凍結(jié)法地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險事故原因分析

侯獻(xiàn)語 趙芳芳

摘 要：本文根據(jù)凍結(jié)法不同施工階段的主要風(fēng)險，從風(fēng)險事故發(fā)生機(jī)理的角度，分析風(fēng)險發(fā)生的原因，為風(fēng)險控制措施的制定提供一定的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：聯(lián)絡(luò)通道；凍結(jié)法；風(fēng)險原因

1 概述

地鐵聯(lián)絡(luò)通道一般位于地鐵上、下行隧道的中間，常常和集水井、排水泵設(shè)置在一起，具有疏散乘客的作用。聯(lián)絡(luò)通道施工是地鐵施工過程中必不可少的一道工序，施工難度非常大，尤其是在富水的軟土地層中，施工中還存在著坍塌、透水的施工危險。施工風(fēng)險一旦發(fā)生，必會造成一定的材料、工期和質(zhì)量方面的損失，甚至人員傷亡的嚴(yán)重后果。本文主要對凍結(jié)法地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工過程中的主要風(fēng)險的發(fā)生原因進(jìn)行詳細(xì)的分析。

2 凍結(jié)法不同施工階段風(fēng)險原因分析

2.1 凍結(jié)管施工階段風(fēng)險原因分析

（1）涌水 涌砂風(fēng)險原因。凍結(jié)管鉆孔時，如土層中的承壓水隔水層被擊穿， 由于地層壓力大，容易引起涌水噴砂；由于孔口密封裝量失效，鉆孔結(jié)束后，未對凍結(jié)管與孔口管之間的環(huán)形間隙進(jìn)行雙液注漿封堵，或者拆除密封裝置前未對凍結(jié)管與孔口管之間的環(huán)形間隙進(jìn)行密封焊接，均會引起涌水涌砂；發(fā)現(xiàn)涌水噴砂時，如處理不及時，會構(gòu)成風(fēng)險很高的施工險情。

（2）管片損傷風(fēng)險原因。凍結(jié)管施工中，在管片上鉆孔時由于設(shè)計或工人操作不當(dāng)，對管片造成一定損傷，特別是混凝土管片，會切斷管片內(nèi)的主筋，導(dǎo)致混凝土開裂，甚至圍護(hù)結(jié)構(gòu)破壞。

（3）凍結(jié)管偏斜風(fēng)險原因。凍結(jié)管在施工過程中不可避免會引起偏斜或鉆孔精度不夠，易造成凍結(jié)帷幕交圈延誤。

（4）孔口密封裝置脫落風(fēng)險原因。當(dāng)孔口管缺少植筋、膨脹螺栓與管片連接，或連接數(shù)目太少，或錨固深度不夠，孔口管魚鱗扣沒有纏繞麻絲并擠緊，孔口裝置脫落一般都會引起涌水、涌沙。

2.2 積極凍結(jié)施工風(fēng)險原因分析

（1）冷凍機(jī)故障風(fēng)險原因。凍結(jié)期間由于冷凍機(jī)故障，沒有及時發(fā)現(xiàn)和采取相應(yīng)措施，會造成凍結(jié)帷幕薄弱，影響凍結(jié)效果甚至發(fā)生險情。

（2）凍結(jié)管斷裂風(fēng)險原因。凍結(jié)管螺紋接頭壁厚厚薄不一，接頭焊縫質(zhì)量缺陷和凍結(jié)管彎曲，導(dǎo)致凍結(jié)管開裂；由于地層復(fù)雜，凍脹率不同產(chǎn)生凍脹引起凍結(jié)管斷裂；凍脹過度，泄壓孔失效，凍結(jié)帷幕變形過大導(dǎo)致凍結(jié)管斷裂；凍結(jié)管在凍結(jié)應(yīng)力作用下會產(chǎn)生過大蠕變，引起凍結(jié)管斷裂。凍結(jié)管斷裂后，鹽水流失到地層，會照成局部凍結(jié)壁化凍，嚴(yán)重時構(gòu)成凍結(jié)失敗。

（3）凍結(jié)區(qū)域隧道收斂變形大風(fēng)險原因。凍結(jié)過程中隨著低溫鹽水的循環(huán)，土體溫度下降，將產(chǎn)生一定的凍脹。當(dāng)凍結(jié)壁交圈形成一個封閉體后，凍脹將加劇，如果不采取措施，凍脹力的作用容易引起隧道管片變形。

（4）凍結(jié)壁不均勻，凍結(jié)效果不好風(fēng)險原因。由于凍結(jié)管存在氣堵等原因?qū)е卵h(huán)不暢，各部分凍結(jié)發(fā)展速度不平衡、造成局部的凍土帷幕強(qiáng)度不夠、凍結(jié)壁不均勻；凍結(jié)管冷凍液的串聯(lián)太多或太長，會造成端點的冷量不夠而形成局部凍結(jié)土的失效；凍結(jié)土體周圍有暗流水流過，或抽水現(xiàn)象，因水的流動造成凍結(jié)冷量的損失，引起凍結(jié)帷幕出現(xiàn)薄弱點；主體隧道內(nèi)空氣流動大，溫度相對凍土較高，管片表面散熱較快，凍土帷幕與管片界面之間由于凍土強(qiáng)度不足造成薄弱點。由于以上原因?qū)е聝鼋Y(jié)帷幕存在薄弱點，可能會發(fā)生流水、流泥砂現(xiàn)象，構(gòu)成工程風(fēng)險。

