陳君

摘 要：隨著城市的高速發(fā)展，軌道交通隧道結(jié)構(gòu)周邊存在不可避免施工作業(yè)，將會(huì)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。由于盾構(gòu)法隧道的力學(xué)特性，對(duì)外部環(huán)境的擾動(dòng)非常敏感，周邊基坑開(kāi)挖，沉降、地層加載或卸荷都會(huì)造成隧道結(jié)構(gòu)損傷，產(chǎn)生隧道變形和破損，從而影響軌道交通安全運(yùn)營(yíng)。本文對(duì)復(fù)合腔體構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了介紹，對(duì)復(fù)合腔體構(gòu)件加固施工中的接頭拼裝工藝、注漿工藝等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，總結(jié)形成了復(fù)合腔體構(gòu)件加固盾構(gòu)隧道的施工技術(shù)要點(diǎn)，并在上海地鐵隧道中進(jìn)行了應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：復(fù)合腔體構(gòu)件 盾構(gòu)隧道加固 施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U456.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（c）-0026-03

伴隨著城市軌道交通的高速發(fā)展，處在城市中心地帶的軌道交通隧道不可避免的受到遇到周邊建筑施工影響。目前上海軌道交通采用的隧道變形和裂縫修復(fù)的方法，大致上分為兩大類：碳纖維或芳綸纖維粘貼法和粘貼鋼板加固法。

由于，上海軌道交通對(duì)已營(yíng)運(yùn)的地鐵隧道結(jié)構(gòu)加固時(shí)，只能利用地鐵停運(yùn)后時(shí)間進(jìn)行施工，施工時(shí)間較短。因此，需要開(kāi)發(fā)一種施工工期短、加固強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)的隧道加固工藝。在此基礎(chǔ)上，研究開(kāi)發(fā)了一種采用復(fù)合材料、鋼結(jié)構(gòu)和水泥的結(jié)構(gòu)組合的新型復(fù)合腔體的隧道加固方法，并通過(guò)試驗(yàn)分析研究形成一套合理可行的復(fù)合腔體構(gòu)件隧道加固技術(shù)，能夠快速、安全的達(dá)到隧道加固的目的。

1 復(fù)合腔體構(gòu)件的構(gòu)成

復(fù)合腔體構(gòu)件由腔體本體、復(fù)合材料層、填充物、注漿孔、排氣孔和螺栓孔等組成構(gòu)成，如圖1所示。

腔體本體的形狀與加固面相吻合，由一根或一根以上的管材組合成腔體本體；腔體本體表面設(shè)有復(fù)合材料層，由樹脂及纖維組成；腔體本體內(nèi)灌注填充物；腔體本體為金屬管或非金屬管，如鋼管、塑料管、復(fù)合材料管等。復(fù)合腔體構(gòu)件上設(shè)有一個(gè)或一個(gè)以上的注漿孔，通過(guò)注漿孔向腔體本體內(nèi)灌注填充物，以增加加固構(gòu)件的強(qiáng)度，填充物可以是砂漿或高分子發(fā)泡物等材料。復(fù)合腔體構(gòu)件上設(shè)有一個(gè)或一個(gè)以上的排氣孔，起到灌注填充物時(shí)的排氣作用。

2 復(fù)合構(gòu)件加固施工技術(shù)

復(fù)合構(gòu)件加固管片內(nèi)表面布置圖（局部）如圖2所示。

2.1 打磨、定位及預(yù)拼裝

2.1.1 打磨

在復(fù)合腔體安裝過(guò)程中，需要對(duì)內(nèi)部加固面進(jìn)行打磨處理，使腔體與隧道混凝土面粘結(jié)更加牢固。打磨部位大致為復(fù)合構(gòu)件粘貼處，但不小于該粘貼面積。

首先，對(duì)管片內(nèi)部需要粘貼面積進(jìn)行彈線，明確位置。然后使用打磨機(jī)對(duì)管片內(nèi)表面需要處進(jìn)行打磨，主要去除表面浮漿、塵土，打磨深度應(yīng)不大于0.5mm。表面磨光后，使用打磨機(jī)對(duì)表面進(jìn)行刻線、粗糙化，以加強(qiáng)粘貼效果。刻線后，對(duì)管片內(nèi)表面進(jìn)行吸塵處理，去除表面浮塵。

2.1.2 定位及預(yù)拼裝

在復(fù)合腔體正式安裝前，須進(jìn)行復(fù)合腔體構(gòu)件的定位與預(yù)拼裝。一環(huán)混凝土管片安裝四圈復(fù)合構(gòu)件，縱向4圈安裝順序?yàn)橐怨芷吘墳榭刂七吔?，確定每圈復(fù)合構(gòu)件的具體位置，由一端的管片邊界向另一端管片邊界縱向安裝，且避開(kāi)手孔位置。每圈構(gòu)件由3個(gè)構(gòu)件組成，每個(gè)構(gòu)件定位點(diǎn)不少于3個(gè)。

