淺談聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)施工風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施

摘要：結(jié)合北京地鐵6號(hào)線二期玉郝區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道工程實(shí)例，總結(jié)聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)，并從凍結(jié)施工的鉆孔施工、積極凍結(jié)施工、凍土開(kāi)挖施工三個(gè)階段提出了相應(yīng)的防范措施。

關(guān)鍵詞：聯(lián)絡(luò)通道;鉆孔;凍結(jié);應(yīng)對(duì)措施

一、聯(lián)絡(luò)通道的施工風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)對(duì)措施

以北京地鐵6號(hào)線二期玉郝區(qū)間1#聯(lián)絡(luò)通道為例，區(qū)間盾構(gòu)隧道中心距離13.342m，內(nèi)徑5.4m，管片厚度0.3m，聯(lián)絡(luò)通道中心標(biāo)高-1.2m，地下水位標(biāo)高3.65m^[1]。該聯(lián)絡(luò)通道位于北運(yùn)河與京哈鐵路夾角的三角區(qū)域，地下水豐富且流速大，地面沉降要求高。通過(guò)綜合考慮地層特點(diǎn)和工程特征，采用人工凍結(jié)法^[2]加固地層、礦山暗挖法施工，以確保施工安全和減輕對(duì)周圍水文地質(zhì)環(huán)境的影響。

通過(guò)查閱資料及對(duì)以往的工程事故綜合分析聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險(xiǎn)，從鉆孔、凍結(jié)、開(kāi)挖三個(gè)階段分析施工風(fēng)險(xiǎn)，并提出相應(yīng)應(yīng)對(duì)措施。

（一）、鉆孔階段

1、風(fēng)險(xiǎn)分析：

1）鉆孔施工時(shí)孔口處出現(xiàn)孔口管脫落，涌水涌砂現(xiàn)象。

2）凍結(jié)管接縫不太密實(shí)，在凍結(jié)過(guò)程中，接縫處鹽水泄漏，使鹽水進(jìn)入地層影響凍結(jié)效果，凍結(jié)帷幕無(wú)法形成，導(dǎo)致凍結(jié)失敗。

3）凍結(jié)孔施工深度及施工偏差過(guò)大，引起凍結(jié)帷幕發(fā)展薄弱。

2、應(yīng)對(duì)措施：

1）采用凍結(jié)孔開(kāi)孔分為兩次開(kāi)孔，凍結(jié)孔開(kāi)孔采用Φ121mm金剛石取芯鉆。每個(gè)鉆孔安裝孔口管，孔口管頭部加工250mm長(zhǎng)的魚(yú)鱗扣，安裝時(shí)在魚(yú)鱗扣外面纏繞麻絲。鉆進(jìn)時(shí)，在孔口管尾端連接孔口密封裝置。安裝孔口管時(shí)管片要留100mm以上的保護(hù)層，并安裝球閥及壓緊密封裝置。

若在施工過(guò)程中出現(xiàn)涌水涌砂，出水出砂量較少的情況下，及時(shí)的更換新盤(pán)根并壓緊。出水出砂量較大的情況下，及時(shí)的對(duì)孔口及土層進(jìn)行雙液漿進(jìn)行封堵。

2）采用水平鉆進(jìn)，在允許的情況下，優(yōu)先采用無(wú)水鉆進(jìn)。

凍結(jié)孔鉆進(jìn)施工時(shí)，當(dāng)土體流失量不大于凍結(jié)管體積，則用孔口密封裝置口上的注漿閥門(mén)對(duì)土地進(jìn)行單液漿充填壓漿。

