隧道維修補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的研究

孟貴林

（深圳市地鐵集團(tuán)有限公司　廣東　深圳　518172）

隧道維修補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的研究

孟貴林

（深圳市地鐵集團(tuán)有限公司廣東深圳518172）

近年來(lái)我國(guó)各大城市為緩解交通壓力，進(jìn)行了大規(guī)模的地鐵建設(shè)，地鐵隧道里程隨之增加。同時(shí)地鐵隧道也出現(xiàn)了較多的問(wèn)題，裂縫、滲水漏水、變形。這些問(wèn)題不僅影響了地鐵隧道的正常使用，也帶來(lái)了嚴(yán)重的安全隱患。有效處理和解決這些隧道問(wèn)題成為地鐵交通發(fā)展中的重要課題。本文將從目前地鐵隧道的管理維護(hù)現(xiàn)狀出發(fā)，對(duì)隧道維修補(bǔ)強(qiáng)流程進(jìn)行分析，研究具體的維修補(bǔ)強(qiáng)措施，并通過(guò)案例分析，將這些措施應(yīng)用于實(shí)踐。

隧道；地鐵；維修補(bǔ)強(qiáng)

當(dāng)前，國(guó)內(nèi)很多地鐵隧道出現(xiàn)了襯砌剝落、滲水漏水、裂縫和氣孔問(wèn)題，這些問(wèn)題不僅影響隧道的正常使用，還嚴(yán)重威脅地鐵和人員的安全。地鐵運(yùn)行維護(hù)部門通常采用隧道維修補(bǔ)強(qiáng)的辦法對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行處理，進(jìn)而提升隧道的安全性和使用壽命。由于地鐵隧道一般處于地下，空間狹窄，維修時(shí)地鐵仍需運(yùn)行，因此隧道的維修補(bǔ)強(qiáng)施工受限諸多，更加困難。因此如何完善隧道維修補(bǔ)強(qiáng)施工措施，保證隧道維修補(bǔ)強(qiáng)效果，對(duì)地鐵隧道的正常使用和地鐵的正常運(yùn)行具有重要意義，是責(zé)任部門必須面對(duì)和解決的問(wèn)題。

1　地鐵隧道維護(hù)管理現(xiàn)狀

目前，我國(guó)地鐵隧道的維護(hù)一般通過(guò)人工檢查和維護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，只有隧道出現(xiàn)嚴(yán)重問(wèn)題時(shí)，維護(hù)部門才會(huì)聘請(qǐng)相關(guān)單位進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)。相關(guān)維修單位經(jīng)過(guò)安全評(píng)估、安全監(jiān)測(cè)后，據(jù)此進(jìn)行相關(guān)維修和加固工作。而維修單位進(jìn)行隧道問(wèn)題評(píng)估和檢測(cè)時(shí)，往往無(wú)法判斷這些存在的問(wèn)題是在隧道建設(shè)中產(chǎn)生的，還是后期使用中產(chǎn)生的。針對(duì)隧道維護(hù)中的這些問(wèn)題，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)創(chuàng)新隧道維護(hù)管理觀念，在隧道建成后就應(yīng)聘請(qǐng)專業(yè)公司利用儀器對(duì)隧道進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)隧道的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，做出隧道情況的評(píng)估，以便進(jìn)行后期的隧道維護(hù)工作。同時(shí)隧道維護(hù)作為一項(xiàng)經(jīng)常性作業(yè)，責(zé)任部門應(yīng)當(dāng)了解和掌握地鐵隧道會(huì)出現(xiàn)哪些問(wèn)題、產(chǎn)生的原因、運(yùn)用什么檢測(cè)設(shè)備和技術(shù)進(jìn)行維修，了解問(wèn)題會(huì)對(duì)隧道造成的影響，以利于后期的維修補(bǔ)強(qiáng)和加固工作。

2　地鐵隧道維修補(bǔ)強(qiáng)流程

2.1收集數(shù)據(jù)資料

相關(guān)人員進(jìn)行隧道的維修補(bǔ)強(qiáng)施工前，應(yīng)依據(jù)隧道實(shí)際情況進(jìn)行施工設(shè)計(jì)，搜集地鐵隧道的相關(guān)數(shù)據(jù)資料，主要有：環(huán)境資料；工程資料；歷史檢查、維修記錄等。

2.2了解問(wèn)題原因并進(jìn)行評(píng)估

在進(jìn)行維修補(bǔ)強(qiáng)前，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)地鐵隧道問(wèn)題的原因和情況進(jìn)行了解；判斷問(wèn)題是否會(huì)繼續(xù)惡化或隨時(shí)發(fā)生危險(xiǎn)；劃出隧道出現(xiàn)問(wèn)題的范圍和位置，并將這些內(nèi)容整合歸納作為地鐵隧道維修補(bǔ)強(qiáng)工作的重要參考。

2.3確定維修補(bǔ)強(qiáng)方案

（1）地鐵隧道的功能性：進(jìn)行隧道維修補(bǔ)強(qiáng)的目的在于保證其正常使用功能，因此應(yīng)據(jù)此確定維修和技術(shù)方案。例如地鐵隧道維修補(bǔ)強(qiáng)應(yīng)當(dāng)著重保障維修斷面不會(huì)落入隧道內(nèi)，影響地鐵隧道正常使用功能[1]。

