安全保護(hù)區(qū)施工引起地鐵隧道病害的應(yīng)急措施

張少夏

上海申通地鐵集團(tuán)有限公司 上海 200070

上海屬淤泥質(zhì)軟土地區(qū)，土體具有孔隙比大、壓縮性高、含水量高、靈敏度高、抗剪強(qiáng)度低、重新固結(jié)變形量大等特點(diǎn)。埋設(shè)于飽和含水軟弱土和飽和含砂土中的運(yùn)營(yíng)地鐵隧道易受到安保區(qū)內(nèi)施工活動(dòng)的影響，從而產(chǎn)生諸如滲漏水、結(jié)構(gòu)破損、結(jié)構(gòu)變形過大等病害。目前，對(duì)于單種形式的病害大多有了研究，但針對(duì)各種類型病害的治理方法和應(yīng)急措施的系統(tǒng)研究不多[1-5]。本文對(duì)各種病害的分類進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并給出了針對(duì)性的應(yīng)急措施。

1 保護(hù)區(qū)施工引起的隧道病害

由于保護(hù)區(qū)內(nèi)項(xiàng)目施工導(dǎo)致的隧道病害主要可分為滲漏（滲漏水、漏泥漏砂）、結(jié)構(gòu)破損（外力破壞、掉塊、裂縫）和結(jié)構(gòu)變形過大（沉降變形、收斂變形）三大類。

2 針對(duì)不同病害采取的應(yīng)急措施

2.1 滲漏病害

滲漏病害主要體現(xiàn)為滲漏水和漏泥、漏砂等形式。滲漏水可分為局部滲漏水和大面積連續(xù)滲漏水，其中，大面積的連續(xù)滲漏水和漏泥、漏砂會(huì)引起隧道結(jié)構(gòu)變形的增加，若隧道位于砂性土層中，持續(xù)的滲漏病害會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的后果。因此，出現(xiàn)上述病害后，需立即啟動(dòng)堵漏措施。

對(duì)于大面積滲漏水和線流病害，一般先做好引流措施，然后進(jìn)行壁后注漿（脂溶性聚氨酯）；對(duì)于漏泥、漏砂病害，首先應(yīng)清除泥砂，然后進(jìn)行壁后注漿或騎縫注漿（脂溶性聚氨酯）。壁后注漿施工的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)包括開孔深度、注漿次數(shù)、注漿壓力、注漿量等。施工過程中需注意安裝球閥，不得侵入地鐵運(yùn)行限界，注漿過程中需避免聚氨酯漿液發(fā)泡外溢，一旦外溢需及時(shí)清理（圖1）。

圖1 壁后注漿示意

2.2 結(jié)構(gòu)破損病害

隧道結(jié)構(gòu)破損病害主要是隧道結(jié)構(gòu)被外力破壞，比如被樁基打穿引起的結(jié)構(gòu)大塊掉落或破損等。對(duì)于此類病害，應(yīng)按如下順序操作：將外部樁基等切除→采用臨時(shí)鋼板進(jìn)行封堵→外部注漿、拆除臨時(shí)鋼板→對(duì)受損部位進(jìn)行環(huán)氧砂漿修補(bǔ)→安裝鋼環(huán)（圖2）。

圖2 鋼環(huán)加固

結(jié)構(gòu)破損病害也包括局部掉塊和較大裂縫。針對(duì)此類病害，一般采取堆膠的工藝進(jìn)行修復(fù)，若面積太大，則需采取加鋼環(huán)的工藝。但鋼環(huán)工藝由于施工時(shí)間長(zhǎng)和價(jià)格昂貴等原因，一般只有在破壞特別嚴(yán)重時(shí)采取。堆膠是采取特殊樹脂材料，利用人工支模，10 min后即可凝固，施工時(shí)間短且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，適合在地鐵隧道內(nèi)施工時(shí)間緊張的情況下應(yīng)用（圖3）。

