隧道加固工程施工方法及施工管理？

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以北方某城市地铁区间隧道治理工程为例，介绍了因隧道内管片变形、沉降而进行钢环加固施工的方法以及总体施工管理。其中，包括隧道管片碎裂处理、裂缝处理、环纵缝处理、道床脱空处理、钢环安装、钢环与管片间隙压注环氧树脂及钢环表面防腐等施工工艺，实践表明起到了显著的效果。
一、工程概况
北方某城市地铁区间隧道加固工程施工时间是2014年9月，采用盾构法施工，地表除耕地、道路外，还有河流、水塘和村庄。隧道洞顶埋深为8.14米～10.4米，盾构管片以错缝形式拼接，隧道内径5.5米，外径6.2米，管片环宽1.2米。由于周边开发项目建筑施工人员未经批准在区间隧道保护区内进行基坑施工作业，并将基坑弃土直接置于区间隧道上方，使一定范围内隧道区间管片出现裂缝、渗水、错台、接缝张开及道床脱空等问题，已威胁到地铁的安全运营。
二、前期准备
由于该地铁区间隧道白天需正常运营，只能在夜间地铁停运后的3小时～4小时内进行施工，总工期较长，综合考虑各方面因素后，地铁公司决定施工期间将地铁停运封闭15天，每天24小时施工；地铁停运需提前通告周边居民停运时间及恢复运营时间，并安排好替代公交车路线，以减少对周边居民生活的影响。因此，对各个单位均为极大的考验，需合理安排施工人员、施工时间以及与各方配合的人员，务必确保在15天之内将主要拼装工作全部完成，并且恢复运营。施工前先将部分道床切割凿除，并将隧道内的电缆、电箱进行归拢、移位，为安装钢环做好准备。
三、主要施工技术措施
（一）管片渗漏、碎裂处理
对施工范围内的漏水点进行堵漏施工，主要采用低压灌注环氧树脂的方式对管片裂缝进行注浆封闭，在连续多环管片出现渗水或管片接缝内有漏砂现象渗漏水比较严重的区段，通过管片的预留注浆孔进行壁后灌注聚氨酯浆液作业，最后对环纵缝进行封堵。第一，采用角向砂轮机对要进行封缝的界面进行打磨，打磨宽度为接缝两边各约4厘米，总宽度8厘米～10厘米，打磨后清理掉表面浮尘。第二，采用弹性环氧树脂对需要灌浆的接缝表面批刮宽4厘米的密封带进行封缝，并预留注浆管。第三，灌浆。采用电动泵由下至上，由低到高进行注浆，直至上一注浆孔出浆，对下部注浆孔进行封闭，再以上部出浆孔作为注浆孔继续灌浆，依次直至顶部的出气口出浆，使浆液充填整个管片接缝。封顶块处的两条纵缝，灌注刚性环氧浆液，其余纵缝和环缝处均灌注弹性环氧浆液。第四，清理。注浆结束后，去除胶带和注浆嘴，进行封闭。清理现场废弃物。严格把控好管片碎裂渗漏处理，若钢环安装后仍存在渗漏点将很难进行堵漏施工。
（二）道床脱空处理
第一，在道床脱空处采用高渗透亲水性环氧系灌浆材料，对道床与管片之间的空隙进行填充。第二，在道床上两轨道间共布注浆孔3排，轨道外侧各1排孔，分1、2序注浆，孔直径32毫米，沿轨道方向孔距600毫米，孔深至管片面即可。第三，钻孔操作人员必须严格控制钻孔深度，以钻至管片面确定孔深，加强施工人员钻孔安全培训，钻孔时在孔边做好记录标志和钻头深度标记，保证钻孔深度不会影响隧道结构安全。第四，采用早强水泥封孔埋管，管口高度不得高于轨道，保证行车安全。第五，待早强水泥凝固后，按孔序进行EAA化学注浆，先灌1序孔、后灌2序孔，顺方向进行施灌，注浆结束压力为0.4兆帕，达到结束压力时稳压5分钟结束注浆。第六，对所有注浆孔进行二次以上或多次重复注浆，以使浆液最大限度进行充填固结，保证轨道平整度以及道床灌注密实度，有效地通过EAA环氧注浆加固道床底部下的夹层泥状物和道床与管片结构基面粘结。同时，与专业监测队伍密切配合，保证轨道几何形位要求。第七，道床注浆施工过程中若发现水沟预埋管出现冒浆，应及时将管口封闭，确保浆液继续沿道床方向充填，保证施工质量。第八，待凝固七天后，拆除注浆管，管口高度不得高于轨道，保证行车安全。
