一种盾构隧道破损管片加固方法与流程

1.本发明涉及盾构隧道施工技术领域，具体涉及一种盾构隧道破损管片加固方法。


背景技术：

2.城市盾构隧道埋深一般为15～30m，埋深较深。城市地铁隧道建设完成后，在地铁沿线进行建设施工时，会因测量、探测等操作失误意外将盾构隧道击穿，需尽快对破损管片进行修复，防止事故进一步扩大。且由于盾构击穿管片会破坏隧道顶部的接触网，对列车运营造成影响，需要快速对管片进行修复，恢复地铁运营。
3.目前盾构管片击穿后一般采用洞内注浆止水加内衬形式进行修补，但只针对破损范围小于50mm的情况，且多采用竖井的方式进行修补，因隧道埋深较深，该方案工期较长，不能够快速进行修复，耽误地铁运营，造成一定的社会影响，且如遇到富水不良地质需配合降水，造价较高。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种盾构隧道破损管片加固方法，以能在较短时间内对被击穿的盾构管片进行临时封堵，在保证城轨交通线路不停运或尽快恢复运营前提下，从隧道外侧对被击穿的盾构管片进行快速、有效的修复，并且修复后的盾构隧道满足结构受力、防水与耐久性要求。
5.为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
6.提供一种盾构隧道破损管片加固方法，包括以下步骤：
7.在隧道内对破损部所在的管片及相邻管片的内侧加固；
8.对上述破损部外侧第一范围内的土体进行注浆加固至设定厚度形成第一加固层；
9.在隧道外对上述破损部周围第二范围内进行加固形成至地面的第二加固层，且上述第二范围的外缘大于上述破损部的外缘，小于上述第一范围的外缘，上述第一加固层与上述第二加固层在竖向方向部分重叠；
10.在隧道内对上述破损部进行预处理并修复。
11.在一些可选的实施例中，上述的在隧道内对破损部进行预处理，包括：
12.凿除上述破损部的混凝土直至露出破损部处新鲜混凝土及管片主筋；
13.凿除位于上述破损部周围第三范围的部分第一加固层，且第三范围的外缘小于第一加固层的外缘，并对凿除后的加固土体表面施工钢筋网及喷射混凝土。
14.在一些可选的实施例中，在凿除后的加固土体表面施工钢筋网及喷射混凝土后，铺设防水卷材并对上述相邻管片涂刷界面剂。
15.在一些可选的实施例中，上述第三范围为沿上述破损部所在管片的外壁向上述破损部外延伸mm，且凿除厚度为沿管片的径向向上述破损部外延伸mm。
16.在一些可选的实施例中，上述的在隧道内对破损部进行修复，包括：
17.对上述破损部的管片主筋绑扎钢筋并焊接，将上述破损部所在的管片与上述相邻
管片固定连接；
18.对上述破损部模筑混凝土后，对上述破损部所在的管片及上述相邻管片施做加强环，并将上述加强环与对应的管片连接。
19.在一些可选的实施例中，上述破损部所在的管片与上述相邻管片通过弯直螺栓连接。
20.在一些可选的实施例中，上述加强环施工完成后，在上述加强环与破损部所在的管片及上述相邻管片之间注入环氧树脂。
21.在一些可选的实施例中，模筑混凝土采用与上述破损部同标号混凝土。
22.在一些可选的实施例中，上述第二加固层采用mjs工法从地面加固至隧道顶部mm处；上述设定厚度不小于mm。
23.在一些可选的实施例中，利用管片注浆孔对上述破损部外侧第一范围内的土体进行注浆加固。
24.与现有技术相比，本发明的优点在于：通过在隧道内对破损部所在的管片及相邻管片进行内侧加固和洞外土体的加固，从而确保在加固过程中盾构隧道的整体稳定性，便于在洞内进行破损部所在管片的加固施工，较快速的完成管片修复，恢复地铁运营，对地面影响较小，解决了采用竖井的方式进行修补时，因隧道埋深较深而造成工期较长，不能够快速进行修复，耽误地铁运营，造成一定的社会影响的问题，且如遇到富水不良地质还需配合降水，造价较高的问题。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明一种盾构隧道破损管片加固方法中步骤s1的示意图；
27.图2为本发明一种盾构隧道破损管片加固方法中步骤s2-s3的示意图；
28.图3为本发明一种盾构隧道破损管片加固方法中步骤s41的示意图；
29.图4为本发明一种盾构隧道破损管片加固方法中步骤s42-s43的示意图；
30.图5为图4的局部放大示意图；
31.图6为本发明一种盾构隧道破损管片加固方法中步骤s44的示意图。
32.图中：1、破损部；11、管片主筋；2、相邻管片；3、第一加固层；4、第二加固层；5、加强环；6、支撑桁架；61、垂直钢梁；62、水平横梁；63、纵向槽钢；7、钢筋网；8、弯直螺栓；9、环形工钢。
