海-先區間聯絡通道凍結法施工控制要點

（中交路橋建設有限公司，北京 100027）

富水砂層地質條件下，既有雙線盾構隧道開挖聯絡通道風險較大，如果前期地層加固未達到施工要求，開挖過程中會出現漏水、涌水現象，因此，使用安全、合理的地層加固方式尤為重要。常用的地層加固方法有降水、深層攪拌樁、注漿、凍結等，凍結法因其隔水性強、抗滲性好、安全性高、施工方便等優點被廣泛應用。凍土帷幕可根據具體地質環境與施工條件靈活布置和調整，凍結結束后，凍土帷幕融化，對周圍環境不會產生過多影響。凍結法通常被應用于富水地層，地質條件惡劣、施工環境復雜，易造成安全問題。明確凍結法施工關鍵工序、技術控制要點及施工控制措施對今后相關工程實施具有積極意義。

1 工程概況及地質條件

聯絡通道設置在海-先區間DK22+990.317里程處，聯絡通道處隧道中心線間距約為14 m，左、右線均位于直線段。聯絡通道中心埋深約17.5 m，通道頂覆土厚度約為15.5 m，洞身位于（6-3）中砂、（6-4）粗砂地層。勘察期間微承壓水埋深10.8～16.8 m，結構底板埋深為16.6～20.0 m，地下水對區間施工影響較大。

2 凍結帷幕設計

2.1 凍結壁厚度確定

根據其他地區凍土物理力學性質試驗的結果，將凍土強度指標設計為：單軸抗壓σ≥4 MPa，彎折抗拉σ≥1.8 MPa，抗剪σ≥4 MPa（-10 ℃），本文中的指標僅在本研究中使用，凍土是否達到設計值根據凍土的平均溫度判定。根據整體施工設計要求和埋深，聯絡通道凍結壁的有效厚度為2.0 m，平均溫度為T=-10 ℃。

2.2 凍結孔布置

結構模型如圖1所示。

圖1 結構模型

海-先區間凍結孔的布置方式是上仰、近水平、下俯三種角度，均勻布設在聯絡通道附近，凍結孔共設置61個。主線隧道內設置42個，復線隧道內設置19個，設計測溫孔8個（主線2個、復線6個），測溫孔深度2.0～6.5 m，卸壓孔4個，每側隧道各布置2個。

3 凍結施工

3.1 凍結孔施工

凍結孔施工基本工序：定位、開孔→安裝孔口管→安裝孔口裝置→鉆孔→封閉孔底部→測量→打壓試驗。

3.2 積極凍結與維護凍結

鹽水降溫按規范要求進行，不可直接采用低溫鹽水進行降溫。設計積極凍結時間約為45 d，凍結孔單孔流量設置為5～7 m3/h；凍結開始7 d內將鹽水溫度緩慢降至-18 ℃以下；凍結15 d鹽水溫度降至-24 ℃以下；開挖前鹽水溫度應降至-28 ℃以下，且保持去、回路鹽水溫差小于2 ℃。

凍結溫度、鹽水流量或回路溫差不滿足設計要求，應延長凍結時間，并推遲開挖時間。凍結過程中，在每個測溫孔布置3～5個測溫點，每組凍結回路各布設一個測溫點，采用康銅線進行測溫。對凍結區域進行支護作業后可適當升高凍結溫度，進入維護凍結階段，鹽水溫度不高于-25 ℃，施工過程中須保持該區域土體凍結，不可提前結束凍結過程。

4 聯絡通道開挖

4.1 開挖順序

（1）采用全斷面法開挖通道部分土方，并及時進行初期支護。

（2）完成噴射混凝土澆筑后，鋪設防水層，對聯絡通道進行二次襯砌。

4.2 通道施工

（1）開挖。鋼管片拆除后可正式開挖，在開挖過程中，由于采用了凍結法施工，其土體承載能力較強，可進行全斷面一次開挖，在進出聯絡通道端口處斷面較大，應嚴格控制開挖速度和開挖步距，以保證施工安全，減小隧道變形和位移。

（2）初期支護。對聯絡通道進行開挖施工，會破壞土體原有的應力平衡，使其在凍土帷幕上產生附加荷載，開挖會使上部土體產生位移。附加應力和土體位移過大時，會使土帷幕及凍結管產生變形，支護則可減弱這種變形趨勢，提升施工過程的安全性。

