浅谈盾构成型管片加固技术

秦坤松

地铁建设集中在经济发达、人口众多的大中型城市，各地铁站点也都处于城市繁华路段，车站附近高楼密集，地下管道复杂，地质环境多变，地铁列车长久的运营震动、地质的变化以及自然灾害等都会给隧道结构自身带来风险隐患，因此，地铁隧道管片的日常变形监测要及时、精准，并对已产生较大的收敛变形的管片采取有效的加固措施，才能够确保隧道结构稳固、地铁行驶平稳以及周边环境的安好。

一、工程简述

郑州市民文化服务区地下交通工程段包括市—铁区间、市—市区间。市—市区间区间起点里程右K3+605.316（左K3+605.316），区间终点里程右K4+468.874（左K4+468.874）。

本条地铁线路运营3年，经日常监测隧道管片产生横向收敛变形，考虑到后期随着列车的长期震动，管片变形难以预测，为保障永久结构安好，故针对椭变＞90mm的区间管片采用钢环紧固，70mm＜椭变≤90mm的采取微注浆加固。

二、地铁隧道管片加固措施及加固形式

1. 管片加固施工技术

根据现场调查情况，现场部分管片拱顶出现微裂缝，一处管片边角破损，部分管片腰部以下出现零星渗漏水。根据现场实际情况调查分析，对受损区域隧道采取微裂缝压注处理、破碎位置补强、管片接缝封堵处理及零星渗漏点处理后，采取钢环加固+钢牛腿+道床整体闭合加固，从而增加环间刚度、加固环内管片、提高隧道结构纵向稳定性。

钢环加固采取20mm厚、1200mm宽钢环管片内加固。钢环、牛腿及拉条采用Q355B级钢板加工而成，采用M16（性能等级A4-80）倒锥形化学锚栓与混凝土管片锚固，钢环与管片间隙采取环氧树脂填补。钢环加固布局如图1所示。

图1 管片钢环紧固布局图

2. 前期准备及管片缺陷处理

涉及钢环覆盖范畴内，各类运营线路需暂时拆除及移位，钢环安设后进行复原。根据隧道现场布设情况，部分强弱电管线桥架需要迁移，疏散通道及应急灯线等需要拆除，35kV的管线桥架需要临时迁移并作保护。洞内线路布局图如图2所示。

图2 隧道内线路布置图

针对钢环安设区域管片环、纵缝实施封堵处置。若管片有渗漏水，则先进行渗漏水处理，再进行环氧胶泥封缝，压注弹性环氧浆液。

3. 钢环施工技术

本工程钢环采用Q355B钢板弯制而成，结合现场管线实际位置，单环钢环设计由7块构件拼接而成，用φ16mm锚栓与混凝土管片固定，钢环采取坡口焊焊接而成。

管片钢筋较密实，化学锚栓孔极大几率会与管片钢筋发生位置冲突。钢环加工前查阅管片图纸，采用“套图法”在管片配图纸上布置锚栓，避开钢筋位置。同时，采用钢筋扫描仪器对管片进行钢筋扫描，对钢筋偏差大的地方进行局部调整，尽可能在锚栓打孔时避开主筋位置。管片钢筋扫描图如图3所示。

图3 管片钢筋扫描图

（1）牛腿安装

①为了减少施工对运营线路设备设施的破坏，在不挪动轨枕、轨道的现状下，只将道床两侧水沟进行凿除，深度垂直至混凝土管片，成型后的道床侧面凿毛处置。严禁对轨枕、轨道造成破坏。

②依据当场测量实施牛腿加工，使用专业运输车运至指定地点，用吊装设备将牛腿吊运就位；牛腿将6支植入管片10cm的M16膨胀螺栓锚固在管片上，其他采取M16化学锚栓固定，植入混凝土125cm。

③M16化学锚栓嵌入位置与管片垂直，同时避开主筋，深浅必须根据设计规范植入。M16化学锚栓拉力≥35kN。

（2）侧板、封顶钢板安装

按照牛腿施工情况现场测量、加工相邻、顶部钢板（先安装相邻钢板，再测量加工安装顶部钢板），在牛腿支架装完后，实施环形钢板的安固事宜，从双侧牛腿支架上的环形钢板安装，最后进行顶部环板施工。钢板安装如图4所示。

图4 钢板安装

①环形钢板定位后。使用专业运输车运至指定地点，采取机械手臂将环形钢板预定位。用电缆保护套对35kV电缆和光纤进行防护。

②环形钢板稳固。螺栓的布局采用排孔的方法依次实施，务求确保作业时间内施工好的环形钢板均须8支M16膨胀螺栓巩固，其他孔位则采用M16化学锚栓固牢并点焊，以预防钢板颠覆。

