地鐵聯(lián)絡(luò)通道水平凍結(jié)法施工技術(shù)

1.張曉燕 2.俞永賢

1.中煤科工集團(tuán)南京設(shè)計(jì)研究院有限公司 2.江蘇新世紀(jì)江南環(huán)保股份有限公司

地鐵聯(lián)絡(luò)通道水平凍結(jié)法施工技術(shù)

1.張曉燕 2.俞永賢

1.中煤科工集團(tuán)南京設(shè)計(jì)研究院有限公司 2.江蘇新世紀(jì)江南環(huán)保股份有限公司

凍結(jié)法是巖土工程施工中的一種輔助手段，目前我國(guó)很多城市都在進(jìn)行大規(guī)模的地鐵建設(shè)，凍結(jié)法作為軟土地層加固的一種措施，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用并取得很好的效果。地鐵盾構(gòu)區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道暗挖施工的地基加固工程中，經(jīng)常使用的方法有攪拌樁、旋噴樁、壓力注漿等。但是，在富水的粉細(xì)砂地層中，由于很難控制水泥漿的流失，采用上述的施工方法往往達(dá)不到預(yù)期的加固效果；聯(lián)絡(luò)通道一般都處在繁華街道的路面以下，地面交通繁忙，無法占用路面進(jìn)行鉆孔和樁體施工，因而，冷凍法就成了地基加固的較好選擇。

地鐵聯(lián)絡(luò)通道；水平凍結(jié)法；施工技術(shù)

1 凍結(jié)法優(yōu)點(diǎn)

1)地下水能有效隔絕，其抗?jié)B透性能是別的所有方法不可以比較的，對(duì)于大于10%含水量的任何含水、松散，不穩(wěn)定地層都能使用凍結(jié)法施工技術(shù)；2)凍土帷幕的形狀與強(qiáng)度能視施工現(xiàn)場(chǎng)條件，靈活布置與調(diào)整地質(zhì)條件，能達(dá)5MPa～10MPa的凍土強(qiáng)度，工效可以有效提高；3)凍結(jié)法是一種環(huán)保型工法，不會(huì)污染四周環(huán)境，土壤沒有異物進(jìn)入，噪音小，完成凍結(jié)后，融化凍土墻，不影響建筑物四周地下構(gòu)造；4)凍結(jié)施工用于樁基施工或別的工藝平行作業(yè)，施工工期可以有效地縮短。

2 工程概況

地鐵區(qū)間隧道的聯(lián)絡(luò)通道是地鐵中不可缺少的組成部分，某地鐵某聯(lián)絡(luò)通道位于：上行線里程SK14+899.956，下行線里程XK14+903.065。隧道內(nèi)徑5.5m，每塊管片厚為350mm。在擬構(gòu)筑聯(lián)絡(luò)通道位置，地面標(biāo)高+3.81m，上、下行線隧道的中心標(biāo)高分別為－22.221m和－22.217m，隧道中心距為11.036m。聯(lián)絡(luò)通道正上方地面為道路，道路兩側(cè)有住宅小區(qū)。周圍市政管線較多，有埋深4.2m的直徑為1000mm的混凝土雨水管，埋深0.9m的直徑為500mm的鐵上水管，埋深1.2m的直徑為300的鐵煤氣管。

根據(jù)該聯(lián)絡(luò)通道土層特性、周圍實(shí)際施工條件及類似地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工的成功經(jīng)驗(yàn)，決定采用“隧道內(nèi)采用鉆孔凍結(jié)加固地層、隧道內(nèi)采用礦山法進(jìn)行開挖構(gòu)筑施工”的全隧道施工方案。

3 凍結(jié)施工

3.1 凍結(jié)孔施工

施工前應(yīng)根據(jù)測(cè)量放線的凍結(jié)孔位置開孔。孔位偏差不應(yīng)大于100mm。凍結(jié)孔應(yīng)跟管鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度，成孔最大間距在開挖區(qū)外圍不大于1.3m。凍結(jié)孔最大偏斜值不超過150mm，采用經(jīng)緯儀燈光測(cè)量，不僅要測(cè)傾角，而且還要求測(cè)方位角。采用金剛石芯鉆在管片上開φ120mm的孔，剩下100mm左右的混凝土層不鉆透。預(yù)埋φ121×5mm孔口管并用膨脹螺栓固定在管片上，安裝球閥，在孔口管靠近法蘭位置預(yù)留一個(gè)6'注漿孔，在二次開孔前安裝孔密封及防噴裝置，安裝完畢確認(rèn)無誤后，再用鉆頭鉆透殘留混凝土壁及保護(hù)層。

凍結(jié)孔采用φ108mm無縫鋼管的凍結(jié)管鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度后，進(jìn)行終孔測(cè)斜，當(dāng)凍結(jié)管長(zhǎng)度和偏斜驗(yàn)收合格后再進(jìn)行打壓試漏，凍結(jié)孔試漏壓力保持在0.8MPa，半小時(shí)內(nèi)壓力下降不超過0.05MPa為試驗(yàn)合格。驗(yàn)收合格后，用水泥漿對(duì)孔口管與管片之間的縫隙進(jìn)行封堵。

