基于地鐵停運(yùn)的受損隧道鋼環(huán)加固施工方法

曹 萌

上海地鐵維護(hù)保障有限公司工務(wù)分公司 上海 200233

地鐵承載著城市交通的巨大壓力，以往只能在每天地鐵運(yùn)營(yíng)結(jié)束至第二天運(yùn)營(yíng)開始的間隙進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)加固修復(fù)的施工作業(yè)，總體施工效率不高，工期較長(zhǎng)，針對(duì)區(qū)間隧道管片變形大、周邊環(huán)境因素影響大的緊迫工程有一定的缺陷。為避免隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生次生病害或管片變形持續(xù)增大，建議采用地鐵停運(yùn)模式下對(duì)受損隧道結(jié)構(gòu)鋼環(huán)加固的施工方法。相比以往施工作業(yè)[1-3]，該方法投入了更多的人、材、機(jī)，作業(yè)面數(shù)量增加至6倍，作業(yè)班組和管片加固機(jī)械手平板車數(shù)量增加至12倍，白班、夜班兩班倒，6個(gè)作業(yè)面同時(shí)施工，極大地提高了施工效率。

1 鋼環(huán)加固施工工藝

某地鐵區(qū)間由于運(yùn)營(yíng)時(shí)間較長(zhǎng)、主要地質(zhì)特征為軟土層、地面環(huán)境特殊等因素的影響，區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)變形值超標(biāo)，立項(xiàng)采用加裝鋼環(huán)方式進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)整修。

1.1 鋼環(huán)加固施工流程

鋼環(huán)加固施工工藝主要分為3個(gè)階段：第1階段可利用人工作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行道床鑿除、管線改排及環(huán)縱縫處理工作。第2階段需在工程車作業(yè)點(diǎn)使用機(jī)械手平板車依次對(duì)牛腿、環(huán)板及頂板，采用由下至上的原則進(jìn)行拼裝。第3階段可在人工作業(yè)點(diǎn)施工，首先將緊鄰的兩塊鋼板進(jìn)行焊接，使每環(huán)鋼板連接成整環(huán)鋼圈；然后對(duì)鋼圈與管片之間的間隙灌注剛性環(huán)氧樹脂進(jìn)行填充，使鋼圈與管片黏結(jié)形成良好的受力整體；最后在鋼環(huán)表面噴涂聚脲彈性體涂層進(jìn)行防腐，以保證鋼環(huán)的長(zhǎng)久使用性。

1.2 鋼環(huán)加固主要施工材料

鋼環(huán)加固施工使用的材料主要包括：定量為450 g/m2的芳綸布、剛性環(huán)氧樹脂、彈性環(huán)氧樹脂漿液、彈性環(huán)氧膠泥、噴涂型聚脲彈性體。其中芳綸布用于拱頂管片裂縫及張角臨時(shí)補(bǔ)強(qiáng)，剛性環(huán)氧樹脂用于鋼板與管片間縫隙封堵、填充，彈性環(huán)氧樹脂漿液用于管片環(huán)縱縫填充，彈性環(huán)氧膠泥用于管片環(huán)縱縫封堵，噴涂型聚脲彈性體用于鋼板防腐處理。

2 停運(yùn)封鎖施工

背景工程區(qū)間隧道變形整治工程總計(jì)220環(huán)，在地鐵停運(yùn)封鎖前期，已利用人工點(diǎn)完成了施工區(qū)域內(nèi)道床鑿除、管線改排及環(huán)縱縫處理。加固施工的鋼板選用Q235B型鋼材，厚度20 mm。每環(huán)鋼板分5塊，停運(yùn)前2塊牛腿（分塊1和分塊5）已完成安裝，停運(yùn)期間只安裝3塊環(huán)板：2塊側(cè)板（分塊2和分塊4）、1塊頂板（分塊3），如圖1所示。

2.1 施工區(qū)域劃分

背景工程區(qū)間隧道上、下行封鎖區(qū)間共分為6個(gè)工作面，如圖2所示。

圖1 鋼環(huán)分塊

下行線為A、B、C作業(yè)面：A作業(yè)面鋼環(huán)數(shù)量為27環(huán)，管片環(huán)號(hào)454—480；B作業(yè)面鋼環(huán)數(shù)量為26環(huán)，管片環(huán)號(hào)809—834；C作業(yè)面鋼環(huán)數(shù)量為37環(huán)，管片環(huán)號(hào)99—135。

上行線為D、E、F作業(yè)面：D作業(yè)面鋼環(huán)數(shù)量為42環(huán)，管片環(huán)號(hào)480—521；E作業(yè)面鋼環(huán)數(shù)量為42環(huán)，管片環(huán)號(hào)522—563；F作業(yè)面鋼環(huán)數(shù)量為46環(huán)，管片環(huán)號(hào)96—141。

2.2 施工人員

2.2.1 人員投入

地鐵停運(yùn)封鎖施工期間，人員共分為總施工組和總保障組2個(gè)大組，其中總施工組下設(shè)拼裝組（分12小組）、基地吊裝組和防水組；總保障組下設(shè)食宿組、接待組、設(shè)備保障組、勞防保障組、監(jiān)控信息組。

