水平凍結聯絡通道開挖施工技術

李健學

(中鐵十九局集團軌道交通工程有限公司，北京 101300)

0 引言

隨著我國經濟的迅速發展，城市地下空間開發也逐漸深入，遭遇的環境越來越復雜，工程施工難度也越來越大，對地下施工技術的要求也越來越高，尤其是水平加固的要求。凍結法作為一種軟弱土體加固的工法自20世紀中葉在我國開始應用，隨著凍結法的不斷發展，從20世紀90年代以來凍結法在我國隧道、地鐵和建筑基礎等領域中得到不斷應用和發展。凍結加固的開挖和普通工法不同，有其特殊的一面，本文結合水平凍結聯絡通道的開挖施工對該問題進行了探討。

1 工程概況

無錫地鐵1號線南禪寺站—永豐路站區間隧道自南禪寺起，沿中山路向南，下穿解放南路、古運河、南洋小區至永豐路。南禪寺站—永豐路站區間設聯絡通道及泵站1座，聯絡通道底板以上位于⑥1粘土層中，集水井位于⑥2-1粉質粘土夾粉土中。由于聯絡通道位于兩種不同土性地層，工程性能相差較大，施工設計時應考慮其過渡部位特征，以防聯絡通道產生不均勻沉降。⑥2-1粉質粘土夾粉土層土質均勻較差，壓縮性中等，強度中等，為弱透水層～中等透水層，施工設計時應考慮漏水產生，因此，采用隧道內水平凍結加固土體，凍土帷幕見圖1。

2 開挖方案

水平凍結加固的聯絡通道采用礦山暗挖法進行施工，從冷凍站側開口向對側方向暗挖。

3 開挖施工技術

3.1 開挖順序

根據工程結構特點，聯絡通道開挖掘進采取分區分層方式進行，其施工順序如圖2所示。

3.2 通道施工

圖1 凍結帷幕設計圖（單位：mm）

圖2 聯絡通道開挖順序圖

1)開挖。鋼管片拆除后即可正式開挖。由于土體采用凍結法加固，凍土強度較高，凍結帷幕承載能力大，開挖采用全斷面一次開挖，開挖步距為0.6 m。挖出的土方裝入推土車，經隧道運到提升井后提至地面，再用汽車運出。開挖過程中及時進行收斂變形監測，以便及時調整支護方式和結構，并且注意凍結管的位置的施工，以防風動工具打穿凍結管，發生鹽水泄露。若發生打破凍結管，應及時通知凍結站人員，關閉閥門，補焊凍結管。通道兩側底板在掘砌集水井時開挖。排水管為2根DN200不銹鋼管，掘砌至排水管位置時，采用現挖溝槽敷設法，管片正確定位后，其下方用素混凝土回填。

2)臨時支護。聯絡通道開挖后，地層中原有的應力平衡受到破壞，引起通道周圍地層中的應力重新分布，這種重新分布的應力不僅使上部地層產生位移，而且會形成新的附加荷載作用在已形成的凍土帷幕上，凍土帷幕墻所承受的壓力導致凍土帷幕產生蠕變，為控制變形，凍土開挖后要及時對凍結帷幕進行支護，聯絡通道的臨時支護既維護地層穩定，確保施工安全，又作為永久支護的一部分，是支護工藝最為關鍵的一步。

臨時支護采用型鋼支架、木背板加噴射混凝土進行支護。支架間距為0.5 m，為增加支架的穩定性，相臨兩排支架間必須用支撐桿相互連接。集水井的臨時型鋼支架為矩形且上下支架用φ16圓鋼吊掛，支架間距0.5 m。所有支架間凍土體全用木板背實背緊，少量空隙用水泥砂漿充填嚴實。通道臨時支護見圖3。

