基于地鐵停運的受損隧道鋼環加固施工方法

曹 萌

上海地鐵維護保障有限公司工務分公司 上海 200233

地鐵承載著城市交通的巨大壓力，以往只能在每天地鐵運營結束至第二天運營開始的間隙進行隧道結構加固修復的施工作業，總體施工效率不高，工期較長，針對區間隧道管片變形大、周邊環境因素影響大的緊迫工程有一定的缺陷。為避免隧道結構產生次生病害或管片變形持續增大，建議采用地鐵停運模式下對受損隧道結構鋼環加固的施工方法。相比以往施工作業[1-3]，該方法投入了更多的人、材、機，作業面數量增加至6倍，作業班組和管片加固機械手平板車數量增加至12倍，白班、夜班兩班倒，6個作業面同時施工，極大地提高了施工效率。

1 鋼環加固施工工藝

某地鐵區間由于運營時間較長、主要地質特征為軟土層、地面環境特殊等因素的影響，區間隧道結構變形值超標，立項采用加裝鋼環方式進行隧道結構整修。

1.1 鋼環加固施工流程

鋼環加固施工工藝主要分為3個階段：第1階段可利用人工作業點進行道床鑿除、管線改排及環縱縫處理工作。第2階段需在工程車作業點使用機械手平板車依次對牛腿、環板及頂板，采用由下至上的原則進行拼裝。第3階段可在人工作業點施工，首先將緊鄰的兩塊鋼板進行焊接，使每環鋼板連接成整環鋼圈；然后對鋼圈與管片之間的間隙灌注剛性環氧樹脂進行填充，使鋼圈與管片黏結形成良好的受力整體；最后在鋼環表面噴涂聚脲彈性體涂層進行防腐，以保證鋼環的長久使用性。

1.2 鋼環加固主要施工材料

鋼環加固施工使用的材料主要包括：定量為450 g/m2的芳綸布、剛性環氧樹脂、彈性環氧樹脂漿液、彈性環氧膠泥、噴涂型聚脲彈性體。其中芳綸布用于拱頂管片裂縫及張角臨時補強，剛性環氧樹脂用于鋼板與管片間縫隙封堵、填充，彈性環氧樹脂漿液用于管片環縱縫填充，彈性環氧膠泥用于管片環縱縫封堵，噴涂型聚脲彈性體用于鋼板防腐處理。

2 停運封鎖施工

背景工程區間隧道變形整治工程總計220環，在地鐵停運封鎖前期，已利用人工點完成了施工區域內道床鑿除、管線改排及環縱縫處理。加固施工的鋼板選用Q235B型鋼材，厚度20 mm。每環鋼板分5塊，停運前2塊牛腿（分塊1和分塊5）已完成安裝，停運期間只安裝3塊環板：2塊側板（分塊2和分塊4）、1塊頂板（分塊3），如圖1所示。

2.1 施工區域劃分

背景工程區間隧道上、下行封鎖區間共分為6個工作面，如圖2所示。

圖1 鋼環分塊

下行線為A、B、C作業面：A作業面鋼環數量為27環，管片環號454—480；B作業面鋼環數量為26環，管片環號809—834；C作業面鋼環數量為37環，管片環號99—135。

上行線為D、E、F作業面：D作業面鋼環數量為42環，管片環號480—521；E作業面鋼環數量為42環，管片環號522—563；F作業面鋼環數量為46環，管片環號96—141。

2.2 施工人員

2.2.1 人員投入

地鐵停運封鎖施工期間，人員共分為總施工組和總保障組2個大組，其中總施工組下設拼裝組（分12小組）、基地吊裝組和防水組；總保障組下設食宿組、接待組、設備保障組、勞防保障組、監控信息組。

2.2.2 人員換班制度

背景工程區間隧道結構加固治理施工實行兩班制（白班和夜班），人員交接班時間為每日11：30，統一在工作面進行交接換班。

每日00：00，夜班人員到達基地集合，01：30跟車進入區間隧道施工；每日11：30，兩班人員從2#風井和車站進出施工區域，白班人員進入工作面交接班繼續施工，夜班人員換班后回賓館休息；每日22：30，白班1人跟隨平板車回北翟路基地進行押車，經巡查正常后，方可回賓館休息，其余人員下班后分別從2#風井及車站撤離施工區域。

背景工程區間隧道結構加固治理于2020年春節期間進行了為期11 d的停運集中施工。

2.3 同步施工

不同于以1臺工程車機頭牽引1輛機械手平板車進入區間隧道進行施工，在背景工程區間停運封鎖狀態下，上、下行線分別由3臺工程車機頭聯掛3輛機械手平板車（1號機頭+1號平板車+2號機頭+2號平板車+3號機頭+3號平板車），從基地出場，沿上、下行線進入區間隧道。當工程車編組到達作業面C后，對2號平板車與3號機頭之間的聯掛進行解編，3號機頭+3號平板車在作業面C進行施工作業；剩余工程車編組1號機頭+1號平板車+2號機頭+2號平板車繼續前進，當到達作業面B后，進行第二次解編聯掛點，2號機頭+2號平板車在作業面B施工，1號機頭+1號平板車達到作業面A進行施工作業。上行線的解編聯掛點與上述類似，施工區域工程車編組解編聯掛點如圖3所示。

圖3 工程車編組解編聯掛點示意

每24 h一個夜班、一個白班結束后，平板車上所攜帶的鋼板已全部拼裝，需回基地重新裝鋼板及其他備品備件。1號機頭+1號平板車到達作業面B后與2號機頭+2號平板車進行聯掛，繼續前進至作業面A與3號機頭+3號平板車進行聯掛，最后1號機頭+1號平板車+2號機頭+2號平板車+3號機頭+3號平板車沿下行線到達基地。

2.4 施工效果

停運封鎖施工期間恰逢雨期，對部分機械造成了一定的影響，新冠病毒肺炎疫情的暴發對施工進度產生了干擾。然而，通過11 d的集中封鎖施工取得了顯著的成效，區間隧道220環鋼環拼裝及整體焊接和螺栓種植工作全部完成，環氧樹脂填充也完成總體工作量的50%以上。

相比于以往施工方法，區間隧道結構加固治理工程施工效率得到極大提高，可為需要急迫搶修的隧道結構治理工程提供參考。

3 結語

本文介紹了一種基于地鐵停運情況下，對受損隧道鋼環加固的施工方法。對停運的區間隧道進行封鎖可24 h兩班制施工，投入了充足的人、材、機以及6個作業面可同時展開作業，施工效率得到了極大的提高，對需要緊急修復治理的隧道結構具有重要的參考意義。

[1] 何川,蘇宗賢,曾東洋.盾構隧道施工對已建平行隧道變形和附加內 力的影響研究[J].巖石力學與工程學報,2007,26(10):2063-2069.

[2] 賀美德,劉軍,樂貴平,等.大斷面通道近距離上穿盾構隧道引起的 變形分析[J].巖石力學與工程學報,2014,33(增刊2):3682-3691.

[3] 李倩倩,張頂立,房倩,等.淺埋暗挖法下穿既有盾構隧道的變形特 性分析[J].巖石力學與工程學報,2014,33(增刊2):3911-3918.