運營線路設備設施的破壞，在不挪動軌枕、軌道的現狀下，只將道床兩側水溝進行鑿除，深度垂直至混凝土管片，成型后的道床側面鑿毛處置。嚴禁對軌枕、軌道造成破壞。②依據當場測量實施牛腿加工，使用專業運輸車運至指定地點，用吊裝設備將牛腿吊運就位；牛腿將6支植入管片10cm的M16膨脹螺栓錨固在管片上，其他采取M16化學錨栓固定，植入混凝土125cm。③M16化學錨栓嵌入位置與管片垂直，同時避開主筋，深淺必須根據設計規范植入。M16化學錨栓拉力≥35kN。

（2）側板、封頂鋼板安裝

按照牛腿施工情況現場測量、加工相鄰、頂部鋼板（先安裝相鄰鋼板，再測量加工安裝頂部鋼板），在牛腿支架裝完后，實施環形鋼板的安固事宜，從雙側牛腿支架上的環形鋼板安裝，最后進行頂部環板施工。鋼板安裝如圖4所示。①環形鋼板定位后。使用專業運輸車運至指定地點，采取機械手臂將環形鋼板預定位。用電纜保護套對35kV電纜和光纖進行防護。②環形鋼板穩固。螺栓的布局采用排孔的方法依次實施，務求確保作業時間內施工好的環形鋼板均須8支M16膨脹螺栓鞏固，其他孔位則采用M16化學錨栓固牢并點焊，以預防鋼板顛覆。鋼環在混凝土管片原預留孔處設置孔：水平方向短軸110mm、豎直方向長軸160mm，方便后續注漿需求。圖4鋼板安裝

（3）道床鋼拉條安裝

為預防環板施工中出現尺寸規格誤差，在環板全部安設后，繼續施工，使牛腿支架與牛腿支架之間的鋼板相連。鋼拉條安設在軌枕之間的跨距，薄厚為2cm，并在鋼拉條表面做防腐處理。單根鋼拉條橫剖面為20mm（厚）×100mm（寬），長短依據現場測量確定（兩兩采用中間坡口焊接對接方式）。單環鋼拉條安設不少于2根。

（4）鋼環成環焊接

在牛腿支架及道床上鋼板支撐和環形鋼板全數安設后，單個鋼板相互實施全部焊接，以確保里面支撐創造一個較好的受力全部體，起到對管片整環撐持的效果。焊縫都采取坡口焊接，同時采取氣體護衛焊，環縫對接焊縫二級焊縫（考慮為現場安裝，熔深達到80%～85%），其余焊縫品級為三級，并需專業檢測人員實施探傷實驗。

（5）化學錨栓施工

鋼環臨時固定完后，根據鋼板預留孔位進行鉆孔。打孔后，用氣泵采取孔洞內污染物碎屑清理干凈。根據錨固深度及鋼板厚度、鋼板與管片間隙確定錨栓長度，錨栓采用M16化學錨栓8.8（“8”代表材料的極限抗拉強度標準值為≥800MPa，“.8”是代表0.8，表示的是屈強比，屈服強度≥640MPa）進行固定，每環需對錨栓有效錨固深度進行測量，錨固進原混凝土深度不小于10d（d為錨栓的直徑）。使錨固膠打到孔洞內2/3，將處置完的錨栓反方向扭轉，一邊遲緩使錨栓嵌入洞內，使其嵌入孔洞底邊即可。同時，倘若無錨固膠從洞內漫溢出，表示注膠量不足，需錨栓自拔后再次注膠，重新插入鋼筋，直至膠漫溢孔口。

（6）環氧樹脂填充

鋼環管片拼裝及焊接完成后，因鋼環管片與混凝土管片之間仍存在一定間隙，無法做到密貼，為確保隧道混凝土管片能形成整體統一受力，需在鋼板內襯與砼管片間隙填注環氧樹脂漿液，從而達到加固的目的。環氧加添注漿嘴如圖5所示。圖5環氧加添注漿嘴（7）鋼環防火及防水鋼板和拉條施工前面層需采取SPUR（噴涂型聚脲彈性體）做防侵蝕處置。面層得薄厚平均，雙層應分開實行噴涂，總薄厚大于1.2mm。鋼板及拉條背部在施工前實行除銹處置后，再做防銷蝕處理。①聚脲修復。使用準確的稱量工具，按材料使用說明書，將手工聚脲AB組份按比例（1︰1）進行混合配置，每次配置量約5kg，使用電動工具對材料進行充分的攪拌，攪拌時間3min，使用刮刀、刷子將聚脲手工刮涂至施工部位，材料需在45min內施工完畢。采取SPUR（噴涂型聚脲彈性體）做防侵蝕處置，面層得薄厚平均，雙層應分開實行噴涂，總薄厚大于1.2mm。②涂刷防火涂料。將鋼環片基面的灰塵、雜物及油污清掃干凈，確保鋼環片表面清潔，將涂料按比例放置在攪拌桶內使用攪拌槍攪拌均勻。采取漆膜刷和滾刷分層刷涂，首遍面層應控制在0.4mm左右，以加強涂層與基材的粘結程度，靜待涂層滿足規范后進行第二次涂刷。

三、隧道微注漿加固施工

根據此前監測數據，隧道橢標超過70mm以上區域全部進行拱腰及拱底注漿，以加固隧底，增強基底承載力，限制腰部變形，為確保注漿平均，單環管片至少設有4個預留孔，分塊對等置身拱底及拱腰雙側，注漿深度為1.5m。（1）注漿采取化學漿液，水灰比采取0.7，水泥漿與水玻璃比例為3︰1。（2）注漿系數≤0.3MPa，注漿方量≤0.5m3。（3）控制隧道變形≤2mm/次，如變形超過2mm則停止注漿施工。（4）注漿次序，在整環上部為單環相輔而行注漿，在縱向上采用隔孔的方法實行注漿，垂直方向上采取由低到高間斷搭接的注漿次序。（5）采用1min拔10cm的拔管速度進行注漿，根據監測數據，實時調整拔管速度。

四、結語

我國地鐵建設已經進入了飛速的發展時期，為千萬家庭的出行帶來了極大的便利。由于它穿梭于城市的地下，環境封閉復雜、地形地質多變，運行過程中會面臨不同的風險，施工人員需要做好隧道內和隧道外的實時監測，并通過有效的加固措施，提高地鐵隧道結構長久的安全標準，確保地鐵周邊環境的安好、地鐵正常運行以及旅客的出行安全。

作者：秦坤松 單位：中鐵十六局集團軌道交通工程建設有限公司