地鐵聯絡通道凍結法關鍵工序施工技術

李睿 （天津市地下鐵道集團有限公司 天津300051）

0 引言

凍結法施工技術在國際上被廣泛應用于城市建設和煤礦建設，同時目前還被應用在城市地鐵工程施工中。根據地鐵工程特點，凍結法多用于地鐵聯絡通道、盾構洞門加固等工程部位。本文以天津地鐵2號線翠阜新村站～沙柳路站聯絡通道凍結施工為例，重點闡述了凍結法施工關鍵工序的施工技術措施。

1 工程概況

翠阜新村站～沙柳路站地下區間隧道從翠阜新村站開始，沿衛國道至沙柳路站。區段內設兩座區間聯絡通道。其中1#聯絡通道處地面標高約為2.2 m，左、右線隧道中心標高分別為-15.171 m、-15.170 m，2#聯絡通道處地面標高約為2.10 m，聯絡通道與左、右線隧道中心相交的里程分別為DK18+040.410、DK18+037.220，聯絡通道由與隧道鋼管片相接的喇叭口、水平通道和泵站構成。

2 關鍵工序施工技術

2.1 地層凍脹和融沉防治技術

在凍土帷幕及附近未凍土中設泄壓孔，通過釋放泥水卸壓消散凍脹力。最大凍脹力控制在0.4 MPa以下。采取快速凍結，以減小凍脹量，同時也有利于凍融時的土體收縮。凍土帷幕解凍時有少量收縮，從而使地層產生融沉。為了消除地層融沉引起的地面沉降，在隧道和旁通道襯砌上預留注漿管，采取跟蹤注漿的方法加以補償。實時監測施工過程中地表、管線、建筑物和隧道結構的變形，分析、預計施工對地面建筑物可能產生的最終影響，為調整、確定凍結施工參數提供可靠依據。如地面有條件，融沉注漿時視地面沉降情況可采取地面注漿的方式，以提高控制地層沉降的效果。

2.2 保證凍土帷幕質量的技術措施

2.2.1 在凍土帷幕設計時，選擇比較安全的平面彈性計算模型，并取較大的安全儲備，確保凍土帷幕強度和穩定性。

2.2.2 合理布置凍結孔，嚴格控制凍結孔開挖區外圍的凍結孔間距。在旁通道頂部設三排凍結孔，以加大凍土帷幕拱部厚度，并使旁通道頂部的一排凍結孔穿越對面隧道頂部管片，確保凍土帷幕拱部與隧道管片間有足夠大的接觸面積。集水井位置用“V”字形布孔方式（見圖1），即在兩條隧道內布置凍結孔，以消除過去集水井開挖時割除凍結管帶來的風險。

2.2.3 在與凍土帷幕交接的隧道管片內側敷設冷凍排管和保溫層，以確保凍土帷幕不存在影響安全的薄弱環節。除按常規對凍結管路做好保溫工作，對靠近凍土帷幕附近的隧道管片表面必須加強保溫。保溫采用現場噴涂聚胺脂發泡材料或掛聚苯乙烯保溫板，其隔熱性和密閉性好，并且阻燃。同時，盡可能減少隧道內空氣對流，尤其是不能直吹凍土帷幕和與之接觸的隧道管片。

圖1 集水井凍結孔布置方式

2.2.4 加強對凍結過程的檢測和控制。通過檢測和控制各個凍結孔的鹽水流量和鹽水溫度，使凍土帷幕快速均勻發展。在施工過程中，密切監測凍土帷幕溫度、支護層溫度和變形、凍土帷幕內孔隙水壓和地面及隧道變形等，并根據監測結果判斷凍土帷幕質量是否滿足設計要求。必要時可以通過調整凍結時間、凍結鹽水溫度和鹽水流量加以控制。

2.2.5 為了保證施工安全性，預防冷凍機組停機，將采取以下措施：選用可靠的凍結施工機械；加強偶然停凍時的凍土帷幕監測，采用雙回路供電。

2.3 開挖和構筑技術措施

2.3.1 開挖前對旁通道兩側隧道管片采用預應力支撐加固。支撐方式為：在洞口兩側的管片接縫處各設一榀支架，每榀支架設7個支撐點，支撐在隧道四周，并根據隧道變形用千斤頂給各支撐點施加預應力，參見圖2。同時對鋼管片接縫進行焊接。

2.3.2 設計采用強度與剛度較大的20#工字鋼+20#槽鋼+噴射混凝土臨時支護結構，根據凍土帷幕穩定性監測情況，可以調整支護步距并增加內支撐，采取隨掘隨支的作業方式，以控制凍土帷幕變形。

圖2 隧道預應力支撐結構示意圖

2.3.3 采取分步開挖，先開挖水平通道，然后擴大喇叭口，施工完水平通道和喇叭口結構層后再挖集水井。

2.3.4 在開挖工程中對凍土帷幕表面溫度和收斂進行量測，根據測量結果調整開挖步距及支護強度，以避免因凍土帷幕變形過大而引起凍結管斷裂的問題。要求凍土帷幕暴露面長度不大于1 m，暴露時間不大于12 h，暴露面位移不大于20 mm。

2.3.5 開挖后及時對凍土帷幕進行保溫。方法是在暴露的凍土帷幕表面敷設保溫板，在鋼支撐外側加木背板。

2.3.6 在整個施工過程中，嚴密監測地面建筑物和隧道變形，確保地面建筑和隧道安全。

3 結束語

在城市地鐵建設施工中，凍結法工藝目前已廣泛應用。在市區進行凍結法施工除考慮凍土帷幕穩定性、開挖安全外，凍結法引起的施工區域凍脹、融沉對鄰近的地鐵隧道、地下管線、地上建構筑物的影響也是施工的重點控制內容。在整個凍結法施工期間應嚴格按照專項方案進行施工，并在施工全過程中做好監測工作，根據監測情況，及時調整施工各項技術參數，保證施工區域及周邊環境安全。■