淺談盾構(gòu)成型管片加固技術(shù)

秦坤松

地鐵建設(shè)集中在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口眾多的大中型城市，各地鐵站點(diǎn)也都處于城市繁華路段，車(chē)站附近高樓密集，地下管道復(fù)雜，地質(zhì)環(huán)境多變，地鐵列車(chē)長(zhǎng)久的運(yùn)營(yíng)震動(dòng)、地質(zhì)的變化以及自然災(zāi)害等都會(huì)給隧道結(jié)構(gòu)自身帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)隱患，因此，地鐵隧道管片的日常變形監(jiān)測(cè)要及時(shí)、精準(zhǔn)，并對(duì)已產(chǎn)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(jié)構(gòu)穩(wěn)固、地鐵行駛平穩(wěn)以及周邊環(huán)境的安好。

一、工程簡(jiǎn)述

鄭州市民文化服務(wù)區(qū)地下交通工程段包括市—鐵區(qū)間、市—市區(qū)間。市—市區(qū)間區(qū)間起點(diǎn)里程右K3+605.316（左K3+605.316），區(qū)間終點(diǎn)里程右K4+468.874（左K4+468.874）。

本條地鐵線路運(yùn)營(yíng)3年，經(jīng)日常監(jiān)測(cè)隧道管片產(chǎn)生橫向收斂變形，考慮到后期隨著列車(chē)的長(zhǎng)期震動(dòng)，管片變形難以預(yù)測(cè)，為保障永久結(jié)構(gòu)安好，故針對(duì)橢變＞90mm的區(qū)間管片采用鋼環(huán)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(shù)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，現(xiàn)場(chǎng)部分管片拱頂出現(xiàn)微裂縫，一處管片邊角破損，部分管片腰部以下出現(xiàn)零星滲漏水。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)查分析，對(duì)受損區(qū)域隧道采取微裂縫壓注處理、破碎位置補(bǔ)強(qiáng)、管片接縫封堵處理及零星滲漏點(diǎn)處理后，采取鋼環(huán)加固+鋼牛腿+道床整體閉合加固，從而增加環(huán)間剛度、加固環(huán)內(nèi)管片、提高隧道結(jié)構(gòu)縱向穩(wěn)定性。

鋼環(huán)加固采取20mm厚、1200mm寬鋼環(huán)管片內(nèi)加固。鋼環(huán)、牛腿及拉條采用Q355B級(jí)鋼板加工而成，采用M16（性能等級(jí)A4-80）倒錐形化學(xué)錨栓與混凝土管片錨固，鋼環(huán)與管片間隙采取環(huán)氧樹(shù)脂填補(bǔ)。鋼環(huán)加固布局如圖1所示。

圖1 管片鋼環(huán)緊固布局圖

2. 前期準(zhǔn)備及管片缺陷處理

涉及鋼環(huán)覆蓋范疇內(nèi)，各類(lèi)運(yùn)營(yíng)線路需暫時(shí)拆除及移位，鋼環(huán)安設(shè)后進(jìn)行復(fù)原。根據(jù)隧道現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)情況，部分強(qiáng)弱電管線橋架需要遷移，疏散通道及應(yīng)急燈線等需要拆除，35kV的管線橋架需要臨時(shí)遷移并作保護(hù)。洞內(nèi)線路布局圖如圖2所示。

圖2 隧道內(nèi)線路布置圖

針對(duì)鋼環(huán)安設(shè)區(qū)域管片環(huán)、縱縫實(shí)施封堵處置。若管片有滲漏水，則先進(jìn)行滲漏水處理，再進(jìn)行環(huán)氧膠泥封縫，壓注彈性環(huán)氧漿液。

3. 鋼環(huán)施工技術(shù)

本工程鋼環(huán)采用Q355B鋼板彎制而成，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)管線實(shí)際位置，單環(huán)鋼環(huán)設(shè)計(jì)由7塊構(gòu)件拼接而成，用φ16mm錨栓與混凝土管片固定，鋼環(huán)采取坡口焊焊接而成。

