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浅谈盾构成型管片加固技术
2023-05-07 14:10:12 ℃秦坤松
地铁建设集中在经济发达、人口众多的大中型城市,各地铁站点也都处于城市繁华路段,车站附近高楼密集,地下管道复杂,地质环境多变,地铁列车长久的运营震动、地质的变化以及自然灾害等都会给隧道结构自身带来风险隐患,因此,地铁隧道管片的日常变形监测要及时、精准,并对已产生较大的收敛变形的管片采取有效的加固措施,才能够确保隧道结构稳固、地铁行驶平稳以及周边环境的安好。
郑州市民文化服务区地下交通工程段包括市—铁区间、市—市区间。市—市区间区间起点里程右K3+605.316(左K3+605.316),区间终点里程右K4+468.874(左K4+468.874)。
本条地铁线路运营3年,经日常监测隧道管片产生横向收敛变形,考虑到后期随着列车的长期震动,管片变形难以预测,为保障永久结构安好,故针对椭变>90mm的区间管片采用钢环紧固,70mm<椭变≤90mm的采取微注浆加固。
1. 管片加固施工技术
根据现场调查情况,现场部分管片拱顶出现微裂缝,一处管片边角破损,部分管片腰部以下出现零星渗漏水。根据现场实际情况调查分析,对受损区域隧道采取微裂缝压注处理、破碎位置补强、管片接缝封堵处理及零星渗漏点处理后,采取钢环加固+钢牛腿+道床整体闭合加固,从而增加环间刚度、加固环内管片、提高隧道结构纵向稳定性。
钢环加固采取20mm厚、1200mm宽钢环管片内加固。钢环、牛腿及拉条采用Q355B级钢板加工而成,采用M16(性能等级A4-80)倒锥形化学锚栓与混凝土管片锚固,钢环与管片间隙采取环氧树脂填补。钢环加固布局如图1所示。
图1 管片钢环紧固布局图
2. 前期准备及管片缺陷处理
涉及钢环覆盖范畴内,各类运营线路需暂时拆除及移位,钢环安设后进行复原。根据隧道现场布设情况,部分强弱电管线桥架需要迁移,疏散通道及应急灯线等需要拆除,35kV的管线桥架需要临时迁移并作保护。洞内线路布局图如图2所示。
图2 隧道内线路布置图
针对钢环安设区域管片环、纵缝实施封堵处置。若管片有渗漏水,则先进行渗漏水处理,再进行环氧胶泥封缝,压注弹性环氧浆液。
3. 钢环施工技术
本工程钢环采用Q355B钢板弯制而成,结合现场管线实际位置,单环钢环设计由7块构件拼接而成,用φ16mm锚栓与混凝土管片固定,钢环采取坡口焊焊接而成。
管片钢筋较密实,化学锚栓孔极大几率会与管片钢筋发生位置冲突。钢环加工前查阅管片图纸,采用“套图法”在管片配图纸上布置锚栓,避开钢筋位置。同时,采用钢筋扫描仪器对管片进行钢筋扫描,对钢筋偏差大的地方进行局部调整,尽可能在锚栓打孔时避开主筋位置。管片钢筋扫描图如图3所示。
图3 管片钢筋扫描图
(1)牛腿安装
①为了减少施工对运营线路设备设施的破坏,在不挪动轨枕、轨道的现状下,只将道床两侧水沟进行凿除,深度垂直至混凝土管片,成型后的道床侧面凿毛处置。严禁对轨枕、轨道造成破坏。
②依据当场测量实施牛腿加工,使用专业运输车运至指定地点,用吊装设备将牛腿吊运就位;
牛腿将6支植入管片10cm的M16膨胀螺栓锚固在管片上,其他采取M16化学锚栓固定,植入混凝土125cm。
③M16化学锚栓嵌入位置与管片垂直,同时避开主筋,深浅必须根据设计规范植入。M16化学锚栓拉力≥35kN。
(2)侧板、封顶钢板安装
按照牛腿施工情况现场测量、加工相邻、顶部钢板(先安装相邻钢板,再测量加工安装顶部钢板),在牛腿支架装完后,实施环形钢板的安固事宜,从双侧牛腿支架上的环形钢板安装,最后进行顶部环板施工。钢板安装如图4所示。
图4 钢板安装
①环形钢板定位后。使用专业运输车运至指定地点,采取机械手臂将环形钢板预定位。用电缆保护套对35kV电缆和光纤进行防护。
②环形钢板稳固。螺栓的布局采用排孔的方法依次实施,务求确保作业时间内施工好的环形钢板均须8支M16膨胀螺栓巩固,其他孔位则采用M16化学锚栓固牢并点焊,以预防钢板颠覆。
