地鐵盾構區間聯絡通道施工難點及對策

摘要：盾構區間聯絡通道施工作為地鐵工程施工中較為關鍵的一部分，施工難度較大，安全風險較高，若未能有效處理，很容易造成嚴重的安全事故，對工程建設及施工人員的生命安全均具有較大危害。為了確保整個工程建設質量符合規定要求，必須對施工中的難點采取一定措施。

關鍵詞：地鐵工程；盾構區間；聯絡通道施工；難點控制

0" "引言

盾構區間聯絡通道施工作為地鐵工程施工中較為關鍵的一部分，施工難度較大，安全風險較高，若未能有效處理，很容易造成嚴重的安全事故。本文結合沈陽地鐵四號線工程上園路站至北大營街站區間聯絡通道工程施工經驗，針對工程基本情況與周邊地質條件，闡述盾構區間聯絡通道的施工流程及難點控制，并提出相應的對策，為進一步提升地鐵工程的建設質量提供支持。

1" "工程概況

1.1" " 工程基本情況

沈陽地鐵四號線工程上園路站至北大營街站區間在里程右DK7+833.000（左DK7+831.203）設一處聯絡通道兼泵房。聯絡通道凈寬2.5m，最大凈高2.75m，泵房凈尺寸為2.5m×3.66m×2.2m，復合襯砌。聯絡通道施工時，以臺階法為主，以提升掌子面的穩定性。

挖掘過程中，由于地下空間有限，因而利用人工挖掘，每階臺階長度適中，一般控制在2.5±0.5m。挖掘后，以C25網噴射混凝土為主要材料，構建出250mm的初襯，然后以C40P10模筑防水鋼筋混凝土為主要材料，構建出300mm的二襯。聯絡通道施工過程中，盡量控制進尺長度，構建較強的支護，并在最短時間內封閉成環，防止周圍土體出現形變的問題。此外，施工時利用先進的信息化技術手段對施工現場予以監測，準確了解地表沉降等問題，為保證整個工程的施工質量提供支持。

1.2nbsp; " 地質條件

施工前，為了確保整個工程順利建設，對工程所處區域的地質條件進行了勘察。通過勘察可以發現，該區域土質共由3層構成，由上至下依次為：人工填土層，厚度在2.8～3.4m范圍內；第四系全新統沖洪積層，厚度在4.0～21.9m；第四系上更新統沖洪積層，厚度在5.4～23.0m。其中，地鐵盾構區間聯絡通道主要位于礫砂層。具體如表1所示。

2" "地鐵盾構區間聯絡通道施工流程及難點控制

2.1" " 冷凍法加固

本工程施工時，主要選擇冷凍法加固技術，即在施工之前，通過人工制冷的方式對工程現場的水分進行處理，使得水分完全凍結，以提升土體的穩定性，為襯砌的構建其后續其他環節的建設提供支持。

2.1.1" "凍結帷幕施工

本工程聯絡通道的結構斷面采用的是拱形界面，具有較強的受力性能。同時，運用有限元法進行凍土帷幕的受力分析與變形計算。從計算結果可以看出，計算的應力值遠小于強度值，凍土帷幕的總體承載能力足夠。凍土帷幕內側局部存在應力集中，但是范圍很小，較為安全。最后通過超靜定力計算的方式，推導出通道結構的彎矩、軸力，及截面的剪應力、拉應力與壓應力[1]。聯絡通道及泵房設計采用厚凍結帷幕，厚度為2.2m，平均溫度-10℃即可滿足施工要求。

2.1.2" "孔洞施工

帷幕建設完成后，需要從上仰、下俯、近水平3個角度出發，在現場適當位置處，構建出多個凍結孔（其中凍結孔70個，穿透孔4個），用于冷凍排管供冷和右線凍結孔鹽水循環。與此同時，在施工現場內，均勻鉆取出8個大小適中的測溫孔，分別布置在通道內外和兩側隧道內。其中冷凍站側布置2個，冷凍站對側隧道布置6個，深度2～6m。泄壓孔布置4個，布置在凍結帷幕中間，左、右線各2個，深度均為4m。若某區域凍結效果較差，可在該區域增設一個測溫孔，通過該孔洞對土質內部溫度予以檢測，以了解土質凍結效果，為后續施工提供保障。