管片鋼筋較密實(shí)，化學(xué)錨栓孔極大幾率會(huì)與管片鋼筋發(fā)生位置沖突。鋼環(huán)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(kāi)鋼筋位置。同時(shí)，采用鋼筋掃描儀器對(duì)管片進(jìn)行鋼筋掃描，對(duì)鋼筋偏差大的地方進(jìn)行局部調(diào)整，盡可能在錨栓打孔時(shí)避開(kāi)主筋位置。管片鋼筋掃描圖如圖3所示。

圖3 管片鋼筋掃描圖

（1）牛腿安裝

①為了減少施工對(duì)運(yùn)營(yíng)線路設(shè)備設(shè)施的破壞，在不挪動(dòng)軌枕、軌道的現(xiàn)狀下，只將道床兩側(cè)水溝進(jìn)行鑿除，深度垂直至混凝土管片，成型后的道床側(cè)面鑿毛處置。嚴(yán)禁對(duì)軌枕、軌道造成破壞。

②依據(jù)當(dāng)場(chǎng)測(cè)量實(shí)施牛腿加工，使用專(zhuān)業(yè)運(yùn)輸車(chē)運(yùn)至指定地點(diǎn)，用吊裝設(shè)備將牛腿吊運(yùn)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(xué)錨栓固定，植入混凝土125cm。

③M16化學(xué)錨栓嵌入位置與管片垂直，同時(shí)避開(kāi)主筋，深淺必須根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范植入。M16化學(xué)錨栓拉力≥35kN。

（2）側(cè)板、封頂鋼板安裝

按照牛腿施工情況現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、加工相鄰、頂部鋼板（先安裝相鄰鋼板，再測(cè)量加工安裝頂部鋼板），在牛腿支架裝完后，實(shí)施環(huán)形鋼板的安固事宜，從雙側(cè)牛腿支架上的環(huán)形鋼板安裝，最后進(jìn)行頂部環(huán)板施工。鋼板安裝如圖4所示。

圖4 鋼板安裝

①環(huán)形鋼板定位后。使用專(zhuān)業(yè)運(yùn)輸車(chē)運(yùn)至指定地點(diǎn)，采取機(jī)械手臂將環(huán)形鋼板預(yù)定位。用電纜保護(hù)套對(duì)35kV電纜和光纖進(jìn)行防護(hù)。

②環(huán)形鋼板穩(wěn)固。螺栓的布局采用排孔的方法依次實(shí)施，務(wù)求確保作業(yè)時(shí)間內(nèi)施工好的環(huán)形鋼板均須8支M16膨脹螺栓鞏固，其他孔位則采用M16化學(xué)錨栓固牢并點(diǎn)焊，以預(yù)防鋼板顛覆。

鋼環(huán)在混凝土管片原預(yù)留孔處設(shè)置孔：水平方向短軸110mm、豎直方向長(zhǎng)軸160mm，方便后續(xù)注漿需求。

（3）道床鋼拉條安裝

為預(yù)防環(huán)板施工中出現(xiàn)尺寸規(guī)格誤差，在環(huán)板全部安設(shè)后，繼續(xù)施工，使牛腿支架與牛腿支架之間的鋼板相連。

鋼拉條安設(shè)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(zhǎng)短依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量確定（兩兩采用中間坡口焊接對(duì)接方式）。單環(huán)鋼拉條安設(shè)不少于2根。

（4）鋼環(huán)成環(huán)焊接

在牛腿支架及道床上鋼板支撐和環(huán)形鋼板全數(shù)安設(shè)后，單個(gè)鋼板相互實(shí)施全部焊接，以確保里面支撐創(chuàng)造一個(gè)較好的受力全部體，起到對(duì)管片整環(huán)撐持的效果。

焊縫都采取坡口焊接，同時(shí)采取氣體護(hù)衛(wèi)焊，環(huán)縫對(duì)接焊縫二級(jí)焊縫（考慮為現(xiàn)場(chǎng)安裝，熔深達(dá)到80%～85%），其余焊縫品級(jí)為三級(jí)，并需專(zhuān)業(yè)檢測(cè)人員實(shí)施探傷實(shí)驗(yàn)。