3）鉆孔前，技術(shù)人員檢查凍結(jié)孔深度、孔位、鉆孔角度、鉆孔方向，并記錄實(shí)施數(shù)據(jù)。施工人員要固定導(dǎo)軌與鉆機(jī)機(jī)架，調(diào)整鉆機(jī)方向。在鉆孔過(guò)程中，嚴(yán)格控制凍結(jié)孔焊接質(zhì)量，經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可鉆進(jìn)，成孔后，用測(cè)斜儀進(jìn)行測(cè)斜，然后復(fù)測(cè)凍結(jié)孔深度，并進(jìn)行打壓試漏。凍結(jié)孔試漏壓力不低于0.8MPa，經(jīng)試壓30min壓力下降不超過(guò)0.05MPa，再延續(xù)15min壓力保持不變?yōu)楹细瘛?duì)終孔間距超出設(shè)計(jì)范圍的則進(jìn)行補(bǔ)孔。

（二）、積極凍結(jié)階段

1、風(fēng)險(xiǎn)分析：

1）因供電、供水中斷、冷凍機(jī)組或其他輔助設(shè)備的機(jī)械故障，而中斷冷凍施工，使凍結(jié)帷幕溫度回升或融化，強(qiáng)度降低。

2）個(gè)別測(cè)溫孔溫度偏高，局部?jī)鼋Y(jié)壁厚度不夠。

3）因凍結(jié)鹽水濃度過(guò)小而結(jié)晶發(fā)生堵管，造成鹽水循環(huán)中斷，甚至發(fā)生鹽水管脹裂事故。

4）凍結(jié)過(guò)程中，因發(fā)生斷管事故而造成鹽水泄漏入加固土體內(nèi)，使土體不易凍結(jié)，強(qiáng)度降低，易出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，造成凍結(jié)失敗。

2、應(yīng)對(duì)措施：

1）在現(xiàn)場(chǎng)制作蓄水池，平時(shí)灌滿水，一旦發(fā)現(xiàn)供水中斷時(shí)，及時(shí)聯(lián)系供水部門(mén)，盡快協(xié)調(diào)解決斷水故障，并調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)的用水量，保證用水安全;每個(gè)凍結(jié)站安裝二套冷凍機(jī)組，兩套機(jī)組間為并聯(lián)安裝，并安裝兩個(gè)機(jī)組間的切換閥門(mén)。當(dāng)一臺(tái)機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，及時(shí)啟動(dòng)另一臺(tái)機(jī)組繼續(xù)冷凍，并搶修故障機(jī)組。

2）按要求對(duì)凍結(jié)孔進(jìn)行分組，并監(jiān)測(cè)各組流量，確保每組鹽水流量在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi);按要求敷設(shè)冷凍排管及保溫材料，確保凍結(jié)帷幕與隧道管片交界面處凍結(jié)效果;及時(shí)排除管路內(nèi)的空氣，確保冷凍機(jī)有足夠的冷量?jī)?chǔ)備。

3）加強(qiáng)凍結(jié)過(guò)程中對(duì)鹽水濃度的檢測(cè)，要求其比重控制不小于1.26（29.8Beo），其結(jié)晶溫度在-38.6℃。一旦濃度偏小，及時(shí)補(bǔ)充CaCl₂。

4）合理選擇凍結(jié)管連接長(zhǎng)度，接頭處避開(kāi)砂性土與粘性土層交界處;加強(qiáng)質(zhì)量管理，確保凍結(jié)管焊接強(qiáng)度、密封性及同心度;凍結(jié)過(guò)程中，加強(qiáng)鹽水液位監(jiān)測(cè)，若發(fā)現(xiàn)向土體內(nèi)滲漏的可能，要迅速查清組號(hào)并關(guān)閉相應(yīng)組閥門(mén)，向原凍結(jié)管內(nèi)下放套管繼續(xù)凍結(jié)。

