冷凍法在地鐵盾構(gòu)聯(lián)絡通道施工中的應用

王嘉懿

摘要：設置于地鐵區(qū)間隧道中間的聯(lián)絡通道，起到連接兩條隧道、集、排水、防火及疏散等作用，有時根據(jù)工程設計需要同時設置集水井。聯(lián)絡通道施工不僅要考慮自身結(jié)構(gòu)及地面環(huán)境安全，同時要考慮盾構(gòu)隧道的安全與穩(wěn)定。所以，城市地鐵聯(lián)絡通道開挖前必須對其周圍土體進行加固。凍結(jié)法加固土體既有效地保證了通道安全施工；又保證了工程的質(zhì)量和進度。隨著我國軌道交通的迅猛發(fā)展，冷凍法的施工工藝必然在地鐵工程中得到越來越廣泛的應用。

關鍵詞：地鐵；聯(lián)絡通道；冷凍法；施工技術

地鐵盾構(gòu)區(qū)間聯(lián)絡通道暗挖施工的地基加固工程中，經(jīng)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(lián)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。

冷凍法是利用冷凍機將冷凍液進行降溫，通過敷設的循環(huán)管路將其輸送到需要冷凍的地層中，保持低溫向外擴散，使土體凍結(jié)形成帷幕，起到加固土體的作用，在已加固的地層中采用礦山法開挖聯(lián)絡通道和廢水泵房。用冷凍法加固土體雖然有工程造價高、工期長、上覆土體可能發(fā)生凍脹和融沉問題、需要有較高資質(zhì)的專業(yè)隊伍施工、需要使用專用的施工設備等缺點，但是，冷凍法加固的土體具有強度高、封水性好、安全可靠、不占用路面等優(yōu)點，因此，在其它加固方法不能使用時，冷凍法用在聯(lián)絡通道這種小體量工程中還是可取的。

1工程概況

某地鐵盾構(gòu)聯(lián)絡通道采用冷凍法施工。該聯(lián)絡通道拱部埋深15m，凈寬2 5m，凈高2.6m，廢水泵房凈尺寸為3.85m（深）X2.1m（寬）X4.5m（長）。聯(lián)絡通道處管片采用開口襯砌環(huán)（鋼管片+A型鋼筋混凝土管片）。盾構(gòu)區(qū)間的聯(lián)絡通道全環(huán)噴C25早強混凝土；全環(huán)中8鋼筋網(wǎng)，全斷面單層，網(wǎng)格間距150×150mm；通道設計格柵鋼架縱向聯(lián)結(jié)主筋中22（HRB400），環(huán)向間距0.5m。

2冷凍法在施工中的應用

2.1需冷量計算

想要對土層進行凍結(jié)加固，需要首先結(jié)合現(xiàn)場勘查數(shù)據(jù)，對凍結(jié)所需的冷量進行計算，有

0Z=1.2XqXA上述公式中，A表示凍結(jié)總表面積，單位為衍；q表示凍結(jié)管的吸熱能力，單位為kcal/m2h。代入相關數(shù)據(jù)，最終得到的需冷量為4.25×104kcal/h。

2.2凍結(jié)孔定位

為了保證良好的凍結(jié)效果，在施工前，還需要針對凍結(jié)孔的位置進行校核。施工人員必須嚴

格依照設計施工圖紙，確定基準點，做好放線定位工作。應該注意，從施工安全和施工質(zhì)量的角度考慮，凍結(jié)孔的位置必須合理，避開螺栓、主筋等關鍵部位，如果遭遇需要做出相應的調(diào)整，確保誤差不超過100mm。

2.3開孔作業(yè)

在進行凍結(jié)孔的開孔作業(yè)時，可以選擇j-200型鉆機，搭配+130mm金剛石取芯鉆頭，保證良好的開孔效果。需要注意的是，必須控制好鉆進的深度和速度，避免穿透管片的情況。開

孔完成后，需要做好清孔工作，然后放入預制孔口管，固定后進行孔口的密封處理。

2.4積極凍結(jié)與維護凍結(jié)

2.4.1凍結(jié)系統(tǒng)試運轉(zhuǎn)與積極凍結(jié)

設備安裝完畢后進行調(diào)試和試運轉(zhuǎn)。在試運轉(zhuǎn)時，要隨時調(diào)節(jié)壓力、溫度等各狀態(tài)參數(shù).使機組在有關工藝規(guī)程和設備要求的技術參數(shù)條件下運行。凍結(jié)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常后進入積極凍結(jié)。

此階段為凍結(jié)帷幕的形成階段，積極凍結(jié)期鹽水溫度為一28℃—一30℃，設計凍結(jié)時間36天，要求凍結(jié)孔單孔流量不小于3m3/h；積極凍結(jié)7天鹽水溫度降至一18℃以下，積極凍結(jié)1s天鹽水溫度降至一24℃以下，去回路溫差不大于2℃；開挖時鹽水溫度控制在-25℃—一28℃。若鹽水溫度和鹽水流量達不到設計要求。應延長積極凍結(jié)時間。

2.4.2維護凍結(jié)

在積極凍結(jié)過程中，要根據(jù)實測溫度資料判斷凍結(jié)帷幕是甭交網(wǎng)和達到設計厚度，同時要監(jiān)測凍結(jié)帷幕與隧道的膠結(jié)情況，測溫判斷凍結(jié)帷幕交圈并達達到設計厚度且與隧道完全膠結(jié)后。可進入維護凍結(jié)階段。維護凍結(jié)期溫度應保持在一25℃—一28℃，凍結(jié)時間貫穿聯(lián)絡通道開挖和主體結(jié)構(gòu)施工始終。

2.5 融沉控制

2.5.1充填注漿

充填注漿是為了減小凍結(jié)壁的變形和補強襯砌， 避免襯砌透水。注漿的漿液是水泥漿。以結(jié)構(gòu)預埋注漿孔和管片注漿孔做好壓漿，聯(lián)絡通道注漿壓力要小于靜水壓力。在集水井處

的注漿壓力要小于0.1MPa，并以下至上進行注漿。等到上一層的注漿孔返漿后停止下層注漿，保證充填注漿至拱頂。

2.5.2 融沉注漿

充填注漿完成后進行融沉注漿， 以監(jiān)測反饋信息組織注漿，控制好注漿量。同時在凍結(jié)帷幕邊注漿，壓密注漿整個凍結(jié)的區(qū)域。注漿壓力要小于0.5MPa。以監(jiān)測反饋及時安裝注漿循環(huán)。注漿先從通道底板，再到側(cè)墻和拱頂。先深層后淺層，反復注漿，保證控制要求。融沉注漿是根據(jù)地面變形情況來確定是否繼續(xù)注漿，地層隆起2mm 則暫停注漿。

3總結(jié)

凍結(jié)法在地鐵聯(lián)絡通道施工中有著極大的優(yōu)越性。冷凍法適用于各類地層，是一種環(huán)保型工法，目前在地鐵盾構(gòu)雙線區(qū)間聯(lián)絡通道得到了廣泛的應用。尤其適合在城市地下管線密布，施工條件困難地段，不受地表環(huán)境及深度限制，工藝先進、安全可靠、文明施工程度高。具有良好的社會、經(jīng)濟效益，具有良好的發(fā)展前景。

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（作者單位：蘇州市軌道交通集團有限公司）