基于凍結法的軌道交通聯絡通道凍結孔施工技術研究

郭紅斌

（中鐵七局集團西安鐵路工程有限公司，西安710000）

1 工程概況

寧天城際軌道交通一期工程鳳凰山公園站—方州廣場站區間位于侵蝕堆積崗地地貌單元，線路自延安路與秦苑路交叉口的鳳凰山公園站沿延安路路中布置，至方州路與延安路交叉口的方州廣場站。區間里程K27+034.084～K28+339.202，全長1 305.118m，于里程K27+520設區間排水泵站及聯絡通道、K27+950處設置聯絡通道。聯絡通道采用凍結法施工，“氨-鹽水”循環制冷，以區間排水泵站及聯絡通道為例，凍結設計參數如表1所示。

表1 凍結設計參數

2 凍結孔施工

2.1 凍結孔的施工順序

先施工透孔，根據穿透孔的偏差，進一步調整鉆進參數。然后根據聯絡通道施工的孔位，采用由下向上的順序進行施工，這樣可防止因下層凍結孔的施工引起上部地層擾動，減小鉆孔施工時的事故發生率。

2.2 凍結孔的定位開孔

依據施工基準點，按凍結孔施工圖進行凍結孔孔位放線，孔位布置依據管片配筋圖和鋼管片加強筋的位置，在避開主筋、管縫、螺栓及鋼管片肋板的前提下可適當調整，偏差不能大于150mm。混凝土管片施工時，應重點關注混凝土管片中受力鋼筋的影響，而后對孔位進行適當的調整。采用J-200型金剛石鉆機，配φ130mm金剛石取芯鉆頭，根據施工圖的設計要求，在特定的角度下進行開孔，在達到300mm深度時，停止鉆進，使用鋼楔楔斷巖心，將其取出后，開始孔口管的安裝。孔口管用φ130mm×5mm無縫鋼管進行加工，頭部加工250mm長的魚鱗扣。鋼管片施工時在鋼管片焊好孔口管，在孔口管上接好閘閥，用鉆機接上金剛石鉆頭，從閘閥內切割鋼管片鉆進。

孔口管的具體安裝方法如下：首先將孔口處鑿平，安好4個膨脹螺絲，而后在孔口管的魚鱗扣上纏好麻絲或棉絲等密封物，將孔口管砸進去，用膨脹螺絲上緊，上緊后，再去掉螺母，裝上DN125mm球閥，再將球閥打開，用φ110mm的金剛石鉆頭從閘閥內開孔，一直將混凝土管片開穿，這時，如地層內的水砂流量大，應及時關好閘門。

2.3 孔口密封裝置

在閘閥中使用螺絲安裝孔口裝置，在這一過程中，必須注意密封墊片的安裝是否符合要求。第一個孔開啟后，如果未出現涌砂、涌水情況，則可以繼續鉆進，但是需要注意的是，后續鉆孔時，依然要安裝孔口裝置，避免突然出現涌砂、涌水情況。如果涌砂、涌水情況比較嚴重，應采用注入水泥漿或者注入雙液漿的方式進行止水處理[1]。孔口管及孔口裝置如圖1所示。

圖1 孔口管及孔口裝置示意圖

2.4 凍結孔鉆進

一般情況下，進行凍結孔鉆進施工時，應先安裝簡易鉆頭，直接進行無水鉆進。無法進行深入鉆進時，應在鉆頭位置安裝單向閥門，使用帶水鉆進的方法繼續進行鉆進。當凍結管達到設計深度后，對單向閥進行沖洗，并對凍結管的端部進行密封處理。為了確保鉆進精度符合要求，應對開孔段進行精準的控制。鉆進前2m時，必須對凍結管的方向進行反復核對，而后對鉆機的位置進行適當的調整，并在確保經經緯儀、精密羅盤檢測無偏移等問題后，才能夠繼續進行鉆進。

按照凍結孔實際的施工位置，合理的調整鉆機的位置，并將其固定好，完成固定后，將鉆頭裝入到孔口裝置中，在盤根盒內輕壓盤根，鉆進的過程中，應先使用干式鉆進法，當鉆進比較難時，且無法前進，則應使用注水式鉆進法，并打開小閥門，對出水、出砂情況進行觀察，通過控制閥門開關控制出漿量，保證地面安全，避免出現地面下沉的情況。

凍結管下入孔內前要先配管，保證凍結管同心度。下好凍結管后，采用經緯儀燈光測斜法檢測，然后復測凍結孔深度，并進行打壓試漏。凍結孔試漏壓力控制在0.8～1.0MPa，穩定15min壓力無變化或前15min壓降＜0.05MPa，后15min不降為試壓合格。在凍結管內下入供液管。供液管底端連接150mm長的支架，φ8mm鋼筋焊接。然后安裝去、回路羊角和凍結管端蓋。凍結管安裝完畢后，用堵漏材料密封凍結管與孔口管之間的間隙，然后拆卸孔口密封裝置。

3 工程質量與安全技術保證措施

3.1 預防凍結孔施工漏水的措施

首先，應采用二次開孔工藝，使用膨脹螺絲對孔口管進行固定處理，并在管口位置安裝好閥門。其次，應先充填鋼管片格倉并焊上蓋板后再在鋼管片上開孔。與此同時，處理凍結管時，應使用夯管法進行處理，夯管過程中，必須確保安裝孔口密封壓緊裝置與水平鉆進法相同。最后，應事先準備好凍結管蓋板與橡膠止漿塞，如果凍結管發生破裂，則對其進行及時的封堵。

3.2 凍結孔施工安全質量技術措施

首先，應準確找到需要進行開孔的孔位，并在隧道兩邊分別布設點位，從而為施工中的校驗、控制凍結孔等工作的開展。同時，應增加鉆機到開口之間的距離，并架設孔外導向裝置和開口短導向管，以此降低開孔后誤差。其次，考慮到管片中鋼筋的密集程度，使用開孔器進行開孔之前，應按照管片施工圖準確找到隧道管片中結構鋼筋的位置，從而避開鋼筋，并對開孔位置進行調整，確保其與設計之間的偏差控制在100mm以內。最后，進行第一個凍結孔施工時，應對地層鉆進過程中的參數變化情況進行分析與觀察，詳細檢查與觀測地質、水文情況，如有發生異常，應立即采取針對性措施進行處理。

3.3 地層凍結安全質量技術措施

對地層凍結安全質量進行控制時，如果凍結孔偏斜較大，可增設輔助凍結孔，確保凍土帷幕不留薄弱環節[2]。同時，選擇效率高、體積小、制冷量大、便于運輸安裝和操作控制的螺桿冷凍機組，并采用串并聯循環方式，加大鹽水在凍結管內的流量，加快凍結管的熱交換。

4 結語

綜上所述，通過凍結孔施工技術，并采取相應的安全質量保證措施，能夠確保凍結孔的施工質量，從而控制凍結效果，確保施工安全。