钢环在混凝土管片原预留孔处设置孔:水平方向短轴110mm、竖直方向长轴160mm,方便后续注浆需求。
(3)道床钢拉条安装
为预防环板施工中出现尺寸规格误差,在环板全部安设后,继续施工,使牛腿支架与牛腿支架之间的钢板相连。
钢拉条安设在轨枕之间的跨距,薄厚为2cm,并在钢拉条表面做防腐处理。单根钢拉条横剖面为20mm(厚)×100mm(宽),长短依据现场测量确定(两两采用中间坡口焊接对接方式)。单环钢拉条安设不少于2根。
(4)钢环成环焊接
在牛腿支架及道床上钢板支撑和环形钢板全数安设后,单个钢板相互实施全部焊接,以确保里面支撑创造一个较好的受力全部体,起到对管片整环撑持的效果。
焊缝都采取坡口焊接,同时采取气体护卫焊,环缝对接焊缝二级焊缝(考虑为现场安装,熔深达到80%~85%),其余焊缝品级为三级,并需专业检测人员实施探伤实验。
(5)化学锚栓施工
钢环临时固定完后,根据钢板预留孔位进行钻孔。打孔后,用气泵采取孔洞内污染物碎屑清理干净。根据锚固深度及钢板厚度、钢板与管片间隙确定锚栓长度,锚栓采用M16化学锚栓8.8(“8”代表材料的极限抗拉强度标准值为≥800MPa,“.8”是代表0.8,表示的是屈强比,屈服强度≥640MPa)进行固定,每环需对锚栓有效锚固深度进行测量,锚固进原混凝土深度不小于10d(d为锚栓的直径)。
使锚固胶打到孔洞内2/3,将处置完的锚栓反方向扭转,一边迟缓使锚栓嵌入洞内,使其嵌入孔洞底边即可。同时,倘若无锚固胶从洞内漫溢出,表示注胶量不足,需锚栓自拔后再次注胶,重新插入钢筋,直至胶漫溢孔口。
(6)环氧树脂填充
钢环管片拼装及焊接完成后,因钢环管片与混凝土管片之间仍存在一定间隙,无法做到密贴,为确保隧道混凝土管片能形成整体统一受力,需在钢板内衬与砼管片间隙填注环氧树脂浆液,从而达到加固的目的。环氧加添注浆嘴如图5所示。
图5 环氧加添注浆嘴
(7)钢环防火及防水
钢板和拉条施工前面层需采取SPUR(喷涂型聚脲弹性体)做防侵蚀处置。面层得薄厚平均,双层应分开实行喷涂,总薄厚大于1.2mm。钢板及拉条背部在施工前实行除锈处置后,再做防销蚀处理。
①聚脲修复。使用准确的称量工具,按材料使用说明书,将手工聚脲AB组份按比例(1∶1)进行混合配置,每次配置量约5kg,使用电动工具对材料进行充分的搅拌,搅拌时间3min,使用刮刀、刷子将聚脲手工刮涂至施工部位,材料需在45min内施工完毕。
采取SPUR(喷涂型聚脲弹性体)做防侵蚀处置,面层得薄厚平均,双层应分开实行喷涂,总薄厚大于1.2mm。
②涂刷防火涂料。将钢环片基面的灰尘、杂物及油污清扫干净,确保钢环片表面清洁,将涂料按比例放置在搅拌桶内使用搅拌枪搅拌均匀。采取漆膜刷和滚刷分层刷涂,首遍面层应控制在0.4mm左右,以加强涂层与基材的粘结程度,静待涂层满足规范后进行第二次涂刷。
根据此前监测数据,隧道椭标超过70mm以上区域全部进行拱腰及拱底注浆,以加固隧底,增强基底承载力,限制腰部变形,为确保注浆平均,单环管片至少设有4个预留孔,分块对等置身拱底及拱腰双侧,注浆深度为1.5m。
(1)注浆采取化学浆液,水灰比采取0.7,水泥浆与水玻璃比例为3∶1。
(2)注浆系数≤0.3MPa,注浆方量≤0.5m3。
(3)控制隧道变形≤2mm/次,如变形超过2mm则停止注浆施工。
(4)注浆次序,在整环上部为单环相辅而行注浆,在纵向上采用隔孔的方法实行注浆,垂直方向上采取由低到高间断搭接的注浆次序。
(5)采用1min拔10cm的拔管速度进行注浆,根据监测数据,实时调整拔管速度。
我国地铁建设已经进入了飞速的发展时期,为千万家庭的出行带来了极大的便利。由于它穿梭于城市的地下,环境封闭复杂、地形地质多变,运行过程中会面临不同的风险,施工人员需要做好隧道内和隧道外的实时监测,并通过有效的加固措施,提高地铁隧道结构长久的安全标准,确保地铁周边环境的安好、地铁正常运行以及旅客的出行安全。
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