在城市地下几十米,一环又一环预制混凝土管片,共同构成了盾构隧道的主体结构。列车每天高速通过,隧道却要面对土压力、地下水、列车振动,以及周边基坑开挖、地面堆载、地下工程施工等长期环境作用。

随着运营年限增加,部分既有盾构隧道可能逐渐出现收敛变形、椭圆化、管片裂缝、错台、接缝张开、渗漏水甚至局部结构损伤。当结构刚度或承载能力需要进一步提升时,钢环加固(钢内衬加固)成为既有盾构隧道结构加固补强中极具代表性的一类技术。
隧道钢环装好了,为什么还要往背后注胶?
钢环装上去,只是我们能看见的部分。
走进一段正在加固的盾构隧道,沿着管片内壁布置的弧形钢板,往往最先进入视线。分块吊装、锚固、焊接,钢板逐渐围成一道钢环。
接下来,施工人员却还要往钢板背后注胶。
钢板已经固定了,为什么还需要这一步?
答案藏在钢环与混凝土之间:新增钢结构要参与受力,既需要可靠的锚固和焊接,也需要能够传力的连接界面。
01|钢环怎样参与隧道受力
盾构隧道由预制混凝土管片拼装而成。随着服役环境变化,部分既有隧道可能出现收敛变形、裂缝、错台或接缝张开等问题。是否需要加固,以及采用哪种加固方法,需要结合检测、监测与结构复核判断。
钢环加固,是在隧道内侧增设经过设计的钢结构。弧形钢板分块安装,通过锚固与原管片连接,并按设计要求焊接成环,参与结构受力、约束进一步变形。
原有管片、钢环和连接界面,需要一起工作。
这也是钢环加固值得关注的地方:钢板的尺寸和厚度很重要,钢板与原结构如何连接,同样重要。

02|钢板背后的间隙,不能被忽略
既有隧道的实际断面,未必还是设计图上的标准圆。局部变形、管片错台和表面不平整,都可能让钢板与混凝土之间留下间隙。
即使钢板完成了锚固,也不意味着整个弧面已经紧密贴合。若背后仍有脱空,钢板可能只在少数位置接触原结构,界面传力条件就会受到影响。
钢板贴近了管片,不等于整个界面已经有效连接。
按设计完成壁后填充,是为了填实间隙、改善接触条件,并通过适配的材料与施工,让新增钢环和原有管片形成可靠的传力界面。
03|把连接做好,要看三个环节
锚栓承担钢环与原有管片之间的机械连接。孔位、清孔质量、有效锚固深度,以及锚固材料与现场基材的适配性,都会影响连接效果。
采用化学锚固时,应按专项设计和产品要求选择材料、完成安装,并进行相应检验。产品参数之外,还要关注既有混凝土状态、孔内条件和施工温度。
封边:为灌注建立封闭空间
钢板边缘及相关缝隙需要按方案封闭,同时布置注胶孔和排气孔。封边不到位,可能漏胶;排气路径不通畅,则可能留下空腔。
注胶要有入口,空气也要有出口。
这里的封边服务于后续灌注,不能代替对原有渗漏水病害的专项处理。封闭材料、孔位布置及施工顺序,应与整个加固方案相匹配。
填充:让钢板背后形成连续界面
适配的结构灌注材料进入钢板与混凝土之间的空间,固化后形成填充与粘结界面,与锚固体系共同服务于结构连接。
现场需要关注材料配制、可操作时间、灌注路径、排气状态及填充检查。胶进入了孔口,并不等于背后所有区域都已填满。
灌注质量,要看填充结果,也要看后续检查。