3.2 “積極凍結(jié)”

冷凍設(shè)備安裝完畢后進(jìn)行調(diào)試和試運(yùn)轉(zhuǎn)，壓力、溫度等各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)正常以后開始“積極凍結(jié)”。凍土帷幕土體的降溫速度是緩慢的，一般在7～10d才能降低到-20℃左右，隨后，凍土帷幕土體的降溫速度會(huì)保持在0.5～1.0℃/d，約38d左右凍土帷幕厚度才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。“積極凍結(jié)”期鹽水溫度應(yīng)控制在-28～-30℃之間。

3.3 “維持凍結(jié)”和聯(lián)絡(luò)通道和廢水泵房開挖、襯砌

根據(jù)實(shí)測(cè)溫度資料判斷，凍土帷幕土體已經(jīng)交圈，并達(dá)到了設(shè)計(jì)厚度，同時(shí)凍土帷幕與管片外壁也已完全膠結(jié)，才能進(jìn)入“維持凍結(jié)”階段。“維持凍結(jié)”期鹽水溫度應(yīng)控制在-25～-28℃之間，“維持凍結(jié)”時(shí)段一直持續(xù)到聯(lián)絡(luò)通道開挖、襯砌施工完畢。“積極凍結(jié)”期結(jié)束以后，就可以開始進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道和廢水泵房的施工。施工步驟為：在聯(lián)絡(luò)通道上部的鋼管片上割孔，施作超前小導(dǎo)管并注漿→拆除聯(lián)絡(luò)通道處的鋼管片，支立洞口第1榀鋼架→開挖，進(jìn)尺≯0.5m→支立第2榀鋼架，施作初期支護(hù)，噴混凝土封閉掌子面→循環(huán)開挖，逐步完成聯(lián)絡(luò)通道的開挖施工→掛防水板，支模澆筑聯(lián)絡(luò)通道拱、墻及底板的二次襯砌，并預(yù)埋注漿管和安裝二襯接縫之間的膨脹止水帶→分層開挖廢水泵房土方并進(jìn)行初期支護(hù)，直至廢水泵房基底→網(wǎng)、錨、噴混凝土封底→掛防水板，支模澆筑廢水泵房的二襯混凝土，安裝二襯接縫之間的膨脹止水帶。

聯(lián)絡(luò)通道開挖前要先在盾構(gòu)隧道內(nèi)安裝預(yù)應(yīng)力支架，防止因拆除聯(lián)絡(luò)通道洞門處的鋼管片時(shí)，其余的盾構(gòu)管片因受力突變而發(fā)生破壞。

聯(lián)絡(luò)通道和廢水泵房開挖后，必須安裝通道安全應(yīng)急門，廢水泵房集水井口安裝安全應(yīng)急蓋。聯(lián)絡(luò)通道和廢水泵房開挖過程中，必須定時(shí)進(jìn)行凍結(jié)帷幕變形和溫度變化的觀測(cè)，凍結(jié)帷幕若發(fā)生明顯變形，要立即用鋼支架加木背板支護(hù)，調(diào)整開挖步距，增加鋼架支撐，同時(shí)加強(qiáng)凍結(jié)，必要時(shí)關(guān)閉安全應(yīng)急門或應(yīng)急蓋。分層開挖廢水泵房時(shí)，由于一些凍結(jié)管影響施工，可以采取向凍結(jié)管內(nèi)注入循環(huán)熱水的方法進(jìn)行解凍，待凍結(jié)管四周土體的溫度升高、解凍，解除了凍結(jié)管與土體之間的粘結(jié)，就可以將凍結(jié)管逐根拔出。在澆筑聯(lián)絡(luò)通道拱、墻混凝土?xí)r，應(yīng)按預(yù)先設(shè)定的方案預(yù)埋注漿管，以便在凍土帷幕土體解凍時(shí)進(jìn)行跟蹤注漿。

結(jié)語

本文主要對(duì)于某聯(lián)絡(luò)通道的施工實(shí)踐，成功的將水平凍結(jié)法技術(shù)應(yīng)用于地鐵的修建過程中，表明在松軟含水地層尤其是地下水極豐富的風(fēng)化地層中，采用凍結(jié)法是行之有效的方法。此次凍結(jié)法在聯(lián)絡(luò)通道工程中的實(shí)施，為類似工程提供了借鑒。

[1]李大勇，王暉，張慶賀.南京地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工措施分析[J].巖土力學(xué)，2003，S2：365-368.

[2]史繼堯.凍結(jié)法施工在地鐵聯(lián)絡(luò)通道中的應(yīng)用[J].隧道建設(shè)，2011，S2：152-156.