地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法關(guān)鍵工序施工技術(shù)

李睿 （天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司 天津300051）

0 引言

凍結(jié)法施工技術(shù)在國(guó)際上被廣泛應(yīng)用于城市建設(shè)和煤礦建設(shè)，同時(shí)目前還被應(yīng)用在城市地鐵工程施工中。根據(jù)地鐵工程特點(diǎn)，凍結(jié)法多用于地鐵聯(lián)絡(luò)通道、盾構(gòu)洞門加固等工程部位。本文以天津地鐵2號(hào)線翠阜新村站～沙柳路站聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)施工為例，重點(diǎn)闡述了凍結(jié)法施工關(guān)鍵工序的施工技術(shù)措施。

1 工程概況

翠阜新村站～沙柳路站地下區(qū)間隧道從翠阜新村站開始，沿衛(wèi)國(guó)道至沙柳路站。區(qū)段內(nèi)設(shè)兩座區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道。其中1#聯(lián)絡(luò)通道處地面標(biāo)高約為2.2 m，左、右線隧道中心標(biāo)高分別為-15.171 m、-15.170 m，2#聯(lián)絡(luò)通道處地面標(biāo)高約為2.10 m，聯(lián)絡(luò)通道與左、右線隧道中心相交的里程分別為DK18+040.410、DK18+037.220，聯(lián)絡(luò)通道由與隧道鋼管片相接的喇叭口、水平通道和泵站構(gòu)成。

2 關(guān)鍵工序施工技術(shù)

2.1 地層凍脹和融沉防治技術(shù)

在凍土帷幕及附近未凍土中設(shè)泄壓孔，通過(guò)釋放泥水卸壓消散凍脹力。最大凍脹力控制在0.4 MPa以下。采取快速凍結(jié)，以減小凍脹量，同時(shí)也有利于凍融時(shí)的土體收縮。凍土帷幕解凍時(shí)有少量收縮，從而使地層產(chǎn)生融沉。為了消除地層融沉引起的地面沉降，在隧道和旁通道襯砌上預(yù)留注漿管，采取跟蹤注漿的方法加以補(bǔ)償。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工過(guò)程中地表、管線、建筑物和隧道結(jié)構(gòu)的變形，分析、預(yù)計(jì)施工對(duì)地面建筑物可能產(chǎn)生的最終影響，為調(diào)整、確定凍結(jié)施工參數(shù)提供可靠依據(jù)。如地面有條件，融沉注漿時(shí)視地面沉降情況可采取地面注漿的方式，以提高控制地層沉降的效果。

2.2 保證凍土帷幕質(zhì)量的技術(shù)措施

2.2.1 在凍土帷幕設(shè)計(jì)時(shí)，選擇比較安全的平面彈性計(jì)算模型，并取較大的安全儲(chǔ)備，確保凍土帷幕強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

2.2.2 合理布置凍結(jié)孔，嚴(yán)格控制凍結(jié)孔開挖區(qū)外圍的凍結(jié)孔間距。在旁通道頂部設(shè)三排凍結(jié)孔，以加大凍土帷幕拱部厚度，并使旁通道頂部的一排凍結(jié)孔穿越對(duì)面隧道頂部管片，確保凍土帷幕拱部與隧道管片間有足夠大的接觸面積。集水井位置用“V”字形布孔方式（見圖1），即在兩條隧道內(nèi)布置凍結(jié)孔，以消除過(guò)去集水井開挖時(shí)割除凍結(jié)管帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.3 在與凍土帷幕交接的隧道管片內(nèi)側(cè)敷設(shè)冷凍排管和保溫層，以確保凍土帷幕不存在影響安全的薄弱環(huán)節(jié)。除按常規(guī)對(duì)凍結(jié)管路做好保溫工作，對(duì)靠近凍土帷幕附近的隧道管片表面必須加強(qiáng)保溫。保溫采用現(xiàn)場(chǎng)噴涂聚胺脂發(fā)泡材料或掛聚苯乙烯保溫板，其隔熱性和密閉性好，并且阻燃。同時(shí)，盡可能減少隧道內(nèi)空氣對(duì)流，尤其是不能直吹凍土帷幕和與之接觸的隧道管片。