（2）地鐵隧道的安全性。當(dāng)隧道為雙線隧道時(shí)，則可封閉一側(cè)隧道進(jìn)行維修補(bǔ)強(qiáng)施工，維修施工方案和技術(shù)方案受限較小；但地鐵隧道為單線隧道時(shí)，為了保證地鐵的正常運(yùn)營(yíng)，則應(yīng)在夜間非運(yùn)營(yíng)時(shí)間進(jìn)行維修補(bǔ)強(qiáng)施工，選擇維修施工方案、技術(shù)方案、維修材料、維修設(shè)備時(shí)就應(yīng)滿足時(shí)效性、機(jī)動(dòng)性、施工便捷性，最終保證維修中和維修后的隧道安全[2]。

（3）地鐵隧道施工的可行性。在地鐵隧道進(jìn)行維修補(bǔ)強(qiáng)施工中，作業(yè)空間狹小，應(yīng)當(dāng)注意對(duì)架空線路的保護(hù)，必須選擇小型的施工設(shè)備和器具，方便進(jìn)出隧道和施工作業(yè)。

（4）地鐵隧道的耐久性。因施工受限較多，地鐵隧道不能夠頻繁進(jìn)行維修補(bǔ)強(qiáng)操作，以免影響地鐵正常運(yùn)營(yíng)。因此在進(jìn)行維修補(bǔ)強(qiáng)施工前應(yīng)依據(jù)地鐵隧道的基本情況和隧道周圍情況合理選擇施工材料和技術(shù)方案，保證維修后隧道的耐久性。

（5）地鐵隧道維修的經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)濟(jì)性也是確定維修方案時(shí)應(yīng)主要考慮的方面，在進(jìn)行維修材料和技術(shù)方案選擇時(shí)應(yīng)綜合考慮成本投入，盡可能實(shí)現(xiàn)以較低投入實(shí)現(xiàn)最好維修效果。

2.4設(shè)定維修施工標(biāo)準(zhǔn)

為使維修補(bǔ)強(qiáng)施工能夠有效保障隧道功能性、耐久性以及施工安全性，應(yīng)對(duì)維修補(bǔ)強(qiáng)驗(yàn)收制定相應(yīng)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)隧道各部分的外部環(huán)境影響、施工條件、結(jié)構(gòu)安全度、使用功能等，對(duì)維修補(bǔ)強(qiáng)內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行明確[3]。

3　地鐵隧道維修補(bǔ)強(qiáng)施工措施

3.1裂縫修補(bǔ)術(shù)

通常情況下的地鐵隧道裂縫都伴有白化、鋼筋生銹現(xiàn)象。若是結(jié)構(gòu)裂縫，還會(huì)受應(yīng)力集中的影響。通常情況下，當(dāng)剪力裂縫和撓曲裂縫分別大于0.2mm和0.3mm時(shí)就成為結(jié)構(gòu)裂縫。這些裂縫一旦產(chǎn)生，不論寬度大小都會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性造成影響[4]。應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)時(shí)因選用砂、水泥、防水粘著添加劑對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。修補(bǔ)的工序是：在裂縫兩側(cè)切割一道V型槽溝→清潔→混凝土表面濕潤(rùn)→混合修補(bǔ)材料→涂抹修補(bǔ)材料→涂膜修補(bǔ)砂漿→表面修飾。

3.2裂縫止水修補(bǔ)

隧道混凝土結(jié)構(gòu)表面經(jīng)常出現(xiàn)滴水情形，影響了隧道的正是常用和壽命，最有效的解決辦法是改變水源的流動(dòng)方向或者對(duì)水源進(jìn)行處理。地鐵隧道滲漏水原因多見(jiàn)于地鐵隧道附近的管線破裂而發(fā)生漏水。隨著地鐵隧道裂縫的增加，漏水滲水現(xiàn)象會(huì)更加嚴(yán)重，若不對(duì)水源采取措施，即使對(duì)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)也無(wú)法從根本上解決問(wèn)題[5]。施工人員對(duì)水源進(jìn)行處理后，應(yīng)在滲漏水處注射遇水膨脹型化學(xué)藥劑，進(jìn)而在外層形成一層固體泡沫狀的化學(xué)物質(zhì)，封堵水流。之后混凝土結(jié)構(gòu)表面逐漸干燥，施工人員可依據(jù)常規(guī)裂縫修補(bǔ)工序進(jìn)行修補(bǔ)[6]。

3.3混凝土表面氣孔修補(bǔ)

