《地鐵盾構隧道結構修復加固技術規(guī)程》編制說明

《地鐵盾構隧道結構修復加固技術規(guī)程》編制說明一、項目背景2020年作為“十三五”時期的收官之年，以習近平同志為核心的黨中央不忘初心、牢記使命，團結帶領全黨全國各族人民砥礪前行、開拓創(chuàng)新，奮發(fā)有為推進黨和國家各項事業(yè)。2020年，我國如期全面建成小康社會、實現(xiàn)了第一個百年奮斗目標。隨著我國經濟和社會的快速發(fā)展，我國基礎設施，特別是交通設施得到了極大改善?！笆濉逼陂g，我國城市軌道交通新增運營里程4000公里，增長率約為110%，發(fā)展迅速，超過過去五十多年建成公里數(shù)的總和。城市軌道交通在滿足人民群眾交通出行、緩解城市交通擁堵、促進經濟社會發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。已成為改善城市居民生活品質、提升人民群眾獲得感幸福感的重要載體。截止2020年12月31日，中國內地累計有45個城市開通城軌交通運營線路7978.19公里（地鐵6302.79公里，占比79％），其中僅2020年，新增城軌交通運營線路1241.99公里（地鐵1122.19公里，占比90％）。“十四五”時期是我國全面建成小康社會、實現(xiàn)第一個百年奮斗目標之后，乘勢而上開啟全面建設社會主義現(xiàn)代化國家新征程、向第二個百年奮斗目標進軍的第一個五年。2021年作為“十四五”時期的開局之年，也是中國共產黨成立100周年，我國基礎設施，特別是交通設施的建設和運營，面臨著更大的機遇和挑戰(zhàn)。根據(jù)2020年10月29日經中國共產黨第十九屆中央委員會第五次全體會議審議通過《中共中央關于制定國民經濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標的建議》，“十四五”時期將“加快建設交通強國，完善綜合運輸大通道、綜合交通樞紐和物流網(wǎng)絡，加快城市群和都市圈軌道交通網(wǎng)絡化”。軌道交通在進一步加快城市范圍內建設之外，將加快擴展到都市圈城市群。隨著軌道交通投運數(shù)量的增加，已運營軌道交通設施的結構安全和運營安全越來越受到關注。根據(jù)中國城市軌道交通協(xié)會信息統(tǒng)計，已運營軌道交通設施中地鐵占比為79％；而地鐵建設中，盾構法由于施工速度快、對周邊環(huán)境影響小，全自動作業(yè)勞動強度低，無噪音和擾動，不受季節(jié)影響等技術和經濟優(yōu)勢，應用較為廣泛。在已建的地鐵工程中，特別是東南沿海土質較差區(qū)域，區(qū)間工程采用盾構法施工的占絕大部分。受地質條件、保護區(qū)外部施工作業(yè)等影響，部分在建和已運營盾構隧道已產生不同程度的病害。地鐵盾構法隧道病害如不及時進行修復加固，將會威脅到地鐵結構安全和運營安全。地鐵盾構法隧道結構的運維養(yǎng)護形勢日益嚴峻，成為各城市面臨的一大重要難題。地鐵盾構隧道修復加固方面，國內外學者進行了大量研究。針對混凝土結構加固的問題，上世紀60年代南非和法國就出現(xiàn)了粘鋼加固法[1]，80年代開始美國眾多學者開展了研究，Jones通過加固試驗提出了結構性裂縫發(fā)展特征[2]，Swamy研究了不同加固厚度的影響[3]，Basumba通過試驗研究了粘鋼加固的優(yōu)缺點[4]。我國工程界開展此類研究起步較晚，80年代開始，湖北省建研院開展了對鋼板與硅粘結的試驗[5]，四川省建科院組織編寫了《鋼筋混凝土加固技術規(guī)定》[6]，隨后中國建科院、遼寧建科院、上海建科院和鐵道部科學院均進行了一定研究，表明粘鋼能提高結構的承載性能[7]-[8]。隨著地鐵建設的發(fā)展，近些年不少學者也開始研究地鐵粘鋼加固研究，柳獻[9]對鋼環(huán)加固的作用進行了現(xiàn)場試驗，黃宏偉[10]采用芳綸布和鋼環(huán)對上海盾構隧道進行加固的現(xiàn)場試驗，朱合華[11]研究了鋼環(huán)加固后的盾構隧道耐溫性。以上研究對盾構隧道修復加固相關標準的建立提供了一些理論支撐。但遺憾的是，截止目前，我國尚未有一本較為適用地鐵盾構隧道修復加固方面的規(guī)范。[1]鄒家南.地鐵盾構隧道鋼板襯加固效果的數(shù)值試驗研究[D].華南理工大學,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.