地鐵盾構(gòu)隧道管片修復(fù)及處理研究

地鐵盾構(gòu)隧道管片修復(fù)及處理研究摘要：為更好的保障地鐵運營的安全，對出現(xiàn)問題的管片進行及時、有效的修復(fù)，本文從盾構(gòu)管片受損機理、類型及處理措施進行了研究和分析，總結(jié)了盾構(gòu)隧道管片的修補方法、工藝、材料及加強處理施工工藝。關(guān)鍵詞:盾構(gòu)隧道；修復(fù)處理；受損機理；管片盾構(gòu)隧道管片在生產(chǎn)、施工和運營過程中均可能產(chǎn)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(nèi)外對地鐵盾構(gòu)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(yīng)用均有了較多的研究[2~7]。本文通過對盾構(gòu)管片修復(fù)方法進行總結(jié)分析、適當(dāng)改進，并結(jié)合實際為不同條件下管片的修復(fù)提供行之有效的技術(shù)方法具有重要意義。1盾構(gòu)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(chǎn)過程造成的開裂、盾構(gòu)施工過程造成的開裂和盾構(gòu)隧道使用過程中的開裂。管片生產(chǎn)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(gòu)施工過程中造成管片開裂的具體因素復(fù)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(chǎn)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(gòu)隧道建成后由于外界環(huán)境影響產(chǎn)生不均勻沉降或者由于管片荷載變化引起管片內(nèi)力增加也會產(chǎn)生裂縫。根據(jù)以上管片的工作階段，我們針對上述問題產(chǎn)生的各種原因進行分析，采取的預(yù)防措施見表1。表1管片傷損的預(yù)防措施預(yù)防措施生產(chǎn)過程中造成管片開裂⑴調(diào)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(chǎn)生偏心距提高管片的安裝精度盾構(gòu)機姿態(tài)控制與曲線段不匹配正確控制好轉(zhuǎn)彎地段的盾構(gòu)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(zhì)(2)從隧道內(nèi)加固隧道,增強隧道自身的穩(wěn)定性2盾構(gòu)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(zhì)量要求。2.1管片裂縫修復(fù)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(yīng)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(yīng)的修補辦法。裂縫修補應(yīng)綜合考慮裂縫寬度、裂縫深度h與管片厚度H關(guān)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(shù)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(xiàn)的裂縫和傷損進行細化分類，并制定相應(yīng)的修復(fù)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(diào)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(fēng)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(gòu)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(gòu)斷面形式均為標準斷面，襯砌環(huán)外徑6000mm，內(nèi)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(yù)定強度后，按設(shè)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(shè)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(cè)，通過鋼環(huán)預(yù)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(xiàn)場開孔，鋼板開孔完成后將鋼板安裝在植筋鋼筋上。按照設(shè)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(cè)鋼板，最后安裝最頂部鋼板。2.鋼環(huán)側(cè)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(cè)。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(cè)面封堵楔形塊鋼環(huán)背后注漿完成并達到設(shè)計強度后，及時拆除側(cè)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(jié)論（1）對于盾構(gòu)隧道管片，原則上遵從預(yù)防為主，在生產(chǎn)、運輸、安裝及后期維護過程中采取適當(dāng)?shù)氖┕すに?、材料及預(yù)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(dāng)?shù)淖{方法和施工工藝以保障修補質(zhì)量。（3）運營中的地鐵盾構(gòu)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(lǐng),潘云鵬,曹小軍,劉熾,樊浩博.盾構(gòu)隧道管片裂縫病害的綜合監(jiān)測與分析[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),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(xué)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(shè),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(xiàn)代隧道技術(shù),2019,56(01):159-163+168.[5]王建輝,張浩博，桑國臣.混凝土裂