南通地铁中铁二局钢环加固项目现场悍马灌注胶作业
锚固、封边和填充之外,分块钢板的拼接焊缝也必须按设计完成。焊缝质量与钢环整体性,是这套加固体系中的另一项关键检查内容。
04|一张表,看懂13步施工流程
从进场复核到设施恢复,钢环加固涉及多道衔接工序。下表保留原稿的13步流程,便于理解施工全貌;具体先后顺序应结合项目条件和专项方案安排。
安装前:先把基础条件查清楚
①检测、测量与结构复核;②清障与管线改排;③按设计开展必要的道床切割与局部凿除;④管片病害预处理;⑤现场测量、钢板放样与预制。
复测要对准现场真实断面;渗漏、松散、污染等问题,要在钢板覆盖之前处理。
连接时:把分块构件做成整体
⑥定位钻孔与清孔;⑦分块钢环吊装、拼装与临时固定;⑧永久锚固;⑨钢板焊接成环。
灌注后:让检查形成闭环
⑩封缝并设置注胶孔、排气孔;⑪钢环背后环氧压注;⑫固化、检查与必要补注;⑬防腐、防火及设施恢复。
隐蔽部位不能只凭外观判断。填充是否密实、材料是否达到要求、缺陷是否处理,都应留下相应检查记录,并按项目要求完成验收与后续监测。
05|悍马结构灌注胶HM-120M:关注钢与混凝土之间的连接
在钢板与混凝土之间,结构灌注胶需要解决的是填隙、粘结和界面传力问题。材料选择应结合设计胶层厚度、现场温湿度、施工窗口以及固化后的性能要求。
钢环是加固体系中最醒目的部分,但真正把钢板与混凝土连接起来的,是隐藏在钢板背后的界面材料。对结构灌注材料而言,关注点不应只停留在“能不能固化”,而应综合考虑灌注性、粘结能力、固化后的力学性能、收缩控制和现场施工适应性。
合适的流动与灌注性能:能够进入狭窄、复杂、不规则的界面空间。
对钢材与混凝土均具备良好粘结:避免只形成“填料层”,而不能参与结构连接。
固化后具备足够的力学性能:因为其服务对象是结构加固界面,而非普通装饰填缝。
合理的固化收缩和稳定性:降低硬化后再次形成脱空或局部失粘的风险。
选择时,把这四件事问清楚
一看能否顺利灌入设计间隙;二看与钢材、混凝土的粘结性能;三看固化后的力学性能与收缩控制;四看现场温湿度、基面条件与施工时间是否满足要求。
悍马HM-120M结构灌注胶为双组分改性环氧结构胶,粘度低,强度高,用于混凝土结构湿式外包钢加固,混凝土与钢板之间的粘结锚固,适用于隧道钢环壁后填充场景。
06|钢环背后,也值得认真检查
从钢结构粘结、植筋锚固,到裂缝修补与碳纤维复合材料加固,悍马围绕结构加固中的连接需求提供材料选择。让材料性能落实到施工质量,让每一道工序都有依据、可检查。
对于每天高速运行的地铁而言,乘客不会看到钢环,更不会看到钢板背后已经固化的环氧材料。他们看到的,只是一条正常运行的隧道。
但对于结构工程来说,安全往往就藏在这些看不见的地方:一个准确的钻孔、一支可靠的锚栓、一道完整的焊缝、一次密实的环氧压注,最后共同构成一道完整钢环。
所以,真正高质量的隧道钢环加固,不应该只问“用了多厚的钢板”,还应该问:钢环有没有真正形成完整结构?锚固有没有可靠连接?钢板背后有没有填充密实?钢与混凝土有没有形成稳定的传力界面?
钢环看得见,连接看不见。而真正决定加固体系能否长期可靠工作的,恰恰是那些看不见的连接。
从混凝土与钢结构粘结,到锚固、裂缝修补、碳纤维加固以及预应力碳纤维体系,“科技小巨人”悍马20年专注从事结构加固材料的研发生产与技术服务,产品畅销全球99国,让每一次粘结更可靠,让每一次加固更安心。材料可能只占一项工程很小的一部分,但进入结构以后,它所承担的,是建筑和基础设施漫长服役周期中的安全责任。