地鐵隧道產(chǎn)生氣孔的原因很多，混凝土的配比、混凝土澆置、混凝土振搗出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)使表面產(chǎn)生氣孔。對(duì)于混凝土表面的氣孔應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，防止其進(jìn)一步造成其他問(wèn)題。對(duì)氣孔進(jìn)行修補(bǔ)時(shí)應(yīng)選用水泥、防水粘著添加劑、砂最為修補(bǔ)原料。具體施工應(yīng)遵循以下工序：對(duì)混凝土表面進(jìn)行打磨→清潔表面→保持混凝土表面濕潤(rùn)→混合修補(bǔ)材料→涂抹修補(bǔ)材料→涂抹表面修飾砂漿。此外，在修補(bǔ)過(guò)程中還應(yīng)當(dāng)注意修補(bǔ)材料應(yīng)當(dāng)適當(dāng)添加具有防水功能的添加劑[7]。

3.4隧道襯砌脫落修補(bǔ)

對(duì)隧道襯砌表面脫落的修補(bǔ)則應(yīng)主要關(guān)注鋼筋是否外露。修補(bǔ)時(shí)應(yīng)選擇具有防水功能的材料，并含有防腐蝕鋼筋的成分，修補(bǔ)層厚度一般為2～5cm。修補(bǔ)材料和前面幾種情況的修補(bǔ)材料一致，包括砂、水泥、防水粘著添加劑，此外再加入抑制腐蝕鋼筋的制劑和環(huán)氧樹(shù)脂修補(bǔ)砂漿，同時(shí)這些材料的抗壓強(qiáng)撓曲強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、強(qiáng)度所需時(shí)間應(yīng)符合一定要求，具體參照表1。施工工序包括：打磨混凝土表面并進(jìn)行清潔→保持表面濕潤(rùn)→涂抹修補(bǔ)材料→涂抹修補(bǔ)砂漿→修飾性砂漿。在這個(gè)過(guò)程中，施工人員應(yīng)當(dāng)保證修補(bǔ)材料中含有相應(yīng)的防水、抑制鋼筋腐蝕的成分，確保沒(méi)有外露鋼筋，并嚴(yán)格依照程序操作。

表1　混凝土結(jié)構(gòu)材料性質(zhì)表

4　案例分析

北京某段地鐵隧道于2003年完成，長(zhǎng)2398m，斷面為馬蹄形，高為6.04m，寬為5.09m。隧道巖石成分包括變質(zhì)砂巖、硬頁(yè)巖，CSIR巖體分類為4～5類，巖石單壓強(qiáng)度20～70MPa，存在輕微滲水狀況。

4.1隧道存在問(wèn)題及原因

根據(jù)2013年該隧道的調(diào)查和檢測(cè)結(jié)果，如圖1該隧道緊鄰邊坡，因支撐力不足和偏壓現(xiàn)象導(dǎo)致襯砌出現(xiàn)裂縫、巖塊剝落和滲水，特別是在中央位置的頂拱出現(xiàn)一道長(zhǎng)近200m的閉合裂縫，該段隧道在地震發(fā)生時(shí)局部放生襯砌剝落，相應(yīng)的排水設(shè)施已經(jīng)變形，隧道整體變形也比較嚴(yán)重。

4.2維修補(bǔ)強(qiáng)方案

維修單位對(duì)該段隧道進(jìn)行維修補(bǔ)強(qiáng)施工設(shè)計(jì)時(shí)，為防止侵入性的維修補(bǔ)強(qiáng)措施會(huì)影響原有襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，增加隧道滲水位置，如圖2采用內(nèi)襯鋼筋增加襯砌強(qiáng)度，鋼筋間則設(shè)置內(nèi)襯鋼襯板防止襯砌放生剝落。并利用自鉆式巖栓對(duì)地震時(shí)發(fā)生襯砌脫落的位置進(jìn)行加固，同時(shí)進(jìn)行灌漿操作，使襯砌和外圍巖層緊密結(jié)合。最后用砂、水泥、防水粘著添加劑、鋼筋腐蝕抑制劑和環(huán)氧樹(shù)脂修補(bǔ)砂漿對(duì)表面進(jìn)行修補(bǔ)。

圖1　北京某段地鐵隧道

圖2　內(nèi)襯鋼筋施工示意圖

5　結(jié)語(yǔ)

作為城市現(xiàn)代交通的重要組成部分，地鐵的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。針對(duì)近年來(lái)地鐵隧道安全問(wèn)題多發(fā)的現(xiàn)象，責(zé)任部門應(yīng)當(dāng)充分重視，采取科學(xué)合理的維修補(bǔ)強(qiáng)措施解決出現(xiàn)的問(wèn)題，保障地鐵隧道的使用壽命和地鐵的運(yùn)行安全。本文對(duì)地鐵隧道目前的維護(hù)管理狀況進(jìn)行了介紹，分析了進(jìn)行隧道維修補(bǔ)強(qiáng)施工的流程和措施，并對(duì)實(shí)際案例進(jìn)行了研究，期望為保障地鐵隧道的正常使用和安全貢獻(xiàn)綿薄之力。本文還存在一定局限，希望相關(guān)管理人員和技術(shù)人員能夠深入了解地鐵隧道存在的問(wèn)題及其原因，提出完善的維修補(bǔ)強(qiáng)方案，為城市地鐵的安全運(yùn)行提供保障。

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U457

A

1673-0038（2015）17-0202-02

2015-4-11

孟貴林（1985-），男，工程師，主要從事橋梁隧道維修工作。