盾构管片破损错台修复技术

谢 晓 利

(中铁十五局集团有限公司，河南 洛阳 471013)

盾构管片破损错台修复技术

谢 晓 利

(中铁十五局集团有限公司，河南 洛阳 471013)

结合具体施工情况，分析了盾构掘进过程中管片出现破损、崩角、错台等现象的主、客观原因，并根据破损部位、面积、深度情况的不同，探讨了管片轻微破损、较大破损与严重破损时所应采取的具体修复方法，以供参考。

盾构管片，错台，破损，修复技术

在地铁盾构隧道施工中，盾构隧道经常会发生管片受到外力或者其他原因造成纵缝、环缝产生错台、管片崩角、破损等现象。如果管片出现崩角、破损未能采取较好的修补措施，不仅会引起隧道漏浆、渗水，严重时可能会影响到地铁隧道的使用功能。因此如何防止盾构施工过程中产生破损、崩角、错台，是盾构施工过程中较棘手也是必须妥善处理的问题之一。

1 盾构管片破损及错台原因分析

地铁隧道的管片一般采用一环6块的分块方案。一环管片由1块封顶块(F块)，3块标准块(B1,B2,B3)和2块邻接块(L1,L2)组成。管片一般采用错缝拼装，环、纵缝采用螺栓连接。管片分块见图1。

根据施工情况分析，造成管片破损错台主要有以下几种原因：

1)管片搬运。

在搬运、堆放过程中由于起吊的不稳定造成管片与管片间或者管片与其他物体的碰撞，导致在碰撞位置处产生小块破裂。

2)管片拼装。

a.封顶块安装时，由于先行安装的5块管片圆度不够，两邻接块间的间隙太小，把封顶块强行顶入，导致封顶块及邻接块接缝处管片错台或破损。有时未按设计要求在其两侧涂刷润滑剂，亦会导致管片破损，破损部位发生在邻接块上部及封顶块两侧。b.前一环环面不平整，块与块间有错位，导致下一环管片拼装时易产生错台及破损。c.拼装时为抢进度，管片就位速度过快而产生碰磕，以及存在管片错缝时，易引起管片边角的破损。d.管片受力不均。盾构管片实际拼装成环后，衬砌的横向、竖向直径均有不同程度的偏差。一般衬砌拼装成环后，横向直径增大、竖向直径减小，俗称横鸭蛋。相应地，管片拼装成环后与盾构机机体之间的空隙，横向缩小、竖向增大。横鸭蛋易造成管片纵缝略有张开，由于受力不均匀应力集中，容易导致管片破损。这种情况下，破损一般集中在管片内弧面的角部(3，9点位)而且破损时间发生在管片脱出盾尾后。

3)盾构与隧道轴线不平行。

盾构掘进过程中，盾构机掘进纠偏时，姿态与隧道轴线形成较大夹角，管片环面之间及相邻两块管片间达不到平行状态，使得管片产生应力集中，导致管片严重破损，见图2。

4)管片背填注浆。

a.在盾构掘进速度快，管片注浆未同步进行，地下水量大的情况下，造成管片连续上浮错台。b.当采用隧道管片上部进行注浆时，由于对注浆压力未有效控制，造成管片局部压力过大而错台，见图3。

2 管片破损错台修复

管片破损错台修复根据破损部位、面积、深度情况分为轻微破损、较大破损和严重破损修复方法。

2.1 轻微破损错台修复法

轻微破损一般是指小于15 mm的表面破损，轻微错台一般是指管片环、纵缝小于15 mm的错台。其修复方法为：

1)把崩角、破损处的残余混凝土清理干净，崩角边缘地带尽量清理顺直。把管片上的破损面用钢丝刷清理干净，并用清水冲冼干净。2)分层分块填补环氧砂浆，每次填补不超过10 mm。分层分块交叉错缝填补，最后用抹刀找平、收光。3)拌和填料应控制水泥的掺合量，修补后的表面颜色与管片表面相匹配。4)修补完成后，需及时进行养护。

2.2 较大破损错台修复法

当管片破损较大、较深超过规范和设计要求时，首先通过设计人员核算管片的受力是否影响结构的安全，若经计算不影响结构安全，则采用以下分层方法进行修复：

1)内层修补方法：通过对破损面植入螺栓，以增加对修补填料的拉结力，提高修补强度。其步骤：a.基面进行浮渣清理并用水湿润；b.修补区域打膨胀螺栓，膨胀螺栓规格：φ=10 mm,L=100 mm，间距200 mm×200 mm梅花形布置。膨胀螺栓打入管片深度50 mm，外露50 mm；c.在膨胀螺栓20 mm处采用2 mm～3 mm钢丝相连形成钢丝网片；d.采用高强水泥混合砂浆进行修补。待达到一定强度时进行面层处理；e.配合比为：丁苯乳胶∶水泥∶砂∶水=1∶3∶3∶适量(以满足修补操作要求的稠度)。

2)外层修补方法：为防止地铁在运营过程中，长期振动造成修补块疲劳脱落，采用外层贴芳纶纤维进行加固处理。

芳纶纤维全称为“聚对苯二甲酰对苯二胺”，英文为Aramid fiber，是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能。