具体实施方式
33.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
35.本技术提供一种盾构隧道破损管片加固方法，包括以下步骤：
36.s1：如图1所示，在隧道内对破损部1所在的管片及相邻管片2的内侧加固。
37.在本例中，支撑加固的区域包括破损部1所处环、与破损部1所在的管片紧邻的前两环管片及与破损部1所在的管片紧邻的后两环管片，先采用环形工钢对破损部1所在的管片、上述前两环管片及所后两环管片，共五环管片进行内弧面的紧贴加固，每一环管片加固两圈环形工钢9且其间距为管片环宽的一半，每圈环形工钢9均联结有数道垂直钢梁61使其加固，各垂直钢梁61与环形工钢9之间以及各垂直钢梁61之间联结有数层水平横梁62；最后通过数道纵向槽钢63将各圈环形工钢9联结起来，各纵向槽钢63也与管片内弧面紧贴，形成可拆卸的支撑桁架6，以完成破损部1所在的管片、前两环管片及所后两环管片的支撑加固，防止管片在后续加固过程中二次损坏。
38.s2：如图2所示，对上述破损部1外侧第一范围内的土体进行注浆加固至设定厚度形成第一加固层3。
39.在一些可选的实施例中，利用管片注浆孔对上述破损部1外侧第一范围内的土体进行注浆加固。
40.在其他实施例中，可不局限于对第一范围内土体加固的方法，但是使用管片注浆孔进行注浆，可以在洞内操作，且简单易行。
41.可以理解，上述第一范围为以破损部1为中心点，向周侧土体延伸至所需要的范围，其延伸的面积根据破损部1的大小及位置具体确定，例如当破损部1的面积较大且处于较深的位置时，上述需要加固土体的第一范围的面积需要相应设置的较大，以确保破损部1周围的土体稳定。
42.s3：在隧道外对上述破损部1周围第二范围内进行加固形成至地面的第二加固层4，且上述第二范围的外缘大于上述破损部1的外缘，小于上述第一范围的外缘，上述第一加固层3与上述第二加固层4在竖向方向部分重叠。
43.在具体实施时，以上述破损部1所处的垂直地面位置为中心划定加固区域，并从地面竖直向下加固直至隧道顶部位置。对第二加固层4的土体进行加固，可填补管片被击穿后损失的地层，对地层进行加固，且具有一定的隔水作用。同理，上述第二范围的面积根据破损部1的大小及位置具体确定，例如当破损部1的面积较大且处于较深的位置时，上述需要加固土体的第二范围的面积需要相应设置的较大，以确保破损部1周围的土体稳定。
44.在一些可选的实施例中，上述第二加固层4采用mjs工法从地面加固至隧道顶部500mm处，且设定厚度不小于2000mm。
45.mjs工法(metro jet system，又称为全方位高压喷射注浆工法)采用独特的多孔管构造形式，实时监控地内压力变化并通过强制排浆确保施工过程中的地内压力平衡，降低施工对周边环境的影响。是一种水平、倾斜、垂直施工皆可实施的全方位工艺。在本例中，采用mjs工法对第二加固层4内的土体加固，可以减少对已经完成建设的隧道及隧道内的地铁线路产生影响。
46.结合上述第二加固层4加固至隧道顶部500mm处，使得第一加固层3与第二加固层4在竖向方向有1500mm的重叠部分，对破损部1周围的土体加固效果更好。
47.s4：在隧道内对上述破损部1进行预处理并修复。
48.可以理解，通过上述的步骤s1至s3，即在隧道内对破损部1所在的管片及相邻的前后各两环管片支撑加固，并同时对隧道外，以破损部1为中心进行隧道外的土体加固，从而可以直接在洞内对破损部1进行修补，相比于传统采用竖井的方式，可对管片进行快速修补且影响范围较小，造价也较低。
49.在一些可选的实施例中，上述的在隧道内对破损部1进行预处理，包括：
50.s41：如图3所示，凿除上述破损部1的混凝土直至露出破损部1处的新鲜混凝土及管片主筋11。
51.清理管片破损部1的岩石和泥土，并凿除破损部1处的混凝土直至破损部1处露出新鲜混凝土及管片主筋11，对破损部1折断的钢筋整理，便于后期的修补工作开展。
52.s42：如图4所示，凿除位于上述破损部1周围第三范围的部分上述第一加固层3，且第三范围的外缘小于第一加固层3的外缘，并对凿除后的加固土体表面施工钢筋网7及喷射混凝土。
53.可以理解，在对破损部1进行修补前，应将破损部1周围第一加固层3内的土体进行一定范围的凿除，并对凿除后的加固土体进行二次加固，以确保破损部1周围的土体具有足够的强度，以辅助加强破损部1的修补效果。需要注意的是，凿除的厚度应小于上述设定厚度。
54.在一些可选的实施例中，在凿除后的加固土体表面施工钢筋网及喷射混凝土后，铺设防水卷材并对上述相邻管片2涂刷界面剂。
