粉細(xì)砂層地鐵區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道冷凍法施工技術(shù)方案設(shè)計(jì)

吳斌

摘 要 針對(duì)位于粉細(xì)砂層中地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工的技術(shù)難點(diǎn)，提出采用冷凍法加固開挖的施工方案。以武漢市地鐵三號(hào)線某區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道為例，設(shè)計(jì)了冷凍法加固的凍結(jié)帷幕厚度、凍結(jié)孔、測(cè)溫孔、卸壓孔等參數(shù)，監(jiān)測(cè)結(jié)果及工程實(shí)踐均表明該方案可行，達(dá)到了良好的加固效果，保障了聯(lián)絡(luò)通道施工安全和周邊建（構(gòu)）筑物的安全。

關(guān)鍵詞 冷凍法 地鐵聯(lián)絡(luò)通道 方案設(shè)計(jì)

相對(duì)于盾構(gòu)區(qū)間隧道施工而言，區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道施工技術(shù)難度更大，施工組織更加困難，對(duì)于地質(zhì)條件較差的工程更是如此。凍結(jié)法利用人工制冷技術(shù)使地層中的水結(jié)冰，將松散含水巖土變成凍土，增加其強(qiáng)度和穩(wěn)定性、隔絕地下水，以便在凍結(jié)壁的保護(hù)下進(jìn)行地下工程掘砌作業(yè)。凍結(jié)法可使凍土達(dá)到巖石般的強(qiáng)度，且凍土帷幕的形狀和強(qiáng)度可視施工現(xiàn)場(chǎng)條件、地質(zhì)條件靈活布置和調(diào)整，竣工時(shí)還可采取強(qiáng)制解凍技術(shù)使其融化，非常適合在含水量大于10%的任何含水、松散、不穩(wěn)定地層使用。本文以武漢市地鐵三號(hào)線宗關(guān)站～雙墩站盾構(gòu)區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道施工為例，對(duì)地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工技術(shù)方案進(jìn)行探討。

1工程概述

1.1區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道概況

武漢市軌道交通三號(hào)線宗關(guān)站～雙墩站盾構(gòu)區(qū)間隧道內(nèi)設(shè)置1個(gè)聯(lián)絡(luò)通道，聯(lián)絡(luò)通道由與隧道鋼管片相連的喇叭口、水平通道和廢水泵房構(gòu)成采用水平凍結(jié)法加固土體，隧道內(nèi)暗挖和構(gòu)筑施工。

該區(qū)間左線線路設(shè)計(jì)起點(diǎn)里程為左DK12+476.177，設(shè)計(jì)終點(diǎn)里程為左DK13+318.200，區(qū)間長(zhǎng)度845.997m（長(zhǎng)鏈3.974m）；右線線路設(shè)計(jì)起點(diǎn)里程為右DK12+476.177，設(shè)計(jì)終點(diǎn)里程DK13+318.200，區(qū)間長(zhǎng)度841.831m（短鏈0.192m）。為了滿足區(qū)間排水和防火疏散的要求，在里程右DK12+850.000（左DK12+846.319）設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道（與排水泵房合建）（見圖1）線中心間距16.2m，頂部埋深約20.4m。主線盾構(gòu)隧道在通道部位設(shè)置特殊襯砌環(huán)。

采用地層凍結(jié)法加固后，聯(lián)絡(luò)通道采用礦山法施工。聯(lián)絡(luò)通道采用全包防水與結(jié)構(gòu)自防水相結(jié)合的方案，采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，初期支護(hù)與二次襯砌間設(shè)全封閉防水隔離層。聯(lián)絡(luò)通道初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)置附加防水層：1.5mm厚的防水卷材+無(wú)紡布保護(hù)層。結(jié)構(gòu)自防水要求初支噴射混凝土抗?jié)B等級(jí)不小于P6、二次襯砌抗?jié)B等級(jí)為P12，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮水壓的影響，結(jié)構(gòu)迎水側(cè)裂縫最大允許寬度為0.2mm，背水側(cè)裂縫最大允許寬度為0.3mm。聯(lián)絡(luò)通道與盾構(gòu)區(qū)間隧道的接頭是防水的薄弱環(huán)節(jié)，聯(lián)絡(luò)通道的二襯結(jié)構(gòu)與管片接頭處設(shè)置遇水膨脹橡膠止水條。

1.2 工程地質(zhì)條件

宗關(guān)站～雙墩站區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道段地貌形態(tài)屬漢口堆積平原區(qū)長(zhǎng)江Ⅰ級(jí)階地，地形平坦，地面高程23～25m，地層由全新統(tǒng)粘性土、砂性土及砂卵石層構(gòu)成。聯(lián)絡(luò)通道和泵房所在土層主要為粉細(xì)砂層。

2區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道施工凍結(jié)加固方案設(shè)計(jì)

