淺談盾構法隧道管片破損修復管理

吳耀陽 欒德崇 胡楊楊 殷茜東

摘要：結合地鐵施工經驗，針對地鐵盾構管片破損現象及其主要影響因素進行了分析，通過對管片破損特征進行描述，進而提出了相應的預防措施和修復技術，對保證隧道安全運營具有一定意義。

關鍵詞：盾構隧道；管片破損；管片修復；

中圖分類號：U455文獻標識碼： A

1 前言

盾構掘進、壁后注漿、管片拼裝是現代盾構法施工中的主要施工內容，其中預制鋼筋混凝土管片是盾構隧道主要襯砌結構，不僅承受地層水土壓力，同時也是隧道自防水的主要組成部分。鑒于現階段盾構隧道施工中經常出現管片破損的現象，需要對管片進行修復以確保隧道的安全運營。

2 管片破損修復分類

2.1破損區域劃分

（1）隧道拱頂部位：隧道上部拱頂約100°范圍；

（2）隧道兩側腰部：隧道兩側約85°范圍，即拱頂部位至隧道拱底部位；

（3）隧道拱底道床部位：隧道下部90°范圍，包括整個道床軌道。

2.2管片破損修復分類

根據管片破損的區域、裂縫長度、縫寬等情況，將破損修復劃分為五類：A1、A2、A3、B、C，具體詳見《管片破損修復分類表》。

管片破損修復分類表

3管片修復施工流程

（1）A1 類修復

A1 類修復采用管片內設鋼圈的形式加固處理，施工流程：防水堵漏→碎塊鑿除→管片基面清理→鋼圈安裝→環氧樹脂充填→養護并做標記→完成記錄。

（2）A2 類修復

A2 類修復采用芳綸纖維布修復加固，施工流程：防水堵漏→碎塊鑿除→管片基面清理→涂刷底膠→底層浸漬樹脂→粘貼芳綸布→外層浸漬樹脂→表面防護→養護并做標記→完成記錄。

（3）A3 類修復

A3 類修復采用掛網植筋修復加固，施工流程：防水堵漏→碎塊鑿除→剪網片→鉆孔→碎裂處表面處理→植入膨脹螺栓（或植筋）→涂界面劑→抹第一層水泥漿→綁扎鋼絲網片→抹第二層水泥漿→養護并做標記→完成記錄。

（4）B 類修復

B 類修復采用植筋修復加固，施工流程：防水堵漏→碎塊鑿除→鉆孔→碎裂處表面處理→植入膨脹螺栓（或植筋）→涂界面劑→抹水泥漿→養護并做標記→完成記錄。

（5）C 類修復

C 類修復采用水泥漿修復加固，施工流程：防水堵漏→碎塊鑿除→碎裂處表面處理→涂界面劑→抹水泥漿→養護并做標記→完成記錄。

4 管片破損修復的各種工藝要求

4.1普通修復工藝要求

（1）防水堵漏

施工前，先對碎裂管片進行防水處理，以防今后鋼筋的銹蝕。注漿堵漏時不允許在已受損的管片上鉆眼打孔，應先通過回填注

漿孔在管片外以低壓、慢漿壓注低粘度及可控制凝膠時間的丙烯酸酯漿液，力求沿管片壁厚形成凝膠止水。也可在環縱縫內側嵌縫槽位置埋管壓注聚氨酯漿液止水。

（2）碎塊鑿除

對碎裂處尚未掉落或者有裂縫的混凝土碎塊進行鑿除。

（3）剪網片

對碎裂處進行量測，然后根據碎裂的尺寸裁剪鋼絲網片。

（4）鉆孔

鉆孔用8mm 的鉆頭，在管片碎裂處沿約30 度角向上鉆孔，鉆孔深度約為10～12cm。保證膨脹螺栓（植筋）的有效深度，孔與孔的間距在10cm～15cm 左右。

（5）碎裂處表面清理

用毛刷清理碎裂處表面。清理完表面的碎屑后，另外還需把孔內的碎屑清理干凈。

（6）植入膨脹螺栓或植筋

植入膨脹螺栓：將膨脹螺栓打入孔內，先將膨脹螺栓扭緊，確保膨脹螺栓附緊在混凝土上；

植筋：先往孔中植入植筋膠，隨后植入鋼筋。植筋時，鋼筋需旋轉著進去，確保膠水均勻附在鋼筋及混凝土上。植筋為水平向上30 度以內，深度約10cm 左右。植筋采用φ6.5 的螺紋鋼筋。

