中铁十七局集团第六工程有限公司 361009
摘要：地铁隧道主要是在地下空间中，在长期的运行阶段，检查与维修工作都必须要在隧道内部来进行，对于不能达到耐久性使用要求的结构部分，应该进行修复与加固处理。本文具体总结分析地铁隧道耐久性设计方法，结合不同的使用环境和类型来进行分级处理，总结出提升耐久性的主要措施。
关键词：地铁；盾构隧道；耐久性设计；设计方法；环境作用等级；构造措施
地铁隧道埋设在地下空间中，在长期运行阶段的检查和维修都是在内部进行的，如果发现存在耐久性不足的情况，就要进行修复与加固处理。在这种情况之下，为了能够达到隧道使用100年的标准，可以进行地铁隧道耐久性设计。
当前的地铁隧道耐久性主要是从混凝土结构耐久性方面出发进行分析，对于盾构隧道项目，预制管片应用的是螺栓进行拼接，同时要通过使用密封垫来进行防水处理，所以在保证隧道管片耐久性符合要求的条件之下，还应该综合分析连接螺栓、密封垫耐久性等方面。因此，在区间连接部分的钢管片是整个结构的薄弱部分，应该采取必要的处理措施。
1耐久性设计方法和内容
混凝土结构的耐久性在进行设计的过程中，目前应用的主要方法就是传统经验与定量计算两种。当前在环境因素的多重影响之下，定量计算方法并不成熟，应用是比较局限的。我国当前所应用的混凝土设计规范主要是传统方式，且有了一定的改进。混凝土耐久性分析利用传统方式来进行，根据环境不同来作出必要的严重性划分，以工程经验为基础来进行，结合不同环境之下开展混凝土结构部件的等级分析，能够更好的促进混凝土耐久性的提升。
随着我国非常重视结构耐久性方面的设计，且出台了很多的耐久性设计技术标准和规范的文件，可以更好的促进耐久性性能的提升。
当前地铁耐久性包含方面比较多，使用规范也很多，从实际情况分析，地铁隧道的耐久性设计具体有如下几项内容：
（1）根据需要合理的设定使用年限、环境以及作用等级，然后进行耐久性基础设计。（2）根据需要合理的确定混凝土裂缝控制标准，给结构设计、维护管理提供基础条件。（3）通过分析当前减轻环境结构形式、构造等方面，可以合理的确定结构尺寸、保护层厚度等等。（4）对于环境影响严重的部分，应该结合实际情况来进行辅助措施的控制和防护管理。对于地铁隧道项目，应该综合分析杂散电流腐蚀影响，有效防护。（5）总结出混凝土材料品质、配合比、耐久性等方面的标准，给施工环节的应用提供基础条件。（6）明确耐久性施工质量管理控制和验收标准要求。（7）总结出使用环节的维护与检测技术标准。
2环境类别和作用等级
根据传统方式来设计，首先应该合理的确定环境类别与作用等级。结合当前我国的技术规范要求，按照《混凝土耐久性设计规范》中的要求作出简要分析，地铁隧道内无冻融、无化学腐蚀等基本条件，腐蚀原理就是混凝土碳化而导致的钢筋腐蚀问题，环境则认定为一般环境（I类）。
因为地铁隧道项目中容易出现地下水渗漏的问题，而且伴随着隧道内部的温度、通风等状况发生的变化，其湿度也会有比较大的变动，但是是否能够达到干湿交替作用的影响，当前还没有相应的测量数据作为研究的依据和标准。从另外一个方面展开分析，当前的技术规范中对于干湿交替只能是定性分析，定量计算还没有相应的标准。因此，对于地铁隧道内部的运行温度、湿度以及变化的具体情况，应该在规定时间内进行连续的监测，以确定地铁隧道内部环境符合标准。
3地铁盾构隧道耐久性构造措施以石家庄地铁1号线2期02标为例
3.1工程概况
石家庄地铁1号线2期02标：东庄站～会展中心站区间以东庄站为起点，向北沿新城大道敷设。区间线路穿越东庄村耕地、滹沱河、新城大桥后到达会展中心站区间采用盾构法施工，右线的起始里程为K26+750.820，终止里程为K30+186.000，线路总长度为3435.180m。线路轨顶标高35.939~51.843m，结构覆土厚度为9.54m~23.4m，线路平面有四处曲线，曲线半径分别为550、800、1200和400，线路纵向坡度呈“W”字型坡。
3.2密封垫