構建泄壓孔主要用于卸除由于水分凍結而使土質內部產生的應力，以使凍結層更加穩定。其中，在帷幕兩側邊緣，對稱構建兩個孔洞，并在泄壓孔內，固定壓力檢測表。施工時先施工透孔，根據穿透孔的偏差，進一步調整有關的鉆進參數。之后根據聯絡通道施工的孔位，采用由上向下的順序進行施工以防止因下層凍結孔施工而引起上部地層擾動，降低鉆孔施工時的事故發生率。

對于本工程的聯絡通道來說，土層以礫砂層為主，因而在鉆孔時很容易出現涌水等問題，影響地下施工的安全性。為了防止這一問題的出現，施工人員必須嚴格遵循設計方案鉆孔。鉆孔深度方面，應保證管片具有超過50mm的保護層，防止承壓水穿過管片引發滲漏水問題。

鉆孔前，以膨脹螺絲為主要工具，將孔口處的管道予以加固，并在適當位置處，安裝防噴元件。鉆孔過程中，若出現滲漏水問題，應立即予以封堵，以免問題進一步擴大。每鉆進2m左右，均要對鉆進放線予以測量，判斷鉆孔是否垂直。若鉆孔傾斜度超過規定標準，則應對鉆機方向予以調節，以確保孔洞垂直度符合要求，并繼續鉆孔。鉆孔傾斜度應低于150mm，兩孔間的距離控制在1050mm以內，若間距大于該數值，應在兩孔的中間位置增加一孔[2]。確保凍結管長度符合要求，傾斜在規定范圍內后，開展打壓試漏試驗，判斷孔洞是否合格。若不合格，則應將管道拔出，并重新打孔，直到符合要求為止。

2.2" " 凍結施工工藝

2.2.1" "確定制冷量

孔洞施工結束后，應開展凍結施工。施工時，為了確保軟弱土質的冷凍效果，應確定出最佳的制冷量，其公式如下：

Q=1.3π×d×H×K （1）

其中，H表示凍結層的長度；d表示所選管道的直徑；K表示所選管道的散熱常數[3]。

對于本工程來說，根據工程現場各項闡述，可推導出最佳的制冷量為47145kcal/h，由此選擇出相應的制冷系統。本工程制冷系統具體參數如表2所示。

2.2.2" "管路施工

確定出制冷系統后，則應開展管路施工。凍結管方面，選取直徑為89mm、壁厚為8mm由20#低碳鋼制成的無縫鋼管，管道長度有兩種規格，分別為1m與1.5m。相鄰兩管道間，通過絲扣連接到一起，管道總長度為650m。測溫管方面，選取直徑為32mm、壁厚3mm由20#低碳鋼制成的無縫鋼管。在供液管方面，選擇直徑為45mm、壁厚3mm由20#低碳鋼制成的無縫鋼管，通過焊接的方式，將相鄰兩管道連接到一起。

在冷卻水循環與鹽水管路內部適當位置，固定溫度、壓力測量儀器，用于檢測管道內部情況，以便及時發現管道出現的異常問題。鹽水管鋪設前，對其表面雜質、油漬予以清洗，清洗干凈后在其外圍包裹一層保溫板，以減少管道熱量的散失。在冷凍系統各類管道外部，也應包裹一層棉布，用于管道保溫。通道兩側管片采用的是PEF管，并在凍結帷幕范圍內，作出相應的隔熱保溫處理，以加強對帷幕的保護，提升管片與帷幕的粘結效果[4]。

2.2.3" "積極凍結與維護凍結

所謂的積極凍結，指的是利用準備好的冷凍系統，向土層中給予一定的冷氣，以促進土質冷凍的速度。在預定要求時間內，將鹽水溫度降低至設計溫度。通過室內實驗，結合以往多年的工作經驗可知，鹽水凍結的溫度較低，通常處于-28℃。為了保證都鹽水的凍結效果，設備溫度參數應略低于鹽水凍結溫度。本工程設定溫度為-30℃，處理時間設定成50d。待鹽水完全凍結后，應開展維護凍結工作，即通過對設備參數的調節，停止向土層施加冷氣。