（5）化學(xué)錨栓施工

鋼環(huán)臨時(shí)固定完后，根據(jù)鋼板預(yù)留孔位進(jìn)行鉆孔。打孔后，用氣泵采取孔洞內(nèi)污染物碎屑清理干凈。根據(jù)錨固深度及鋼板厚度、鋼板與管片間隙確定錨栓長(zhǎng)度，錨栓采用M16化學(xué)錨栓8.8（“8”代表材料的極限抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為≥800MPa，“.8”是代表0.8，表示的是屈強(qiáng)比，屈服強(qiáng)度≥640MPa）進(jìn)行固定，每環(huán)需對(duì)錨栓有效錨固深度進(jìn)行測(cè)量，錨固進(jìn)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(nèi)2/3，將處置完的錨栓反方向扭轉(zhuǎn)，一邊遲緩使錨栓嵌入洞內(nèi)，使其嵌入孔洞底邊即可。同時(shí)，倘若無(wú)錨固膠從洞內(nèi)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(huán)氧樹(shù)脂填充

鋼環(huán)管片拼裝及焊接完成后，因鋼環(huán)管片與混凝土管片之間仍存在一定間隙，無(wú)法做到密貼，為確保隧道混凝土管片能形成整體統(tǒng)一受力，需在鋼板內(nèi)襯與砼管片間隙填注環(huán)氧樹(shù)脂漿液，從而達(dá)到加固的目的。環(huán)氧加添注漿嘴如圖5所示。

圖5 環(huán)氧加添注漿嘴

（7）鋼環(huán)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(yīng)分開(kāi)實(shí)行噴涂，總薄厚大于1.2mm。鋼板及拉條背部在施工前實(shí)行除銹處置后，再做防銷(xiāo)蝕處理。

①聚脲修復(fù)。使用準(zhǔn)確的稱量工具，按材料使用說(shuō)明書(shū)，將手工聚脲AB組份按比例（1∶1）進(jìn)行混合配置，每次配置量約5kg，使用電動(dòng)工具對(duì)材料進(jìn)行充分的攪拌，攪拌時(shí)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(nèi)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(yīng)分開(kāi)實(shí)行噴涂，總薄厚大于1.2mm。

②涂刷防火涂料。將鋼環(huán)片基面的灰塵、雜物及油污清掃干凈，確保鋼環(huán)片表面清潔，將涂料按比例放置在攪拌桶內(nèi)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(yīng)控制在0.4mm左右，以加強(qiáng)涂層與基材的粘結(jié)程度，靜待涂層滿足規(guī)范后進(jìn)行第二次涂刷。

三、隧道微注漿加固施工

根據(jù)此前監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，隧道橢標(biāo)超過(guò)70mm以上區(qū)域全部進(jìn)行拱腰及拱底注漿，以加固隧底，增強(qiáng)基底承載力，限制腰部變形，為確保注漿平均，單環(huán)管片至少設(shè)有4個(gè)預(yù)留孔，分塊對(duì)等置身拱底及拱腰雙側(cè)，注漿深度為1.5m。

（1）注漿采取化學(xué)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(shù)≤0.3MPa，注漿方量≤0.5m3。

（3）控制隧道變形≤2mm/次，如變形超過(guò)2mm則停止注漿施工。

（4）注漿次序，在整環(huán)上部為單環(huán)相輔而行注漿，在縱向上采用隔孔的方法實(shí)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(jìn)行注漿，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)調(diào)整拔管速度。

四、結(jié)語(yǔ)

我國(guó)地鐵建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入了飛速的發(fā)展時(shí)期，為千萬(wàn)家庭的出行帶來(lái)了極大的便利。由于它穿梭于城市的地下，環(huán)境封閉復(fù)雜、地形地質(zhì)多變，運(yùn)行過(guò)程中會(huì)面臨不同的風(fēng)險(xiǎn)，施工人員需要做好隧道內(nèi)和隧道外的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過(guò)有效的加固措施，提高地鐵隧道結(jié)構(gòu)長(zhǎng)久的安全標(biāo)準(zhǔn)，確保地鐵周邊環(huán)境的安好、地鐵正常運(yùn)行以及旅客的出行安全。