（三）、凍土開(kāi)挖階段

1、風(fēng)險(xiǎn)分析：

1）聯(lián)絡(luò)通道開(kāi)挖后，地層中原有的應(yīng)力平衡受到破壞，引起通道周圍地層中的應(yīng)力重新分布，這種重新分布的應(yīng)力不僅使上部地層產(chǎn)生位移，而且會(huì)形成新的附加荷載作用在已加固好的凍結(jié)帷幕上，凍結(jié)帷幕及凍結(jié)管在這種應(yīng)力作用下會(huì)產(chǎn)生蠕變。蠕變變形量過(guò)大，則會(huì)引起凍結(jié)管斷裂，使凍結(jié)不能繼續(xù)進(jìn)行，直至凍結(jié)帷幕破壞。

2）凍結(jié)帷幕與隧道管片交界面處局部有泥水滲出或擠出。

3）因凍結(jié)帷幕各部分發(fā)展速度的不平衡、凍結(jié)土體周圍有暗流水流過(guò)、凍結(jié)管鹽水泄漏入凍結(jié)土體內(nèi)、與管片的膠結(jié)不好、大量的超挖凍土體，都會(huì)引起凍結(jié)帷幕出現(xiàn)薄弱點(diǎn)，在開(kāi)挖過(guò)程中，引起流水、流泥砂等現(xiàn)象。

4）開(kāi)挖中停電或設(shè)備故障停止凍結(jié)，開(kāi)挖面及測(cè)溫孔溫度回升較快。

5）在開(kāi)挖過(guò)程中，聯(lián)絡(luò)通道現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配備應(yīng)急沙包、水泥、麻絲、木板、聚氨酯等，搶險(xiǎn)物資應(yīng)堆放整齊，搬運(yùn)方便。

2、應(yīng)對(duì)措施：

1）調(diào)整相應(yīng)部位凍結(jié)管鹽水流量以加強(qiáng)凍結(jié);加強(qiáng)凍結(jié)帷幕溫度監(jiān)測(cè)，適時(shí)掌握凍結(jié)帷幕的穩(wěn)定性;墻部采用聚乙烯保溫板加強(qiáng)保溫，減少冷量損失;減小開(kāi)挖步距，提高支護(hù)強(qiáng)度，減小收斂變形;

2）立即在相應(yīng)部位鋪設(shè)鹽水或液氮凍結(jié)管，進(jìn)行加強(qiáng)凍結(jié)，并在凍結(jié)管外敷設(shè)保溫板;若變形速率發(fā)展快，且水量增大，考慮關(guān)閉防護(hù)門(mén)重新凍結(jié)。

3）用水泥黃沙迅速充填滿已開(kāi)挖區(qū)域，同時(shí)作好關(guān)閉應(yīng)急防護(hù)門(mén)的準(zhǔn)備;在通道開(kāi)挖區(qū)域由內(nèi)向外充填完成后，最后關(guān)閉通道防護(hù)門(mén)，在最短時(shí)間內(nèi)擰緊螺栓壓緊密封條，并向開(kāi)挖區(qū)域內(nèi)持續(xù)充氣平衡水土壓力;

4）開(kāi)挖時(shí)，配置備用設(shè)備;一旦停止凍結(jié)，立即將已開(kāi)挖區(qū)段噴射混凝土，進(jìn)行一次支護(hù)，并對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行保溫，減少冷量散失。

二、結(jié)語(yǔ)

本文在從聯(lián)絡(luò)通道工程特征、水文地質(zhì)條件、周邊環(huán)境和施工工藝及施工能力等主要風(fēng)險(xiǎn)影響因素出發(fā)，分析了聯(lián)絡(luò)通道施工中存在的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，歸納了聯(lián)絡(luò)通道施工中風(fēng)險(xiǎn)事件產(chǎn)生的原因、后果，并提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。做到有效規(guī)避或控制聯(lián)絡(luò)通道建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)，減少風(fēng)險(xiǎn)事故的發(fā)生，降低因風(fēng)險(xiǎn)事故造成的損失，進(jìn)而達(dá)到工程建設(shè)安全、質(zhì)量、進(jìn)度、效益和環(huán)境保護(hù)等各項(xiàng)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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