地鐵盾構隧道管片修復及處理研究

地鐵盾構隧道管片修復及處理研究摘要：為更好的保障地鐵運營的安全，對出現問題的管片進行及時、有效的修復，本文從盾構管片受損機理、類型及處理措施進行了研究和分析，總結了盾構隧道管片的修補方法、工藝、材料及加強處理施工工藝。關鍵詞:盾構隧道；修復處理；受損機理；管片盾構隧道管片在生產、施工和運營過程中均可能產生裂縫，隨著軌道交通的發(fā)展，地鐵管片開裂損壞的事件越來越多[1]。國內外對地鐵盾構管片的裂縫修補、加強的材料及方法（如壓力注漿法、環(huán)氧樹脂改性砂漿等）理論及應用均有了較多的研究[2~7]。本文通過對盾構管片修復方法進行總結分析、適當改進，并結合實際為不同條件下管片的修復提供行之有效的技術方法具有重要意義。1盾構管片破裂原因、類型及處理措施造成管片開裂的因素很多,但按時段來分,可概括為三類,即管片生產過程造成的開裂、盾構施工過程造成的開裂和盾構隧道使用過程中的開裂。管片生產過程造成的開裂主要有兩個階段:第一階段是管片脫模以后的養(yǎng)護階段，第二階段是28天后在管片出廠運輸、吊卸及拼裝過程中發(fā)覺的微細裂紋。盾構施工過程中造成管片開裂的具體因素復雜而多樣，主要有：隧道施工過程中由于千斤頂推力過大、頂進過程中產生偏心距、隧道姿態(tài)控制不良，以及管片制作精度不夠引起管片不平整等原因。盾構隧道建成后由于外界環(huán)境影響產生不均勻沉降或者由于管片荷載變化引起管片內力增加也會產生裂縫。根據以上管片的工作階段，我們針對上述問題產生的各種原因進行分析，采取的預防措施見表1。表1管片傷損的預防措施預防措施生產過程中造成管片開裂⑴調整混凝土的配合比⑵改善施工工藝施工過程的管片開裂千斤頂推力過大在開挖面相對穩(wěn)定的地段盡可能采取欠合適的掘進模式管片環(huán)面不平整和產生偏心距提高管片的安裝精度盾構機姿態(tài)控制與曲線段不匹配正確控制好轉彎地段的盾構姿態(tài)出盾尾管環(huán)變形改善填充物配合比、縮短凝固時間使用過程中的開裂(1)加固隧道圍土,改善土體性質(2)從隧道內加固隧道,增強隧道自身的穩(wěn)定性2盾構管片的修補管片修補是指以特制材料對管片缺陷（包括裂縫、崩角和破損等）部位進行修整，使其滿足質量要求。2.1管片裂縫修復方法及工藝管片裂縫修補方法主要包括表面封閉法、注射法、壓力注漿法。為便于進行管片裂縫修補，應觀察裂縫滲漏情況以及貫穿深度等情況，對不同類型的裂縫采取相應的修補辦法。裂縫修補應綜合考慮裂縫寬度、裂縫深度h與管片厚度H關系，選擇合適的處理方法。2.2施工方法的選擇（1）寬度不大于0.2mm且深度h小于0.1H的表面裂縫適用表面封閉法進行修補，若裂縫數量較多時可采用在裂縫表面粘貼纖維布的方法防止裂縫繼續(xù)開裂。（2）寬度介于0.2mm~1.5mm且深度h在0.1H~0.5H的淺層裂縫適用注射法（低壓慢注）進行修補。（3）寬度不小于1.5mm且深度h大于或等于0.5H的縱深裂縫和貫穿裂縫適用壓力注這里對管片出現的裂縫和傷損進行細化分類，并制定相應的修復方法，管片裂縫類型及修補方案見下表所示。2.3成型隧道管片修補方法1.崩角修補（1）鑿掉崩角處不密實的混凝土后清理出基面。（2）待破損表面干燥后涂刷界面劑再進行修補。（4）拌制砂漿，砂漿的強度要比修補的管片混凝土強度高一個等級。（5）逐層填補后進行抹平、修邊。（6）待修補砂漿干硬后，用打磨機磨平表面。（7）拌制水泥漿對修補處進行抹面修整調色。