《地铁盾构隧道结构修复加固技术规程》编制说明

《地铁盾构隧道结构修复加固技术规程》编制说明一、项目背景2020年作为“十三五”时期的收官之年，以习近平同志为核心的党中央不忘初心、牢记使命，团结带领全党全国各族人民砥砺前行、开拓创新，奋发有为推进党和国家各项事业。2020年，我国如期全面建成小康社会、实现了第一个百年奋斗目标。随着我国经济和社会的快速发展，我国基础设施，特别是交通设施得到了极大改善。“十三五”期间，我国城市轨道交通新增运营里程4000公里，增长率约为110%，发展迅速，超过过去五十多年建成公里数的总和。城市轨道交通在满足人民群众交通出行、缓解城市交通拥堵、促进经济社会发展方面发挥了重要作用。已成为改善城市居民生活品质、提升人民群众获得感幸福感的重要载体。截止2020年12月31日，中国内地累计有45个城市开通城轨交通运营线路7978.19公里（地铁6302.79公里，占比79％），其中仅2020年，新增城轨交通运营线路1241.99公里（地铁1122.19公里，占比90％）。“十四五”时期是我国全面建成小康社会、实现第一个百年奋斗目标之后，乘势而上开启全面建设社会主义现代化国家新征程、向第二个百年奋斗目标进军的第一个五年。2021年作为“十四五”时期的开局之年，也是中国共产党成立100周年，我国基础设施，特别是交通设施的建设和运营，面临着更大的机遇和挑战。根据2020年10月29日经中国共产党第十九届中央委员会第五次全体会议审议通过《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》，“十四五”时期将“加快建设交通强国，完善综合运输大通道、综合交通枢纽和物流网络，加快城市群和都市圈轨道交通网络化”。轨道交通在进一步加快城市范围内建设之外，将加快扩展到都市圈城市群。随着轨道交通投运数量的增加，已运营轨道交通设施的结构安全和运营安全越来越受到关注。根据中国城市轨道交通协会信息统计，已运营轨道交通设施中地铁占比为79％；而地铁建设中，盾构法由于施工速度快、对周边环境影响小，全自动作业劳动强度低，无噪音和扰动，不受季节影响等技术和经济优势，应用较为广泛。在已建的地铁工程中，特别是东南沿海土质较差区域，区间工程采用盾构法施工的占绝大部分。受地质条件、保护区外部施工作业等影响，部分在建和已运营盾构隧道已产生不同程度的病害。地铁盾构法隧道病害如不及时进行修复加固，将会威胁到地铁结构安全和运营安全。地铁盾构法隧道结构的运维养护形势日益严峻，成为各城市面临的一大重要难题。地铁盾构隧道修复加固方面，国内外学者进行了大量研究。针对混凝土结构加固的问题，上世纪60年代南非和法国就出现了粘钢加固法[1]，80年代开始美国众多学者开展了研究，Jones通过加固试验提出了结构性裂缝发展特征[2]，Swamy研究了不同加固厚度的影响[3]，Basumba通过试验研究了粘钢加固的优缺点[4]。我国工程界开展此类研究起步较晚，80年代开始，湖北省建研院开展了对钢板与硅粘结的试验[5]，四川省建科院组织编写了《钢筋混凝土加固技术规定》[6]，随后中国建科院、辽宁建科院、上海建科院和铁道部科学院均进行了一定研究，表明粘钢能提高结构的承载性能[7]-[8]。随着地铁建设的发展，近些年不少学者也开始研究地铁粘钢加固研究，柳献[9]对钢环加固的作用进行了现场试验，黄宏伟[10]采用芳纶布和钢环对上海盾构隧道进行加固的现场试验，朱合华[11]研究了钢环加固后的盾构隧道耐温性。以上研究对盾构隧道修复加固相关标准的建立提供了一些理论支撑。但遗憾的是，截止目前，我国尚未有一本较为适用地铁盾构隧道修复加固方面的规范。[1]邹家南.地铁盾构隧道钢板衬加固效果的数值试验研究[D].华南理工大学,2014.[2]JonesR,SwamyRN,AngTH.Underandover-reinforcedconcretebeamswithgluedsteelplates[J].InternationalJournalofCementComposites&LightweightConcrete,1982,4(1):19-32.