55.优选的，还可在破损部1的断面处设置防水卷材，目的是对破损部1的端面处进行防水处理；同时便于注浆管在注入混凝土后与破损部1处的防水卷材粘结，位于破损部1处的混凝土能将整个破损部1封闭，实现了破损部1的修复，且具有加固和防渗水的作用。界面剂可采用环氧涂料。
56.在一些可选的实施例中，上述第三范围为沿上述破损部1所在管片的外壁向上述破损部1外延伸100mm，且凿除厚度为沿管片径向向上述破损部1外延伸300mm。
57.第三范围和凿除厚度的具体设置可根据实际中破损部1的大小及整个管片的直径及弧度具体设定，不局限于本技术所给出的数值。
58.在一些可选的实施例中，上述的在隧道内对破损部1进行修复，包括：
59.s43：如图5所示，对上述破损部1的管片主筋11绑扎钢筋并焊接，将上述破损部1所在的管片与上述相邻管片2固定连接。
60.需要注意的是，绑扎钢筋后需要与破损部1所在的管片主筋11相连，可采用焊接的方式；且需要将破损部1所在的管片与相邻管片2连接在一起，以保证修补后的管片稳定性。
61.优选的，为进一步确保破损部1的强度和稳定性，满足隧道内结构受力，还可以将钢筋网7与管片主筋11及破损部1处新绑扎的钢筋相连。
62.在一些可选的实施例中，上述破损部1所在的管片与上述相邻管片2通过弯直螺栓8连接。
63.需要说明的是，弯直螺栓8包括弯折部和插接部，在本例中将弯折部插入至相邻管片2中，将插接部插入至破损部1所在的管片中，从而使破损部1所在的管片与相邻管片2之间的连接更牢固，避免上述破损部1出现二次破裂。
64.s44：如图6所示，对上述破损部1模筑混凝土后，对上述破损部1所在的管片及上述
相邻管片2施做加强环5，并将上述加强环5与对应的管片连接。
65.优选的，模筑混凝土采用与上述破损部1同标号混凝土。以确保修补后的管片受力均匀。
66.可以理解，在对上述破损部1模筑混凝土后，为进一步确保隧道内结构稳定及破损部1所在管片的强度，对破损部1所在的管片及上述相邻管片2施做加强环5，并将上述加强环5与对应的管片连接。加强环5采用多块弧形钢板，依次首尾相邻形成闭口环钢，且每个弧形钢板的接口处采用焊接固定，并将加强环5通过化学螺栓固定在对应的管片环面上，以确保破损部1处不会出现二次破洞的情况。当加强环5受到来自破损部1处的压力时，环形的加强环5能将该压力分散到加强环5的各处，进而传递至隧道内壁的各处，实现压力的分解和传递，减小破损部1处所受到的压力。
67.在本例中，加强环5布置在破损部1所在的管片及其相邻的前后各两环管片上，其中布置在破损部1所在管片上的加强环5与相邻的两个加强环5之间采用满焊的方式，将上述三个加强环5焊接成整体，以进一步使破损部1处的压力可分解和传递到相邻管片上。
68.在一些可选的实施例中，上述加强环5施工完成后，在上述加强环5与破损部1所在的管片及上述相邻管片2之间注入环氧树脂。
69.在加强环5与管片之间填充环氧树脂，为了将加强环5与管片粘结在一起，让加强环5与管片之间处于持续贴合的状态，特别是当加强环5受到不均衡的力时，加强环5能快速的将压力传递至隧道内壁上，让受力更加均匀，且实现对管片的稳定支撑。
70.本发明通过对盾构隧道的破损部进行隧道内的加固和隧道外的土体的加固，使得可以在隧道内对破损部进行修补，解决了采用竖井的方式进行修补时，因隧道埋深较深而造成工期较长，不能够快速进行修复，耽误地铁运营，造成一定的社会影响的问题，且如遇到富水不良地质还需配合降水，造价较高；通过对破损部的第三范围的加固土体进行二次加固，确保了破损部的强度和支撑性；采用弯直螺栓对破损处所在的管片和相邻管片之间进行连接，使得破损处与相邻管片之间的连接更牢固；在凿除后的加固土体表面施工钢筋网及喷射混凝土后，铺设防水卷材并对上述相邻管片涂刷界面剂，使得修复后的管片满足防水性要求；对破损部所在的管片和相邻管片采用加强环进行环向支撑，解决了现有盾构隧道破损管片加固技术不能有效防止破损管片在破损部发生位移和变形的技术缺陷。
71.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
72.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者
设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
73.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。