聯(lián)絡(luò)通道開挖前，預(yù)先對(duì)周邊土體進(jìn)行冷凍法加固，然后拆除洞門鋼管片，采用礦山法人工開挖。

2.1凍結(jié)帷幕厚度

凍結(jié)帷幕如圖2所示。根據(jù)計(jì)算結(jié)果及工程經(jīng)驗(yàn)，區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)帷幕厚度設(shè)計(jì)為2.0m。

設(shè)計(jì)凍結(jié)壁平均溫度不大于-10℃。依據(jù)聯(lián)絡(luò)通道位置相應(yīng)土層的凍土試驗(yàn)報(bào)告，地層凍土參數(shù)（-10℃凍土強(qiáng)度的設(shè)計(jì)指標(biāo)）為：?jiǎn)屋S抗壓不小于3.7MPa，彎折抗拉不小于3.2MPa，抗剪不小于2.0MPa。

在與管片膠合處凍結(jié)帷幕平均溫度為-5℃（如圖2）。

2.2凍結(jié)孔布置

凍結(jié)孔采取從上、下行線隧道兩側(cè)布孔的布置方式。布置凍結(jié)孔總數(shù)67個(gè)，在通道中部設(shè)置4個(gè)穿透孔，供對(duì)側(cè)隧道凍結(jié)孔和冷凍排管需冷用。另在凍結(jié)站對(duì)側(cè)隧道上沿凍結(jié)壁敷設(shè)5排冷凍排管，以加強(qiáng)對(duì)管片處的保溫效果。

技術(shù)參數(shù)：（1）凍結(jié)管用€%O89€？mm 20#低碳鋼無(wú)縫鋼管，凍結(jié)管耐壓不低于0.8Mpa，并且不低于凍結(jié)工作面鹽水壓力的1.5倍。（2）凍結(jié)孔的開孔位置誤差不大于100mm，應(yīng)避開管片接縫、螺栓、主筋和鋼管片肋板。凍結(jié)孔最大允許偏斜不大于150mm。（3）凍結(jié)管接頭采用螺紋加焊接，抗拉強(qiáng)度不低于母管的80%。（4）凍結(jié)孔有效深度不小于凍結(jié)孔設(shè)計(jì)深度。凍結(jié)管管頭碰到凍結(jié)站對(duì)側(cè)管片的凍結(jié)孔，不能循環(huán)鹽水的管頭長(zhǎng)度不得大于150mm。（5）冷凍排管采用€%O45€？mm無(wú)縫鋼管。

2.3測(cè)溫孔布置

測(cè)溫孔目的主要是測(cè)量?jī)鼋Y(jié)帷幕范圍不同部位的溫度發(fā)展?fàn)顩r，以便綜合采用相應(yīng)控制措施，確保施工的安全。本項(xiàng)目共布置8個(gè)測(cè)溫孔。

測(cè)溫孔技術(shù)參數(shù)：（1）測(cè)溫管選用淺孔€HT32€？、深孔€HT89€？（4m以上的測(cè)溫孔用）的鋼管；（2）測(cè)溫管長(zhǎng)度每個(gè)2～6m不等；（3）管前端焊接密封，確保管內(nèi)不得滲水。

2.4卸壓孔布置

各通道在凍結(jié)帷幕封閉區(qū)域內(nèi)布置4個(gè)卸壓孔，上、下行線各2個(gè)。

卸壓孔技術(shù)參數(shù)：（1）卸壓管管材同凍結(jié)管。規(guī)格選用 €%O89€？mm的鋼管。（2） 長(zhǎng)度2m。

在卸壓孔上安裝壓力表，可以很直觀的監(jiān)測(cè)凍結(jié)帷幕內(nèi)的壓力變化情況，通過每日觀測(cè)，及時(shí)判斷凍結(jié)帷幕的形成，并可直接釋放凍脹壓力。

卸壓管長(zhǎng)度2m，管前端開口，進(jìn)入土體段管壁上鉆若干孔，呈梅花狀分布，以確保凍結(jié)帷幕內(nèi)的壓力有效傳遞。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)武漢市軌道交通三號(hào)線宗關(guān)站～雙墩站盾構(gòu)區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，施工期各監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)處于可控范圍，工程開挖施工順利，表明凍結(jié)加固施工方案合理可行。本文參數(shù)可供類似工程參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃向陽(yáng).復(fù)雜地質(zhì)條件下凍結(jié)法施工技術(shù)的應(yīng)用[J].市政技術(shù)，2016（S1）：103-105+109.

[2] 張永煥，譚瑞.凍結(jié)法在富水圓礫層地鐵聯(lián)絡(luò)通道中的應(yīng)用[J].綠色環(huán)保建材，2017（04）：214+216.

[3] 曹化春.地鐵聯(lián)絡(luò)通道水平凍結(jié)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析[J].建井技術(shù)，2016（04）：54-58.endprint