[3]SwamyRN,Beng,Meng,etal.Structuralbehaviorofreinforcedconcretebeamsstrengthenedbyepoxy-bondedsteelplates[J].StructuralEngineer,1987,65(2).[4]BasumbaMH.RepairedReinforcedConcreteBeams[J].AciMaterialsJournal,1990,87(4):348-354.[5]李文盛.粘钢加固钢筋混凝土梁的试验研究与理论分析[D].武汉理工大学,2002.[6]部门四川省住房和城乡建设厅.混凝土结构加固设计规范[M].中国建筑工业出版社,2014.[7]中国建筑科学研究院.混凝土结构加固设计规范[M].中国建筑工业出版社,2014.[8]刘敏.粘钢加固钢筋混凝土结构的有限元分析[D].重庆大学,2003.[9]柳献,张浩立,唐敏,等.内张钢圈加固盾构隧道结构承载能力的试验研究——半环加固法[J].现代隧道技术,2014,51(3):131-137.[10]邵华,黄宏伟,张东明,等.突发堆载引起软土地铁盾构隧道大变形整治研究[J].岩土工程学报,2016,38(6):1036-1043.[11]杨成,闫治国,朱合华,等.高温后盾构隧道管片-钢板界面粘结性能试验研究[C]//全国运营安全与节能环保的隧道及地下空间学术研讨会.2014.目前地铁修复加固方面的规范包括《城市轨道交通隧道结构养护技术规范》（CJJT289-2018），《地铁盾构法隧道修复加固工程施工质量验收规范》（DG/TJ08-2231-2017），《盾构法隧道结构服役性能鉴定规范》（DG/TJ08-2123-2013），《城市轨道交通盾构隧道结构病害检测技术规程》（T/CECS788－2020），《盾构法隧道修复加固工程施工质量验收规范》北京地方标准等，但目前国内外尚缺乏地铁盾构隧道修复加固流程、设计、施工工艺等方面的标准。工程实际角度，目前盾构隧道结构病害主要包括渗漏病害、破损病害和变形病害，各类病害的修复时机、病害的发展程度、采用何种方式修复，修复措施的工艺流程等方面尚未有标准可依。地铁盾构法隧道结构修复加固技术规程的编制，一方面，将进一步规范盾构法隧道修复加固工作，确保地铁结构安全可靠；另一方面，通过明确盾构法隧道各阶段的加固方式和修复工艺，更加科学高效地开展盾构法隧道维保工作。二、主要工作过程目前，世界上50多个国家的150多座城市开通了超过10000km的地铁线路。我国自1969年建成第一条地铁线路以来，地铁运营里程和客运总量也得到了快速的发展。随着地铁线路的建设和运营发展，地铁的客运总量也逐年攀高，地铁将成为我国主要城市的主要出行方式，支撑和引领城市可持续发展。因此，保障地铁的安全运营具有重要的民生意义。但是根据工作实践，发现盾构隧道病害出现后，缺乏修复加固方面的依据。在工程实际中，通过摸着石头过河，逐渐积累了一些修复方面的工作经验。编制单位通过理论指导实践，从实践中验证理论，不断提升在修复加固方面的经验。近年来，完成了杭州地铁1号线南苑站~临平站区间、余杭高铁站~南苑站区间、高沙路站~文泽路站区间、火车东站站~彭埠站区间、滨康站~湘湖站区间，杭州地铁2号线人民广场站~建设一路站区间、良渚站~杜甫村站区间盾构法隧道的修复整治设计、施工。另外，主持完成了“南昌盾构法隧道服役性能研究”，并完成了《南昌盾构法隧道服役性能规范》初稿。与杭州市地铁集团有限责任工程共同编制了《杭州市轨道交通项目成型盾构隧道病害分级及修复技术规程》。编制单位通过课题研究和工程实际应用相结合，形成了盾构隧道修复加固的一套完整的程序。成型盾构隧道主要病害分为渗漏病害、破损病害、变形病害。渗漏病害根据严重程度分为湿渍、渗水、滴漏、线漏、漏泥沙。破损病害根据病害特点分为管片横（纵）向裂缝、管片剥落（缺角、掉块、松动）。变形病害根据病害特点可分为横断面收敛变形、纵断面相对变形、管片错台、接缝展开、道床脱空。隧道病害修复应遵循先渗漏病害修复、后破损病害修复的原则；钢内衬加固应在其他修复措施完成后再实施。