安全保護區施工引起地鐵隧道病害的應急措施

張少夏

上海申通地鐵集團有限公司 上海 200070

上海屬淤泥質軟土地區，土體具有孔隙比大、壓縮性高、含水量高、靈敏度高、抗剪強度低、重新固結變形量大等特點。埋設于飽和含水軟弱土和飽和含砂土中的運營地鐵隧道易受到安保區內施工活動的影響，從而產生諸如滲漏水、結構破損、結構變形過大等病害。目前，對于單種形式的病害大多有了研究，但針對各種類型病害的治理方法和應急措施的系統研究不多[1-5]。本文對各種病害的分類進行了系統分析，并給出了針對性的應急措施。

1 保護區施工引起的隧道病害

由于保護區內項目施工導致的隧道病害主要可分為滲漏（滲漏水、漏泥漏砂）、結構破損（外力破壞、掉塊、裂縫）和結構變形過大（沉降變形、收斂變形）三大類。

2 針對不同病害采取的應急措施

2.1 滲漏病害

滲漏病害主要體現為滲漏水和漏泥、漏砂等形式。滲漏水可分為局部滲漏水和大面積連續滲漏水，其中，大面積的連續滲漏水和漏泥、漏砂會引起隧道結構變形的增加，若隧道位于砂性土層中，持續的滲漏病害會導致災難性的后果。因此，出現上述病害后，需立即啟動堵漏措施。

對于大面積滲漏水和線流病害，一般先做好引流措施，然后進行壁后注漿（脂溶性聚氨酯）；對于漏泥、漏砂病害，首先應清除泥砂，然后進行壁后注漿或騎縫注漿（脂溶性聚氨酯）。壁后注漿施工的關鍵技術要點包括開孔深度、注漿次數、注漿壓力、注漿量等。施工過程中需注意安裝球閥，不得侵入地鐵運行限界，注漿過程中需避免聚氨酯漿液發泡外溢，一旦外溢需及時清理（圖1）。

圖1 壁后注漿示意

2.2 結構破損病害

隧道結構破損病害主要是隧道結構被外力破壞，比如被樁基打穿引起的結構大塊掉落或破損等。對于此類病害，應按如下順序操作：將外部樁基等切除→采用臨時鋼板進行封堵→外部注漿、拆除臨時鋼板→對受損部位進行環氧砂漿修補→安裝鋼環（圖2）。

圖2 鋼環加固

結構破損病害也包括局部掉塊和較大裂縫。針對此類病害，一般采取堆膠的工藝進行修復，若面積太大，則需采取加鋼環的工藝。但鋼環工藝由于施工時間長和價格昂貴等原因，一般只有在破壞特別嚴重時采取。堆膠是采取特殊樹脂材料，利用人工支模，10 min后即可凝固，施工時間短且結構強度高，適合在地鐵隧道內施工時間緊張的情況下應用（圖3）。

圖3 堆膠施工

2.3 結構變形過大病害

隧道結構變形過大病害主要表現為沉降變形過大和收斂變形過大。沉降變形過大會導致隧道差異沉降，影響車輛行駛平順度和安全性，同時導致的管片間錯臺會引起隧道內漏水、漏泥。收斂變形過大會導致內部隧道管片之間擠壓破壞以及外部接縫張開過大，使止水條失效，繼而在隧道內發生大面積滲漏水。

發生沉降變形過大后，需對隧道內軌道平順度及差異沉降進行測量。若不滿足行車要求，需立即調整軌道高度，并同時進行隧道內微擾動注漿和堵漏施工。

微擾動注漿工法主要利用水泥漿與水玻璃混合后，能夠快速凝固的特性，通過對隧道下方土體注漿形成脈狀注漿體，從而對隧道下方土體起到填充、壓密和加固的作用，能提高土層的強度和變形模量，有效控制軟土隧道的沉降問題。該工藝施工時間長，且只有在地鐵停運之后才可施工，施工過程中風險高，需要打穿隧道道床，存在施工過程中及施工完成后冒漿的風險，施工前需做好各種應急準備工作，做好工程交底，需在施工前完善應急預案和備齊應急物資。

發生收斂變形過大的情況后，一般也會引起隧道內腰部漏水，需先進行壁后注漿堵漏施工，然后進行隧道外微擾動注漿，即通過從地面引孔，對隧道兩側土體采用雙液注漿方法進行填充加固，從而減小隧道橫向收斂變形問題。在變形特別大時，例如軟土地區通縫拼裝的隧道收斂變形超過10 cm時，還需采取鋼環加固等措施。