2.3 開挖構(gòu)筑施工風(fēng)險原因分析

（1）凍結(jié)帷幕收斂變形大風(fēng)險原因。由于在積極凍結(jié)期間，凍結(jié)時間過長，使通道完全凍實，或卸壓孔失去作用，當(dāng)通道部分開挖后應(yīng)力釋放，引起凍結(jié)帷幕變形；凍結(jié)帷幕本身厚度或者強(qiáng)度不足，開挖引起變形；開挖過程中， 存在超挖現(xiàn)象嚴(yán)重， 削弱了凍結(jié)帷幕厚度；開挖中線偏離嚴(yán)重；開挖步距太長， 并未進(jìn)行及時支護(hù)。以上原因?qū)е麻_挖通道收斂變形大或失穩(wěn)風(fēng)險。

（2）凍結(jié)帷幕透水風(fēng)險原因。凍結(jié)帷幕由于存在薄弱部分，一旦發(fā)生透水，將會導(dǎo)致涌水噴砂現(xiàn)象，如處理不及時造成滲漏發(fā)展，從而影響凍結(jié)壁的穩(wěn)定性，或直接構(gòu)成工程事故。

（3）拆模過早風(fēng)險。聯(lián)絡(luò)通道襯砌施工時，如混凝土拆模過早，會導(dǎo)致混凝土襯砌產(chǎn)生裂縫，從而滲漏水，輕則影響下一步施工，嚴(yán)重將影響在運(yùn)營階段聯(lián)絡(luò)通道和主體隧道的穩(wěn)定和安全。

（4）開挖時停止凍結(jié)較長風(fēng)險。開挖期間停止凍結(jié)24小時內(nèi)一般無太大問題，超過24小時，會導(dǎo)致凍土帷幕惡化，需采取進(jìn)一步措施對開挖面進(jìn)行保護(hù)，或采取其他措施保持凍土的溫度避免凍土體化凍變形。

（5）地層缺陷風(fēng)險。該風(fēng)險是指土層中可能存在沼氣包和水窩等地層缺陷，會導(dǎo)致凍土帷幕中形成空洞或冰體，造成凍土帷幕的局部缺陷，開挖時由于凍土帷幕“天窗”導(dǎo)致透水事故的發(fā)生，從而引起開挖施工困難，開挖時間延長，施工工序復(fù)雜。

（6）管片失穩(wěn)風(fēng)險原因。由于開挖前拆除部分管片，使管片環(huán)喪失完整性，造成主體隧道開口處出現(xiàn)較大應(yīng)力集中，導(dǎo)致管片的變形過大甚至失穩(wěn)。

2.4 融沉注漿施工風(fēng)險原因分析

（1）凍脹原因。水結(jié)冰后體積增大 9%，凍結(jié)土體產(chǎn)生凍脹現(xiàn)象，對周圍土體產(chǎn)生壓力，即為凍脹力。土層凍結(jié)時會引起水分向凍結(jié)面遷移，隨著水分不斷遷移，冰的體積會不斷增加，凍脹量也會不斷增加，當(dāng)然凍脹力也會不斷增加，由于凍脹力會導(dǎo)致地面隆起。

（2）融沉原因。凍土融沉的一個原因是凍結(jié)施工完成后，凍結(jié)土體溫度升高，凍土融化，冰融化成水，體積縮小，構(gòu)成了融化沉降。另一個原因是由于凍土中低溫鹽水產(chǎn)生冰晶時的劈裂作用，以及凍結(jié)過程中發(fā)生的復(fù)雜物理化學(xué)過程，使土體的滲透性顯著增加，在融解過程中容易造成水分流失，故土體在重力和上覆荷載壓力的作用下要產(chǎn)生排水固結(jié)沉降，由于這兩個原因?qū)?dǎo)致地面及地上建筑物的沉降，導(dǎo)致地下管線發(fā)生斷裂。

（3）涌砂冒泥風(fēng)險原因。在粉砂地層中，如聯(lián)絡(luò)通道開挖構(gòu)筑完成后，各個凍結(jié)管同時停凍，并未及時割除凍結(jié)管，由于凍土的融化，將會導(dǎo)致割除凍結(jié)管時出現(xiàn)涌砂冒泥風(fēng)險。

3 結(jié)論

本文分別針對地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工過程中的凍結(jié)管施工、積極凍結(jié)、開挖構(gòu)筑和融沉注漿四個階段的各種易發(fā)風(fēng)險，從風(fēng)險事故發(fā)生機(jī)理的角度，分析了各種風(fēng)險發(fā)生的原因，為風(fēng)險控制措施的制定提供了一定的工程依據(jù)，進(jìn)而達(dá)到降低風(fēng)險的目的，對工程的順利進(jìn)行具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

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