2.2.2 人員換班制度

背景工程區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)加固治理施工實(shí)行兩班制（白班和夜班），人員交接班時(shí)間為每日11：30，統(tǒng)一在工作面進(jìn)行交接換班。

每日00：00，夜班人員到達(dá)基地集合，01：30跟車進(jìn)入?yún)^(qū)間隧道施工；每日11：30，兩班人員從2#風(fēng)井和車站進(jìn)出施工區(qū)域，白班人員進(jìn)入工作面交接班繼續(xù)施工，夜班人員換班后回賓館休息；每日22：30，白班1人跟隨平板車回北翟路基地進(jìn)行押車，經(jīng)巡查正常后，方可回賓館休息，其余人員下班后分別從2#風(fēng)井及車站撤離施工區(qū)域。

背景工程區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)加固治理于2020年春節(jié)期間進(jìn)行了為期11 d的停運(yùn)集中施工。

2.3 同步施工

不同于以1臺(tái)工程車機(jī)頭牽引1輛機(jī)械手平板車進(jìn)入?yún)^(qū)間隧道進(jìn)行施工，在背景工程區(qū)間停運(yùn)封鎖狀態(tài)下，上、下行線分別由3臺(tái)工程車機(jī)頭聯(lián)掛3輛機(jī)械手平板車（1號(hào)機(jī)頭+1號(hào)平板車+2號(hào)機(jī)頭+2號(hào)平板車+3號(hào)機(jī)頭+3號(hào)平板車），從基地出場(chǎng)，沿上、下行線進(jìn)入?yún)^(qū)間隧道。當(dāng)工程車編組到達(dá)作業(yè)面C后，對(duì)2號(hào)平板車與3號(hào)機(jī)頭之間的聯(lián)掛進(jìn)行解編，3號(hào)機(jī)頭+3號(hào)平板車在作業(yè)面C進(jìn)行施工作業(yè)；剩余工程車編組1號(hào)機(jī)頭+1號(hào)平板車+2號(hào)機(jī)頭+2號(hào)平板車?yán)^續(xù)前進(jìn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)作業(yè)面B后，進(jìn)行第二次解編聯(lián)掛點(diǎn)，2號(hào)機(jī)頭+2號(hào)平板車在作業(yè)面B施工，1號(hào)機(jī)頭+1號(hào)平板車達(dá)到作業(yè)面A進(jìn)行施工作業(yè)。上行線的解編聯(lián)掛點(diǎn)與上述類似，施工區(qū)域工程車編組解編聯(lián)掛點(diǎn)如圖3所示。

圖3 工程車編組解編聯(lián)掛點(diǎn)示意

每24 h一個(gè)夜班、一個(gè)白班結(jié)束后，平板車上所攜帶的鋼板已全部拼裝，需回基地重新裝鋼板及其他備品備件。1號(hào)機(jī)頭+1號(hào)平板車到達(dá)作業(yè)面B后與2號(hào)機(jī)頭+2號(hào)平板車進(jìn)行聯(lián)掛，繼續(xù)前進(jìn)至作業(yè)面A與3號(hào)機(jī)頭+3號(hào)平板車進(jìn)行聯(lián)掛，最后1號(hào)機(jī)頭+1號(hào)平板車+2號(hào)機(jī)頭+2號(hào)平板車+3號(hào)機(jī)頭+3號(hào)平板車沿下行線到達(dá)基地。

2.4 施工效果

停運(yùn)封鎖施工期間恰逢雨期，對(duì)部分機(jī)械造成了一定的影響，新冠病毒肺炎疫情的暴發(fā)對(duì)施工進(jìn)度產(chǎn)生了干擾。然而，通過11 d的集中封鎖施工取得了顯著的成效，區(qū)間隧道220環(huán)鋼環(huán)拼裝及整體焊接和螺栓種植工作全部完成，環(huán)氧樹脂填充也完成總體工作量的50%以上。

相比于以往施工方法，區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)加固治理工程施工效率得到極大提高，可為需要急迫搶修的隧道結(jié)構(gòu)治理工程提供參考。

3 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了一種基于地鐵停運(yùn)情況下，對(duì)受損隧道鋼環(huán)加固的施工方法。對(duì)停運(yùn)的區(qū)間隧道進(jìn)行封鎖可24 h兩班制施工，投入了充足的人、材、機(jī)以及6個(gè)作業(yè)面可同時(shí)展開作業(yè)，施工效率得到了極大的提高，對(duì)需要緊急修復(fù)治理的隧道結(jié)構(gòu)具有重要的參考意義。

[1] 何川,蘇宗賢,曾東洋.盾構(gòu)隧道施工對(duì)已建平行隧道變形和附加內(nèi) 力的影響研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2007,26(10):2063-2069.

[2] 賀美德,劉軍,樂貴平,等.大斷面通道近距離上穿盾構(gòu)隧道引起的 變形分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2014,33(增刊2):3682-3691.

[3] 李倩倩,張頂立,房倩,等.淺埋暗挖法下穿既有盾構(gòu)隧道的變形特 性分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2014,33(增刊2):3911-3918.