地鐵聯絡通道水平凍結法施工技術

1.張曉燕 2.俞永賢

1.中煤科工集團南京設計研究院有限公司 2.江蘇新世紀江南環保股份有限公司

地鐵聯絡通道水平凍結法施工技術

1.張曉燕 2.俞永賢

1.中煤科工集團南京設計研究院有限公司 2.江蘇新世紀江南環保股份有限公司

凍結法是巖土工程施工中的一種輔助手段，目前我國很多城市都在進行大規模的地鐵建設，凍結法作為軟土地層加固的一種措施，已經得到廣泛的應用并取得很好的效果。地鐵盾構區間聯絡通道暗挖施工的地基加固工程中，經常使用的方法有攪拌樁、旋噴樁、壓力注漿等。但是，在富水的粉細砂地層中，由于很難控制水泥漿的流失，采用上述的施工方法往往達不到預期的加固效果；聯絡通道一般都處在繁華街道的路面以下，地面交通繁忙，無法占用路面進行鉆孔和樁體施工，因而，冷凍法就成了地基加固的較好選擇。

地鐵聯絡通道；水平凍結法；施工技術

1 凍結法優點

1)地下水能有效隔絕，其抗滲透性能是別的所有方法不可以比較的，對于大于10%含水量的任何含水、松散，不穩定地層都能使用凍結法施工技術；2)凍土帷幕的形狀與強度能視施工現場條件，靈活布置與調整地質條件，能達5MPa～10MPa的凍土強度，工效可以有效提高；3)凍結法是一種環保型工法，不會污染四周環境，土壤沒有異物進入，噪音小，完成凍結后，融化凍土墻，不影響建筑物四周地下構造；4)凍結施工用于樁基施工或別的工藝平行作業，施工工期可以有效地縮短。

2 工程概況

地鐵區間隧道的聯絡通道是地鐵中不可缺少的組成部分，某地鐵某聯絡通道位于：上行線里程SK14+899.956，下行線里程XK14+903.065。隧道內徑5.5m，每塊管片厚為350mm。在擬構筑聯絡通道位置，地面標高+3.81m，上、下行線隧道的中心標高分別為－22.221m和－22.217m，隧道中心距為11.036m。聯絡通道正上方地面為道路，道路兩側有住宅小區。周圍市政管線較多，有埋深4.2m的直徑為1000mm的混凝土雨水管，埋深0.9m的直徑為500mm的鐵上水管，埋深1.2m的直徑為300的鐵煤氣管。

根據該聯絡通道土層特性、周圍實際施工條件及類似地鐵聯絡通道施工的成功經驗，決定采用“隧道內采用鉆孔凍結加固地層、隧道內采用礦山法進行開挖構筑施工”的全隧道施工方案。

3 凍結施工

3.1 凍結孔施工

施工前應根據測量放線的凍結孔位置開孔。孔位偏差不應大于100mm。凍結孔應跟管鉆進到設計深度，成孔最大間距在開挖區外圍不大于1.3m。凍結孔最大偏斜值不超過150mm，采用經緯儀燈光測量，不僅要測傾角，而且還要求測方位角。采用金剛石芯鉆在管片上開φ120mm的孔，剩下100mm左右的混凝土層不鉆透。預埋φ121×5mm孔口管并用膨脹螺栓固定在管片上，安裝球閥，在孔口管靠近法蘭位置預留一個6'注漿孔，在二次開孔前安裝孔密封及防噴裝置，安裝完畢確認無誤后，再用鉆頭鉆透殘留混凝土壁及保護層。

凍結孔采用φ108mm無縫鋼管的凍結管鉆進到設計深度后，進行終孔測斜，當凍結管長度和偏斜驗收合格后再進行打壓試漏，凍結孔試漏壓力保持在0.8MPa，半小時內壓力下降不超過0.05MPa為試驗合格。驗收合格后，用水泥漿對孔口管與管片之間的縫隙進行封堵。

3.2 “積極凍結”

冷凍設備安裝完畢后進行調試和試運轉，壓力、溫度等各項參數指標正常以后開始“積極凍結”。凍土帷幕土體的降溫速度是緩慢的，一般在7～10d才能降低到-20℃左右，隨后，凍土帷幕土體的降溫速度會保持在0.5～1.0℃/d，約38d左右凍土帷幕厚度才能達到設計要求。“積極凍結”期鹽水溫度應控制在-28～-30℃之間。

3.3 “維持凍結”和聯絡通道和廢水泵房開挖、襯砌

根據實測溫度資料判斷，凍土帷幕土體已經交圈，并達到了設計厚度，同時凍土帷幕與管片外壁也已完全膠結，才能進入“維持凍結”階段。“維持凍結”期鹽水溫度應控制在-25～-28℃之間，“維持凍結”時段一直持續到聯絡通道開挖、襯砌施工完畢。“積極凍結”期結束以后，就可以開始進行聯絡通道和廢水泵房的施工。施工步驟為：在聯絡通道上部的鋼管片上割孔，施作超前小導管并注漿→拆除聯絡通道處的鋼管片，支立洞口第1榀鋼架→開挖，進尺≯0.5m→支立第2榀鋼架，施作初期支護，噴混凝土封閉掌子面→循環開挖，逐步完成聯絡通道的開挖施工→掛防水板，支模澆筑聯絡通道拱、墻及底板的二次襯砌，并預埋注漿管和安裝二襯接縫之間的膨脹止水帶→分層開挖廢水泵房土方并進行初期支護，直至廢水泵房基底→網、錨、噴混凝土封底→掛防水板，支模澆筑廢水泵房的二襯混凝土，安裝二襯接縫之間的膨脹止水帶。

聯絡通道開挖前要先在盾構隧道內安裝預應力支架，防止因拆除聯絡通道洞門處的鋼管片時，其余的盾構管片因受力突變而發生破壞。

聯絡通道和廢水泵房開挖后，必須安裝通道安全應急門，廢水泵房集水井口安裝安全應急蓋。聯絡通道和廢水泵房開挖過程中，必須定時進行凍結帷幕變形和溫度變化的觀測，凍結帷幕若發生明顯變形，要立即用鋼支架加木背板支護，調整開挖步距，增加鋼架支撐，同時加強凍結，必要時關閉安全應急門或應急蓋。分層開挖廢水泵房時，由于一些凍結管影響施工，可以采取向凍結管內注入循環熱水的方法進行解凍，待凍結管四周土體的溫度升高、解凍，解除了凍結管與土體之間的粘結，就可以將凍結管逐根拔出。在澆筑聯絡通道拱、墻混凝土時，應按預先設定的方案預埋注漿管，以便在凍土帷幕土體解凍時進行跟蹤注漿。

結語

本文主要對于某聯絡通道的施工實踐，成功的將水平凍結法技術應用于地鐵的修建過程中，表明在松軟含水地層尤其是地下水極豐富的風化地層中，采用凍結法是行之有效的方法。此次凍結法在聯絡通道工程中的實施，為類似工程提供了借鑒。

[1]李大勇，王暉，張慶賀.南京地鐵聯絡通道凍結法施工措施分析[J].巖土力學，2003，S2：365-368.

[2]史繼堯.凍結法施工在地鐵聯絡通道中的應用[J].隧道建設，2011，S2：152-156.