粘鋼加固鋼筋混凝土梁的試驗研究與理論分析[D].武漢理工大學,2002.[6]部門四川省住房和城鄉(xiāng)建設廳.混凝土結構加固設計規(guī)范[M].中國建筑工業(yè)出版社,2014.[7]中國建筑科學研究院.混凝土結構加固設計規(guī)范[M].中國建筑工業(yè)出版社,2014.[8]劉敏.粘鋼加固鋼筋混凝土結構的有限元分析[D].重慶大學,2003.[9]柳獻,張浩立,唐敏,等.內張鋼圈加固盾構隧道結構承載能力的試驗研究——半環(huán)加固法[J].現(xiàn)代隧道技術,2014,51(3):131-137.[10]邵華,黃宏偉,張東明,等.突發(fā)堆載引起軟土地鐵盾構隧道大變形整治研究[J].巖土工程學報,2016,38(6):1036-1043.[11]楊成,閆治國,朱合華,等.高溫后盾構隧道管片-鋼板界面粘結性能試驗研究[C]//全國運營安全與節(jié)能環(huán)保的隧道及地下空間學術研討會.2014.目前地鐵修復加固方面的規(guī)范包括《城市軌道交通隧道結構養(yǎng)護技術規(guī)范》（CJJT289-2018），《地鐵盾構法隧道修復加固工程施工質量驗收規(guī)范》（DG/TJ08-2231-2017），《盾構法隧道結構服役性能鑒定規(guī)范》（DG/TJ08-2123-2013），《城市軌道交通盾構隧道結構病害檢測技術規(guī)程》（T/CECS788－2020），《盾構法隧道修復加固工程施工質量驗收規(guī)范》北京地方標準等，但目前國內外尚缺乏地鐵盾構隧道修復加固流程、設計、施工工藝等方面的標準。工程實際角度，目前盾構隧道結構病害主要包括滲漏病害、破損病害和變形病害，各類病害的修復時機、病害的發(fā)展程度、采用何種方式修復，修復措施的工藝流程等方面尚未有標準可依。地鐵盾構法隧道結構修復加固技術規(guī)程的編制，一方面，將進一步規(guī)范盾構法隧道修復加固工作，確保地鐵結構安全可靠；另一方面，通過明確盾構法隧道各階段的加固方式和修復工藝，更加科學高效地開展盾構法隧道維保工作。二、主要工作過程目前，世界上50多個國家的150多座城市開通了超過10000km的地鐵線路。我國自1969年建成第一條地鐵線路以來，地鐵運營里程和客運總量也得到了快速的發(fā)展。隨著地鐵線路的建設和運營發(fā)展，地鐵的客運總量也逐年攀高，地鐵將成為我國主要城市的主要出行方式，支撐和引領城市可持續(xù)發(fā)展。因此，保障地鐵的安全運營具有重要的民生意義。但是根據(jù)工作實踐，發(fā)現(xiàn)盾構隧道病害出現(xiàn)后，缺乏修復加固方面的依據(jù)。在工程實際中，通過摸著石頭過河，逐漸積累了一些修復方面的工作經驗。編制單位通過理論指導實踐，從實踐中驗證理論，不斷提升在修復加固方面的經驗。近年來，完成了杭州地鐵1號線南苑站~臨平站區(qū)間、余杭高鐵站~南苑站區(qū)間、高沙路站~文澤路站區(qū)間、火車東站站~彭埠站區(qū)間、濱康站~湘湖站區(qū)間，杭州地鐵2號線人民廣場站~建設一路站區(qū)間、良渚站~杜甫村站區(qū)間盾構法隧道的修復整治設計、施工。另外，主持完成了“南昌盾構法隧道服役性能研究”，并完成了《南昌盾構法隧道服役性能規(guī)范》初稿。與杭州市地鐵集團有限責任工程共同編制了《杭州市軌道交通項目成型盾構隧道病害分級及修復技術規(guī)程》。編制單位通過課題研究和工程實際應用相結合，形成了盾構隧道修復加固的一套完整的程序。成型盾構隧道主要病害分為滲漏病害、破損病害、變形病害。滲漏病害根據(jù)嚴重程度分為濕漬、滲水、滴漏、線漏、漏泥沙。破損病害根據(jù)病害特點分為管片橫（縱）向裂縫、管片剝落（缺角、掉塊、松動）。變形病害根據(jù)病害特點可分為橫斷面收斂變形、縱斷面相對變形、管片錯臺、接縫展開、道床脫空。隧道病害修復應遵循先滲漏病害修復、后破損病害修復的原則；鋼內襯加固應在其他修復措施完成后再實施。滲漏病害的修復措施包括快速封堵、嵌填密封、注漿止水、壁后注漿；破損病害的修復措施包括涂抹封閉、灌漿法、填充法、無筋嵌填修補、有筋嵌填修補、鋼內襯加固，拱頂范圍的破損病害修復應確保修復材料與原結構的有效結合，嚴禁因修復材料墜落影響地鐵運營安全。變形病害的修復措施包括地表卸載、洞外注漿、洞內注漿、鋼內襯加固。