圖3 堆膠施工

2.3 結(jié)構(gòu)變形過大病害

隧道結(jié)構(gòu)變形過大病害主要表現(xiàn)為沉降變形過大和收斂變形過大。沉降變形過大會(huì)導(dǎo)致隧道差異沉降，影響車輛行駛平順度和安全性，同時(shí)導(dǎo)致的管片間錯(cuò)臺(tái)會(huì)引起隧道內(nèi)漏水、漏泥。收斂變形過大會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部隧道管片之間擠壓破壞以及外部接縫張開過大，使止水條失效，繼而在隧道內(nèi)發(fā)生大面積滲漏水。

發(fā)生沉降變形過大后，需對(duì)隧道內(nèi)軌道平順度及差異沉降進(jìn)行測(cè)量。若不滿足行車要求，需立即調(diào)整軌道高度，并同時(shí)進(jìn)行隧道內(nèi)微擾動(dòng)注漿和堵漏施工。

微擾動(dòng)注漿工法主要利用水泥漿與水玻璃混合后，能夠快速凝固的特性，通過對(duì)隧道下方土體注漿形成脈狀注漿體，從而對(duì)隧道下方土體起到填充、壓密和加固的作用，能提高土層的強(qiáng)度和變形模量，有效控制軟土隧道的沉降問題。該工藝施工時(shí)間長(zhǎng)，且只有在地鐵停運(yùn)之后才可施工，施工過程中風(fēng)險(xiǎn)高，需要打穿隧道道床，存在施工過程中及施工完成后冒漿的風(fēng)險(xiǎn)，施工前需做好各種應(yīng)急準(zhǔn)備工作，做好工程交底，需在施工前完善應(yīng)急預(yù)案和備齊應(yīng)急物資。

發(fā)生收斂變形過大的情況后，一般也會(huì)引起隧道內(nèi)腰部漏水，需先進(jìn)行壁后注漿堵漏施工，然后進(jìn)行隧道外微擾動(dòng)注漿，即通過從地面引孔，對(duì)隧道兩側(cè)土體采用雙液注漿方法進(jìn)行填充加固，從而減小隧道橫向收斂變形問題。在變形特別大時(shí)，例如軟土地區(qū)通縫拼裝的隧道收斂變形超過10 cm時(shí)，還需采取鋼環(huán)加固等措施。

3 案例分析

某項(xiàng)目地鐵側(cè)地下2層結(jié)構(gòu)外邊線與地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)外邊線最小凈距10.0 m?；舆吘€平行地鐵延長(zhǎng)距離約123 m。項(xiàng)目基坑開挖面積約20 133 m2，開挖深度分別約13.9、19.2、21.4 m。區(qū)間隧道頂覆土厚度18.54～ 21.42 m。

項(xiàng)目在施工過程中，尤其是在開挖過程中，隧道收斂變形急劇增加，上行線S110—S140環(huán)相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)圓最大收斂變形達(dá)到80.6 mm，故決定對(duì)其采取隧道外微擾動(dòng)注漿進(jìn)行修復(fù)。

3.1 注漿范圍

對(duì)隧道底標(biāo)高以上5.2 m范圍內(nèi)進(jìn)行注漿，隧道覆土深度由測(cè)量單位進(jìn)行測(cè)量以保證每個(gè)孔注漿深度的精確性。本工程暫定注漿范圍為上行線S105—S145環(huán)，并考慮漿液擴(kuò)散，各外擴(kuò)三環(huán)，即S102—S148環(huán)。

3.2 注漿孔布置

考慮到注漿施工對(duì)隧道結(jié)構(gòu)變形的有效性和安全性，決定在上行線隧道兩側(cè)距離隧道邊線3.0、3.6 m各設(shè)置2排注漿孔，如上下行隧道間距小于7.2 m，則兩線隧道中間僅進(jìn)行單排注漿，注漿時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整實(shí)際注漿孔位。

