浅谈盾构法隧道管片破损修复管理

吴耀阳 栾德崇 胡杨杨 殷茜东

摘要：结合地铁施工经验，针对地铁盾构管片破损现象及其主要影响因素进行了分析，通过对管片破损特征进行描述，进而提出了相应的预防措施和修复技术，对保证隧道安全运营具有一定意义。

关键词：盾构隧道；管片破损；管片修复；

中图分类号：U455文献标识码： A

1 前言

盾构掘进、壁后注浆、管片拼装是现代盾构法施工中的主要施工内容，其中预制钢筋混凝土管片是盾构隧道主要衬砌结构，不仅承受地层水土压力，同时也是隧道自防水的主要组成部分。鉴于现阶段盾构隧道施工中经常出现管片破损的现象，需要对管片进行修复以确保隧道的安全运营。

2 管片破损修复分类

2.1破损区域划分

（1）隧道拱顶部位：隧道上部拱顶约100°范围；

（2）隧道两侧腰部：隧道两侧约85°范围，即拱顶部位至隧道拱底部位；

（3）隧道拱底道床部位：隧道下部90°范围，包括整个道床轨道。

2.2管片破损修复分类

根据管片破损的区域、裂缝长度、缝宽等情况，将破损修复划分为五类：A1、A2、A3、B、C，具体详见《管片破损修复分类表》。

管片破损修复分类表

3管片修复施工流程

（1）A1 类修复

A1 类修复采用管片内设钢圈的形式加固处理，施工流程：防水堵漏→碎块凿除→管片基面清理→钢圈安装→环氧树脂充填→养护并做标记→完成记录。

（2）A2 类修复

A2 类修复采用芳纶纤维布修复加固，施工流程：防水堵漏→碎块凿除→管片基面清理→涂刷底胶→底层浸渍树脂→粘贴芳纶布→外层浸渍树脂→表面防护→养护并做标记→完成记录。

（3）A3 类修复

A3 类修复采用挂网植筋修复加固，施工流程：防水堵漏→碎块凿除→剪网片→钻孔→碎裂处表面处理→植入膨胀螺栓（或植筋）→涂界面剂→抹第一层水泥浆→绑扎钢丝网片→抹第二层水泥浆→养护并做标记→完成记录。

（4）B 类修复

B 类修复采用植筋修复加固，施工流程：防水堵漏→碎块凿除→钻孔→碎裂处表面处理→植入膨胀螺栓（或植筋）→涂界面剂→抹水泥浆→养护并做标记→完成记录。

（5）C 类修复

C 类修复采用水泥浆修复加固，施工流程：防水堵漏→碎块凿除→碎裂处表面处理→涂界面剂→抹水泥浆→养护并做标记→完成记录。

4 管片破损修复的各种工艺要求

4.1普通修复工艺要求

（1）防水堵漏

施工前，先对碎裂管片进行防水处理，以防今后钢筋的锈蚀。注浆堵漏时不允许在已受损的管片上钻眼打孔，应先通过回填注

浆孔在管片外以低压、慢浆压注低粘度及可控制凝胶时间的丙烯酸酯浆液，力求沿管片壁厚形成凝胶止水。也可在环纵缝内侧嵌缝槽位置埋管压注聚氨酯浆液止水。

（2）碎块凿除

对碎裂处尚未掉落或者有裂缝的混凝土碎块进行凿除。

（3）剪网片

对碎裂处进行量测，然后根据碎裂的尺寸裁剪钢丝网片。

（4）钻孔

钻孔用8mm 的钻头，在管片碎裂处沿约30 度角向上钻孔，钻孔深度约为10～12cm。保证膨胀螺栓（植筋）的有效深度，孔与孔的间距在10cm～15cm 左右。

（5）碎裂处表面清理

用毛刷清理碎裂处表面。清理完表面的碎屑后，另外还需把孔内的碎屑清理干净。

（6）植入膨胀螺栓或植筋

植入膨胀螺栓：将膨胀螺栓打入孔内，先将膨胀螺栓扭紧，确保膨胀螺栓附紧在混凝土上；

植筋：先往孔中植入植筋胶，随后植入钢筋。植筋时，钢筋需旋转着进去，确保胶水均匀附在钢筋及混凝土上。植筋为水平向上30 度以内，深度约10cm 左右。植筋采用φ6.5 的螺纹钢筋。

