地鐵隧道盾構進出洞凍結加固的研究

王超

摘要：城市地鐵網(wǎng)絡線的日益增加，對地鐵隧道構進加固的要求也日趨嚴格和精細。由于地鐵線路的復雜化，地鐵建設環(huán)境的惡劣化，對地鐵隧道構進出洞加固的需求和強度增加也日益增強。本文通過對地鐵隧道構進出洞凍結加固的研究，保障了地鐵構進的穩(wěn)定性和構進結構的安全性，確保了整個地鐵項目的經(jīng)濟效益和工作人員的安全，切實提高了地鐵線路建造的合理性和建設效率，有利于我國鐵道行業(yè)的發(fā)展和進步。

關鍵詞：地鐵隧道構進加固;凍結加固;合理性;建設效率

前言

隨著現(xiàn)代城市的建設速率加快，地鐵成為評判一座城市是否具有經(jīng)濟發(fā)展強勁動力的重要評判標準，越來越多的城市加入城市地鐵建設中。地鐵的出現(xiàn)使得人們的出行效率得到質的提升，客觀上促進了城市的經(jīng)濟發(fā)展。但是，地鐵建設的難易程度與地下結構有關，建設難易程度。不同每個城市的地下結構千姿百態(tài)，結構層次的分明導致地鐵構進方法選擇不同。人工凍結法是利用布置的冷凍管對土壤中的礦物質液體進行冷凝的方法，在海底隧道和地鐵中有著相當?shù)氖褂们闆r。

由于濟南南部山區(qū)以溶巖為主，溶巖較為容易被水侵蝕。本文考慮大明湖段的地鐵隧道建造，由此一般的施工方法無法保證安全性。因此以濟南地鐵大明湖段為例，介紹地鐵隧道構進出洞凍結加固方法，提高隧道結構的穩(wěn)定性。

一.工程概況

本文以工程為實例，選取濟南大明湖段到歷山北路段來說明此方法的優(yōu)越性。該區(qū)間段以大明湖為起點，向東經(jīng)過明湖東路，向北轉入歷山北路。東線里程2.0km，北線里程5.5km。在此區(qū)間內(nèi)，建筑物密集，人員流動較大，地下斷層滲水較為豐富。同時本區(qū)間段起點位于大明湖，地層土壤中水含量較高，終點結束于歷山北路，位于小清河東段。隧道建設中主要出現(xiàn)的問題為水汽含量較多，地層滲水嚴重，嚴重威脅了隧道建設中人員、機器的安全性。

二.地鐵隧道構進出洞凍結加固技術的分析和研究

對于地鐵隧道的加固方法一般有地鐵盾構隧道加固技術和地鐵隧道構進出洞凍結加固技術等方法，相對于不同作業(yè)環(huán)境可以選擇不同方法進行操作為了保障管片的潔凈度和干燥度，需要對斷層滲水進行清理和排除工作，在實際操作過程中需要引入大型抽水機等，會導致實際構進工作強度減小，工程緩慢，一定程度的減緩了人們的出行速度。現(xiàn)階段可以采用地鐵隧道構進出洞凍結技術進行斷層滲水的處理工作，一般采用液氮等進行速凍降溫，一方面可以加固了隧道土壤，使得地鐵建設環(huán)境有了安全保障。

（一）對安全性進行分析

由于對溫度場的忽略，對于不同管片材料在礦物質液體下的耐受能力，決定了地鐵隧道的壽命。在通過液氮處理后，管片環(huán)外側與鹽冰面有直接接觸，可能會有相應的電化學腐蝕。所以在對管片環(huán)外側要以溫度分層進行適應周圍環(huán)境的基礎，通過對鹽水礦物質的分析，計算凍結工程中鹽冰的變化曲線，來設計管片。在實際過程中，由于鹽冰溫度變化造成的溫差對施工安全的影響可以忽略不計。

（二）速凍劑的選擇

由于礦物質溶液凝固點較低，不能使用普通鹽冰降溫。速凍劑開始使用液化氣體，包括液態(tài)氨氣，液態(tài)氮氣等。由于液態(tài)氨氣等生產(chǎn)成本較高，且不具有保護氣體的惰性，故選擇生產(chǎn)成本較低且為惰性氣體的氮氣。由于液氮的溫度一般為-196℃，遠低于礦物質溶液的凝固點。由于隧道洞內(nèi)需要一個穩(wěn)固的環(huán)境，通過使用液氮處理后可以使隧道內(nèi)滲水大范圍消除，并形成穩(wěn)定結構。

（三）對比分析

巖溶土質很容易遭受水的侵蝕，形成礦物質溶液。同時巖溶土質較為容易吸收和儲藏水分，在地鐵隧道作業(yè)過程中十分危險。由于濟南南部具有較多的巖溶山地地貌，本文通過實驗用等量的原狀土和巖溶類巖石土壤進行分析，得到相應的結論。

所選用原狀土和巖溶土顆粒尺寸、目相相同，試驗樣品制作嚴格要求重塑土的制作要求進行重塑，對水進行霧化，將氣霧通過兩組巖石。在等同時間之后計算二者含水率，作為對比，巖溶土顆粒的含水率較高。也就意味著，在凍結過程中，巖溶土顆粒更容易形成凍土結構，因此更具有穩(wěn)定性和可塑性。

通過建立熔巖土凍土層融解模型，解決凍土層的融解導致外管片發(fā)生電化學腐蝕問題。

三.結語

綜上所述，對于地下具有斷層結構而且具有滲水現(xiàn)象的出現(xiàn)的話，需要通過地鐵隧道構進出洞凍結加固技術進行加固工作。濟南大明湖段到歷山北路段含有較多含量的巖溶土，作為最佳的施工方法，該段地鐵隧道凍結技術的使用就顯得十分明確。對于施工過程中液氮的作用和適用范圍來說，由于液氮的廉價和廣泛使用性，速凍劑仍然選擇液氮而不選擇其他液化氣體。同時加固效果相較于其他液化氣體更強，可以作為地鐵隧道構進出洞凍結技術的加固材料，增加了整體地鐵隧道結構的合理性，提高了整體隧道的建設效率，加大隧道施工的整體性能。

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