雷宇

摘 ?要：隨著經濟的快速發展，城市交通的壓力越來越大，城市軌道交通已成為解決交通擁堵的主要選擇。橫通道的施工方案通常采用礦山法，由于地鐵施工大多在市中心進行，對施工場地、環境、噪聲等要求較高，因此，選用合適的土體加固方法較為重要。凍結法具有凝固均勻、強度高、防水效果好、地層適應性強、環境污染小等特點，近年來已廣泛用于地鐵區間橫通道及端部加固工程。該研究主要采用凍結法加固橫通道地層，提升了施工效率，解決了以往存在的問題，具有較好的應用價值。

關鍵詞：地鐵;暗挖風道;凍結施工技術

引言

地鐵施工一般采用盾構、暗挖等施工方法，但是當遇到破碎帶或者穿越富水地層時，則可以采用特殊施工方法——凍結法來完成不良土層的加固，實現圍巖的穩定。近年來隨著地鐵施工數量的增多，所遇地層條件變得紛繁復雜，凍結法施工的數量也隨之增多，地鐵隧道凍結暗挖隧道技術得到了越來越多的應用。凍結暗挖法施工技術安全可靠、經濟合理，尤其對于面積大、開挖深的基坑工程和部分埋深深、跨度小的拱形聯絡通道，應用尤其廣泛。

1凍結法原理及優勢

1.1凍結法原理

采用凍結法加固的原理是將低溫介質加入至需加固的土體中，讓地層水顆粒凍結凝固成封閉而連續的凍土，使地層形成有一定強度的冰墻，即提高優化原有地層的力學參數，如抗剪強度、抗壓強度和穩定性等。凍結法既有加固地層的作用，同時也可以形成止水帷幕，使施工在封閉的凍結層內完全、穩定、高效的開展。

1.2凍結法施工技術的優勢

（1）凍結施工技術可用于含水量超過10%的松散、不穩定的地層，可以有效分離地下水。（2）凍土帷幕形狀和強度可根據施工現場條件靈活調整，地質條件靈活，凍土強度可達5～10MPa，能夠有效提高工作效率。（3）凍結法不污染周圍環境，具有環保性，異物引起的噪聲較少。凍結完成后，凍結的土壤墻逐漸融化，不影響建筑物周圍的地下結構。（4）將凍結施工用于樁基礎施工或其他工序并行工作，可有效縮短施工周期。

2凍結施工技術介紹

2.1凍結孔施工

施工前，根據凍結孔的位置打孔，以進行測量和放置，孔位置偏差應不大于100mm。凍結孔應使用管道鉆至設計深度，開挖區域外，孔之間的最大距離不超過1.3m，凍結孔最大偏轉值不可超過150mm，使用經緯儀測量方位角和傾斜角。使用金剛石空心鉆在管段鉆上鉆取Φ120mm的孔，并確保混凝土層穿透距離不超過100mm。插入Φ121×5mm的節流孔管，使用膨脹螺栓將其固定在管件上，安裝1個球閥，在節流孔管的法蘭附近預留1個灌漿孔，安裝前安裝孔密封和防噴裝置。確認安裝正確后，使用鉆頭在剩余的混凝土墻、保護層上鉆孔。

2.2積極凍結

制冷設備安裝完成后，進行設備調試，當壓力、溫度和其他參數恢復正常時，能夠主動凍結。碎冰篩的冷卻速度較慢，通常需要7-10d才能降至-20℃，碎冰篩的冷卻速度應保持在0.5～1.0℃/d。凍土帷幕厚度約38d左右可達到設計要求。在積極凍結期間，鹽水溫度應控制在-30～28℃之間。

2.3維持凍結

（1）在連接通道的鋼管上鉆一個孔，敷設一根小管進行灌漿。（2）從連接通道上取下鋼管，在隧道入口處支撐第一個鋼架。（3）挖掘0.5m。（4）將第二個鋼框架支撐在初始支撐上使用，覆蓋混凝土，敷嚴隧道面。（5）圓形開挖，逐漸完成連接通道的開挖工作。（6）懸掛防水板并支撐模具遵循連接通道拱、墻和底板的第二層襯砌。（7）將廢水泵房的土方挖入地面，對廢水泵房的底部進行初步支撐。（8）噴射混凝土后蓋。（9）懸掛防水板和支撐架泡沫材料倒入廢水泵房的第二層襯砌混凝土，在兩個襯砌接頭之間安裝膨脹止水器。（10）挖掘連接通道前，拆除連接通道門中的鋼管段，須在屏蔽通道中安裝預應力支架，防止因突然的力變化，導致屏蔽段損壞。開挖連接通道和廢水泵房后，應安裝安全緊急門，在廢水泵房改造的頂部安裝安全緊急蓋。挖掘連接通道和廢水泵房時，須定期觀察冷卻篩的變形和溫度變化。

