冻结法施工旁通道地段铺轨过渡施工管理

金 磊 顾章川

（1.上海天佑工程咨询有限公司，200092，上海；2.华东交通大学土木建筑学院，330013，南昌∥第一作者，工程师）

冻结法施工旁通道是地铁建设过程中常见的一种施工方法，特别是在软土地区应用比较广泛。地下线铺轨施工中，经常会遇到因冻结法施工旁通道的影响或干扰，出现铺轨施工无法“逾越”的情况而延误了工程进度。为克服这一难题，地下线铺轨施工在遇到冻结法施工旁通道地段时，通常采取临时过渡措施。即在冻结法施工旁通道变形未稳定地段，通过下部设置临时轨下基础、上部线路临时过渡的方法，来满足铺轨施工阶段机具通行、材料运输等需要，待沉降稳定后再恢复正式轨道结构。在工程实践中，有的工程过渡施工措施得当，取得了很好的效果；有的工程过渡施工相对草率，给后期运营带来不小的隐患。因此，铺轨施工期间在遇到冻结法施工旁通道地段时，合理地组织过渡段施工，加强过程管理，对确保工程的质量、进度、安全等具有重要意义。

1 冻结法施工旁通道对隧道结构的影响

冻结法施工旁通道就是采用人工制冷的方法，首先将旁通道周围含水地层进行冻结，形成满足施工安全需要、具有临时承载与隔水作用的冻结帷幕，然后在冻结帷幕的保护下进行旁通道开挖、支护、衬砌作业，最后再解除冻结。按照冻结法施工的工艺特点，可将整个旁通道施工过程分为积极冻结、维护冻结、解除冻结等三个阶段。

积极冻结阶段是开始实施冻结到最终形成冻结帷幕的过程。在该阶段，冻土形成后（水冻结成冰后产生体积膨胀）因冻胀受阻（受隧道结构约束）产生压力，在冻胀力的作用下隧道结构会产生变形，形成近似竖椭圆形的形状（横轴变短，竖轴变长）。因此，为防止冻胀影响，施工前宜设置预应力支架对隧道结构进行加固。

维护冻结阶段是冻结帷幕形成后，在旁通道开挖、支护、衬砌作业期间内维持冻结帷幕的过程。通道开挖后，导致原有的应力平衡发生改变，应力重新分布，且会形成新的附加荷载作用于冻结帷幕；若冻结帷幕发生变形，势必引起隧道结构变形。因此，为控制变形发展，在合理组织开挖施工的同时，需及时进行支护，防止冻结帷幕产生过大变形。

解除冻结阶段是冻结施工结束后实施强制（或自然）解冻的过程。冻土融化时产生排水固结，会引起土体沉降，导致隧道结构发生沉降。通常采取补充注浆的措施控制融沉。该阶段也称为“融沉注浆阶段”。

2 冻结法施工旁通道对轨道结构的影响与对策

冻结法施工旁通道所引起的“冻胀融沉”对轨道结构也有影响。轨道结构一般位于隧道结构以内下部。隧道结构变形会引发轨道结构同步变形。若隧道结构变形量过大，会对轨道结构造成不利影响，产生道床结构开裂（特别是水沟开裂）、轨道线路不平顺等病害。因此，正常情况下，轨道结构宜在冻结法施工旁通道地段变形稳定后再实施。上海市工程建设规范《旁通道冻结法技术规程》（DG/TJ 08－902—2006）9.6.8条规定：冻结壁已全部融化，且实测地层沉降持续一个月每半个月不大于0.5mm，可停止融沉补偿补浆。由此可见，冻结法施工旁通道地段要达到“绝对稳定”，需要比较长的周期。而铺轨工期通常十分紧张。采取临时过渡平衡理论与实际间的矛盾，是比较常见的应对之策。即在冻结法施工旁通道地段预测沉降量较大地段，先设置临时轨道结构进行过渡，待沉降稳定后再恢复正式轨道结构。由于过渡段施工属于铺轨的一项措施，没有统一、标准的规范指导，不同单位可能采取的手段和方法各异，因此还有待在工程实践中不断总结与完善。采取临时过渡措施应满足以下施工原则。

（1）临时轨道结构：铺轨过渡期间采用的临时轨道结构属于临时工程，它由临时基础和临时线路两部分组成，在结构形式上与正式轨道结构有区别，主要是结构整体刚度有所降低。因此，在过渡施工前宜对临时轨道结构进行专项设计与检算，来满足铺轨施工与运输的需要。

①临时基础临时轨下基础需有一定的刚度、强度、稳定性，能承受施工阶段铺轨施工运输车辆竖向荷载。目前比较常见的方式有木枕（砂袋）基础过渡、混凝土支墩基础过渡等。随着施工技术的发展和经验的不断积累，近年来型钢基础过渡的形式也有出现。几种常见过渡方式的优缺点如表1所示。