3 案例分析

某項目地鐵側地下2層結構外邊線與地鐵區間隧道結構外邊線最小凈距10.0 m。基坑邊線平行地鐵延長距離約123 m。項目基坑開挖面積約20 133 m2，開挖深度分別約13.9、19.2、21.4 m。區間隧道頂覆土厚度18.54～ 21.42 m。

項目在施工過程中，尤其是在開挖過程中，隧道收斂變形急劇增加，上行線S110—S140環相對于標準圓最大收斂變形達到80.6 mm，故決定對其采取隧道外微擾動注漿進行修復。

3.1 注漿范圍

對隧道底標高以上5.2 m范圍內進行注漿，隧道覆土深度由測量單位進行測量以保證每個孔注漿深度的精確性。本工程暫定注漿范圍為上行線S105—S145環，并考慮漿液擴散，各外擴三環，即S102—S148環。

3.2 注漿孔布置

考慮到注漿施工對隧道結構變形的有效性和安全性，決定在上行線隧道兩側距離隧道邊線3.0、3.6 m各設置2排注漿孔，如上下行隧道間距小于7.2 m，則兩線隧道中間僅進行單排注漿，注漿時根據監測數據調整實際注漿孔位。

3.3 單次注漿終止條件

1）注漿量達到每次注漿的要求。

2）單次注漿管片變形接近或達到允許值：變形預警值為≥3 mm，變形達到5 mm則停止注漿。

3.4 注漿監測

注漿前需由測量單位對隧道覆土深度進行測量以保證每個孔注漿深度的精確性；增加自動化監測設備，確保注漿時能做到及時有效地讀取監測數據，做到信息化施工。同時注漿過程中，指定專職人員，檢查隧道表觀，以防止意外發生；注漿過程中，需及時對隧道螺栓進行復緊，防止變形回彈。

3.5 注意事項

1）在“注得進”（不堵管）的前提下，漿液中水泥應盡量多，水玻璃應少，以達到擾動少和“注得好”的 效果。

2）嚴格按照要求進行注漿施工，包括孔位放樣定位、注漿管打設深度、注漿參數控制等。

3）在注漿施工的同時，由監測單位對隧道的軸線、管片的變形進行嚴密監測，一旦發現位移或變形接近或達到允許值時，應立即停止注漿，以防止注漿對隧道產生不利影響。

4）注漿施工受隧道變形的限制，注漿位置、注漿單節高度、注漿量等參數需根據隧道變形情況隨時調整。

5）施工時，與監測單位及時緊密聯系，如有突發事件，及時通知。

6）施工中若發現隧道內滲漏，應采取緊急措施：立即停止地面注漿，現場施工人員進入隧道內進行滲漏治理。滲漏治理所需的設備與材料應在地面注漿正式施工前準備完畢。

3.6 注漿效果

微擾動注漿自2019年5月17日開始，于2019年5月29日結束，收斂變形最大環變形回縮18.5 mm，相對于標準圓最大收斂變形達到62.1 mm，自5月29日施工結束至6月8日期間，S110—S140環最大回彈數值為5.4 mm（S118環），平均回彈量為3.4 mm，注漿達到了預期效果。

4 結語

地鐵工程結構安全是百年大計。施工過程不可避免地會對地鐵結構產生影響，但為盡可能減少施工影響，應該在施工前進行技術分析并采取相關的技術措施和管理措施。尤其是對重大工程，緊鄰地鐵結構的項目，需在施工前進行模擬計算并對應急管理措施進行梳理，做好相關準備工作，必要時先在隧道內打孔注漿。

一旦工程施工影響隧道結構，導致隧道結構出現病害，必須立即啟動相應措施，以確保地鐵結構安全為第一要務。目前，對應各種結構病害均有針對性措施，但治理隧道沉降的隧道內微擾動注漿工藝比較復雜，治理時間長，施工風險高，需高度重視。

目前的應急措施受到施工條件和工藝的限制，還有較大的發展空間，地鐵公司需投入更多的研究，研發新材料、新工藝、新方法，為地鐵結構安全保駕護航。

[1] 葉耀東,朱合華,王如路.軟土地鐵運營隧道病害現狀及成因分析 [J].地下空間與工程學報,2007,3(1):157-160.

[2] 吳江濱, 張頂立,王夢恕.鐵路運營隧道病害現狀及檢測評估[J].中 國安全科學學報,2003,13(1):49-52.

[3] 方正澤.地鐵隧道斷面病害檢測系統研究[J].計算機產品與流通, 2020(5):277-278.

[4] 劉杰.地鐵隧道結構病害原因分析及對策探究[J].工程技術研究, 2020,5(1):79-80.

[5] 劉庭金,林少群.盾構隧道病害分析及上方架空輕質回填研究[J].鐵 道工程學報,2019,36(7):64-69.