論MJS水化熱對地層凍結的影響

謝樹鑫 郝明強

(中煤隧道工程有限公司，上海 200000)

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論MJS水化熱對地層凍結的影響

謝樹鑫 郝明強

(中煤隧道工程有限公司，上海 200000)

結合上海市軌道交通12號線南京西路站—漢中路站區間隧道工程實例，介紹了MJS工法+水平凍結法的進洞加固設計方案，并通過現場監測，分析了水化熱對凍結溫度場變化的影響，得出了一些有價值的結論。

軌道交通，水化熱，MJS工法樁，凍結加固設計

目前，國內大多數盾構進出洞地基加固采用水泥系和凍結法復合加固工法，水泥系加固所產生的水化熱現象對凍結法施工產生的影響沒有統一結論。本單位選擇了一個進洞加固工程，通過現場實測，分析出一定的結論，可供參考。

1 工程概況

上海市軌道交通12號線工程14標段南京西路站—漢中路站區間隧道工程選用MJS工法+水平凍結法進行盾構進洞地基加固。漢中路站進洞處地面標高+2.64 m，隧道中心標高-16.553 m，隧道中心埋深19.193 m，涉及的土層包括①1雜填土、②3灰色砂質粉土、④1灰色淤泥質粘土、⑤1-1灰色粘土、⑤1-2灰色粉質粘土、⑥暗綠～草黃色粉質粘土、⑦1草黃色砂質粉土、⑦2草黃～灰色粉砂。

盾構進洞處隧道斷面主要位于④1灰色淤泥質粘土，⑤1-1灰色粘土，⑤1-2灰色粉質粘土之中。

2 水化熱監測方案

2.1 地基加固設計

根據現場條件和工藝要求，漢中路站西端頭井盾構進洞地基采用φ2 400 mm MJS工法樁進行加固，加固區域范圍為槽壁向外擴展5.4 m，洞圈向上、下、左、右各延伸3 m(洞口直徑為6.7 m，即加固深度為12.7 m，寬度為12.7 m)。MJS工法樁布樁采用梅花形布樁，共布樁3排，計50根，樁體間搭接700 mm，土體加固后28 d抗壓強度要求大于0.8 MPa，滲透系數小于1.0×10-7cm/s，采用跳一孔法施工。

2.2 凍結加固設計

考慮到MJS工法樁加固的不均勻性，專業凍結設計單位設計單圈孔水平輔助凍結加固，凍結長度為槽壁向外擴展3.5 m。每個洞門水平凍結孔布置見圖1,圖2。

2.3 監測方案設計

由于MJS工法樁加固后需立即進行凍結加固施工，為準確掌握水化熱現象對凍結溫度場變化的影響，利用原凍結設計4個測溫孔，再增加3個測溫孔，用來監測②3灰色砂質粉土、④1灰色淤泥質粘土、⑤1-1灰色粘土、⑤1-2灰色粉質粘土層的水化熱溫度變化趨勢。其中C1,C2測溫孔深度為5.5 m，監測點分別進入地層0.2 m,1.2 m,2.2 m,3.2 m；C3,C4,C5測溫孔深度為7.0 m，監測點分別進入地層0.2 m,1.2 m,2.2 m,3.5 m,5.0 m；C6布置在洞門側墻外側2 m，用來監測不受水化熱影響的原始地溫，監測點分別進入地層0.2 m,1.4 m。測溫孔布置見圖3。

在MJS工法樁加固完成后立即施工測溫孔，放置測溫線進行監測，溫度量測用儀表為多點半導體測溫儀，精度為0.5 ℃。測量頻率每天1次。測量時間為水化熱溫度變化穩定后停止。

3 水化熱監測成果

3.1 水化熱20 d溫度成果

上行線洞門MJS施工日期為3月3日～4月18日，凍結鉆孔施工日期為4月21日～4月27日。4月28日監測地下連續墻后0.2 m土層溫度為36 ℃～38 ℃，3.2 m后土層溫度為44 ℃～56.2 ℃；5月7日開機凍結時，監測地下連續墻后0.2 m土層溫度為31 ℃～34.7 ℃，3.2 m后土層溫度為30.3 ℃～45.6 ℃，而原始地溫值穩定在16 ℃～18 ℃。MJS加固地層比原始地溫高出14.3 ℃～27.6 ℃，見圖4。

3.2 水化熱61 d溫度成果

開機凍結后，除C3,C6測溫孔距凍結區2 m以外受凍結影響較小，其他測溫孔均轉為凍結測溫孔，失去水化熱直接監測意義。未受凍結影響的C3測溫孔監測61 d時，2.2 m處土層溫度22.6 ℃，5 m處土層溫度為最高25.8 ℃，而原始地溫穩定在16 ℃左右。MJS加固地層比原始地溫還高出9.8 ℃，見圖5。

4 水化熱分析結論

1)由于MJS工法樁加固區域范圍為槽壁向外擴展5.4 m，施工完10 d時測溫最高達56.2 ℃，高溫主要集中在加固區中后部，5 m處次之，0.2 m處最低。10 d內降溫梯度0.5 ℃左右，若降至原始地溫18 ℃約需76 d，加上監測前10 d，水化熱結束共需86 d。

2)從未受凍結影響的C3測溫孔分析，監測61 d時測溫最高達25.8 ℃，61 d內降溫梯度0.4 ℃左右，若降至原始地溫16 ℃還需25 d，加上監測前10 d，水化熱結束共需96 d。

3)上行線受水化熱影響，至6月18日積極凍結42 d時才達到進洞條件，凍土平均發展速度20 mm/d，比設計積極凍結28 d延長14 d，而原始地層的凍土平均發展速度在26 mm/d左右。

4)下行線MJS施工在5月10日完成，6月9日監測地下連續墻后土層最高溫度為43.2 ℃，而原始地溫值穩定在18 ℃左右。MJS加固地層一個月后還比原始地溫高出25.2 ℃，6月11日開機運轉，至7月17日積極凍結37 d時才達到進洞條件，比設計積極凍結28 d延長9 d。

5)綜上所述，水化熱地層自然降溫達到原始地溫約需90 d，各地層降溫梯度基本一致。水泥系加固完成后20 d開始凍結，積極凍結區需延長15 d；水泥系加固完成后30 d開始凍結，積極凍結區需延長10 d。

根據以上情況，我單位建議水泥系加固地層宜在凍結前3個月完成，否則應適當考慮延長積極凍結時間。

Discussion on the impact of MJS hydration heat upon ground freezing

Xie Shuxin Hao Mingqiang

(China Coal Tunnel Engineering Co., Ltd, Shanghai 200000, China)

Combining with Nanjing city west road station—Hanzhong road station interzone tunnel engineering example of Shanghai rail transit line No.12, the paper introduces tunnel entrance reinforcement design scheme of MJSI construction method +horizontal freezing reinforcing method, and analyzes the impact of hydration heat upon freezing temperature field change through in-situ monitoring, and finally draws some valuable conclusions.

rail transit, hydration heat, MJS pile construction method, freezing reinforcing design

1009-6825(2017)12-0063-02

2017-02-11

謝樹鑫(1981- )，男，工程師

U445

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