2.2.4" "凍結施工難點及控制對策

凍結時，嚴格按照預期要求設定冷凍溫度參數，且管路輸出與返回的冷氣之間，溫差應控制在2℃以內。定期對管道內的檢測數值予以觀察，準確判斷管道內部溫度情況，及時發現異常，并采取相應的方式進行處理，以保證土質的冷凍效果。

冷凍施工時可能出現凍脹變形的問題，導致地面明顯凸起，嚴重情況下甚至會使管道破裂，對后續施工造成巨大影響。造成這一問題的主要原因包括：土層特性完全不同，膨脹性略有差異；凍結管固定時，焊接不牢固；鉆孔傾斜度不符合要求；冷凍站工作異常等[5]。所以在施工時，不僅要注重孔洞的鉆取質量，加強管道的焊接等，而且還要合理對土層予以處理。當出現該問題后，應立即將水閥關閉，中斷鹽水的傳送，并對管道予以檢查，確定問題點，進而予以相應的修復。待問題解決后，再重新將水閥打開。

2.3" " 通道挖掘

通道挖掘前應開展水密試驗，并在適當位置處，固定適當規格的安全門，以此當作緊急措施。在施工現場，準備適量的液氮罐，放置應急沙包，用于應對一些突發事件。配備功率足夠的電機，以確保挖掘作業時可連續進行[6]。挖掘過程中，選擇短段短砌施工工藝，分區分層施工，每段長度控制在0.3～0.5m范圍內，每段施工結束后，均要構建臨時支護。在金屬棚與凍土之間，放置適當厚度的木板。前3個區域施工結束后，在金屬架的上部，噴灌一層C25素混凝土，厚度為250mm，以此對水分進行阻隔。

2.4" " 融沉施工

待凍結1周左右，且混凝土強度超過設計方案的70%后，開展最后的融沉施工。先充填注漿，用于提升襯砌強度，并控制凍結壁的形變量，防止襯砌出現透水的問題。漿液采用水泥漿，相對于靜水壓力來說注漿壓力略低，且在集水井區域，應將壓力控制在0.1MPa以內，由下到上注漿。上層孔洞返漿后，中斷下層注漿操作。然后進行融沉注漿，一邊注漿，一邊對施工區域予以監測，以保證注漿質量。注漿過程中，壓力控制在0.5MPa，灌漿順序為“底板—側墻—拱頂”[7]。若發現地層凸起2mm，應停止注漿操作。

3" "結語

綜上所述，地鐵盾構區間聯絡通道施工時，為了保證冷凍施工質量，為后續施工做好準備，需要對孔洞施工、凍結施工、通道挖掘、融沉施工等流程具有高度重視，根據各工序的難點與常見問題，制定出合理的處理方法，以保證整個施工活動順利進行。

參考文獻

[1] 張凱.盾構隧道聯絡通道凍結法施工的地層變形規律研究：以深州市地鐵12號線科技館站：海上田園東站區間為例[J].工程技術研究，2022，7（2）;21-22.

[2] 趙軍，王海亮，肖景鑫.地鐵隧道盾構區間聯絡通道弱爆破開挖技術[J].山西建筑，2021，47（10）;130-132

[3] 夏智強.成都地鐵富水砂卵石地層盾構區間聯絡通道關鍵施工技術研究[J].中國高新科技，2021，17（5）;73-74.

[4] 萬小飛，高振.北京地鐵富水砂層中盾構區間聯絡通道水平凍結施工技術[J].特種結構，2021，38（1）;97-101+123.

[5] 黃鑫琢，龍國俊.深埋軟土盾構區間聯絡通道風險控制技術[J].中國建設信息化，2020，3（10）;62-63.

[6] 張嬌.石家莊地鐵盾構區間聯絡通道施工分析：以銅陵職業技術學院為例[J].延安職業技術學院學報，2019，33（4）;103-105.

[7] 牛俊濤.軟土地區盾構區間聯絡通道施工對上方鐵路影響[J].天津建設科技，2019，29（2）;47-49.