王海，李军，唐玉平

（南宁轨道交通集团有限责任公司，南宁 530000）

1 引言

对既有地铁结构的修复与加固是一项较为复杂的工作，必须充分掌握地铁结构的设计、地质状况和前期施工等情况，并对结构受损部位进行全面的调查和必要检测，才能制订出合理、经济的修复加固方案。运营期间，受地铁结构特定工作环境的影响，无论是作业空间还是作业时间都受到了较大的限制，从专业技术层面来说，无论是运营期地铁结构的修复加固技术，还是现场施工组织，都比普通钢筋混凝土结构修复加固技术的要求更高。

2 地铁线路结构修复与加固流程

通常来说，既有地铁线路结构钢筋混凝土修复与加固工作流程一般分为以下几个步骤：前期评估鉴定→修复加固技术方案确定→设计图纸→修复加固施工→工程验收及资料存档。

前期评估鉴定的主要内容包括：建设期各类土建施工和水文地质资料收集整理，运营期结构监测数据成果汇总分析，有条件的开展实验室建模分析试验、核算地铁结构设施抗力和应力情况。最后，将以上所有数据进行汇总整理和分析，通过行业内有资质的机构或技术专家进行专项检测及评估，给出专业的病害整治处理意见，更好地指导后续工作开展。其中，收集资料和实测调查是修复与加固前期工作中最重要的一项工作，是科学、客观地评价结构现状的主要依据。

修复加固技术方案确定：修复与加固方案的确定应综合考虑各方因素，因为其将对工程质量和工程费用产生直接影响。所以，在进行修复与加固方案的选择时，要综合考虑设计、施工、技术专家及地铁公司内部各专业、各部门的专业指导意见，在前期已有评估鉴定结果的基础上，采用施工方便，修复加固方案合理，经济费用相对较少，对地铁客运服务影响最低，满足地铁运营管理要求的方案[1]。

修复与加固的图纸设计：图纸设计是在修复加固方案确定下来后，通过专业设计院选择拟用加固材料，按照原结构的设计要求进行建模验算，重点处理好各结构节点等关键部位的构造设计，绘制出最终的结构修复与加固施工图。图纸设计是整个修复加固工作程序中的核心环节，设计要充分考虑地铁运营期间各类不利影响因素，尽可能详细地表达设计意图，更准确地指导施工。

修复与加固施工：修复与加固施工与新建工程最大的区别在于施工空间和作业时间都受到了地铁运营环境的限制，通常都是在地铁运营结束后，只有短短3～4 h 的作业时间，而且不能连续施工作业。同时，无论是地铁车站还是区间盾构隧道，各专业设备设施和管线众多，对现场施工作业提出了许多要求，因此，修复加固施工是一项对专业技术条件要求很高的工作。

工程验收及资料存档：在修复加固工程竣工后，应组织相关单位和专业技术人员参与工程验收，其目的是确保修复加固结果的有效性，同时，地铁运营部门应将整个修复加固的所有技术资料进行存档，为今后结构设施的养护提供技术依据。

3 地铁线路结构设施修复方法

目前，国内地铁运营单位对地铁结构设施的各类破损修复通常采用以下5 种方式：

1）增大截面法。俗称外包混凝土结构加固法，是采用同规格等级的钢筋混凝土包裹原地铁结构破损处钢筋混凝土，从而增大原地铁结构抗矩和抗弯刚度，起到对结构设施进行加固补强的作用，提高原地铁结构的承载力、刚度和强度。该技术较多地应用于地铁车站及出入场线的修复加固。

2）置换混凝土加固法。其主要用于加固处理各种结构的局部破损，具有不改变原来使用空间，且修复加固后能恢复原貌的优点，能够最大限度地满足地铁运营限界要求。置换混凝土加固法最大的缺点是，如果遇到较大面积的局部破损，原结构旧混凝土凿除工作量很大，而且会对原结构钢筋造成损伤，整个作业周期较长，对地铁运营影响较大。该技术主要应用于地铁结构设施和房建设施的框架结构修复加固。

3）粘贴复合材料加固法。复合材料大多数指的是纤维复合材料，主要是由纤维等增强材料和环氧树脂等材料组合而成。这种材料一般都是按照材料说明按需进行，其不仅能够保持原结构设施材料的特点和性能，又能发挥材料组合后的特性，所以，修复和加固后的使用性能更为合理。该技术广泛应用于地铁盾构隧道的大面积裂纹病害治理。业界使用最多的是张贴芳纶布工艺。

4）钢环加固法。钢环加固法多应用于常规修复与加固技术已经无法处理，结构体本身变形无法有效控制，可能会直接影响行车安全。钢环加固法是在原结构体加内衬钢环，用高强无机黏结材料和胶栓进行可靠连接，从而起到整体受力的作用。该工艺在对原结构体达到约束作用的同时，能提高原结构的承载力。该技术通常应用于盾构隧道的加固处理，也是近几年国内地铁行业普遍认可和使用的加固技术。

5）隧道微扰动注浆加固与纠偏调整控制。微扰动注浆加固一般是在外部活动的扰动影响下，地铁结构设施整体的变形和位移量达到一定的预警值后，综合各方因素后通过专业评估，结构设施仍有进一步变形发展趋势，为避免地铁结构过大并且产生了不均匀沉降，对地铁运营安全造成直接破坏影响，针对类似结构变形，应采取相应的提前干预措施，即用隧道内微扰动注浆加固和隧道外注浆纠偏调整控制的方法，对地铁结构设施进行修复加固。

