对已运营隧道的收敛变形处置技术研究（论文）.pdf

壁 壹 对 已 运 营 隧 道 的 收 敛 变 形 处 置 技 术 研 究 汲 亮 上海市基础工程集团有限公司 上海 200002 摘要：介绍了对隧道收敛变形的几种常用处置方法。并结合上海轨交2号线淞虹路一虹桥2号航站楼区间部分隧道收敛 变形已超过10 cm的现状，有针对性地选用了内衬钢环进行补强加固。阐述了内衬钢环加固施工的常见问题及处置方 法，实施效果较好。具有一定的推广和应用价值。 关键词：运营隧道；收敛变形；微扰动注浆；芳纶布；内衬钢环；复合腔体 中圈分类号：TU93 文献标志码：A DOI：10．14144~．cnki．jzsg．2017．12．040 Research on Convergent and Deformational Disposal Technology for Operational'Ihmnel JI Liang Shanghai Foundation Engineering Group Co．，Ltd．，Shanghai 200002，China 1 研 究 背 景 上海处于软土地区，由于受到地质条件、地表沉降、 建筑活动、列车振动等众多因素的影响，故运营隧道病害 主要表现为渗漏水 、结构体裂缝及损坏、纵 向沉降及收敛 变形⋯。其中收敛变形是指 隧道横断面呈现 出 “横鸭蛋” 形的现象，属于隧道结构体的变形 ，具有不可逆 的特征， 变形过大会导致结构受力失衡而造成隧道破坏。根据土力 学及平衡原理简化分析管片的受力 (图1)，考虑侧压力系 数 ，一般情况下 >F．>F =F4。收敛变形是管片结构在常 规受力状态下的一种正常变形趋势，但当F1增大、 或F4减 小都会加剧变形的速度 ，现实 中常见的实例为地面堆载、 建筑活动和侧面基坑施工。地铁运营方会对变形量达到一 定程度的管片进行环境管控、土质改良及结构加固。 、 匹 丑 =I= 丑 Ⅱ Ⅱ Ⅲ 图1 管片受力简化示意 2 常 用 处 置 方 法 处置方法主要包括上部卸载、侧面微扰动注浆和内部 结构补强，应根据变形原因有针对性地选用 ，其中常用的 81曩 2017·i2·Building Construction 结构补强方法包括粘贴芳纶布、安装内衬钢环等，一般根 据变形程度界定施工方法。 2．1 微扰动注浆 微扰动注浆是指在实时监测条件下进行 “均匀、多 点、少量、多次”的双液注浆，以达到变形可控的 目的。 隧道在注浆抬升和注浆间隔时间内固结沉降的交替作用下 渐趋稳定，达到预期的控制沉降、改善隧道沉降曲线和调 整隧道纵向曲线之 目的【21。在隧道两侧实施注浆，能改善土 体的力学性能，增加管片横向位移 的阻力，起到预防或减 缓收敛的作用。 2．2 芳纶布补强 芳纶布采用芳纶纤维加工而成，是新一代混凝土结构 加固增强纤维材料，具有高强度、热稳定性和不导电等优 越特性，破坏形式为塑性破坏 ，有一定的抗动载、抗疲劳 性能。收敛变形顶部管片内表面受拉，芳纶布粘贴于受拉 面，与纵缝垂直粘贴 (图2)，其优异的抗拉性能，能延缓 管片变形，粘贴时避开螺栓孔 ，适用于封顶块 、邻接块纵 缝张开量大于6 mm的管片。 2．3 内衬钢环补强 内衬钢环 补强适 用于收敛变形较大 的管片 ，上海地 铁一般用于变形量达到10 cm的区域 ，特殊地质区域也可 以用于预防隧道变形。施工通过钢圈支护 、刚性环氧树脂 填充，使钢环与受损管片形成整体 ，共同受力 ，弥补受损 管片的性能损失。原材料选用优质钢板，预制成型，分牛 腿、侧板和顶板3个部分，通过机械手进行安装就位，膨胀 螺栓临时固定，化学锚栓永久连接 ，34-部分之间采取焊 接，最后利用刚性环氧树脂进行缝隙填充，使安装钢板与 受损管片共同承载受力。 2．4 复合腔体补强 复合腔体补 强是人工分块安装环形箱式外裹碳纤维 汲 亮： 对已运营隧道的收敛变形处置技术研究 钢构件，利用胶及螺栓与管片固定，然后在箱体 内灌注 高 强度砂浆 ，形成钢混凝土复合腔体，与管片一起受力 (图 3)。钢混凝土结构受力性能优 良，其受力形式与内衬钢 环类似 ，研发 目的是为 了避免 内衬钢环作业对动车点的需 求 ，其单块质量轻，可利用人工点施工，己在上海轨道交 通2号线隧道 内完成试验 。 ，I’，R'l ：l= 一 40mmX40mm X2mm钢管 一 灌注砂浆 I I —— ———— __JI 160 图2 芳纶布施工 图3 复合腔体构件截面 3 工 程 案 例 上海轨交2号线淞虹路～虹桥2号航站楼 的2 ～3 工作 井下行线部分隧道管片收敛变形数据达~mJlO cm，根据要求 对436环～475环共40环管片进行了内衬钢环加固。 4 施 工 过 程 1)施工准备——内衬钢环施工前，根据隧道条件设计 加 工机械手臂和平板车，对管线进行改排，以及进行环纵 缝封堵、切割道床 、放样及预制钢板等工作 。切割道床时 注 意深度控制，牛腿宜现场逐块量测 、记录 、预制，减少 一 统一定制产生的不贴合 问题，并预留管片注浆孔位置。 2)钢环安装——管片手孔封堵 、表面打磨后，依 次 安装牛腿、侧板、顶板 ，利用膨胀螺栓进行 临时固定，每 块钢板临时固定用的螺栓数