聯(lián)絡(luò)通道管片加固技術(shù)方法研究

喻才建

摘 要：聯(lián)絡(luò)通道施工安全一直是業(yè)內(nèi)關(guān)注的重點(diǎn)，在其施工過(guò)程中易出現(xiàn)涌水涌砂事件，從而導(dǎo)致地面發(fā)生局部沉降，隧道內(nèi)管片發(fā)生錯(cuò)臺(tái)、局部碎裂、滲水。本文以某地鐵事故隧道為依托，為保證該地鐵區(qū)間隧道的結(jié)構(gòu)安全和運(yùn)營(yíng)安全，對(duì)出現(xiàn)裂縫破損、滲漏水情況嚴(yán)重的區(qū)域采用鋼環(huán)加固施工方案的一種施工方法研究。

關(guān)鍵詞：區(qū)間隧道;管片裂縫;錯(cuò)臺(tái);鋼環(huán)加固

1 引言

隨著城市地鐵及相關(guān)市政工程的大規(guī)模建設(shè)，盾構(gòu)隧道在國(guó)內(nèi)應(yīng)用越來(lái)越多。盾構(gòu)隧道中聯(lián)絡(luò)通道施工大都采用水平凍結(jié)法加固地層，礦山暗挖法施工，而聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險(xiǎn)性較大，易發(fā)生涌水涌砂現(xiàn)象。從而導(dǎo)致管片出現(xiàn)滲漏、裂縫、錯(cuò)臺(tái)、崩角、扭轉(zhuǎn)等，為此針對(duì)盾構(gòu)受損管片的修復(fù)及加固，確保盾構(gòu)隧道的后期的的運(yùn)營(yíng)安全性至關(guān)重要。

2 設(shè)計(jì)概況

區(qū)間盾構(gòu)管片外徑為A6200mm，內(nèi)徑為A5500mm，管片壁厚35cm，環(huán)寬1.2m，采用錯(cuò)縫拼裝。為保證該區(qū)間隧道的結(jié)構(gòu)安全和運(yùn)營(yíng)安全，對(duì)出現(xiàn)裂縫破損、滲漏水情況嚴(yán)重的區(qū)域采用鋼環(huán)加固施工方案進(jìn)行隧道加固，加固前對(duì)受損管片進(jìn)行三維掃描，確定鋼環(huán)加固尺寸。鋼環(huán)安裝時(shí)與管片橫縫錯(cuò)縫，最后鋼環(huán)與管片間縫隙注環(huán)氧樹脂填充飽滿。加固類型分為二類加固：

一類加固：采用滲漏水堵漏、破損管片補(bǔ)強(qiáng)、裂縫修補(bǔ)等措施進(jìn)行加固（所有開裂、滲漏、破損管片）;

二類加固：在一類加固的基礎(chǔ)上，采用20mm厚800mm寬的整環(huán)鋼板騎縫安裝固定于混凝土管片上，待騎縫鋼環(huán)安裝完成并觀察確認(rèn)隧道穩(wěn)定后，采用20mm厚400mm寬的連接鋼環(huán)將其焊接連接成整體（受損嚴(yán)重管片）。

3 管片加固原則

根據(jù)第三方評(píng)估報(bào)告及設(shè)計(jì)修復(fù)方案，為保證后續(xù)聯(lián)絡(luò)通道施工安全及區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道受損管片的結(jié)構(gòu)安全和運(yùn)營(yíng)安全，管片治理主要考慮：成型隧道水平收斂、破損位置及程度（環(huán)向開裂、縱向裂縫）、錯(cuò)臺(tái)、滲漏水等方面。有滲漏水處均應(yīng)先完成堵漏，再進(jìn)行管片治理，主要分普通破損治理、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)類治理、鋼環(huán)加固處理三類。

4 受損管片修復(fù)及加固

4.1 管片環(huán)縱縫處理、手孔封堵

對(duì)需要進(jìn)行封縫的管片界面進(jìn)行打磨，打磨完成后需清理掉表面浮塵，保證彈性環(huán)氧膠泥粘結(jié)密封性能。在加固區(qū)域相鄰兩環(huán)的管片T字縫縱縫處，沿縫鉆雙孔灌彈性環(huán)氧膠泥行成阻斷節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)內(nèi)先用環(huán)氧填膠泥充滿，再塞入直徑為15mm、長(zhǎng)度為230mm的尼龍棒，增加節(jié)點(diǎn)內(nèi)的填充度，提高環(huán)、縱縫內(nèi)環(huán)氧填充密實(shí)。施工時(shí)，預(yù)設(shè)注漿管，便于后面的灌漿作業(yè)。同時(shí)采用超早強(qiáng)水泥對(duì)手孔進(jìn)行封堵，表面批刮彈性環(huán)氧膠泥并抹平。

