既有运营隧道钢环加固的应用

既有运营隧道钢环加固的应用

贺小玲

（广州轨道交通建设监理有限公司  广州  510010）

摘  要：

随着国内大量地铁线路的开通，运营线路隧道管片结构随着时间的变迁，受自身耐久性、外部影响等因素，运营隧道的变形、管片开裂等问题也越来越多，而钢环加固施工作为隧道结构补强加固的重要手段，施工过程中如何确保施工及运营安全，越来越受到施工各方的关注和重视，本文就某既有运营隧道钢环加固应用情况进行阐述，以期对类似工程提供参考。

关键词：地铁运营隧道  钢环加固 

1相关背景

某运营隧道通过巡检和监测发现，存在管片开裂的情况，严重的为贯穿裂缝，部分管片发生椭变，椭变率超 25‰。为长远保证该区间隧道的结构安全，确保地铁的正常运营，需进行管片加固，加固措施主要为：一是为防止该区域管片裂缝程度进一步加深，通过粘贴芳纶纤维布加固补强；二是采取隧道内增设钢板的隧道结构加强措施，使钢板与盾构管片结合形成叠合结构，提高隧道承载力，增加隧道安全储备，并增强已破损运营隧道的结构耐久性。

2钢环加固主要的施工方法

钢环加固主要由2cm钢板（牛腿部位3cm）共5块组成，其中A1、A3块带有牛腿，固定在道床两侧，道床范围轨底之间每环采用2条15cm宽钢拉条将两条牛腿钢板进行连接，形成封闭环，环宽90cm。其中A1、A3环分部在两侧为钢牛腿及钢板，A2、A4块为相邻块，A5块为封顶块，块与块之间采用焊接进行连接形成整体。逐块安装过程中为确保安全稳固，采用直径φ16的建筑锚栓进行锚固，每块钢板锚固螺栓不少于8个。钢板与管片之间采用环氧树脂粘贴剂进行填充。

隧道内钢环加固主要涉及的施工内容有：管线迁改、管线保护、管片裂缝修复及堵漏、芳纶纤维布补强、手孔封堵、环纵缝嵌缝注浆、测量放线、钢环加工、钢环安装、环氧填充、排水沟和道床的恢复等。

2.1管线迁改

施工前将施工范围内有影响的管线临时进行迁改，确保具备钢环安装条件，而在施工完成后进行恢复。

2.2管线保护

管线上安装简易保护罩，以及避免烧焊引起火灾而敷盖石棉网，施工期间准备好备品、备件，遇发生管线突发受损的意外情况，及时启动应急处理，并最终修复确保次日地铁的正常运营。

2.3管片裂缝修复及堵漏

对存在裂缝的管片，沿裂缝钻孔，孔深10~15cm，孔径1.0cm，孔距30cm，采用大力胶封闭缝面并埋封灌浆管，依孔序进行施灌，施灌压力0.6~0.8Mpa,要求进行二次或多次重复灌浆，以确保注桨效果。

2.4芳纶纤维布补强

清理→放线、验线→清理粘布混凝土结构面→配置并涂刷底胶→混凝土结构面找平→粘贴芳纶纤维布→表面防护。

2.5手孔封堵、环纵缝嵌缝注浆

对开裂段管片（包括钢环安装位置）进行管片手孔封堵及环纵缝嵌缝处理，对钢环覆盖范围内的手孔采用快干高强修补料充填，针对本工程隧道管片形式是错缝拼装，考虑采用环氧压注的方式填充。

2.6测量放线

钢环安装前应进行测量放线，以引导安装钢环与管片中轴线重合，考虑隧道临近环及临近块之间均存在错台，无法以管片拼缝为基准，应以环向管片中心为基准测量放线。

2.7钢环加工

钢材采用Q345B型钢材进行加工，每环钢环分5块组成，宽度及弧长需至施工面进行钢板放样，采用自动切割技术对钢板进行切割和坡口，按照设计要求进行钻孔，按照设计的半径进行圆弧加工，按设计要求进行防腐处理。

2.8钢环安装

采用工程车拖挂平板车将钢环运至施工面，先安装两侧的牛腿，在牛腿支架安装完成后，开始进行环形钢板的安装工作，从两侧钢牛腿上的环形钢板开始拼装，最后安装顶部环板，钢板之间采用CO2 气体保护焊焊接，焊缝等级二级，焊接后进行探伤检测。

在环形钢板安装采用机械臂进行，钢板就位后马上进行环板固定工作，利用8.8级M16锚栓进入混凝土100mm进行固定。要求避开管片主筋、管片接缝、管线，单块不少于8 根，要求保证每天施工时间内安装好的环形钢板都必须固定。

轨底下穿连接钢板对拉，钢板尺寸采用规格2～4 根20×150×1100mm（两两采用中间坡口焊接对接方式），每环钢圈应至少设1 根连接钢板，如果单根拉板与钢牛腿中心偏差大于100mm，则设置2 根连接钢板，轨底下穿连接钢板与轨道之间应设置绝缘橡胶片。