（三）钢环安装
使用带机械手的平板车进行钢环安装，由于强电电缆不可以移动，所以选择将这一侧的钢牛腿分为两块进行安装，以避开强电电缆，安装顺序为从下至上依次安装。同时，为缩短工期将施工工序优化，将所有钢牛腿安装完成后再安装侧板，安装一定数量的侧板之后开始与顶板交替安装，以方便电焊施工，还可以进行安装完成的整环钢环与管片间隙填充环氧树脂作业。根据道床切割尺寸现场放样后进行牛腿加工；利用专用平板车运至现场，用单轨梁平转将牛腿吊装到位；安装完成牛腿后，再进行侧板的放样加工，采用植入混凝土10厘米的M16不锈钢膨胀螺栓锚固在管片上，其余采用M16不锈钢化学锚栓固定，植入混凝土16厘米，要求避开管片主筋、管片接缝、管线。螺栓孔在环形钢板安装前需在管片上进行放样、布点工作。同时，根据螺栓对应位置在环板上预留孔位，钢环安装前应对管片受损部位采用与管片混凝土等强度环氧树脂进行补强。环形钢板与环形钢板采用点焊定位，最后拼装接口的焊接采用坡口焊及气体保护焊，焊缝等级为二级（考虑为现场安装，熔深达到80%～85%）；并安排专业检测人员进行焊缝探伤实验，钢板在管片原注浆孔位置留孔直径110毫米，以便特殊注浆需要。该地铁区间隧道加固工程所有侧板及顶板施工均在停运期间完成，白天进行钢环安装施工，夜间进行钢板间焊接作业及钢板上植入化学锚栓作业。钢环安装为整个加固施工的主体工程，难度风险较大，且第二天地铁仍然要继续运营，不允许出现事故，需要地铁管理人员及施工人员之间的默契配合。同时，要精确计划好施工时间、内容，并预留好应急时间。
（四）钢环与管片间隙压注环氧树脂
钢环焊接成环完成后立即对钢板与管片之间进行环氧树脂压注填充工作。考虑该施工区域收敛变形较大，钢环与管片间隙也会较大，平均间隙按照不大于2.5厘米控制，因此环氧树脂需求量也会相应增大，施工前应做好充分准备。钢板两侧与管片接缝处采用环氧树脂进行封堵，钢板两侧封堵预留注浆孔和出气孔。利用移动平板搭设活动作业平台，采用小型电动注浆泵压注环氧树脂，压注顺序自下而上，直至上部预留孔溢出树脂停止，并反复进行压注。选择该材料主要考虑以下几点因素：材料对混凝土面有较强的粘结力；材料固化后强度高；材料有一定拉伸性能，能减轻可能存在的后续残余应力变化；材料粘度低，更有利于浆液渗透和扩散。钢环表面涂刷聚脲防腐涂层钢板表面采用喷涂型聚脲弹性体涂层做防腐蚀处理。涂刷前必须确保钢板表面的干燥。涂层厚度均匀，分两层进行喷涂，总厚度不少于1.2毫米。
四、总结
运营隧道需要进行钢环加固施工时，可根据需施工区间隧道的客流量来综合考虑是否停运一段时间进行24小时施工，以加快施工速度。前文中所举案例的区间隧道共49处需安装钢环，如不停运则需要一年时间才能完成施工，而停运15天后6个月即可完成施工，工期可缩短一半，恰好需要施工的区间位于地铁线路的倒数第二站，所以业主选择了停运施工；由于隧道内各类管线、电箱等设备繁多，夜间钢环加固施工后第二天需要正常运营，因此需要做好各类事故的预防工作，同时需要大量有经验的人员进行施工；停运15天工期是非常紧张的，在停运之前编排了以小时为单位的工作计划，并严格按照计划执行工作量，保质保量地完成了任务，达到了预期效果。该区间隧道未进行钢环加固施工之前隧道内渗漏水严重，施工结束之后请上海的专家来到现场验收评审，得到肯定：可以把已经发生损坏的隧道修复得和新隧道一样很不简单。

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