地铁盾构隧道施工中，预制管片的施工要选择使用大量螺栓进行连接，拼缝部分则应用的是密封垫来进行防水接缝施工，该部分的长度达到隧道总长度20多倍，因此，确保拼缝防水性能的提升有着非常重要的作用。
密封垫根据功能能够分成如下三种形式：弹性密封垫、遇水膨胀橡胶密封垫、上述两种组合形式垫片。
密封垫应该达到防水性能的标准，还要具备耐久性的要求。按照当前我国技术标准要求。密封垫的强度、硬度、伸长率等都要符合技术标准，以提升防水材料的耐久性。
3.3管片连接螺栓
螺栓在加工制作环节，其表面通常会采用锌基铬酸盐涂层的方式进行处理，以保证其防腐性能满足使用的标准。为了能够保证外露钢筋的耐久性与隧道防水性符合标准要求，管片手孔应该使用微膨胀水泥来做好封堵处理。按照当前已经正常使用的盾构区间检查具体情况分析可以发现，管片手孔出现了封堵材料脱落的问题，导致安全问题的出现。因此，隧道部分的手孔封堵、嵌缝、管片修复等都要按照设计要求来进行，以达到耐久性标准。为了能够使得其运行质量合格，顶部手孔可以不封堵，使用外露螺栓来做好防锈处理。
3.4联络通道特殊衬砌环
该结构部分在施工中，主要可以采取如下几种方法：混凝土管片、全环钢管片、两种组合形式。从耐久性方面分析，混凝土管片的耐久性效果最好。在联络通道应用的是冻结法来进行地层部分的加固施工，应该在管片钻孔安装冻结管结构，可以达到正常的使用标准。如果某个部分的盾构区间联络管道应用的是冻结法来实施加固处理，应该在通道左右分别设置3环管片冻结管钻孔处理，开孔数量应该为75个，孔径130mm，且管片主筋间距为85～140mm，但是在具体的操作环节，极易导致管片的损伤，甚至会造成钢筋结构的损害。因此，联络通道如果是冻结地层部分的加固施工，最好应用钢管片的结构形式。
钢管片应用阶段，对于耐久性要进行如下处理：
a.钢管片厚度确定时，除了要保证其受力条件合格，且还要保证管片在使用阶段锈蚀不会导致厚度减小，应该适当增加厚度。
b.外露钢管片要采取有效的防腐蚀处理。
c.防腐层如果使用中出现磨损的问题，联络通道施工结束后应该及时进行防锈处理，以提升其耐久性。
3.5后锚固施工
地铁机电安装施工环节，应该在隧道内部设置大量的供电、通风空调、照明、火灾预警、监控、通信等等设施，这些都是极为重要的附属结构部分。
当前我国很多地铁工程项目全部都应用的是后锚固的方式来进行隧道连接，应该在管片上钻出大量的孔口，此时就会造成管片强度性能下降的情况出现，一旦操作不当会导致开裂、钢筋损坏等问题，严重导致耐久性下降。因此，在具体的实施环节，应该做好如下控制措施：
a.电缆支架间距模数与管片宽度要达到一定的统一性，同时还应该保证锚栓管片边缘间距符合要求，防止锚栓直接设置到管片的接缝位置上。
b.保证锚孔洞误差合格：深度偏差不超过10mm，垂直度偏差不超过5mm。
c.打孔开始前要应用钢筋探测仪来确定钢筋位置，然后有效的避让钢筋。如果在具体的实施环节，无法避让，应该适当的调节螺栓孔的位置，以保证钢筋结构的性能。如果发现存在废孔，应该使用化学锚固较或者高强度树脂来进行填充处理。为了防止锚固给管片造成不利的影响，钢滑槽、绝缘尼龙套等技术应该应用到实践中，以更好的提升其结构性能。
3.6预埋管道
在埋设外部管道时，应该避免直接埋设到土体结构中，防止由于管道腐蚀而造成的地下水进入到隧道内而出现严重的安全事故问题。比如，区间泵房的位置上，应该选择将排水沟到泵房集水池的排水管道直接设置到联络通道底板结构中，以更好的保证排水管道达到耐久性的标准，同时能够使得排水管与管片的防水效果符合使用标准。
4结论
受湿度、温度、地铁杂散电流等多种方面的共同作用，就导致隧道内部环境复杂性较高，影响隧道的耐久性，这就需要在地铁盾构隧道施工时，应该综合分析其耐久性影响因素，总结出切实可行的实施方法，以提升总体性能，达到隧道使用的标准要求，保证地铁列车运行更加安全，满足城市交通的运行需要。
参考文献
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