隧道維修補強技術的研究

孟貴林

（深圳市地鐵集團有限公司　廣東　深圳　518172）

隧道維修補強技術的研究

孟貴林

（深圳市地鐵集團有限公司廣東深圳518172）

近年來我國各大城市為緩解交通壓力，進行了大規(guī)模的地鐵建設，地鐵隧道里程隨之增加。同時地鐵隧道也出現(xiàn)了較多的問題，裂縫、滲水漏水、變形。這些問題不僅影響了地鐵隧道的正常使用，也帶來了嚴重的安全隱患。有效處理和解決這些隧道問題成為地鐵交通發(fā)展中的重要課題。本文將從目前地鐵隧道的管理維護現(xiàn)狀出發(fā)，對隧道維修補強流程進行分析，研究具體的維修補強措施，并通過案例分析，將這些措施應用于實踐。

隧道；地鐵；維修補強

當前，國內(nèi)很多地鐵隧道出現(xiàn)了襯砌剝落、滲水漏水、裂縫和氣孔問題，這些問題不僅影響隧道的正常使用，還嚴重威脅地鐵和人員的安全。地鐵運行維護部門通常采用隧道維修補強的辦法對這些問題進行處理，進而提升隧道的安全性和使用壽命。由于地鐵隧道一般處于地下，空間狹窄，維修時地鐵仍需運行，因此隧道的維修補強施工受限諸多，更加困難。因此如何完善隧道維修補強施工措施，保證隧道維修補強效果，對地鐵隧道的正常使用和地鐵的正常運行具有重要意義，是責任部門必須面對和解決的問題。

1　地鐵隧道維護管理現(xiàn)狀

目前，我國地鐵隧道的維護一般通過人工檢查和維護來實現(xiàn)，只有隧道出現(xiàn)嚴重問題時，維護部門才會聘請相關單位進行維修養(yǎng)護。相關維修單位經(jīng)過安全評估、安全監(jiān)測后，據(jù)此進行相關維修和加固工作。而維修單位進行隧道問題評估和檢測時，往往無法判斷這些存在的問題是在隧道建設中產(chǎn)生的，還是后期使用中產(chǎn)生的。針對隧道維護中的這些問題，相關部門應當創(chuàng)新隧道維護管理觀念，在隧道建成后就應聘請專業(yè)公司利用儀器對隧道進行檢測，對隧道的相關數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計整理，做出隧道情況的評估，以便進行后期的隧道維護工作。同時隧道維護作為一項經(jīng)常性作業(yè)，責任部門應當了解和掌握地鐵隧道會出現(xiàn)哪些問題、產(chǎn)生的原因、運用什么檢測設備和技術進行維修，了解問題會對隧道造成的影響，以利于后期的維修補強和加固工作。

2　地鐵隧道維修補強流程

2.1收集數(shù)據(jù)資料

相關人員進行隧道的維修補強施工前，應依據(jù)隧道實際情況進行施工設計，搜集地鐵隧道的相關數(shù)據(jù)資料，主要有：環(huán)境資料；工程資料；歷史檢查、維修記錄等。

2.2了解問題原因并進行評估

在進行維修補強前，相關人員應當對地鐵隧道問題的原因和情況進行了解；判斷問題是否會繼續(xù)惡化或隨時發(fā)生危險；劃出隧道出現(xiàn)問題的范圍和位置，并將這些內(nèi)容整合歸納作為地鐵隧道維修補強工作的重要參考。

2.3確定維修補強方案

（1）地鐵隧道的功能性：進行隧道維修補強的目的在于保證其正常使用功能，因此應據(jù)此確定維修和技術方案。例如地鐵隧道維修補強應當著重保障維修斷面不會落入隧道內(nèi)，影響地鐵隧道正常使用功能[1]。

（2）地鐵隧道的安全性。當隧道為雙線隧道時，則可封閉一側隧道進行維修補強施工，維修施工方案和技術方案受限較??；但地鐵隧道為單線隧道時，為了保證地鐵的正常運營，則應在夜間非運營時間進行維修補強施工，選擇維修施工方案、技術方案、維修材料、維修設備時就應滿足時效性、機動性、施工便捷性，最終保證維修中和維修后的隧道安全[2]。