三、標準主要內容和相關依據(jù)適用范圍：本文件規(guī)定了地鐵盾構隧道結構修復加固的基本規(guī)定、病害分級、設計、施工、質量檢驗與驗收、檢測和監(jiān)測。本文件適用于直徑不大于7.0m洞通未運營或已運營地鐵盾構隧道的修復加固工作，其他尺寸盾構隧道的修復加固可參照執(zhí)行。規(guī)范性引用文件術語與符號：盾構隧道、濕漬、滲水、滴漏、線漏、漏泥沙、管片裂縫、管片剝落、管片錯臺、接縫張開、道床脫空、收斂變形、縱向相對變形、快速封堵、嵌填密封、注漿止水、壁后注漿、涂抹封閉、灌漿法、填充法、無筋嵌填修補、有筋嵌填修補、鋼內襯加固、地表卸載、洞外注漿、洞內道床底注漿、壁后注漿、洞內隧道外注漿。基本規(guī)定；病害分級及判定標準（地鐵盾構隧道結構病害修復加固前應進行檢測，根據(jù)檢測結果進行分級。成型地鐵盾構隧道結構病害是指影響隧道結構安全性和耐久性的現(xiàn)象，主要包括滲漏病害、破損病害、變形病害、材料劣化等。不同地區(qū)的地質情況不同、不同地鐵線路的盾構隧道管片結構型式不同，在實際應用中，可在上表基礎上進行調整，根據(jù)自身特點開展地鐵盾構隧道結構病害分級判定工作。材料劣化根據(jù)病害特點分為混凝土碳化、有害離子侵蝕、銹蝕等）；一般規(guī)定：地鐵盾構隧道結構修復加固設計前，應系統(tǒng)檢查地鐵盾構隧道結構現(xiàn)狀，檢查項目一般包括：滲漏、破損、變形、材料劣化等，根據(jù)檢查結果對管片結構受力、隧道限界及縱斷面線型等進行驗算。滲漏病害修復設計：地鐵盾構隧道結構滲漏病害修復以滿足隧道防水等級為目標，采取“突出重點，堵排結合、區(qū)別對待”的治理措施。治理后，要求隧道滿足二級防水等級要求。破損、變形病害修復設計（破損病害的修復措施包括涂抹封閉、灌漿法、填充法、無筋嵌填修補、有筋嵌填修補、鋼內襯加固）；其他病害修復設計（軌道出現(xiàn)道床板離縫、軌枕與道床板間離縫等現(xiàn)象時應及時采取加固措施，道床板離縫采取注漿加固措施時，注漿孔宜位于道床中部，遇道床縫時適當調整，并避開道床鋼筋；注漿前應清除道床下方積水，注漿材料宜選用親水環(huán)氧樹脂灌漿材料。）施工（一般規(guī)定、滲漏病害修復施工、破損、變形病害修復施工、其他病害修復施工、應急處理）質量檢驗與驗收：隧道病害修復驗收應符合GB50300的有關規(guī)定。檢測和監(jiān)測：地鐵盾構隧道結構病害修復加固前應進行病害檢測，修復加固后應進行跟蹤巡檢；地鐵盾構隧道結構病害等級為Ⅰ級、Ⅱ級時，修復施工過程中應進行監(jiān)測；地鐵盾構隧道結構病害等級為Ⅲ級時，修復施工過程中宜進行監(jiān)測；修復施工完成后應跟蹤監(jiān)測到隧道各項指標達到穩(wěn)定。相關依據(jù)：《標準化工作導則第1部分:標準化文件的結構和起草規(guī)則》GB/T1.1-2020、《標準編寫規(guī)則第5部分:規(guī)范標準》GB/T20001.5-2017等。四、采標及與相關標準之間的關系盾構隧道的應用已達近五十年的歷史。近年來，盾構法隧道在地鐵建設領域應用越來越普遍。從全球范圍來看，中國的地鐵建設速度遙遙領先。技術規(guī)程規(guī)范從實踐中來，又反過來指導實踐，目前沒有一個統(tǒng)一的技術標準指導設計和施工。我國南北地區(qū)地質條件差別較大，不同地區(qū)的盾構法隧道結構型式各具特點。同濟大學等單位編制了《城市軌道交通隧道結構養(yǎng)護技術規(guī)范》和《城市軌道交通盾構隧道結構病害分級與檢測技術規(guī)程》。《城市軌道交通隧道結構養(yǎng)護技術規(guī)范》主要對常規(guī)隧道結構的養(yǎng)護進行規(guī)定，沒有針對盾構法隧道的修復加固，特別是從設計、施工工藝和材料角度進行規(guī)定；《城市軌道交通盾構隧道結構病害分級與檢測技術規(guī)程》主要涉及病害的分級和檢測，未涉及運維養(yǎng)護。北京市質量技術監(jiān)督局發(fā)布了《城市軌道交通設施養(yǎng)護維修技術規(guī)范》（DB11/T718-2016），江蘇省質量技術監(jiān)督局發(fā)布了《城市軌道交通橋隧結構養(yǎng)護技術規(guī)程》（DB32/T2882-2016），除以上城市外，其他地方尚無盾構法隧道修復加固方面的技術標準。表1地鐵盾構法隧道修復加固相關規(guī)范、規(guī)程和標準序號名稱編號1城市軌道交通隧道結構養(yǎng)護技術規(guī)范CJJT289-20182地鐵盾構