（7）刷界面劑

在破碎表面刷界面劑。

（8）抹第一次水泥漿

等到植筋膠初凝后，開始抹第一次早強快硬水泥漿。

（9）綁扎鋼絲網片

必須用扎絲把鋼筋與網片連接起來。每塊網片應不少于3 個不在一條線上的固定點，同時做好隱蔽、留影。

（10）抹第二次水泥漿

用早強快硬水泥把管片修復完成。特別注意在第二次抹水泥漿的過程中，避免修復處與旁邊管片粘連。

（11）養護并做標記

最后在修復的地方做好養護及標記。

（12）完成記錄

做好記錄備案，方便以后的跟蹤觀察。

4.2特殊修復的相關工藝要求

4.2.1 A1 類修復中的特殊工藝要求

（1）加固要求

采用整環鋼圈進行管片加固，鋼圈加固材料性能要求如下：

①鋼板采用Q235 鋼，厚度為12mm，環寬約30cm；

②膨脹螺栓為M12 不銹鋼膨脹螺栓。

（2）修復工藝

鋼圈加固采用整環加固形式，每環分4 塊制作，需根據現場實際情況進行量測，以確保鋼圈與管片的緊密貼合，鋼圈與管片間的空隙采用剛性環氧樹脂填充密實。詳見下圖：

圖2鋼圈加固示意圖

（3）修復管片基面清理

鋼圈安裝前對管片破碎部位采用與管片等強度的環氧砂漿進行補強，手孔采用高強度硫鋁酸鹽微膨脹水泥填充，對于已封堵的手孔處，應先清除罩杯后再采用高強度微膨脹混凝土填充，修復與填充孔洞應與原管片整體平整、光滑成一體。

鋼圈安裝前，應將管片表面油污、砂漿等污物清理干凈、并適當打磨，鋼板表面應作打磨除銹處理，以確保砼與鋼板間的粘結強度。

管片清理主要是對管片的縱縫采用彈性環氧膠泥進行嵌縫處理，防止后期注漿時，環氧漿液沿縱縫流失。

（4）鋼圈安裝

待嵌縫注漿完畢后，管片內側安裝環形鋼圈作為隧道永久加固補強，鋼圈與管片間采用膨脹螺栓連接。膨脹螺栓如遇手孔、管片螺栓處或與管片內鋼筋相碰，可適當調整膨脹螺栓的位置，調整距離一般不大于50mm。

鋼圈內所有鋼板間拼接均采用坡口焊，焊接時應注意鋼板溫度，及時做降溫控溫處理，避免鋼板變形過大。焊縫驗收質量等級為三級。

每個鋼圈兩端在壓漿前應先用專用密封膠作密封處理（包括拱頂位置預留注漿嘴）。鋼圈加工及支護施工質量必須滿足區間隧道設計要求，以保證將來地鐵的安全運營。

（5）環氧樹脂填充

待鋼圈安裝結束后，鋼板邊緣采用彈性環氧膠泥封縫處理，然后在鋼圈與混凝土管片之間填充灌注剛性環氧漿液（DP40）注漿。

待鋼板表面在焊接等施工結束后可采SPUR（噴涂型聚脲彈性體）涂層作防腐處理。涂層厚度要均勻、分兩層進行噴涂且總厚度不少于1.2mm。

4.2.2 A2 類修復中的特殊工藝要求

（1）修復管片基面清理

①混凝土表面如出現剝落等劣化現象的部位應予以清除，對于較大面積的劣質層，在清除后應采用與管片等強度的環氧砂漿進行補強。

②裂縫部位，如有必要應先進行封閉處理。

③用角磨機、砂輪機等工具，去除混凝土表面的浮漿、油漬等雜物，管片基面的混凝土要打磨平整，轉角粘貼處要進行倒角處理并打磨成圓弧狀。

④將混凝土表面清理干凈并保持干燥。

（2）涂刷底膠

①按比例將主劑與固化劑先后置于容器中，用攪拌器攪拌均勻，根據現場實際氣溫調整用量，并嚴格控制使用時間（一般在40min 內用完）。

②用滾桶刷或毛刷將膠均勻涂抹于混凝土構件表面，厚度不超過0.4mm，并不得漏刷或有流淌、氣泡，等膠固化后再進行下一道工序施工。

（3）粘貼芳綸布

①按實際量測尺寸剪切芳綸布，芳綸布粘貼寬度為碎裂管片處環縫至手孔邊共20cm，粘貼長度為破碎管片范圍兩側各外擴15cm。

②用特制的光滑滾筒在芳綸布表面沿同一方向反復滾壓至膠料滲出芳綸布外表面，以去除氣泡，使芳綸布充分浸潤膠料。

5 結語

（1）在盾構隧道施工過程中，通過采取各種措施，減少管片破損現象，防止隧道結構損壞，對保證隧道的安全運行，具有一定的意義。

（2）如何做好管片破損的治理工作，采用工藝的可靠性對后期行車安全尤為重要。本文中的幾種修復措施經工程實踐證明是一種行之有效的方法，為今后類似工程提供了一定的借鑒。

參考文獻:

[1] 李芹峰.軌交區間隧道結構鋼圈加固施工綜述[J]. 地下工程與隧道，2013（01）

[2] 張映根.地鐵盾構管片破損原因分析及防治技術[J]. 山西建筑, 2012（13）.

[3]吳坤,欒文偉.盾構法施工中隧道管片開裂原因分析及應對措施[J].市政技術,2011(02).