臨時支護中預埋注漿管:集水井設12個，通道底部、直墻下部約按2.0 m間距布設。壓漿管選用DN40的焊接管，頂端接管箍，并用絲堵封閉。

3)噴射混凝土。臨時支架及木背板安裝完畢后即噴射混凝土。由于受噴面為木質結構，不利噴射物集結，因此在施工前用金屬網掛焊于金屬支架上。另在金屬支架適當位置焊接若干短鋼筋，控制噴射混凝土厚度。噴射混凝土強度等級為C25，厚度不小于250 mm，噴射混凝土施工按GB 50086-2001錨桿噴射混凝土支護技術規范要求進行。支護層厚度為250 mm，前兩次噴射厚度分別為100 mm，第三次噴射找平，在前次噴射混凝土初凝后進行下一次噴射。

圖3 通道臨時支護結構示意圖

4)止水帶施工。喇叭口部位開挖至設計尺寸，完成臨時支護后，進行止水帶施工。止水帶沿著臨時支護斷面內側直接粘到隧道管片上。

5)防水層施工。鋪設防水層前對初期支護大致找平，拱墻補噴找平，底部砂漿找平，對外部的鋼筋接頭切除、磨平。鋪設防水層時應注意防水層采用自粘式防水卷材鋪貼應平整、牢固;防水卷材縫搭接長度不應小于100 mm。

6)鋼筋工程。按設計和規范要求，進行鋼筋加工、綁扎和焊接，鋼筋搭接長度控制在10 cm，和鋼管片焊接采用丁字形焊接，保證鋼筋保護層厚35 mm。

7)立模。立模時凈寬放大10 mm，凈高放大20 mm以防下沉。嚴格按線立模，誤差控制在±3 mm以內。模板表面刷脫模劑，模板接縫嚴密，接槎平整，并檢查模板的垂直度、水平度、標高、鋼筋保護層的厚度及結構內層尺寸。

8)澆筑施工。澆筑混凝土順序為:兩端底板、側墻、拱頂。分層澆筑，機械振搗，振厚控制在300 mm左右，振搗器插入下層混凝土的深度應大于50 mm，但不宜過深。

3.3 集水井施工

1)開挖。通道混凝土澆筑達到拆模強度后(達到混凝土強度設計值的60%)，通道中間部分模板予以拆除，利用兩端喇叭口底板形成運輸平臺，在其上輔以木板，以便行人和推車。集水井按線開挖至一定深度時安裝鋼支架。首層鋼支架應和通道支護層中的金屬支架焊接，鋼支架之間用螺栓或焊接連接并在井幫上打入若干鋼橛子，以輔托鋼支架重量。挖掘采用風動工具、手鎬、鐵鏟等，如土層穩定性較好，則邊挖邊架一次到底;如土層條件很差護幫很難時，則采用短段槽鋼板柱超前護幫，分段到底。集水井挖掘較深時，采用滑輪編筐人工提土，開挖誤差控制在20 mm以內。

2)臨時支護、噴射混凝土、防水層施工。臨時支護、噴射混凝土、防水層施工方法與通道施工相同。集水井臨時支護詳見圖4。

圖4 集水井支護結構示意圖

3)鋼筋綁扎及混凝土澆筑。通道底板和集水井鋼筋混凝土同時施工，集水井底板先行澆筑，后澆筑側墻和通道底板。

4 結語

無錫地鐵1號線南禪寺站—永豐路站區間隧道聯絡通道采用凍結加固，礦山法施工，根據地層特點，有針對性的采取了相應的二次支護方式和全斷面一次開挖方法，有效地確保了施工安全和施工質量。根據不同地層采用不同方案的施工參數是可靠的，可以為類似工程借鑒。

［1］翁家杰.井巷特殊施工［M］.北京:中國礦業大學出版社，1991.

［2］劉典基.凍結技術在地鐵聯絡通道施工中的應用［J］.隧道建設，2004，24(2):32-35.

［3］馬玉鋒.地鐵隧道聯絡通道和泵站的水平凍結施工［J］.建井技術，2000，21(3):39-41.