圖1 集水井凍結(jié)孔布置方式

2.2.4 加強(qiáng)對(duì)凍結(jié)過(guò)程的檢測(cè)和控制。通過(guò)檢測(cè)和控制各個(gè)凍結(jié)孔的鹽水流量和鹽水溫度，使凍土帷幕快速均勻發(fā)展。在施工過(guò)程中，密切監(jiān)測(cè)凍土帷幕溫度、支護(hù)層溫度和變形、凍土帷幕內(nèi)孔隙水壓和地面及隧道變形等，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果判斷凍土帷幕質(zhì)量是否滿足設(shè)計(jì)要求。必要時(shí)可以通過(guò)調(diào)整凍結(jié)時(shí)間、凍結(jié)鹽水溫度和鹽水流量加以控制。

2.2.5 為了保證施工安全性，預(yù)防冷凍機(jī)組停機(jī)，將采取以下措施：選用可靠的凍結(jié)施工機(jī)械；加強(qiáng)偶然停凍時(shí)的凍土帷幕監(jiān)測(cè)，采用雙回路供電。

2.3 開挖和構(gòu)筑技術(shù)措施

2.3.1 開挖前對(duì)旁通道兩側(cè)隧道管片采用預(yù)應(yīng)力支撐加固。支撐方式為：在洞口兩側(cè)的管片接縫處各設(shè)一榀支架，每榀支架設(shè)7個(gè)支撐點(diǎn)，支撐在隧道四周，并根據(jù)隧道變形用千斤頂給各支撐點(diǎn)施加預(yù)應(yīng)力，參見圖2。同時(shí)對(duì)鋼管片接縫進(jìn)行焊接。

2.3.2 設(shè)計(jì)采用強(qiáng)度與剛度較大的20#工字鋼+20#槽鋼+噴射混凝土臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)，根據(jù)凍土帷幕穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)情況，可以調(diào)整支護(hù)步距并增加內(nèi)支撐，采取隨掘隨支的作業(yè)方式，以控制凍土帷幕變形。

圖2 隧道預(yù)應(yīng)力支撐結(jié)構(gòu)示意圖

2.3.3 采取分步開挖，先開挖水平通道，然后擴(kuò)大喇叭口，施工完水平通道和喇叭口結(jié)構(gòu)層后再挖集水井。

2.3.4 在開挖工程中對(duì)凍土帷幕表面溫度和收斂進(jìn)行量測(cè)，根據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)整開挖步距及支護(hù)強(qiáng)度，以避免因凍土帷幕變形過(guò)大而引起凍結(jié)管斷裂的問(wèn)題。要求凍土帷幕暴露面長(zhǎng)度不大于1 m，暴露時(shí)間不大于12 h，暴露面位移不大于20 mm。

2.3.5 開挖后及時(shí)對(duì)凍土帷幕進(jìn)行保溫。方法是在暴露的凍土帷幕表面敷設(shè)保溫板，在鋼支撐外側(cè)加木背板。

2.3.6 在整個(gè)施工過(guò)程中，嚴(yán)密監(jiān)測(cè)地面建筑物和隧道變形，確保地面建筑和隧道安全。

3 結(jié)束語(yǔ)

在城市地鐵建設(shè)施工中，凍結(jié)法工藝目前已廣泛應(yīng)用。在市區(qū)進(jìn)行凍結(jié)法施工除考慮凍土帷幕穩(wěn)定性、開挖安全外，凍結(jié)法引起的施工區(qū)域凍脹、融沉對(duì)鄰近的地鐵隧道、地下管線、地上建構(gòu)筑物的影響也是施工的重點(diǎn)控制內(nèi)容。在整個(gè)凍結(jié)法施工期間應(yīng)嚴(yán)格按照專項(xiàng)方案進(jìn)行施工，并在施工全過(guò)程中做好監(jiān)測(cè)工作，根據(jù)監(jiān)測(cè)情況，及時(shí)調(diào)整施工各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，保證施工區(qū)域及周邊環(huán)境安全。■