钢环在混凝土管片原预留孔处设置孔：水平方向短轴110mm、竖直方向长轴160mm，方便后续注浆需求。

（3）道床钢拉条安装

为预防环板施工中出现尺寸规格误差，在环板全部安设后，继续施工，使牛腿支架与牛腿支架之间的钢板相连。

钢拉条安设在轨枕之间的跨距，薄厚为2cm，并在钢拉条表面做防腐处理。单根钢拉条横剖面为20mm（厚）×100mm（宽），长短依据现场测量确定（两两采用中间坡口焊接对接方式）。单环钢拉条安设不少于2根。

（4）钢环成环焊接

在牛腿支架及道床上钢板支撑和环形钢板全数安设后，单个钢板相互实施全部焊接，以确保里面支撑创造一个较好的受力全部体，起到对管片整环撑持的效果。

焊缝都采取坡口焊接，同时采取气体护卫焊，环缝对接焊缝二级焊缝（考虑为现场安装，熔深达到80%～85%），其余焊缝品级为三级，并需专业检测人员实施探伤实验。

（5）化学锚栓施工

钢环临时固定完后，根据钢板预留孔位进行钻孔。打孔后，用气泵采取孔洞内污染物碎屑清理干净。根据锚固深度及钢板厚度、钢板与管片间隙确定锚栓长度，锚栓采用M16化学锚栓8.8（“8”代表材料的极限抗拉强度标准值为≥800MPa，“.8”是代表0.8，表示的是屈强比，屈服强度≥640MPa）进行固定，每环需对锚栓有效锚固深度进行测量，锚固进原混凝土深度不小于10d（d为锚栓的直径）。

使锚固胶打到孔洞内2/3，将处置完的锚栓反方向扭转，一边迟缓使锚栓嵌入洞内，使其嵌入孔洞底边即可。同时，倘若无锚固胶从洞内漫溢出，表示注胶量不足，需锚栓自拔后再次注胶，重新插入钢筋，直至胶漫溢孔口。

（6）环氧树脂填充

钢环管片拼装及焊接完成后，因钢环管片与混凝土管片之间仍存在一定间隙，无法做到密贴，为确保隧道混凝土管片能形成整体统一受力，需在钢板内衬与砼管片间隙填注环氧树脂浆液，从而达到加固的目的。环氧加添注浆嘴如图5所示。

图5 环氧加添注浆嘴

（7）钢环防火及防水

钢板和拉条施工前面层需采取SPUR（喷涂型聚脲弹性体）做防侵蚀处置。面层得薄厚平均，双层应分开实行喷涂，总薄厚大于1.2mm。钢板及拉条背部在施工前实行除锈处置后，再做防销蚀处理。

①聚脲修复。使用准确的称量工具，按材料使用说明书，将手工聚脲AB组份按比例（1∶1）进行混合配置，每次配置量约5kg，使用电动工具对材料进行充分的搅拌，搅拌时间3min，使用刮刀、刷子将聚脲手工刮涂至施工部位，材料需在45min内施工完毕。

采取SPUR（喷涂型聚脲弹性体）做防侵蚀处置，面层得薄厚平均，双层应分开实行喷涂，总薄厚大于1.2mm。

②涂刷防火涂料。将钢环片基面的灰尘、杂物及油污清扫干净，确保钢环片表面清洁，将涂料按比例放置在搅拌桶内使用搅拌枪搅拌均匀。采取漆膜刷和滚刷分层刷涂，首遍面层应控制在0.4mm左右，以加强涂层与基材的粘结程度，静待涂层满足规范后进行第二次涂刷。

三、隧道微注浆加固施工

根据此前监测数据，隧道椭标超过70mm以上区域全部进行拱腰及拱底注浆，以加固隧底，增强基底承载力，限制腰部变形，为确保注浆平均，单环管片至少设有4个预留孔，分块对等置身拱底及拱腰双侧，注浆深度为1.5m。

（1）注浆采取化学浆液，水灰比采取0.7，水泥浆与水玻璃比例为3∶1。

（2）注浆系数≤0.3MPa，注浆方量≤0.5m3。

（3）控制隧道变形≤2mm/次，如变形超过2mm则停止注浆施工。

（4）注浆次序，在整环上部为单环相辅而行注浆，在纵向上采用隔孔的方法实行注浆，垂直方向上采取由低到高间断搭接的注浆次序。

（5）采用1min拔10cm的拔管速度进行注浆，根据监测数据，实时调整拔管速度。

四、结语

我国地铁建设已经进入了飞速的发展时期，为千万家庭的出行带来了极大的便利。由于它穿梭于城市的地下，环境封闭复杂、地形地质多变，运行过程中会面临不同的风险，施工人员需要做好隧道内和隧道外的实时监测，并通过有效的加固措施，提高地铁隧道结构长久的安全标准，确保地铁周边环境的安好、地铁正常运行以及旅客的出行安全。