以第1圈為例，將第1圈中段構(gòu)件的段中標(biāo)記對(duì)準(zhǔn)管片正中，進(jìn)行試貼合。如較為貼合（間隙不大于1cm），則直接進(jìn)行后續(xù)操作，如較不貼合（間隙大于1cm），嘗試輕微左右移動(dòng)，使構(gòu)件與管片處于較貼合狀態(tài)。將第1圈左右構(gòu)件插入中斷構(gòu)件接口，利用頂進(jìn)裝置推動(dòng)構(gòu)件頂緊。檢查第1圈構(gòu)件與管片的間隙大小。超過(guò)1cm或者較大處，予以記錄，并在隨后涂膠時(shí)加厚膠水厚度。定位完成后放松構(gòu)件，依次進(jìn)行第2、3、4圈構(gòu)件安裝位置定位。

2.2 接頭研究

復(fù)合腔體構(gòu)件和構(gòu)件的連接處，是整個(gè)構(gòu)件最薄弱的地方，它需要滿足4個(gè)條件，即：強(qiáng)度高；便于安裝；連接牢固；不影響灌漿。

本文經(jīng)過(guò)多次反復(fù)試驗(yàn)和研究，決定用高強(qiáng)度成型鋼管來(lái)做接頭，在整環(huán)復(fù)合腔體安裝前，先進(jìn)行復(fù)合腔體（單側(cè)）接頭安裝。

2.3 拼裝研究

正式拼裝前，需要再次明確預(yù)拼裝中出現(xiàn)的間隙較大處的處理。具體拼裝步驟如下。

（1）所有的復(fù)合構(gòu)件在安裝前均用環(huán)氧進(jìn)行涂刷。

（2）每圈復(fù)合構(gòu)件分3塊，安裝順序是先安裝復(fù)合構(gòu)件的中間塊，然后再安裝復(fù)合構(gòu)件的兩端兩塊。

（3）在安裝復(fù)合構(gòu)件中間塊（位置砼管片頂部位置）前，先在砼管片頂部（正好位于中間塊兩端的位置）安裝兩塊壓板，然后將中間塊復(fù)合構(gòu)件穿過(guò)頂部管線利用預(yù)先安裝好的壓板及支撐裝置臨時(shí)固定于需安裝位置的相鄰位置。

（4）然后將預(yù)先拌制好的結(jié)構(gòu)膠均勻的涂抹在需安裝的區(qū)域內(nèi)，膠體厚度不小于6mm，再將復(fù)合構(gòu)件中間塊平移至安裝區(qū)域，確定安裝位置后將復(fù)合構(gòu)件壓緊，再利用壓板將復(fù)合構(gòu)件固定牢固，然后再次對(duì)周邊復(fù)腔構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)膠封邊處理。

（5）利用M14的沖擊鉆鉆桿在復(fù)合構(gòu)件預(yù)留螺栓孔位置進(jìn)行打孔，鉆孔完成后立即進(jìn)行清孔，再孔內(nèi)注入化學(xué)膠，然后植入預(yù)先加工好的組合錨栓進(jìn)行永久固定。

（6）安裝兩端位置的復(fù)合構(gòu)件時(shí)，先將復(fù)合構(gòu)件穿過(guò)管線后放置于需安裝位置的相鄰位置。

（7）然后將預(yù)先拌制好的結(jié)構(gòu)膠均勻的涂抹在需安裝的區(qū)域內(nèi)，膠體厚度不小于6mm，再將復(fù)合構(gòu)件平移至安裝區(qū)域，將預(yù)先制作好的接頭放入復(fù)合構(gòu)件端頭位置，利用另一端底部上頂裝置將兩端需安裝的復(fù)合構(gòu)件與已安裝好的中間塊連接，接頭在連接時(shí)需用結(jié)構(gòu)膠將接頭周邊均勻的涂抹，且復(fù)合構(gòu)件連接完成后在接縫處再涂抹一層結(jié)構(gòu)膠，做到有效的密閉連接，然后再次對(duì)周邊復(fù)腔構(gòu)件進(jìn)行結(jié)構(gòu)膠封邊處理。

（8）利用沖擊鉆鉆桿在復(fù)合構(gòu)件預(yù)留螺栓孔位置進(jìn)行打孔，鉆孔完成后立即進(jìn)行清孔，再孔內(nèi)注入化學(xué)膠，然后植入預(yù)先加工好的組合錨栓進(jìn)行永久固定。endprint