4.2 破損及裂縫漏水處理

針對(duì)管片破損具體情況，主要有以下修補(bǔ)方法，見表2。

滲漏水處理：對(duì)管片滲漏水處調(diào)制環(huán)氧樹脂漿液進(jìn)行注漿處理。注漿從下往上，直至全部灌滿為止。裂縫注漿期間，壓力控制在0.1-0.5MPa;注漿完成后，及時(shí)進(jìn)行清理。

裂縫處理：采用環(huán)氧膠泥刮涂密封裂縫，膠泥寬度為60mm，厚度為3mm，長(zhǎng)度根據(jù)裂縫長(zhǎng)度確定，兩端各延長(zhǎng)50mm，確保膠泥批刮到位、密封性良好，具備承壓條件。

4.3 區(qū)間隧道掉塊處理

管片處理主要對(duì)區(qū)間隧道施工范圍存在掉塊位置進(jìn)行掉塊處環(huán)氧砂漿嵌補(bǔ)。具體步驟如下：

4.3.1 清理界面，涂刷環(huán)氧樹脂確保粘貼良好（有明水處先堵漏）。

4.3.2 鉆孔后進(jìn)行碎裂處表面清理，并植入植筋膠，植入鋼筋。

4.3.3 涂刷界面劑：在混凝土基面涂刷界面劑，等植筋膠初凝后，開始分層涂抹第一次環(huán)氧樹脂砂漿修補(bǔ);

4.3.4 掛設(shè)鋼筋網(wǎng)，與原隧道管片鋼筋連接或植筋。

4.3.5 環(huán)氧砂漿填充（初凝時(shí)間≥45min，終凝時(shí)間≤4h）

4.3.6 環(huán)氧砂漿修補(bǔ)完成后，確保表面平整。

4.4 鋼環(huán)安裝

4.4.1 管片除塵找平

考慮隧道現(xiàn)場(chǎng)受損管片環(huán)、縱縫錯(cuò)臺(tái)對(duì)鋼內(nèi)襯施工安裝影響，為保證環(huán)、縱縫錯(cuò)臺(tái)處鋼環(huán)拼裝后與管片間隙均勻密貼及焊接質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)管片弧度平整，現(xiàn)場(chǎng)需經(jīng)過(guò)測(cè)量放樣確定管片輪廓及錯(cuò)臺(tái)數(shù)據(jù)，對(duì)錯(cuò)臺(tái)管片進(jìn)行處理：對(duì)隧道管片環(huán)縱縫較大錯(cuò)臺(tái)處（≥4cm）高處部位進(jìn)行鑿除，鑿除后使用環(huán)氧膠泥進(jìn)行表面修整;對(duì)低凹部位（≥2cm）進(jìn)行植筋后高強(qiáng)度砂漿嵌填，確保鋼環(huán)與管片平齊。找平前需對(duì)滲漏水部位進(jìn)行堵漏處理同時(shí)清除原管片上污漬，確保鋼環(huán)安裝之后與管片間隙均勻。

4.4.2 鋼環(huán)放樣、加工

4.4.2.1 采用Q345B型鋼材做成鋼環(huán)，寬度800mm，鋼板厚20mm。

4.4.2.2 測(cè)量放樣。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量放樣，確定每環(huán)鋼環(huán)分塊，考慮鋼環(huán)加固完成后二次注漿預(yù)留孔，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，統(tǒng)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)管片二次注漿孔及鋼筋布置情況，確定錨栓開孔及鋼環(huán)預(yù)留注漿孔位置等。分塊尺寸及錨栓開孔位置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管片變形情況及施工可做適量調(diào)整。

4.4.2.3 在環(huán)形鋼板安裝前需在管片上進(jìn)行放樣、布點(diǎn)并完成鉆孔工作。螺栓的埋設(shè)采用排孔的方式進(jìn)行，縱向間距≤400mm，如遇踏步和縱縫位置，適當(dāng)縮小錨栓縱橫間距;為盡量避讓螺栓如遇管片內(nèi)鋼筋相碰，遇管片環(huán)向縱向鋼筋、手孔等位置，開孔位置予以調(diào)整。環(huán)板上二次注漿孔預(yù)留根據(jù)原先管片吊裝孔位置，為保障盾構(gòu)管片加固完成后的二次注漿（盾構(gòu)管片壁后注漿），因鋼環(huán)安裝加固完成后對(duì)原管片上吊裝孔產(chǎn)生覆蓋情況，需于鋼環(huán)對(duì)應(yīng)的位置，在鋼環(huán)加工期間，預(yù)開橢圓注漿孔，后續(xù)鋼環(huán)與管片注漿期間，采用水泥及環(huán)氧膠泥對(duì)其進(jìn)行封堵。

