隧道维修补强技术的研究

孟贵林

（深圳市地铁集团有限公司　广东　深圳　518172）

隧道维修补强技术的研究

孟贵林

（深圳市地铁集团有限公司广东深圳518172）

近年来我国各大城市为缓解交通压力，进行了大规模的地铁建设，地铁隧道里程随之增加。同时地铁隧道也出现了较多的问题，裂缝、渗水漏水、变形。这些问题不仅影响了地铁隧道的正常使用，也带来了严重的安全隐患。有效处理和解决这些隧道问题成为地铁交通发展中的重要课题。本文将从目前地铁隧道的管理维护现状出发，对隧道维修补强流程进行分析，研究具体的维修补强措施，并通过案例分析，将这些措施应用于实践。

隧道；地铁；维修补强

当前，国内很多地铁隧道出现了衬砌剥落、渗水漏水、裂缝和气孔问题，这些问题不仅影响隧道的正常使用，还严重威胁地铁和人员的安全。地铁运行维护部门通常采用隧道维修补强的办法对这些问题进行处理，进而提升隧道的安全性和使用寿命。由于地铁隧道一般处于地下，空间狭窄，维修时地铁仍需运行，因此隧道的维修补强施工受限诸多，更加困难。因此如何完善隧道维修补强施工措施，保证隧道维修补强效果，对地铁隧道的正常使用和地铁的正常运行具有重要意义，是责任部门必须面对和解决的问题。

1　地铁隧道维护管理现状

目前，我国地铁隧道的维护一般通过人工检查和维护来实现，只有隧道出现严重问题时，维护部门才会聘请相关单位进行维修养护。相关维修单位经过安全评估、安全监测后，据此进行相关维修和加固工作。而维修单位进行隧道问题评估和检测时，往往无法判断这些存在的问题是在隧道建设中产生的，还是后期使用中产生的。针对隧道维护中的这些问题，相关部门应当创新隧道维护管理观念，在隧道建成后就应聘请专业公司利用仪器对隧道进行检测，对隧道的相关数据进行统计整理，做出隧道情况的评估，以便进行后期的隧道维护工作。同时隧道维护作为一项经常性作业，责任部门应当了解和掌握地铁隧道会出现哪些问题、产生的原因、运用什么检测设备和技术进行维修，了解问题会对隧道造成的影响，以利于后期的维修补强和加固工作。

2　地铁隧道维修补强流程

2.1收集数据资料

相关人员进行隧道的维修补强施工前，应依据隧道实际情况进行施工设计，搜集地铁隧道的相关数据资料，主要有：环境资料；工程资料；历史检查、维修记录等。

2.2了解问题原因并进行评估

在进行维修补强前，相关人员应当对地铁隧道问题的原因和情况进行了解；判断问题是否会继续恶化或随时发生危险；划出隧道出现问题的范围和位置，并将这些内容整合归纳作为地铁隧道维修补强工作的重要参考。

2.3确定维修补强方案

（1）地铁隧道的功能性：进行隧道维修补强的目的在于保证其正常使用功能，因此应据此确定维修和技术方案。例如地铁隧道维修补强应当着重保障维修断面不会落入隧道内，影响地铁隧道正常使用功能[1]。

（2）地铁隧道的安全性。当隧道为双线隧道时，则可封闭一侧隧道进行维修补强施工，维修施工方案和技术方案受限较小；但地铁隧道为单线隧道时，为了保证地铁的正常运营，则应在夜间非运营时间进行维修补强施工，选择维修施工方案、技术方案、维修材料、维修设备时就应满足时效性、机动性、施工便捷性，最终保证维修中和维修后的隧道安全[2]。

（3）地铁隧道施工的可行性。在地铁隧道进行维修补强施工中，作业空间狭小，应当注意对架空线路的保护，必须选择小型的施工设备和器具，方便进出隧道和施工作业。

（4）地铁隧道的耐久性。因施工受限较多，地铁隧道不能够频繁进行维修补强操作，以免影响地铁正常运营。因此在进行维修补强施工前应依据地铁隧道的基本情况和隧道周围情况合理选择施工材料和技术方案，保证维修后隧道的耐久性。

（5）地铁隧道维修的经济性。经济性也是确定维修方案时应主要考虑的方面，在进行维修材料和技术方案选择时应综合考虑成本投入，尽可能实现以较低投入实现最好维修效果。

2.4设定维修施工标准

为使维修补强施工能够有效保障隧道功能性、耐久性以及施工安全性，应对维修补强验收制定相应验收标准，依据隧道各部分的外部环境影响、施工条件、结构安全度、使用功能等，对维修补强内容和标准进行明确[3]。

3　地铁隧道维修补强施工措施

3.1裂缝修补术

通常情况下的地铁隧道裂缝都伴有白化、钢筋生锈现象。若是结构裂缝，还会受应力集中的影响。通常情况下，当剪力裂缝和挠曲裂缝分别大于0.2mm和0.3mm时就成为结构裂缝。这些裂缝一旦产生，不论宽度大小都会对混凝土结构的耐久性造成影响[4]。应及时进行修补，修补时因选用砂、水泥、防水粘着添加剂对裂缝进行修补。修补的工序是：在裂缝两侧切割一道V型槽沟→清洁→混凝土表面湿润→混合修补材料→涂抹修补材料→涂膜修补砂浆→表面修饰。