（7）刷界面剂

在破碎表面刷界面剂。

（8）抹第一次水泥浆

等到植筋胶初凝后，开始抹第一次早强快硬水泥浆。

（9）绑扎钢丝网片

必须用扎丝把钢筋与网片连接起来。每块网片应不少于3 个不在一条线上的固定点，同时做好隐蔽、留影。

（10）抹第二次水泥浆

用早强快硬水泥把管片修复完成。特别注意在第二次抹水泥浆的过程中，避免修复处与旁边管片粘连。

（11）养护并做标记

最后在修复的地方做好养护及标记。

（12）完成记录

做好记录备案，方便以后的跟踪观察。

4.2特殊修复的相关工艺要求

4.2.1 A1 类修复中的特殊工艺要求

（1）加固要求

采用整环钢圈进行管片加固，钢圈加固材料性能要求如下：

①钢板采用Q235 钢，厚度为12mm，环宽约30cm；

②膨胀螺栓为M12 不锈钢膨胀螺栓。

（2）修复工艺

钢圈加固采用整环加固形式，每环分4 块制作，需根据现场实际情况进行量测，以确保钢圈与管片的紧密贴合，钢圈与管片间的空隙采用刚性环氧树脂填充密实。详见下图：

图2钢圈加固示意图

（3）修复管片基面清理

钢圈安装前对管片破碎部位采用与管片等强度的环氧砂浆进行补强，手孔采用高强度硫铝酸盐微膨胀水泥填充，对于已封堵的手孔处，应先清除罩杯后再采用高强度微膨胀混凝土填充，修复与填充孔洞应与原管片整体平整、光滑成一体。

钢圈安装前，应将管片表面油污、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。

管片清理主要是对管片的纵缝采用弹性环氧胶泥进行嵌缝处理，防止后期注浆时，环氧浆液沿纵缝流失。

（4）钢圈安装

待嵌缝注浆完毕后，管片内侧安装环形钢圈作为隧道永久加固补强，钢圈与管片间采用膨胀螺栓连接。膨胀螺栓如遇手孔、管片螺栓处或与管片内钢筋相碰，可适当调整膨胀螺栓的位置，调整距离一般不大于50mm。

钢圈内所有钢板间拼接均采用坡口焊，焊接时应注意钢板温度，及时做降温控温处理，避免钢板变形过大。焊缝验收质量等级为三级。

每个钢圈两端在压浆前应先用专用密封胶作密封处理（包括拱顶位置预留注浆嘴）。钢圈加工及支护施工质量必须满足区间隧道设计要求，以保证将来地铁的安全运营。

（5）环氧树脂填充

待钢圈安装结束后，钢板边缘采用弹性环氧胶泥封缝处理，然后在钢圈与混凝土管片之间填充灌注刚性环氧浆液（DP40）注浆。

待钢板表面在焊接等施工结束后可采SPUR（喷涂型聚脲弹性体）涂层作防腐处理。涂层厚度要均匀、分两层进行喷涂且总厚度不少于1.2mm。

4.2.2 A2 类修复中的特殊工艺要求

（1）修复管片基面清理

①混凝土表面如出现剥落等劣化现象的部位应予以清除，对于较大面积的劣质层，在清除后应采用与管片等强度的环氧砂浆进行补强。

②裂缝部位，如有必要应先进行封闭处理。

③用角磨机、砂轮机等工具，去除混凝土表面的浮浆、油渍等杂物，管片基面的混凝土要打磨平整，转角粘贴处要进行倒角处理并打磨成圆弧状。

④将混凝土表面清理干净并保持干燥。

（2）涂刷底胶

①按比例将主剂与固化剂先后置于容器中，用搅拌器搅拌均匀，根据现场实际气温调整用量，并严格控制使用时间（一般在40min 内用完）。

②用滚桶刷或毛刷将胶均匀涂抹于混凝土构件表面，厚度不超过0.4mm，并不得漏刷或有流淌、气泡，等胶固化后再进行下一道工序施工。

（3）粘贴芳纶布

①按实际量测尺寸剪切芳纶布，芳纶布粘贴宽度为碎裂管片处环缝至手孔边共20cm，粘贴长度为破碎管片范围两侧各外扩15cm。

②用特制的光滑滚筒在芳纶布表面沿同一方向反复滚压至胶料渗出芳纶布外表面，以去除气泡，使芳纶布充分浸润胶料。

5 结语

（1）在盾构隧道施工过程中，通过采取各种措施，减少管片破损现象，防止隧道结构损坏，对保证隧道的安全运行，具有一定的意义。

（2）如何做好管片破损的治理工作，采用工艺的可靠性对后期行车安全尤为重要。本文中的几种修复措施经工程实践证明是一种行之有效的方法，为今后类似工程提供了一定的借鉴。

参考文献:

[1] 李芹峰.轨交区间隧道结构钢圈加固施工综述[J]. 地下工程与隧道，2013（01）

[2] 张映根.地铁盾构管片破损原因分析及防治技术[J]. 山西建筑, 2012（13）.

[3]吴坤,栾文伟.盾构法施工中隧道管片开裂原因分析及应对措施[J].市政技术,2011(02).