粘贴芳纶纤维施工工艺：

a.基面找平：管片错台出现高度差的部位应用修补剂填补，尽量减小高度差。b.基底处理：第一，混凝土表层出现剥落、腐蚀等劣化现象的部位应予以凿除，对于较大面积的劣质层在凿除后应用高强水泥混合砂浆进行修复。第二，混凝土角磨机、砂纸等机具除去混凝土表面的浮浆、油污等杂质，构件基面的混凝土要打磨平整，尤其是表面的凸起部位要磨平。第三，风机将混凝土表面清理干净，并保持干燥。c.涂底胶：按配合比主剂∶固化剂=3∶1配置底胶。将主剂与固化剂先后置于容器中，用弹簧秤计量，电动搅拌器均匀搅拌。根据现场实际气温决定用量并严格控制使用时间，一般情况下20 min～50 min内用完。将底胶均匀涂刷于混凝土表面，待胶固化后(固化时间视现场气温而定，以指触干燥为准)再进行下一工序施工。一般固化时间为6 h～24 h。d.粘贴：第一，按设计要求的尺寸裁剪芳纶纤维布(见图4)。第二，调配、搅拌粘贴材料粘结剂(使用方法与底胶相同)，然后均匀涂抹于待粘贴的部位，在搭接部位要多涂刷一些。涂刷厚度要比底胶稍厚。严禁出现漏刷现象，特别注意要粘贴芳纶纤维的边缘部位。第三，粘贴芳纶纤维布，在确定所粘贴部位无误后，用特制工具反复沿芳纶纤维方向滚压，去除气泡，并使粘结胶充分浸透芳纶纤维布；并用刮板刮涂芳纶纤维布表面粘结胶，使之均匀。根据管片受力特征，本次加固芳纶纤维粘贴一层，满足加固要求。第四，芳纶纤维布粘贴后表面均匀涂抹粘结胶。用工具反复沿芳纶纤维方向滚压，并用刮板刮涂芳纶纤维布表面粘结胶，使之均匀。第五，芳纶纤维布沿芳纶纤维方向的搭接长度不得小于300 mm。

芳纶纤维配套树脂见图5，粘贴好的芳纶纤维见图6。

2.3 严重受损管片修补

对于受损严重、变形较大的管片，在隧道内部采用钢环对管片进行加固，以改善隧道的受力性能，控制隧道结构变形。钢环施工工艺如下：

1)钢环选择：根据国内钢环加固管片隧道经验，要达到增加衬砌整体性、又要利于安装，选择厚度为20 mm的钢板加工钢环。钢环采用分块制造，现场进行安装和焊接。

2)为保证钢环的整体刚度，在钢环端部设置3道20 mm厚20×85的加劲板(见图7)。

3)安装时放置20 t千斤顶并对钢板施加预应力，使钢板与管片混凝土面紧贴，同时在管片相应的位置钻孔打入M16化学锚栓。

4)为使钢环与衬砌之间形成一个整体结构,在两者之间压注亲水性低粘度环氧浆液。每个钢环两端在压浆前应先用专用密封胶作封堵密闭处理,钢环顶部及底部应预设压注环氧树脂的进浆孔、出浆孔(包括观察孔、备用注入孔)。

5)钢环安装完成后钢环分块之间的焊缝经超声波探伤应符合2级焊缝标准。钢环内表面在焊接施工结束后采用环氧沥青涂层做防腐蚀处理。涂层厚度均匀分两层进行喷涂，总厚度不少于1.2 mm。

3 结语

在盾构施工中尽量减少对管片的损坏，在各个环节做到仔细、认真、科学、合理才能保证管片的完好无损，减少因损坏带来的修补工作。修补施工中我们采用了合理的修补技术、措施及严格的安全、质量控制措施，修补后的管片颜色与原色基本一致，且表面的光洁度与原管片也基本一致，确保了隧道内管片的整体效果。对于较大错台的修补一定要慎重考虑，因为在车辆运营中反复振动会使修补部位产生疲劳，从而导致脱落，而且其工艺复杂需要专业队伍施工方可保证质量。破碎管片采用圆环钢衬支护后一定要确保钢板内表面的防腐及绝缘，确保运营中的安全。

[1] GB 50446-2008,盾构法隧道施工与验收规范[S].

[2] GB 50550-2010,建筑结构加固工程施工质量验收规范[S].

The repair technology of shield segments damage slab staggering

XIE Xiao-li

(ChinaRailway15thBureauGroupLimitedCompany,Luoyang471013,China)

Combining with specific construction condition, this paper analyzed the subjective and objective reasons of damage, chipping, slab staggering and other phenomena in shield tunneling process, and based on the different of damaged position, area, depth situations, discussed the specific repair methods should be taken in segment slightly damaged, largely damage and seriously damaged, for reference.

shield segment, slab staggering, damage, repair technology

1009-6825(2014)30-0174-02

2014-07-28

谢晓利(1981- )，女，经济师

U455.43

A