3.2裂缝止水修补

隧道混凝土结构表面经常出现滴水情形，影响了隧道的正是常用和寿命，最有效的解决办法是改变水源的流动方向或者对水源进行处理。地铁隧道渗漏水原因多见于地铁隧道附近的管线破裂而发生漏水。随着地铁隧道裂缝的增加，漏水渗水现象会更加严重，若不对水源采取措施，即使对裂缝进行修补也无法从根本上解决问题[5]。施工人员对水源进行处理后，应在渗漏水处注射遇水膨胀型化学药剂，进而在外层形成一层固体泡沫状的化学物质，封堵水流。之后混凝土结构表面逐渐干燥，施工人员可依据常规裂缝修补工序进行修补[6]。

3.3混凝土表面气孔修补

地铁隧道产生气孔的原因很多，混凝土的配比、混凝土浇置、混凝土振捣出现问题都会使表面产生气孔。对于混凝土表面的气孔应当及时进行修补，防止其进一步造成其他问题。对气孔进行修补时应选用水泥、防水粘着添加剂、砂最为修补原料。具体施工应遵循以下工序：对混凝土表面进行打磨→清洁表面→保持混凝土表面湿润→混合修补材料→涂抹修补材料→涂抹表面修饰砂浆。此外，在修补过程中还应当注意修补材料应当适当添加具有防水功能的添加剂[7]。

3.4隧道衬砌脱落修补

对隧道衬砌表面脱落的修补则应主要关注钢筋是否外露。修补时应选择具有防水功能的材料，并含有防腐蚀钢筋的成分，修补层厚度一般为2～5cm。修补材料和前面几种情况的修补材料一致，包括砂、水泥、防水粘着添加剂，此外再加入抑制腐蚀钢筋的制剂和环氧树脂修补砂浆，同时这些材料的抗压强挠曲强度、抗拉强度、强度所需时间应符合一定要求，具体参照表1。施工工序包括：打磨混凝土表面并进行清洁→保持表面湿润→涂抹修补材料→涂抹修补砂浆→修饰性砂浆。在这个过程中，施工人员应当保证修补材料中含有相应的防水、抑制钢筋腐蚀的成分，确保没有外露钢筋，并严格依照程序操作。

表1　混凝土结构材料性质表

4　案例分析

北京某段地铁隧道于2003年完成，长2398m，断面为马蹄形，高为6.04m，宽为5.09m。隧道岩石成分包括变质砂岩、硬页岩，CSIR岩体分类为4～5类，岩石单压强度20～70MPa，存在轻微渗水状况。

4.1隧道存在问题及原因

根据2013年该隧道的调查和检测结果，如图1该隧道紧邻边坡，因支撑力不足和偏压现象导致衬砌出现裂缝、岩块剥落和渗水，特别是在中央位置的顶拱出现一道长近200m的闭合裂缝，该段隧道在地震发生时局部放生衬砌剥落，相应的排水设施已经变形，隧道整体变形也比较严重。

4.2维修补强方案

维修单位对该段隧道进行维修补强施工设计时，为防止侵入性的维修补强措施会影响原有衬砌结构的稳定性，增加隧道渗水位置，如图2采用内衬钢筋增加衬砌强度，钢筋间则设置内衬钢衬板防止衬砌放生剥落。并利用自钻式岩栓对地震时发生衬砌脱落的位置进行加固，同时进行灌浆操作，使衬砌和外围岩层紧密结合。最后用砂、水泥、防水粘着添加剂、钢筋腐蚀抑制剂和环氧树脂修补砂浆对表面进行修补。

图1　北京某段地铁隧道

图2　内衬钢筋施工示意图

5　结语

作为城市现代交通的重要组成部分，地铁的安全稳定运行具有重要意义。针对近年来地铁隧道安全问题多发的现象，责任部门应当充分重视，采取科学合理的维修补强措施解决出现的问题，保障地铁隧道的使用寿命和地铁的运行安全。本文对地铁隧道目前的维护管理状况进行了介绍，分析了进行隧道维修补强施工的流程和措施，并对实际案例进行了研究，期望为保障地铁隧道的正常使用和安全贡献绵薄之力。本文还存在一定局限，希望相关管理人员和技术人员能够深入了解地铁隧道存在的问题及其原因，提出完善的维修补强方案，为城市地铁的安全运行提供保障。

[1]刘国，郑岩，孙明烨，陈敏.碳纤维复合材料在城镇燃气管道维修补强中的应用[J].城市燃气，2012（09）：11～14.

[2]刘海京，夏才初，朱合华，罗鑫.隧道病害研究现状与进展[J].地下空间与工程学报，2013（08）：947～953.

[3]李佳翰，王泰典，秦德，林铭郎.水利隧道仰拱磨耗案例探讨[J].隧道建设，2012（02）：263～267.

[4]郑青和，张军.管道维修补强技术及其发展趋势[J].黑龙江科技信息，2014（10）：47～48.

[5]孙明烨，陈敏，福鹏.城镇燃气管道维修补强的新技术[J].中国土木工程学会城市燃气分会输配专业委员会，2011（11）：4～5.

[6]尚新民，王泰典，李佳翰，林铭郎.从检修案例探讨水工隧道全生命周期观点的设计考量[J].隧道建设，2010（01）：211～220.

[7]孙文龙.毛坪隧道衬砌缺陷致害机理与加固措施研究[J].重庆交通大学，2014（09）：18～19.

U457

A

1673-0038（2015）17-0202-02

2015-4-11

孟贵林（1985-），男，工程师，主要从事桥梁隧道维修工作。