（9）按照以上工藝，逐圈的將剩余3圈進(jìn)行安裝。

2.4 復(fù)合構(gòu)件注漿

安裝完成后，先對(duì)圈1進(jìn)行注漿作業(yè)。應(yīng)采用單向管道措施，右端下部注漿至左端出漿，注漿壓力不得大于1MPa，鋼管小腔體出漿即關(guān)閉相應(yīng)出漿孔閥門，直至4個(gè)出漿小孔全部關(guān)閉后，繼續(xù)保持注漿至壓力達(dá)到1MPa，即關(guān)閉注漿閥門，注漿量以流量計(jì)量表控制。按以下步驟操作。

（1）場(chǎng)邊人工拌漿。

（2）用度量桶倒入壓漿機(jī)中。

（3）對(duì)第1圈右端向左端單向注漿。

（4）注漿過(guò)程嚴(yán)格控制壓力與流速。

（5）至右端排氣孔開(kāi)始噴漿，判斷灌漿量，與構(gòu)件內(nèi)腔體積比較。關(guān)閉相應(yīng)出漿孔閥門，直至4個(gè)出漿小孔全部關(guān)閉后，繼續(xù)保持注漿至壓力達(dá)到1MPa，即關(guān)閉注漿閥門，完成注漿。

以相同方式依序注完2、3、4圈構(gòu)件，確保灌漿量與構(gòu)件空腔體積相近具體流程如圖3、圖4、圖5、圖6所示。

3 工程應(yīng)用介紹

本示范應(yīng)用工程為二號(hào)線東延伸創(chuàng)新中路-華夏東路區(qū)間隧道上行線第287環(huán)進(jìn)行施工，287環(huán)管片橫向收斂變形約8cm，基本無(wú)滲漏水現(xiàn)象且287環(huán)的周邊隧道正在實(shí)施鋼環(huán)加固施工。

根據(jù)地質(zhì)資料本段上行線區(qū)間隧道中心標(biāo)高約為-15.0～-16.0m，地面標(biāo)高約為4m，覆土厚度為16.5m左右。隧道所處的主要土層包括：④淤泥質(zhì)粘土層；⑤1灰色粉質(zhì)粘土。

主要土層特征及物理力學(xué)性質(zhì)見(jiàn)表1。

整個(gè)施工自2016年3月26日開(kāi)始，至5月19日完成，主要進(jìn)行了砼管片打磨、劃線、部分管線支架的改移、安裝頂部復(fù)合腔體、安裝腰部復(fù)合腔體、安裝反力架，復(fù)合腔體注漿、整環(huán)涂刷聚脲、道床恢復(fù)，加固效果良好，見(jiàn)圖1。

4 結(jié)論與展望

本文通過(guò)對(duì)復(fù)合腔體構(gòu)件加固盾構(gòu)隧道的施工技術(shù)研究，得到以下結(jié)論。

（1）復(fù)合腔體構(gòu)件由于采用現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)、工廠定制構(gòu)件，使原結(jié)構(gòu)與加固構(gòu)件之間有效吻合；采用特殊高強(qiáng)度膠粘劑及預(yù)膨脹組合錨栓即時(shí)壓接工藝，在抑制隧道進(jìn)一步的變形作用中可使新、舊結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共同作用，提高了結(jié)構(gòu)加固的作用，即具有“疊合作用”，大大地提高了原有結(jié)構(gòu)的承載力。

（2）由于地鐵隧道空間狹窄，特別是營(yíng)運(yùn)地鐵隧道，每天的施工時(shí)間極其有限，而復(fù)合腔體構(gòu)件的加固施工不占空間，可多點(diǎn)、多面地快速安裝，大大提高了施工工藝性。

（3）對(duì)于前期準(zhǔn)備工作的管片劃線打磨，這是一道非常關(guān)鍵且重要的工序之一，為下階段復(fù)合構(gòu)件安裝起到了很好地指導(dǎo)性作用。

（4）每圈復(fù)合構(gòu)件分3塊，安裝順序是先安裝復(fù)合構(gòu)件的中間塊，然后再安裝復(fù)合構(gòu)件的兩端兩塊

（5）進(jìn)行注漿作業(yè)時(shí)，對(duì)復(fù)合構(gòu)件小腔單管單注，一端下部注漿至另一端下部出漿，待出漿口出漿量穩(wěn)定后，再關(guān)閉出漿孔閥門，進(jìn)行短時(shí)間的保壓，最后關(guān)閉注漿口閥門，逐次完成4個(gè)小腔注漿。

（6）通過(guò)在已建隧道內(nèi)的示范工程應(yīng)用，驗(yàn)證了復(fù)合腔體加固的效果和研究復(fù)合腔體在隧道內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)加工工藝技術(shù)，證明了復(fù)合腔體構(gòu)件隧道加固工藝的有效性。

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