4 外部工程建设项目施工对地铁结构设施的扰动、破坏及处理措施

近几年，通过对国内各家地铁运营单位的结构修复加固案例进行分析，发现外部各类工程建设项目施工对地铁结构设施的扰动和破坏经常发生，主要表现为地铁结构设施本身直接被击穿破坏，以及地铁车站或区间隧道受外部施工作业影响，引起地铁结构周围应力的变化，使结构设施产生变形或位移。

地铁结构设施局部直接破损一般是地铁结构在外部施工机械直接破坏下造成的设施破损，通常是由地铁结构上方钻孔施工作业引起的，例如，桩基施工钻孔作业直接钻穿地铁结构设施，侵入地铁安全运营限界，直接或间接地造成地铁停运等重大影响，一般发生在地铁区间隧道较多。类似的外部施工引起的地铁结构破损，通常只是一定程度的、可控的、局部的直接破坏，未对整个车站或地铁隧道造成功能性的影响和破坏，可按照置换混凝土加固法进行常规修复，主要是在同一部位进行同等强度置换或高一级补强修复即可。一般步骤是：切割侵入地铁限界异物→安装注浆管→隧道内注浆封堵→地面注浆加固→监测。

如某市地铁隧道盾构管片被地面市政道路勘察钻机钢钻头钻穿，侵入地铁运营限界（见图1），造成区间列车停运，带来较大的社会影响。在确保抢险人员安全的情况下，按照先通后复、优先确保地铁运营的处理原则，首先迅速切除侵限的勘探钻头，再利用木楔对隧道管片被击穿的孔洞进行临时封堵，确保孔洞不再渗漏水，保障停运区段尽快开通，将社会舆论风险降至最低，利用晚上停运间隙在隧道内对结构体进行注浆封堵，另从地面对隧道钻穿周围进行土体加固处理，通过结构监测数据显示地铁隧道状态稳定。

图1 隧道管片击穿部位

地铁结构设施大面积结构受损，通常是指在受到外部施工影响或外力直接作用下，对地铁结构设施造成大面积功能性的破坏，后果通常有以下两种表现形式：

1）地铁结构表面产生大面积裂纹，如图2 所示，通常没有结构渗漏水和混凝土掉块等病害现象，从结构设施现场的监测数据和外观质量检查，可以判断结构设施处于安全可控状态，并且没有持续发展趋势，可采用粘贴复合材料加固法，即张贴芳纶布进行修复，后期需做好该修复部位的专项监测和定期检查工作。

图2 地铁结构表面大面积裂纹

2）直接造成地铁结构设施功能缺失而无法正常使用，整个结构层都已无法通过常规修补来达到原设计使用要求，需要对受损部位进行重新修复加固处理，这种情况下一般采用增大截面法和置换混凝土加固法，如果现场作业条件允许，应尽可能地使用增大截面法进行修复加固。常规步骤是：检测结构受损范围→破除原混凝土结构→结构钢筋补强→防水细部构造施工→混凝土浇筑→二次注浆→二次防水保护层施工→回填→监测。

除了以上一些常规外力作用直接破坏地铁结构的现象外，运营期地铁结构受损的因素还有相邻工程施工对既有地铁结构的扰动影响，如常见相邻深大基坑开挖卸荷、抽降地下水、地铁设施上方卸载或压载，以及地铁新线建设下穿既有线施工和新建市政基础设施工程上跨等。这种扰动通常使地铁结构产生一定范围内的变形，如结构整体上浮、下沉或位移等，如果隧道结构变形量累计达到一定报警值，结构设施表面会伴有规则的贯穿式裂纹、渗漏水、混凝土掉块等现象，严重时还会引起道床翻浆冒泥等病害，通常采用微扰动双液注浆进行结构修复加固。

隧道内微扰动双液注浆加固治理主要以托底和控差为思路，以调整隧道纵向线型为主，通过对隧道底部注浆形成强度和刚度大于原状土的加固体。但是，由于隧道纵向是环环相接的柔性结构，要谨慎选择注浆孔的位置，充分考虑环内注浆引起的附加应力和变形低于隧道管片结构的承载能力问题。注浆过程中，严格按照隧道沉降监测曲线进行分区、分阶段注浆治理，实施均匀、多点、少量、多次的注浆原则，隧道在注浆抬升和注浆间隔时间内固结沉降的交替作用下渐趋稳定，最终达到预期调整线型和稳定沉降的目的。

上部卸载、压载和注浆是遏制隧道进一步变形的两种常用手段，在具体实施过程中要综合考虑引起隧道变形的成因，选择有针对性的措施才能保证结构加固效果。诸如注浆位置的选择、高度的确定、施工顺序、注浆时机的把握、施工参数与工艺要求和信息化施工等都是保证注浆效果的重要组成部分，在纠偏过程中需要精细化施工作业，要运用有针对性的监测手段进行监测，通过对隧道进行全断面收敛和位移测量，有针对性地指导现场施工作业，在严密监控条件下对受损结构进行加固和纠偏应慎之又慎，如有不慎可能造成严重后果。通过在隧道外侧进行科学合理的注浆加固，可以提高地铁隧道的侧向抗力，对控制隧道结构变形及有效遏制隧道发生恶性事件有明显效果。

5 结语

地铁结构设施一般深埋地下，其结构的安全性能具有很大隐蔽性，要完全了解地铁结构的安全状态受到许多因素的影响和制约。针对运营期地铁结构病害的修复与加固处理，通过借鉴其他城市地铁的治理经验，并结合自身现场治理效果来看，本文所述技术方案能及时、有效地对病害进行根治处理，确保了地铁结构设施的安全状态，为地铁的安全运营提供保障。