（3）地鐵隧道施工的可行性。在地鐵隧道進行維修補強施工中，作業(yè)空間狹小，應當注意對架空線路的保護，必須選擇小型的施工設備和器具，方便進出隧道和施工作業(yè)。

（4）地鐵隧道的耐久性。因施工受限較多，地鐵隧道不能夠頻繁進行維修補強操作，以免影響地鐵正常運營。因此在進行維修補強施工前應依據(jù)地鐵隧道的基本情況和隧道周圍情況合理選擇施工材料和技術方案，保證維修后隧道的耐久性。

（5）地鐵隧道維修的經(jīng)濟性。經(jīng)濟性也是確定維修方案時應主要考慮的方面，在進行維修材料和技術方案選擇時應綜合考慮成本投入，盡可能實現(xiàn)以較低投入實現(xiàn)最好維修效果。

2.4設定維修施工標準

為使維修補強施工能夠有效保障隧道功能性、耐久性以及施工安全性，應對維修補強驗收制定相應驗收標準，依據(jù)隧道各部分的外部環(huán)境影響、施工條件、結構安全度、使用功能等，對維修補強內(nèi)容和標準進行明確[3]。

3　地鐵隧道維修補強施工措施

3.1裂縫修補術

通常情況下的地鐵隧道裂縫都伴有白化、鋼筋生銹現(xiàn)象。若是結構裂縫，還會受應力集中的影響。通常情況下，當剪力裂縫和撓曲裂縫分別大于0.2mm和0.3mm時就成為結構裂縫。這些裂縫一旦產(chǎn)生，不論寬度大小都會對混凝土結構的耐久性造成影響[4]。應及時進行修補，修補時因選用砂、水泥、防水粘著添加劑對裂縫進行修補。修補的工序是：在裂縫兩側切割一道V型槽溝→清潔→混凝土表面濕潤→混合修補材料→涂抹修補材料→涂膜修補砂漿→表面修飾。

3.2裂縫止水修補

隧道混凝土結構表面經(jīng)常出現(xiàn)滴水情形，影響了隧道的正是常用和壽命，最有效的解決辦法是改變水源的流動方向或者對水源進行處理。地鐵隧道滲漏水原因多見于地鐵隧道附近的管線破裂而發(fā)生漏水。隨著地鐵隧道裂縫的增加，漏水滲水現(xiàn)象會更加嚴重，若不對水源采取措施，即使對裂縫進行修補也無法從根本上解決問題[5]。施工人員對水源進行處理后，應在滲漏水處注射遇水膨脹型化學藥劑，進而在外層形成一層固體泡沫狀的化學物質(zhì)，封堵水流。之后混凝土結構表面逐漸干燥，施工人員可依據(jù)常規(guī)裂縫修補工序進行修補[6]。

3.3混凝土表面氣孔修補

地鐵隧道產(chǎn)生氣孔的原因很多，混凝土的配比、混凝土澆置、混凝土振搗出現(xiàn)問題都會使表面產(chǎn)生氣孔。對于混凝土表面的氣孔應當及時進行修補，防止其進一步造成其他問題。對氣孔進行修補時應選用水泥、防水粘著添加劑、砂最為修補原料。具體施工應遵循以下工序：對混凝土表面進行打磨→清潔表面→保持混凝土表面濕潤→混合修補材料→涂抹修補材料→涂抹表面修飾砂漿。此外，在修補過程中還應當注意修補材料應當適當添加具有防水功能的添加劑[7]。

3.4隧道襯砌脫落修補

對隧道襯砌表面脫落的修補則應主要關注鋼筋是否外露。修補時應選擇具有防水功能的材料，并含有防腐蝕鋼筋的成分，修補層厚度一般為2～5cm。修補材料和前面幾種情況的修補材料一致，包括砂、水泥、防水粘著添加劑，此外再加入抑制腐蝕鋼筋的制劑和環(huán)氧樹脂修補砂漿，同時這些材料的抗壓強撓曲強度、抗拉強度、強度所需時間應符合一定要求，具體參照表1。施工工序包括：打磨混凝土表面并進行清潔→保持表面濕潤→涂抹修補材料→涂抹修補砂漿→修飾性砂漿。在這個過程中，施工人員應當保證修補材料中含有相應的防水、抑制鋼筋腐蝕的成分，確保沒有外露鋼筋，并嚴格依照程序操作。

