冷凍法在拉管保護中的應用

馬 旭 張穎穎 周蒙順

（濟南城建集團有限公司，濟南 250100）

關鍵字：地鐵施工 冷凍法 管線保護

地鐵線路一般沿城市主干道布設，城市主干道管線錯綜復雜，地下開挖會使周圍地層和地面產生變形，從而對管線造成影響，所以，解決地鐵工程施工過程中地下管線的安全保護技術問題已成為重大課題。

1 工程概況

濟南市軌道交通R1號線大楊莊站位于經十西路與齊魯大道交叉口位置，沿齊魯大道南北向鋪設。車站西側為規劃西進中心項目，目前正在施工；車站東側為金科地塊，其中，東北側建筑已建成，東南側地塊正在施工。周邊管線眾多，220kV和10kV電力管線主要影響到大楊莊站附屬結構的施工。

220kV概況：上跨1號風亭部分為排管，三根品字形排列，埋深在2.6～6.7m。

10kV概況：上跨1號風亭部分為排管，兩根上下排列，埋深在2.8～7.1m。

圖1 大楊莊站1#風亭結構與電力管線關系圖

2 保護措施[1-2]

2.1 開挖管線

圖1為大楊莊站1#風亭結構與電力管線關系圖，220kV及10kV電力管線拉管，經勘測管線大體位置及埋深，做好標記位置。

管線北側埋深在2.6～2.8m，埋深較淺，首先在施工區域采用60挖機破除地面后，直接采用人工開挖探溝的方式找出管線的具體位置，然后根據管線埋深進行機械開挖并放坡，在距管線200cm時采用人工開挖的方式施工。根據管線保護施工平面圖（見圖2）將3根1.2m護筒及12根200mm預埋管位置挖出，深度要超過管線底50cm。

圖2 北側管線保護施工平面圖

圖3 南側管線保護施工平面圖

管線南側埋深在6.7～7.1m，屬于深基坑開挖。因在基坑南側有新建2.8×2.9電力管溝（覆土2m），因此，在開挖過程中需將南側新建電力管溝全部暴露出來，將回填濾料全部挖出防止坍塌。首先施工區域采用60挖機破除地面后，然后根據施工新建110kV管溝經驗，地面至管溝底5m范圍內無220kV及10kV管線，可以進行機械開挖。根據現場無水土質較好的情況下，分層開挖，并按照1∶1比例放坡。在距管線200cm時采用人工開挖的方式施工。根據管線保護施工平面圖（見圖3）將3根1.2m護筒及12根200mm預埋管位置挖出，深度要超過管線底50cm。

2.2 埋設護筒及鋼管

將做好的地連墻導向槽中線拉通，預留出鋼格柵位置，用PE板將電力拉管包住，根據開挖位置將1.2m護筒、200mm預埋冷凍管、200mm注漿管以及觀測管埋設。用鋼筋將所有護筒及預埋鋼管連接固定，分層回填并夯實，直至距離護筒及鋼管30cm，最后采用砼包封，防止在旋挖鉆鉆孔過程中碰觸護筒傷及管線。

2.3 鉆孔樁及地連墻施工

因地連墻成槽機施工時抓斗有觸及護筒的可能性，進而傷及電力拉管，故采取優先施工鉆孔灌注樁。鉆孔樁利用旋挖鉆成孔，采用泥漿護壁，清孔之后將鋼筋籠下放及澆筑水下混凝土。在鉆孔樁強度達到75%后，開始施工兩側的地連墻。地連墻采用成槽機成槽，泥漿護壁，成槽后刷壁換漿，鋼筋籠起吊與下放，最后澆筑水下混凝土。具體施工方案詳見鉆孔灌注樁及地連墻施工專項方案。

2.4 人工挖孔樁施工

在電力管溝專項風險源設計上，1#風亭范圍內220kV管線為箱涵及拉管兩部分組成，根據現場開挖探溝，1#風亭內全部為拉管。因為跨度太大，所以需在中間增加2根聯系梁。

在現場將4根格構柱點位放出，采用60挖機將路面破除，人工開始施工挖孔樁。人工開挖進行到1.5m，安裝環形對頂模板，澆筑砼。待砼強度達到75%后，繼續向下開挖，開挖深度到1.5m，繼續安裝模板澆筑砼進行支護，直至達到開挖深度7m，期間模板不得拆除。

圖4 凍結加固示意圖

2.5 凍結加固

本工程采用垂直冷凍法對該圍護結構進行加固，以保證開挖構筑施工安全。設計加固范圍為圍護結構接茬縫北側9m、南側7.5m范圍，垂直加固范圍為圍護結構深度26m，凍結壁厚度為1.5m，采用局部凍結技術，凍結范圍為高壓電纜1m以下，以上部分不予凍結。凍結加固如圖4所示。

凍結孔除兩側預埋的鋼管，其余直接地面鉆孔，具體如圖5所示。

2.5.1 凍結加固施工流程

施工準備→豎直凍結孔鉆進→管路連接→積極凍結→凍結符合設計要求→基坑開挖→凍結管割除、封堵→融沉注漿。

2.5.2 施工工藝參數

（1）在大楊莊站地面建立凍結站，積極凍結時間為40天，維護凍結暫定60天，根據基坑開挖需要順延。

（2）最低鹽水設計溫度：-25～-28℃。

（3）凍土墻平均溫度：不高于-10℃，與工作井地連墻交界面附近溫度不高于-5℃。

圖5 凍結孔布置圖

表1 垂直凍結加固主要參數表

（4）凍結孔單孔鹽水流量：5m3/h。

（5）凍結管外徑：φ108mm。

（6）凍結孔數量：結構接茬縫1設計凍結孔24個孔，接茬縫2設計凍結孔27個。

（7）測溫孔：4個，布置于凍結壁相對薄弱處。

2.6 注漿加固

除各預埋4根200mm注漿管外，其余直接從地面鉆進成孔。在凍結加固之前將注漿孔完成，并完成注漿。

施工工藝及流程：準備工作→鉆機進場→定位安裝→開孔→鉆進成孔→孔口密封處理→下注漿管→注雙液漿。

雙液漿采取水泥漿及水玻璃同時注入，其作用機理主要表現為裂隙填充、堵住流動水的流動路徑和劈裂加固作用，減少地下水對漿液凝膠性能的影響，確保漿液在富水或動水條件下的凝膠固結，起到有效的堵漏加固效果。注漿順序可根據需要采取由外到內或由內到外方式。垂直凍結加固主要參數如表1所示。

2.7 凍結法施工注意事項

根據本工程特點與過去類似工程的施工經驗，凍結加固施工方案應注意以下問題：凍結引起的地表隆起和融沉處理；凍土墻內地表凍脹隆起一般不大于20mm，地層融沉可采用地面注漿方式處理。

3 結語

本項目施工中采用冷凍法保護措施，通過檢測，沉降級管線移位得到了有效控制，有效減小了基坑及周邊地表沉降對拉管的影響，可見，在城市地下工程施工中采用冷凍法進行保護，對保證施工安全是可行的。