3工程概況

某市軌道交通7號線一期工程香港路站至三陽路站區間聯絡通道兼泵房施工方案如下：區間線路從位于香港路與建設大道交叉口的香港路站以上下重疊隧道方式出來后，以半徑為340m（左線350m）的曲線下穿移動通訊器材公司、司法局干警公寓等數棟1-6層房屋后，到達澳門路，然后沿澳門路向東到達三陽路站。目前聯絡通道凈空根據人員疏散條件確定，通道寬度為2.5m，其中聯絡通道斜通道寬度為1.5m。聯絡通道采用礦山法施工，為復合式襯砌結構。線間距為12.67-12.87m，設計采用凍結法加固，隨后采用礦山法施工“Z”字形聯絡通道兼泵房。本區間聯絡通道及泵房所處地層中含有承壓水，為保證盾構管片拆除開洞及通道施工的安全，在聯絡通道及泵房施工前，需先進行地層加固。聯絡通道所處地層為長江一級階地，周邊分布有建構筑物及管線。因聯道通道加固受地面條件限制及埋深較大，因此擬采用洞內凍結法施工。

4凍結設計施工方案

4.1施工順序及臨時支護

地鐵車站風道結構施工順序分別為：先施工兩側明挖基坑，基坑施工完畢后，對基坑一側的結構進行外擴處理，同時底板也向下擴2.5-3m，在基坑內部外擴一側打設凍結孔。采用工法施工暗挖隧道，按照分區域開挖的原則。由于聯絡通道的斷面寬度不同，加上地質條件較差，在施工時分為上、下兩層施工，每層分為3個區域。較窄的通道采用上下兩側+每層2個區域施工。每次縱深開挖，便立即支護30#工字鋼型鋼支架，然后掛網噴射C25混凝土（厚度35cm）對斷面進行全斷面的加固處理。并在型鋼支架背后墊5cm厚木板，用高強度砂漿充填密實木板與凍結帷幕之間的空隙。

4.2凍結孔及管棚設計

出入口風道周邊兩側及底部各布置兩排凍結孔，排距1m，凍結孔距離初期支護外側1m，孔間間距為0.7m，呈梅花型布置。凍結孔壁厚度設計為3m，按水平角度布置。此外，由于出入口風道結構高度較大，為加強結構兩側凍結效果，在中部加設一排橫向凍結孔。出入口風道共設置凍結孔98個，管棚采用型號為108mm×8mm的鋼花管，間距300mm，管棚穿越封堵墻0.6m，在封堵墻外側用H型鋼支架對管棚進行支托，凍結孔及管棚布置。

5后續施工注意事項

（1）設備運轉：設備定期保養維護，保證備用機組正常使用，認真分析凍結系統運轉數據，發現異常及時處理。（2）土層測溫：根據每日測溫數據，結合測溫孔的位置判斷測點溫度數據是否有異常，如有異常立即排查。（3）人員巡視：實行24h站內值班，工區主管和技術人員每天對凍結施工面進行巡查巡視，發現異常立即整改。（4）文明施工：保證現場施工達到標準化施工條件。

6施工監測

風道凍結施工開始一個月（31天）時，凍結管形成凍結壁，平均溫度在-11.5℃。隨后在45天時溫度降到-12.6℃，之后溫度再次降低，在開始的54天后達到-14.1℃，保持了凍結管的低溫穩定運行。在凍結開始后的31天、45天、54天，凍結壁的最小厚度分別達到2.2m、3.3m和3.7m，且整個凍結施工期間均為出現突水現象。監測數據表明，該地鐵車站風道結構凍結施工有效的確保了聯通通道的順利實施。

結束語

本文通過工程案例闡述凍結法技術在地鐵的修建過程中的應用，表明在松軟含水地層尤其是地下水極豐富的風化地層中，采用凍結法具有可行性。

參考文獻

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