表1　混凝土結構材料性質(zhì)表

4　案例分析

北京某段地鐵隧道于2003年完成，長2398m，斷面為馬蹄形，高為6.04m，寬為5.09m。隧道巖石成分包括變質(zhì)砂巖、硬頁巖，CSIR巖體分類為4～5類，巖石單壓強度20～70MPa，存在輕微滲水狀況。

4.1隧道存在問題及原因

根據(jù)2013年該隧道的調(diào)查和檢測結果，如圖1該隧道緊鄰邊坡，因支撐力不足和偏壓現(xiàn)象導致襯砌出現(xiàn)裂縫、巖塊剝落和滲水，特別是在中央位置的頂拱出現(xiàn)一道長近200m的閉合裂縫，該段隧道在地震發(fā)生時局部放生襯砌剝落，相應的排水設施已經(jīng)變形，隧道整體變形也比較嚴重。

4.2維修補強方案

維修單位對該段隧道進行維修補強施工設計時，為防止侵入性的維修補強措施會影響原有襯砌結構的穩(wěn)定性，增加隧道滲水位置，如圖2采用內(nèi)襯鋼筋增加襯砌強度，鋼筋間則設置內(nèi)襯鋼襯板防止襯砌放生剝落。并利用自鉆式巖栓對地震時發(fā)生襯砌脫落的位置進行加固，同時進行灌漿操作，使襯砌和外圍巖層緊密結合。最后用砂、水泥、防水粘著添加劑、鋼筋腐蝕抑制劑和環(huán)氧樹脂修補砂漿對表面進行修補。

圖1　北京某段地鐵隧道

圖2　內(nèi)襯鋼筋施工示意圖

5　結語

作為城市現(xiàn)代交通的重要組成部分，地鐵的安全穩(wěn)定運行具有重要意義。針對近年來地鐵隧道安全問題多發(fā)的現(xiàn)象，責任部門應當充分重視，采取科學合理的維修補強措施解決出現(xiàn)的問題，保障地鐵隧道的使用壽命和地鐵的運行安全。本文對地鐵隧道目前的維護管理狀況進行了介紹，分析了進行隧道維修補強施工的流程和措施，并對實際案例進行了研究，期望為保障地鐵隧道的正常使用和安全貢獻綿薄之力。本文還存在一定局限，希望相關管理人員和技術人員能夠深入了解地鐵隧道存在的問題及其原因，提出完善的維修補強方案，為城市地鐵的安全運行提供保障。

[1]劉國，鄭巖，孫明燁，陳敏.碳纖維復合材料在城鎮(zhèn)燃氣管道維修補強中的應用[J].城市燃氣，2012（09）：11～14.

[2]劉海京，夏才初，朱合華，羅鑫.隧道病害研究現(xiàn)狀與進展[J].地下空間與工程學報，2013（08）：947～953.

[3]李佳翰，王泰典，秦德，林銘郎.水利隧道仰拱磨耗案例探討[J].隧道建設，2012（02）：263～267.

[4]鄭青和，張軍.管道維修補強技術及其發(fā)展趨勢[J].黑龍江科技信息，2014（10）：47～48.

[5]孫明燁，陳敏，福鵬.城鎮(zhèn)燃氣管道維修補強的新技術[J].中國土木工程學會城市燃氣分會輸配專業(yè)委員會，2011（11）：4～5.

[6]尚新民，王泰典，李佳翰，林銘郎.從檢修案例探討水工隧道全生命周期觀點的設計考量[J].隧道建設，2010（01）：211～220.

[7]孫文龍.毛坪隧道襯砌缺陷致害機理與加固措施研究[J].重慶交通大學，2014（09）：18～19.

U457

A

1673-0038（2015）17-0202-02

2015-4-11

孟貴林（1985-），男，工程師，主要從事橋梁隧道維修工作。