渗漏病害的修复措施包括快速封堵、嵌填密封、注浆止水、壁后注浆；破损病害的修复措施包括涂抹封闭、灌浆法、填充法、无筋嵌填修补、有筋嵌填修补、钢内衬加固，拱顶范围的破损病害修复应确保修复材料与原结构的有效结合，严禁因修复材料坠落影响地铁运营安全。变形病害的修复措施包括地表卸载、洞外注浆、洞内注浆、钢内衬加固。三、标准主要内容和相关依据适用范围：本文件规定了地铁盾构隧道结构修复加固的基本规定、病害分级、设计、施工、质量检验与验收、检测和监测。本文件适用于直径不大于7.0m洞通未运营或已运营地铁盾构隧道的修复加固工作，其他尺寸盾构隧道的修复加固可参照执行。规范性引用文件术语与符号：盾构隧道、湿渍、渗水、滴漏、线漏、漏泥沙、管片裂缝、管片剥落、管片错台、接缝张开、道床脱空、收敛变形、纵向相对变形、快速封堵、嵌填密封、注浆止水、壁后注浆、涂抹封闭、灌浆法、填充法、无筋嵌填修补、有筋嵌填修补、钢内衬加固、地表卸载、洞外注浆、洞内道床底注浆、壁后注浆、洞内隧道外注浆。基本规定；病害分级及判定标准（地铁盾构隧道结构病害修复加固前应进行检测，根据检测结果进行分级。成型地铁盾构隧道结构病害是指影响隧道结构安全性和耐久性的现象，主要包括渗漏病害、破损病害、变形病害、材料劣化等。不同地区的地质情况不同、不同地铁线路的盾构隧道管片结构型式不同，在实际应用中，可在上表基础上进行调整，根据自身特点开展地铁盾构隧道结构病害分级判定工作。材料劣化根据病害特点分为混凝土碳化、有害离子侵蚀、锈蚀等）；一般规定：地铁盾构隧道结构修复加固设计前，应系统检查地铁盾构隧道结构现状，检查项目一般包括：渗漏、破损、变形、材料劣化等，根据检查结果对管片结构受力、隧道限界及纵断面线型等进行验算。渗漏病害修复设计：地铁盾构隧道结构渗漏病害修复以满足隧道防水等级为目标，采取“突出重点，堵排结合、区别对待”的治理措施。治理后，要求隧道满足二级防水等级要求。破损、变形病害修复设计（破损病害的修复措施包括涂抹封闭、灌浆法、填充法、无筋嵌填修补、有筋嵌填修补、钢内衬加固）；其他病害修复设计（轨道出现道床板离缝、轨枕与道床板间离缝等现象时应及时采取加固措施，道床板离缝采取注浆加固措施时，注浆孔宜位于道床中部，遇道床缝时适当调整，并避开道床钢筋；注浆前应清除道床下方积水，注浆材料宜选用亲水环氧树脂灌浆材料。）施工（一般规定、渗漏病害修复施工、破损、变形病害修复施工、其他病害修复施工、应急处理）质量检验与验收：隧道病害修复验收应符合GB50300的有关规定。检测和监测：地铁盾构隧道结构病害修复加固前应进行病害检测，修复加固后应进行跟踪巡检；地铁盾构隧道结构病害等级为Ⅰ级、Ⅱ级时，修复施工过程中应进行监测；地铁盾构隧道结构病害等级为Ⅲ级时，修复施工过程中宜进行监测；修复施工完成后应跟踪监测到隧道各项指标达到稳定。相关依据：《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》GB/T1.1-2020、《标准编写规则第5部分:规范标准》GB/T20001.5-2017等。四、采标及与相关标准之间的关系盾构隧道的应用已达近五十年的历史。近年来，盾构法隧道在地铁建设领域应用越来越普遍。从全球范围来看，中国的地铁建设速度遥遥领先。技术规程规范从实践中来，又反过来指导实践，目前没有一个统一的技术标准指导设计和施工。我国南北地区地质条件差别较大，不同地区的盾构法隧道结构型式各具特点。同济大学等单位编制了《城市轨道交通隧道结构养护技术规范》和《城市轨道交通盾构隧道结构病害分级与检测技术规程》。《城市轨道交通隧道结构养护技术规范》主要对常规隧道结构的养护进行规定，没有针对盾构法隧道的修复加固，特别是从设计、施工工艺和材料角度进行规定；《城市轨道交通盾构隧道结构病害分级与检测技术规程》主要涉及病害的分级和检测，未涉及运维养护。北京市质量技术监督局发布了《城市轨道交通设施养护维修技术规范》（DB11/T718-2016），江苏省质量技术监督局发布了《城市轨道交通桥隧结构养护技术规程》（DB32/T2882-2016），除以上城市外，其他地方尚无盾构法隧道修复加固方面的技术标准。表1地铁盾构法隧道修复加固相关规范、规程和标准序号名称编号1城市轨道交通隧道结构养护技术规范CJJT289-20182地铁盾构