2.9环氧填充

环形钢环安装完成后进行环形钢板与管片之间的环氧树脂压注填充工作。考虑到钢板与管片的密贴性和整体传力性，钢环与管片需有一定的间隙（平均间隙一般按照不大于2.5cm控制），钢板弧度两侧与管片接缝采用环氧胶泥进行封堵，利用环板预留孔安装压浆嘴。刚性环氧树脂应对混凝土面有较强的粘结力，固化后有高强度，材料有一定拉伸性能。

2.10钢板防腐处理

为保证钢环在隧道内不受腐蚀，需要在钢环表面喷涂防腐材料。钢板外表面涂环氧富锌底漆一度，制作后，与空气接触面涂红丹漆二度；待现场安装完成后，钢板表面在焊接等施工结束后可采用SPUR（喷涂型聚脲弹性体）涂层作防腐蚀处理。

2.11排水沟和道床的恢复

在钢管片施工完成后进行PVC 管的铺设，同时按照设计要求进行道床的恢复和排水沟漕的施工。

3钢环加固施工特点及主要风险

3.1钢环加固施工特点

（1）既有运营隧道钢环加固工程，与地铁运营安全息息相关，只能在运营后的夜间进行施工，作业空间狭小，人员繁多，施工风险高；施工涉及地铁运营的各类设备、管线的迁改工作及保护，施工安全管理的难度大。

（2）施工组织方面，运营隧道每天作业时间有限，必须精心组织，在限定的时间内完成计划作业。

3.2主要施工风险

表1  隧道内钢环加固作业风险评估表

4钢环加固管控措施

4.1管线保护

（1）运营隧道内管线及设施，存在供电电缆、区间联调电缆及差动光纤、区间照明管线及灯管、 通信信号漏缆、消防水管、信号环线、接触网、疏散平台及扶手等，施工前将施工范围内有影响的管线临时进行迁改，具备钢环安装条件，而在施工完成后进行恢复。需要临时拆除的管路、设施有：消防水管、照明灯管、疏散平台及扶手，这些管线和设施待钢板加固完成后再进行恢复。

（2）不能拆除的设备、管线，如高压电缆、架空地线、通号线缆，在加固环中心线两侧各0.55m范围内（即钢环边缘外侧0.1m范围内），须留出钢环加固的空间。钢牛腿所在范围的设备、管线须更换支架，抬高到离水沟凿除后沟底1.2m以上，且离隧壁0.4m以上，该区域隧道壁上不得有任何设备。

（3）施工期间做好管线的防护工作，在管线上安装简易保护罩，以及避免烧焊引起火灾而敷盖石棉网，施工期间做好管线的监护工作，对于危险的施工动作及时提醒或制止；同时，施工期间准备好备品、备件，遇发生管线突发受损的意外情况，及时启动应急处理，并最终修复确保次日地铁的正常运营。

（4）钢环正式安装前，各方要共同对钢环安装部位的隧道条件进行核实，确保管线迁改满足钢环安装条件。

4.2施工组织

（1）对当日的施工内容及作业时间要进行计划。通过地面模拟场景实验得出每环的施工作业时间，既要保证施工作业时间的紧凑性，也要预留一定的机动时间防止突发情况对第二天运营的影响。

（2）施工紧凑性方面措施：1）工人要求，必须定人、定岗，每个工序和作业必须专人负责，确保熟能生巧，以免耽误作业时间。2）材料方面，要根据当日施工内容，做好材料的准备，确保当日作业的材料充足，对于易损材料，还要有一定的备用量。

（3）设备方面，要一用多备，防止施工过程中设备故障，如钢板固定不牢等导致等影响运营的施工隐患。对于钢环运输用的轨道车及安装用的机械臂，施工单位要安排有维修保养经验的人进行定期维护和保养，确保设备的正常使用。

4.3运营安全保障

（1）设备方面，对机械臂等定期维护和保养，防止在轨行区故障，影响次日的运营。同时要做好应急准备，制定如出现故障时的紧急处置措施。

（2）材料及运输：提前做好材料的清单，避免材料的缺失影响正常施工，同时也为出清做好准备。每次施工完成后，做好隧道内的出清检查。

（3）对于需要在运营线路内进行运输的材料，必须做好运输的固定措施，安排专人进行跟车确保安全。

（4）做好应急预案，对管线损坏等突发事件，要制定应急措施，作业期间相关应急材料到位，维修人员跟班到岗。

5结束语

既有运营隧道钢环加固，应始终将运营地铁安全作为第一要务，形成程序化的的施工流程，确保施工安全及加固效果。

参考文献：

盾构隧道管片钢环加固技术，胡俊楠，U457.3, B, 隧道/地下工程，1009-4539（2015）03-0008-03