地鐵單圓盾構隧道橢變病害相關問題探討

陳 林

（南昌軌道交通集團有限公司運營分公司，江西 南昌 330038）

目前國內各主要城市均有地鐵線路建成運營,其地鐵區間隧道多以為單圓盾構隧道為主。相關調查資料研究發現，在運營期間，因地鐵結構或周邊環境原因，其隧道結構通常有變形發生，一般包含隧道豎向位移變形、橫向位移、橢變（收斂變形）、裂縫、滲漏等，嚴重時則影響運營安全。其中盾構隧道橢變是運營期地鐵結構形變的首要關注點，本文針對單圓隧道橢變發生原因、病害特點、監測方法及維修整治措施進行探討。

1 橢變發生原因

盾構隧道主要依靠管片壁后注漿對基礎的加固及管環自身的整體支撐力保持穩定。國內單圓盾構隧道通常環外徑6米，采用3 個標準塊，2 個鄰接塊及1 個封頂塊的管片拼裝形式，標準環距為1.2 米，管片厚度300mm。造成隧道橢變通常有以下原因：

1） 管片拼裝精度差，在盾構隧道施工過程中，因盾構姿態糾偏或盾構機參數設置問題，造成管片拼裝精度較差，盾構隧道整體剛性不足。一是拼裝后的管片環間及環內錯臺量偏大，嚴重時造成螺栓孔無法對齊以致無法錨固；二是成型隧道橢圓度較大；2） 施工注漿不到位，主要表現為壁后注漿密實度不夠，造成隧道周邊巖、土體對隧道的支撐力不夠；3） 地面荷載及地下水位變化造成對隧道結構的擠壓同樣是誘發橢變的重要原因。

2 橢變病害現象

盾構隧道橢變通常會表現出以下病害現象：

二次襯砌脫開病害

滲漏病害

裂紋病害

1） 二次襯砌脫開，因地鐵主要為整體道床結構，當盾構隧道發生拱腰擴張橢變時，通常會造成管片與道床的剝離脫開現象，造成管片結構無法均勻受力承載整體道床；2）隧道滲漏，隧道橢變會造成管片間隙擴張，嚴重時會造成止水失效；3） 管片裂紋破損，橢變過大通常會造成管片裂紋產生，裂紋通常發生在隧道拱頂或拱腰區域。同時在部分螺栓孔區域因變形造成的結構應力較為集中，可能會出現管片部分表面破損現象；4） 限界變化，地鐵隧道對限界有嚴格的要求，當隧道橢變較大時候，隧道內原有的結構設施與列車的位置關系同樣發生變化，造成侵限的風險。

3 監測方法

1） 固定測線法。通常在管環的拱腰及拱頂位置設置固定監測標志，采用全站儀或收斂計周期性測定隧道的水平收斂及垂直收斂的測線長度變化，以反映隧道的橢變情況。該方法是檢測盾構隧道橢變的常規方法，屬于抽樣檢測方法；2） 三維激光掃描檢測法。采用三維激光掃描技術全覆蓋無縫獲取整個隧道的三維點云信息，基于該點云信息可逐環輸出管環各方位的收斂變形量、與標準圓的偏差量、水平內徑長度、橢圓度及錯臺量等信息，可全面掌握盾構隧道的橢變狀態。

4 整治措施

針對單圓盾構隧道橢變病害問題，當前主要的治理方有：

1） 二次壁后注漿。采用環氧樹脂等材料，通過管片預留注漿孔進行二次注漿，加固盾構隧道圍巖強度，達到控制繼續橢變的目的；2） 鋼內襯加固。對于橢圓病害嚴重區域，宜采取鋼環加固方式進行加固，鋼環應針對現場管環形態進行訂制，并通過注漿填縫以確保與管片緊密貼合。加固工程涉及到管線改排、管片裂縫修補、道床切割、牛腿安裝、鋼環安裝、鋼環注漿及管線恢復等工序，施工難度較大，但應對隧道橢變整治效果較好。

5 結語

本文主要從單圓盾構隧道橢變發生原因、病害現象、監測方法及維修整治措施進行初步探討，基本屬于當前國內地鐵隧道橢變病害相關問題的實際情況，有描述不準確或錯誤處，敬請讀者諒解。相信隨著地鐵技術的發展及運營管理經驗的累計，從隧道病害機理、檢測方法及治理手段上將有進一步提升。