（8）抹漿前，用鋼絲刷對修補處進行清洗濕潤，再用1∶2～1∶2.5水泥漿抹面修整。（9）抹漿初凝后加強養(yǎng)護。2.破損修補破損修補方法與崩角修補類似，此外，為降低后期列車運營中由于震動、氣流等因素造成修補材料脫落的風險，需對隧道腰部以上的修補材料粘貼芳綸纖維片材。3盾構管片加強處理3.1工程概況地鐵某區(qū)間右線起止點里程范圍為YDK19+285.916~YDK20+031.225，盾構斷面形式均為標準斷面，襯砌環(huán)外徑6000mm，內徑5400mm，管片寬度1200mm，管片厚度300mm。3.2管片加強施工修補施工完成，且修補砂漿達到預定強度后，按設計要求對破損管片進行加強處理。加固方式采用厚鋼環(huán)進行加固，每環(huán)鋼環(huán)由6塊鋼板組成，鋼板間縱縫采用焊接連接。鋼環(huán)與管片之間的連接，通過管片植筋進行連接，每環(huán)設置兩排，植筋鋼筋采用穿孔焊與鋼環(huán)焊接。鋼環(huán)安裝完畢后，采用楔形橡膠條封閉鋼環(huán)兩側，通過鋼環(huán)預留注漿孔注水泥漿填充鋼環(huán)背后空隙。鋼環(huán)之間采用扁鋼連接，端部與鋼環(huán)端部焊接。1.鋼環(huán)安裝植筋完成后先安裝最下部鋼板，按照植筋位置精確量測鋼板開孔位置，鋼板現場開孔，鋼板開孔完成后將鋼板安裝在植筋鋼筋上。按照設計半徑固定鋼板，再對其余鋼筋與鋼板焊接。按照同樣方法安裝下部其余兩塊鋼板，下部鋼板安裝完成后，安裝上部三塊鋼板，先安裝兩側鋼板，最后安裝最頂部鋼板。2.鋼環(huán)側面封堵鋼板接縫焊接完成后，采用楔形橡膠條封閉鋼環(huán)兩側。鋼環(huán)背后注漿鋼環(huán)與管片間空隙需灌注水泥漿充填密實，以確保管片與鋼環(huán)之間接觸密實。4.拆除側面封堵楔形塊鋼環(huán)背后注漿完成并達到設計強度后，及時拆除側面封堵楔形塊、砂漿及堵漏靈等材料。5.鋼環(huán)之間連接鋼環(huán)安裝就位后，相鄰鋼環(huán)之間縱向采用扁鋼依次焊接接通，端部與鋼環(huán)端部焊接，最后對鋼環(huán)涂刷防火防腐漆。4結論（1）對于盾構隧道管片，原則上遵從預防為主，在生產、運輸、安裝及后期維護過程中采取適當的施工工藝、材料及預防措施減少管片的破裂。（2）對管片裂縫進行修補時，從裂縫寬度和深度上進行區(qū)分，采用恰當的注漿方法和施工工藝以保障修補質量。（3）運營中的地鐵盾構隧道，建議對于不影響管片強度的崩角及輕微破損，可進行清理，并打出混凝土堅實基層后對露筋部位刷涂環(huán)氧樹脂即可，避免修補材料后期掉落影響運營安全。參考文獻：[1]賴金星,邱軍領,潘云鵬,曹小軍,劉熾,樊浩博.盾構隧道管片裂縫病害的綜合監(jiān)測與分析[J].現代隧道技術,2015,52(02):186-191.[2]馮英杰,張澤洲.壓力注漿法修補混凝土裂縫的力學分析[J].公路工程,2014,39(01):242-245+262.[3]鞠向偉,彭海龍,高培偉,等.適用于隧道混凝土裂縫修補的水性環(huán)氧樹脂改性砂漿性能研究[J].隧道建設,2016,(4):398-402.[4]徐少云,高培偉,肖忠平,趙向敏,彭海龍,陳衛(wèi)峰.地鐵隧道管片裂縫修補后的抗侵蝕性能研究[J].現代隧道技術,2019,56(01):159-163+168.[5]王建輝,張浩博，桑國臣.混凝土裂