基于地铁停运的受损隧道钢环加固施工方法

曹 萌

上海地铁维护保障有限公司工务分公司 上海 200233

地铁承载着城市交通的巨大压力，以往只能在每天地铁运营结束至第二天运营开始的间隙进行隧道结构加固修复的施工作业，总体施工效率不高，工期较长，针对区间隧道管片变形大、周边环境因素影响大的紧迫工程有一定的缺陷。为避免隧道结构产生次生病害或管片变形持续增大，建议采用地铁停运模式下对受损隧道结构钢环加固的施工方法。相比以往施工作业[1-3]，该方法投入了更多的人、材、机，作业面数量增加至6倍，作业班组和管片加固机械手平板车数量增加至12倍，白班、夜班两班倒，6个作业面同时施工，极大地提高了施工效率。

1 钢环加固施工工艺

某地铁区间由于运营时间较长、主要地质特征为软土层、地面环境特殊等因素的影响，区间隧道结构变形值超标，立项采用加装钢环方式进行隧道结构整修。

1.1 钢环加固施工流程

钢环加固施工工艺主要分为3个阶段：第1阶段可利用人工作业点进行道床凿除、管线改排及环纵缝处理工作。第2阶段需在工程车作业点使用机械手平板车依次对牛腿、环板及顶板，采用由下至上的原则进行拼装。第3阶段可在人工作业点施工，首先将紧邻的两块钢板进行焊接，使每环钢板连接成整环钢圈；然后对钢圈与管片之间的间隙灌注刚性环氧树脂进行填充，使钢圈与管片黏结形成良好的受力整体；最后在钢环表面喷涂聚脲弹性体涂层进行防腐，以保证钢环的长久使用性。

1.2 钢环加固主要施工材料

钢环加固施工使用的材料主要包括：定量为450 g/m2的芳纶布、刚性环氧树脂、弹性环氧树脂浆液、弹性环氧胶泥、喷涂型聚脲弹性体。其中芳纶布用于拱顶管片裂缝及张角临时补强，刚性环氧树脂用于钢板与管片间缝隙封堵、填充，弹性环氧树脂浆液用于管片环纵缝填充，弹性环氧胶泥用于管片环纵缝封堵，喷涂型聚脲弹性体用于钢板防腐处理。

2 停运封锁施工

背景工程区间隧道变形整治工程总计220环，在地铁停运封锁前期，已利用人工点完成了施工区域内道床凿除、管线改排及环纵缝处理。加固施工的钢板选用Q235B型钢材，厚度20 mm。每环钢板分5块，停运前2块牛腿（分块1和分块5）已完成安装，停运期间只安装3块环板：2块侧板（分块2和分块4）、1块顶板（分块3），如图1所示。

2.1 施工区域划分

背景工程区间隧道上、下行封锁区间共分为6个工作面，如图2所示。

图1 钢环分块

下行线为A、B、C作业面：A作业面钢环数量为27环，管片环号454—480；B作业面钢环数量为26环，管片环号809—834；C作业面钢环数量为37环，管片环号99—135。

上行线为D、E、F作业面：D作业面钢环数量为42环，管片环号480—521；E作业面钢环数量为42环，管片环号522—563；F作业面钢环数量为46环，管片环号96—141。

2.2 施工人员

2.2.1 人员投入

地铁停运封锁施工期间，人员共分为总施工组和总保障组2个大组，其中总施工组下设拼装组（分12小组）、基地吊装组和防水组；总保障组下设食宿组、接待组、设备保障组、劳防保障组、监控信息组。

2.2.2 人员换班制度

背景工程区间隧道结构加固治理施工实行两班制（白班和夜班），人员交接班时间为每日11：30，统一在工作面进行交接换班。

每日00：00，夜班人员到达基地集合，01：30跟车进入区间隧道施工；每日11：30，两班人员从2#风井和车站进出施工区域，白班人员进入工作面交接班继续施工，夜班人员换班后回宾馆休息；每日22：30，白班1人跟随平板车回北翟路基地进行押车，经巡查正常后，方可回宾馆休息，其余人员下班后分别从2#风井及车站撤离施工区域。

背景工程区间隧道结构加固治理于2020年春节期间进行了为期11 d的停运集中施工。

2.3 同步施工

不同于以1台工程车机头牵引1辆机械手平板车进入区间隧道进行施工，在背景工程区间停运封锁状态下，上、下行线分别由3台工程车机头联挂3辆机械手平板车（1号机头+1号平板车+2号机头+2号平板车+3号机头+3号平板车），从基地出场，沿上、下行线进入区间隧道。当工程车编组到达作业面C后，对2号平板车与3号机头之间的联挂进行解编，3号机头+3号平板车在作业面C进行施工作业；剩余工程车编组1号机头+1号平板车+2号机头+2号平板车继续前进，当到达作业面B后，进行第二次解编联挂点，2号机头+2号平板车在作业面B施工，1号机头+1号平板车达到作业面A进行施工作业。上行线的解编联挂点与上述类似，施工区域工程车编组解编联挂点如图3所示。

图3 工程车编组解编联挂点示意

每24 h一个夜班、一个白班结束后，平板车上所携带的钢板已全部拼装，需回基地重新装钢板及其他备品备件。1号机头+1号平板车到达作业面B后与2号机头+2号平板车进行联挂，继续前进至作业面A与3号机头+3号平板车进行联挂，最后1号机头+1号平板车+2号机头+2号平板车+3号机头+3号平板车沿下行线到达基地。

2.4 施工效果

停运封锁施工期间恰逢雨期，对部分机械造成了一定的影响，新冠病毒肺炎疫情的暴发对施工进度产生了干扰。然而，通过11 d的集中封锁施工取得了显著的成效，区间隧道220环钢环拼装及整体焊接和螺栓种植工作全部完成，环氧树脂填充也完成总体工作量的50%以上。

相比于以往施工方法，区间隧道结构加固治理工程施工效率得到极大提高，可为需要急迫抢修的隧道结构治理工程提供参考。

3 结语

本文介绍了一种基于地铁停运情况下，对受损隧道钢环加固的施工方法。对停运的区间隧道进行封锁可24 h两班制施工，投入了充足的人、材、机以及6个作业面可同时展开作业，施工效率得到了极大的提高，对需要紧急修复治理的隧道结构具有重要的参考意义。

[1] 何川,苏宗贤,曾东洋.盾构隧道施工对已建平行隧道变形和附加内 力的影响研究[J].岩石力学与工程学报,2007,26(10):2063-2069.

[2] 贺美德,刘军,乐贵平,等.大断面通道近距离上穿盾构隧道引起的 变形分析[J].岩石力学与工程学报,2014,33(增刊2):3682-3691.

[3] 李倩倩,张顶立,房倩,等.浅埋暗挖法下穿既有盾构隧道的变形特 性分析[J].岩石力学与工程学报,2014,33(增刊2):3911-3918.