某非运营地铁受损隧道钢环加固施工技术

杨勇

摘要：在地铁隧道施工贯通后或运营前，由于地铁周边深基坑开挖、地铁轴线上方堆重载的外部原因，造成隧道轴线偏移、隧道结构受损。为确保地铁隧道结构安全，在地铁隧道运营前，采取隧道管片钢环加固施工技术可以排除隧道结构的安全隐患。

关键词： 非运营地铁受损隧道 钢环加固施工技术

中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：

1、引言

近年来，国内各大城市掀起了轨道交通建设的高潮，地铁隧道的里程也在不断递增。然而少数城市尚缺乏对地铁隧道的保护意识，在地铁隧道施工贯通后或运营前，由于地铁周边深基坑开挖、地铁轴线上方堆重载的外部原因，造成隧道轴线偏移、隧道结构受损。为确保地铁隧道结构安全，在地铁隧道运营前，一些城市采取了隧道管片钢环加固施工技术从而排除隧道结构的安全隐患。下面介绍一下某市非运营地铁隧道管片钢环加固施工技术。

2、工程概况

某区间隧道长747.456米，左、右线隧道管片各621环。区间隧道管片外径∅6.2m，内径为∅5.5m，采用通用衬砌环错缝拼装。近期因受区间北侧基坑土方开挖作业的影响，左右线隧道出现拱底沉降、水平位移、横向收敛变化量都较大的现象，管片出现较多裂缝，裂缝大小不一，宽度均超过0.2mm，多为单环通长纵缝，单环管片纵向裂缝3~7条不等，多发生在隧道底部45°范围，且北侧裂缝多于南侧；同时该范围内管片明显存在环、纵缝接缝张开以及渗漏水情况严重的现象。

3、加固施工方案的确定

为保证该区间隧道的结构安全和运营安全，经研究决定需对该区间沉降、水平位移、收敛变形及接缝张开量较大，且出现裂缝、渗漏水情况严重的区段采用钢环加固施工方案进行隧道加固。具体选用厚20mm宽 900mm的 Q235B钢弧板，外径5500，每环管片密贴安装1片弧度为100°的落底块，2片弧度为60°标准块，2片弧度为50°邻接块，1片弧度为40°封顶块，共计6片形成封闭钢环，钢环安装时与管片纵缝错缝，最后钢环与管片间缝隙注环氧树脂填充。

4、设备、材料情况

4.1主要施工设备

施工机械设备主要有汽车吊、叉车、专用吊装设备、二氧化碳保护焊机及电动灌浆泵等。

4.2主要施工材料

施工材料主要有Q235钢板、刚性环氧树脂、弹性环氧树脂浆液、弹性环氧胶泥及喷涂型聚脲弹性体材料等。

5、隧道管片钢环加固施工工艺

5.1钢环制作

采用Q235B型钢材做成钢环，每环钢环分6块组成（1块弧度为100度，2块弧度为60度，2块弧度为50度，1块弧度为40度），宽度900mm，钢板厚20mm。每环钢环弧面钻有126个螺栓固定孔。

5.2 钢环防腐处理

为保证钢环在隧道内不受腐蚀，需要在钢环表面喷涂防腐材料。钢环防腐采用新型、高效、喷涂型的双组份纯聚脲弹性体。以端胺基聚醚树脂、胺扩链剂和MDI预聚合物为基础。提供一层柔韧、牢固、一体无缝的弹性薄膜，并具有良好的防水和耐化学品腐蚀性能。

5.3 管片环纵缝处理、手孔封堵

（1）管片环纵缝处理施工方法

为保证在压注刚性环氧树脂时，不渗漏到环纵缝里，需要在安装钢板前将环纵缝进行封堵，按照设计要求，采用弹性环氧胶泥进行封堵。

（2） 管片环纵缝处理施工步骤

环纵缝施工主要分为以下几个步骤：

将管片表面清理干净，并保持管片干燥。

在环纵缝处塞入直径8mm泡沫条。

在距离管片边缘20mm处粘贴厚度不小于2mm厚的胶条，在胶条中间及环纵缝处填充弹性环氧胶泥，要求胶泥平整，特别是环纵缝交接的T字处。

待胶泥强度形成后，撤下胶条，并将粘结在管片表面的胶条打磨下来。

在环纵缝环氧胶泥施工完成后，还需对环纵缝里面的空隙压注亲水性环氧浆液。为保证压注均匀，每隔200mm间距钻孔。

待所有环、纵缝处理完毕后，应对钢环覆盖范围内的手孔采用硫铝酸盐（微膨胀）水泥充填。

5.4钢环安装

(1) 垂直、水平运输

采用不小于25T的汽车吊，将钢环从地面经预留孔放置到井下，采用3T叉车将钢环运至施工面。

(2) 安装钢环

钢环安装前，应将管片表面油污、泥(砂)浆等污物清理干净、并适当打磨，钢板表面应作打磨除锈处理，以确保砼与钢板间的粘结强度。

钢环安装采用人工安装（叉车配合施工）：利用管片上的吊装孔安装吊装定制定做的葫芦等设备，同时钢环上焊接吊装点。利用不少于2台 的吊装葫芦将钢环安装到需要的位置。

钢环安装顺序由下至上，每安装好一块后，钢板临时固定可采用M16不锈钢膨胀螺栓固定，每块不少于4个。其余采用化学锚栓。化学锚栓螺杆机械性能等级5.8级,采用不锈钢螺杆。如遇手孔、管片螺栓处可作适当调整位置。

在环形钢板全部安装完毕后，进行整体焊接，以保证内部形成一个良好的受力整体，起到对隧道加固支撑的作用；焊接采用采用CO2气体保护焊进行焊接，钢板焊接采用破口焊满焊。焊接质量需满足设计要求的三级要求。

5.5钢环封边及环氧填充

（1）环形钢板就位后，钢板弧度两侧与管片接缝采用环氧胶泥进行封堵。

（2）利用环板预留孔安装注浆嘴及注浆管路。

（3）利用移动平板搭设活动作业平台，采用电动注浆泵压注刚性环氧树脂，压注顺序自下而上，直至上部预留孔溢出树脂停止压注。

5.6 验收

按设计和相关规范要求进行验收。

6、工程施工监测情况

施工全过程对于隧道沉降、水平位移、椭圆度、收敛等变形情况进行了全过程实时监控，以便能及时发现异常情况，且能在第一时间内做出正确的应对措施。

7、施工小结

（1）钢性环氧树脂浆液作为混凝土结构填充注浆材料, 固化后凝结成高强度的聚合物,适用于干燥和潮湿环境,具有低粘度，渗透性强,粘结强度（包括湿粘结强度）、抗压、抗拉和抗剪强度高,不收缩等优点。

（2）在隧道内部采用钢环板进行管片衬砌加固，在一定程度上能减小隧道的受力变形，提高受损隧道结构的刚度。

（3）建议对隧道结构进行定期监测，以便掌握隧道结构受力变化情况。

（4）建议加强对在建地铁隧道的保护工作。一是地方政府立法保护，二是在建地铁轴线红线范围内设置警示地标，三是定期对隧道结构周边的地面施工情况加强巡视，及时发现，及时整治。

参考文献

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