4.4.3 環(huán)形鋼板安裝

4.4.3.1 鋼板安裝順序：鋼板安裝由兩邊向中間聯(lián)絡(luò)通道推進(jìn)。鋼環(huán)安裝前拆除隧道對(duì)應(yīng)管片處支撐，單環(huán)安裝順序按照底板→下側(cè)板→上側(cè)板→頂板進(jìn)行;

4.4.3.2 吊裝點(diǎn)設(shè)置：利用原隧道管片錨栓、吊裝孔、支撐在合適位置設(shè)置吊裝點(diǎn)，吊裝點(diǎn)掛設(shè)特制八字吊耳，用于連接吊裝點(diǎn)和厚壁鋼管，吊裝點(diǎn)設(shè)置在所需拼裝鋼板的正上方。鋼管安裝完成后，再利用在八字吊耳固定手拉葫蘆用于鋼環(huán)安裝。

4.4.3.3 鋼環(huán)安裝臨時(shí)固定：通過(guò)手拉葫蘆將環(huán)形鋼板拉升到指定位置。同時(shí)利用機(jī)械千斤頂進(jìn)行頂升確保鋼環(huán)與管片之間的密貼。鋼環(huán)就位后利用預(yù)先開的錨栓孔，鉆孔埋設(shè)膨脹錨栓進(jìn)行定位固定，環(huán)板的連接采用CO₂氣體保護(hù)焊進(jìn)行布局焊接固定。為防止在吊裝過(guò)程中出現(xiàn)脫鉤及滑落，在吊鉤上架設(shè)鎖扣，環(huán)板兩側(cè)架設(shè)防墜落繩索。

4.4.3.4 錨栓種植及焊接：鋼環(huán)安裝成環(huán)后，及時(shí)補(bǔ)種化學(xué)螺栓進(jìn)行固定。

4.5 錨栓種植、鋼環(huán)焊接

4.5.1鋼環(huán)與管片整體固定以化學(xué)錨栓為主、膨脹螺栓為輔形式。

4.5.2 環(huán)形鋼板之間的焊接

環(huán)形鋼板與環(huán)形鋼板采用點(diǎn)焊定位，最后拼裝完成后坡口處焊接采用CO₂氣體保護(hù)焊進(jìn)行焊接，在鋼環(huán)焊接成環(huán)后，各分塊之間進(jìn)行整體焊接，以保證內(nèi)部支撐形成一個(gè)良好的受力整體，起到對(duì)隧道加固支撐的作用;單環(huán)鋼環(huán)焊接成環(huán)后再進(jìn)行鄰邊環(huán)縫焊接。加固鋼環(huán)縱、環(huán)焊縫驗(yàn)收質(zhì)量等級(jí)為二級(jí)，對(duì)20mm厚鋼環(huán)熔深為18mm;

4.6 環(huán)氧樹脂填充

為防止鋼環(huán)發(fā)生二次變形。環(huán)氧填充需在深～城區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道冷凍開挖、融沉注漿完成后且隧道趨于穩(wěn)定后進(jìn)行鋼環(huán)壁后環(huán)氧填充。壓注順序自下而上，直至上部預(yù)留注漿嘴溢出樹脂方可停止注漿，注漿過(guò)程中壓力控制在0.1MPa內(nèi)。同時(shí)遵循少量多次的壓注原則至少分5次完成，確保壓注的質(zhì)量。注漿完成之后，對(duì)水泥封邊進(jìn)行打磨清理，批刮彈性環(huán)氧膠泥。

4.7 防銹防腐處理

防銹采用防腐底漆，底漆涂敷前鋼板表面應(yīng)做除銹處理;在鋼環(huán)安裝焊接等施工結(jié)束后，在鋼環(huán)內(nèi)弧面涂刷SPUR（噴涂型聚脲彈性體）涂層，涂層厚度均勻、分兩層進(jìn)行噴涂且總厚度不少于1.2mm。

5 結(jié)語(yǔ)

本文主要針對(duì)因聯(lián)絡(luò)通道施工導(dǎo)致管片受損嚴(yán)重后的進(jìn)一步施工處理措施，詳細(xì)講述了管片破損不同程度的采用相應(yīng)施工方法治理。工程實(shí)踐證明，鋼環(huán)加固方法可避免隧道的進(jìn)一步損壞以及確保盾構(gòu)隧道的運(yùn)營(yíng)安全，可供類似工程修復(fù)問(wèn)題借鑒。

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