3.3 單次注漿終止條件

1）注漿量達(dá)到每次注漿的要求。

2）單次注漿管片變形接近或達(dá)到允許值：變形預(yù)警值為≥3 mm，變形達(dá)到5 mm則停止注漿。

3.4 注漿監(jiān)測(cè)

注漿前需由測(cè)量單位對(duì)隧道覆土深度進(jìn)行測(cè)量以保證每個(gè)孔注漿深度的精確性；增加自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備，確保注漿時(shí)能做到及時(shí)有效地讀取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，做到信息化施工。同時(shí)注漿過程中，指定專職人員，檢查隧道表觀，以防止意外發(fā)生；注漿過程中，需及時(shí)對(duì)隧道螺栓進(jìn)行復(fù)緊，防止變形回彈。

3.5 注意事項(xiàng)

1）在“注得進(jìn)”（不堵管）的前提下，漿液中水泥應(yīng)盡量多，水玻璃應(yīng)少，以達(dá)到擾動(dòng)少和“注得好”的 效果。

2）嚴(yán)格按照要求進(jìn)行注漿施工，包括孔位放樣定位、注漿管打設(shè)深度、注漿參數(shù)控制等。

3）在注漿施工的同時(shí)，由監(jiān)測(cè)單位對(duì)隧道的軸線、管片的變形進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)位移或變形接近或達(dá)到允許值時(shí)，應(yīng)立即停止注漿，以防止注漿對(duì)隧道產(chǎn)生不利影響。

4）注漿施工受隧道變形的限制，注漿位置、注漿單節(jié)高度、注漿量等參數(shù)需根據(jù)隧道變形情況隨時(shí)調(diào)整。

5）施工時(shí)，與監(jiān)測(cè)單位及時(shí)緊密聯(lián)系，如有突發(fā)事件，及時(shí)通知。

6）施工中若發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)滲漏，應(yīng)采取緊急措施：立即停止地面注漿，現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)入隧道內(nèi)進(jìn)行滲漏治理。滲漏治理所需的設(shè)備與材料應(yīng)在地面注漿正式施工前準(zhǔn)備完畢。

3.6 注漿效果

微擾動(dòng)注漿自2019年5月17日開始，于2019年5月29日結(jié)束，收斂變形最大環(huán)變形回縮18.5 mm，相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)圓最大收斂變形達(dá)到62.1 mm，自5月29日施工結(jié)束至6月8日期間，S110—S140環(huán)最大回彈數(shù)值為5.4 mm（S118環(huán)），平均回彈量為3.4 mm，注漿達(dá)到了預(yù)期效果。

4 結(jié)語(yǔ)

地鐵工程結(jié)構(gòu)安全是百年大計(jì)。施工過程不可避免地會(huì)對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，但為盡可能減少施工影響，應(yīng)該在施工前進(jìn)行技術(shù)分析并采取相關(guān)的技術(shù)措施和管理措施。尤其是對(duì)重大工程，緊鄰地鐵結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目，需在施工前進(jìn)行模擬計(jì)算并對(duì)應(yīng)急管理措施進(jìn)行梳理，做好相關(guān)準(zhǔn)備工作，必要時(shí)先在隧道內(nèi)打孔注漿。

一旦工程施工影響隧道結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)病害，必須立即啟動(dòng)相應(yīng)措施，以確保地鐵結(jié)構(gòu)安全為第一要?jiǎng)?wù)。目前，對(duì)應(yīng)各種結(jié)構(gòu)病害均有針對(duì)性措施，但治理隧道沉降的隧道內(nèi)微擾動(dòng)注漿工藝比較復(fù)雜，治理時(shí)間長(zhǎng)，施工風(fēng)險(xiǎn)高，需高度重視。

目前的應(yīng)急措施受到施工條件和工藝的限制，還有較大的發(fā)展空間，地鐵公司需投入更多的研究，研發(fā)新材料、新工藝、新方法，為地鐵結(jié)構(gòu)安全保駕護(hù)航。

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