地铁单圆盾构隧道椭变病害相关问题探讨

陈 林

（南昌轨道交通集团有限公司运营分公司，江西 南昌 330038）

目前国内各主要城市均有地铁线路建成运营,其地铁区间隧道多以为单圆盾构隧道为主。相关调查资料研究发现，在运营期间，因地铁结构或周边环境原因，其隧道结构通常有变形发生，一般包含隧道竖向位移变形、横向位移、椭变（收敛变形）、裂缝、渗漏等，严重时则影响运营安全。其中盾构隧道椭变是运营期地铁结构形变的首要关注点，本文针对单圆隧道椭变发生原因、病害特点、监测方法及维修整治措施进行探讨。

1 椭变发生原因

盾构隧道主要依靠管片壁后注浆对基础的加固及管环自身的整体支撑力保持稳定。国内单圆盾构隧道通常环外径6米，采用3 个标准块，2 个邻接块及1 个封顶块的管片拼装形式，标准环距为1.2 米，管片厚度300mm。造成隧道椭变通常有以下原因：

1） 管片拼装精度差，在盾构隧道施工过程中，因盾构姿态纠偏或盾构机参数设置问题，造成管片拼装精度较差，盾构隧道整体刚性不足。一是拼装后的管片环间及环内错台量偏大，严重时造成螺栓孔无法对齐以致无法锚固；二是成型隧道椭圆度较大；2） 施工注浆不到位，主要表现为壁后注浆密实度不够，造成隧道周边岩、土体对隧道的支撑力不够；3） 地面荷载及地下水位变化造成对隧道结构的挤压同样是诱发椭变的重要原因。

2 椭变病害现象

盾构隧道椭变通常会表现出以下病害现象：

二次衬砌脱开病害

渗漏病害

裂纹病害

1） 二次衬砌脱开，因地铁主要为整体道床结构，当盾构隧道发生拱腰扩张椭变时，通常会造成管片与道床的剥离脱开现象，造成管片结构无法均匀受力承载整体道床；2）隧道渗漏，隧道椭变会造成管片间隙扩张，严重时会造成止水失效；3） 管片裂纹破损，椭变过大通常会造成管片裂纹产生，裂纹通常发生在隧道拱顶或拱腰区域。同时在部分螺栓孔区域因变形造成的结构应力较为集中，可能会出现管片部分表面破损现象；4） 限界变化，地铁隧道对限界有严格的要求，当隧道椭变较大时候，隧道内原有的结构设施与列车的位置关系同样发生变化，造成侵限的风险。

3 监测方法

1） 固定测线法。通常在管环的拱腰及拱顶位置设置固定监测标志，采用全站仪或收敛计周期性测定隧道的水平收敛及垂直收敛的测线长度变化，以反映隧道的椭变情况。该方法是检测盾构隧道椭变的常规方法，属于抽样检测方法；2） 三维激光扫描检测法。采用三维激光扫描技术全覆盖无缝获取整个隧道的三维点云信息，基于该点云信息可逐环输出管环各方位的收敛变形量、与标准圆的偏差量、水平内径长度、椭圆度及错台量等信息，可全面掌握盾构隧道的椭变状态。

4 整治措施

针对单圆盾构隧道椭变病害问题，当前主要的治理方有：

1） 二次壁后注浆。采用环氧树脂等材料，通过管片预留注浆孔进行二次注浆，加固盾构隧道围岩强度，达到控制继续椭变的目的；2） 钢内衬加固。对于椭圆病害严重区域，宜采取钢环加固方式进行加固，钢环应针对现场管环形态进行订制，并通过注浆填缝以确保与管片紧密贴合。加固工程涉及到管线改排、管片裂缝修补、道床切割、牛腿安装、钢环安装、钢环注浆及管线恢复等工序，施工难度较大，但应对隧道椭变整治效果较好。

5 结语

本文主要从单圆盾构隧道椭变发生原因、病害现象、监测方法及维修整治措施进行初步探讨，基本属于当前国内地铁隧道椭变病害相关问题的实际情况，有描述不准确或错误处，敬请读者谅解。相信随着地铁技术的发展及运营管理经验的累计，从隧道病害机理、检测方法及治理手段上将有进一步提升。