（3）噴射混凝土。在聯絡通道開挖完成后需要掛鋼筋網和埋設注漿管，再進行混凝土噴射施工。

（4）防水層施工。防水層施工可保證隧道修建后不會漏水，施工前須對初期支護進行找平操作，施工時在防水材料內外側均鋪設土工布，以保護防水層的完整性。

（5）鋼筋工程。進場鋼筋須有出廠質量證明和試驗報告單等材料，在保證設計規格及力學性能的前提下，鋼筋表面清潔無損傷，無生銹、裂紋、折疊、油漬等，鋼筋端頭須平直無彎曲。

（6）施工縫的設置。聯絡通道施工共設置一條水平施工縫，設置在通道側墻底部300 mm高度，采用3 mm厚鋼板止水帶。施工縫處在繼續澆筑混凝土前，應采取鑿毛、清洗等措施后，再繼續澆筑。

（7）立模。聯絡通道直墻段模板采用木模，采用工字鋼制作的碹骨支撐；拱頂弧線段采用厚度為2 mm的鋼板，采用鋼筋拱架支撐，鋼筋拱架與碹骨采用焊接連接；特殊部位采用1.5 cm木模板。

（8）澆筑施工。混凝土澆筑施工需要自下而上進行，首先澆筑兩端底板，澆筑側墻最后對拱頂進行澆筑。在澆筑混凝土前，預埋各種管件，并固定牢靠。

5 施工控制措施

5.1 開挖構筑質量措施

（1）焊接隧道內鋪設的鋼管片，使其可更好地承載不均勻荷載，增強鋼管片抵抗變形的能力，減小隧道變形。

（2）在隧道中間均勻安裝預應力鋼架，在實際施工過程中，可通過調整各個支架應力的大小控制隧道變形。

（3）聯絡通道開挖構筑施工完成后，凍土墻和結構外壁間會留有孔隙，若不采取措施處理，易引發地面及隧道的大幅沉降。為了解決這一問題，需要預埋注漿管，在施工完成后進行注漿。

（4）施工時應同步進行監測，根據監測的結果掌握地層及隧道的變形規律，以此預測地層隧道的進一步發展情況，指導施工。監測的內容包括地表沉降、隧道變形、通道收斂、凍土的壓力等。

5.2 應急措施

因施工工藝存在缺陷，施工過程中管理缺位，凍結法施工的聯絡通道在二次襯砌結構澆筑完成及融沉注漿結束后，普遍存在滲漏水現象，針對這一問題，在不同施工位置應采取不同的措施進行整治處理。

孔口管及凍結管處發生滲漏水時，在凍結管鉆進施工前，應提前對凍結區域進行隧道管片壁后預注漿；凍結管鉆進施工完成后，及時通過孔口管上預留的注漿孔，向周圍土體壓注水泥漿；冷凍管割除后，采用特制封堵裝置進行凍結管管端封堵。

融沉注漿管處發生滲漏水時，可通過注漿管對凍土進行融沉補償注漿，遵循少量、多次、均勻的原則，對凍土區進行充分足量注漿；在融沉注漿結束、注漿管割除后，采用微膨脹水泥封堵，以保證封堵體的密實。

通道洞口處滲漏水時，可在通道洞口處增設一圈止水鋼板，采用滿焊方式焊接在隧道鋼管片上，使兩者間連接牢固、止水密封效果好，設置止水鋼板可避免影響二次襯砌結構鋼筋的連續性。

通道底板與側墻處滲漏水時，應將施工縫留設在合理位置；施工縫位置安裝長鋼板止水帶或按設計要求安裝止水裝置；澆筑側墻混凝土前，清除已硬化混凝土交界面上的水泥薄膜、松動石子及軟弱混凝土層，并充分濕潤和沖洗干凈；側墻與拱頂混凝土采用泵車壓送方式澆筑，采用振搗設備振動密實，以保證新舊混凝土的緊密結合。

6 結語

文章通過對哈爾濱市軌道交通3號線二期工程海河東路站至先鋒路站區間聯絡通道凍結法施工工法的總結，對比上海、廣州等城市富水砂層凍結法施工的成功案例，分析得出結論。

（1）本次聯絡通道施工采用“凍結法+礦山法”暗挖開挖，先對待開挖土體四周進行凍結孔的布設，在合理選取凍結參數的前提下，使待開挖土體四周形成凍結壁，阻止水流的滲入，加強了圍巖整體穩定性，再采用臺階法開挖聯絡通道。

（2）哈爾濱當地地鐵建設項目施工風險較高，聯絡通道施工多采用凍結法，地鐵相關施工人員應熟練掌握凍結法的核心技術，明確質量控制要點，以指導實際工程施工，保障城市建設效率。