表1 常见过渡方式比较

②钢轨铺设后与临时轨下基础连接的可靠度比正式轨道结构低，导致临时线路的轨道状态容易发生变化。为确保施工阶段行车安全，过渡期间临时线路宜采取加强措施（如设置轨距拉杆）进行处理。

（2）临时过渡长度：临时过渡长度的选择可综合考虑。过渡距离过长，对施工阶段行车安全不利，过渡结束后恢复正式轨道结构工作量也相对大、周期长；过渡距离过短，没有避开隧道结构沉降较大区域，虽然施工相对简便，但可能埋下“质量隐患”。根据上海市工程建设规范《旁通道冻结法技术规程》：冻结法施工旁通道期间对隧道管片变形监测范围应不小于旁通道两侧隧道管片各20m。因此，在铺轨过渡时结合过渡期间隧道结构的监测反馈信息，将临时过渡的经验长度控制在25～50m。

3 冻结法施工旁通道地段铺轨过渡施工管理

（1）过渡施工筹划：在编制铺轨总体进度计划时，围绕工期节点目标要求来筹划铺轨施工组织安排。根据工期紧迫程度和铺轨施工需求，筛选出需要实施过渡的地段。在了解全线冻结法施工旁通道初步计划的基础上，预测不同地段的过渡时间和初步过渡方案。

（2）过渡方案制定：施工前期对需要采取临时过渡的地段进行调查，排摸过渡施工期间作业环境条件，预测过渡施工前后可能遇到的干扰或影响，事先制定总体过渡方案。在具体过渡实施前，根据监测反馈信息情况来指导临时过渡长度的选择。若施工情况发生重大变化，再根据实际情况调整或完善方案。

（3）过渡行车安全：按照制定的过渡方案组织实施。过渡完成后，车辆反复通行，为此要加强对临时线路的日常维护和巡道工作，及时发现和消除影响行车安全的隐患。在临时线路上的所有通行车辆应慢速或限速通过过渡地段。

（4）正式轨道结构：严格控制过渡施工结束时间点，根据土建监测信息反馈的资料指导正式轨道结构施工的时间，不能盲目实施。若不具备条件应及时向建设方专题汇报，共同研究解决。

4 冻结法施工旁通道地段特殊情况下铺轨过渡注意事项

冻结法施工旁通道的融沉补偿注浆阶段实施铺轨过渡是最为常见的情况。由于在融沉补偿注浆阶段旁通道结构已经完成，只要及时清理出铺轨作业面的场地（如冻结设备拆除等），则对铺轨过渡施工干扰相对不大。但在工期十分紧迫的特殊情况下，有时也会遇到铺轨过渡施工与冻结法施工旁通道同步交叉作业的情况（即一侧隧道铺轨，另一侧隧道旁通道冻结施工），施工干扰就比较大。此时铺轨过渡施工应注意以下事项：

（1）注意预应力支架对铺轨过渡施工的影响。安装预应力支架是冻结法施工防冻胀措施之一。冻结法施工旁通道若与铺轨施工交叉作业，预应力支架的存在可能对铺轨过渡施工造成较大影响。主要表现在两方面：一方面预应力支架限界尺寸可能限制铺轨机具（如轨道车、铺轨小吊等）的通过；另一方面预应力支架底部可能与钢轨位置发生冲突（如标高冲突），导致过渡临时线路不平顺。为减少或避免预应力支架对铺轨过渡施工的干扰，按照机械铺轨施工需求，宜事先向土建标段提出预应力支架的限界要求；若无法满足，再专题协商研究。考虑到预应力支架安装后再调整比较困难，在土建标段对预应力支架进行试拼装时，轨道标段宜进行现场确认。

（2）注意冻结管路对铺轨过渡施工的影响。冻结管路是根据冻结法施工需求进行布置的，在不同的环境下，冻结管路直径、联结形式、管路走向等可能各不相同，没有统一、固定的形式。因此，在交叉作业情况下，冻结管的存在势必对铺轨过渡施工造成一定干扰。铺轨过渡期间，无论冻结管路如何布置，一方面在设置临时轨道结构时应避让冻结管；同时在过渡实施前后重点注意对已安装完成的冻结管路进行保护，防止对冻结管路造成不必要的损坏。过渡施工期间宜由土建、轨道标段共同对冻结管运行状况进行监护。

5 结语

冻结法施工旁通道地段铺轨采取过渡措施的目的，是为了避免隧道结构沉降过大而对轨道结构带来不利影响。通过临时过渡虽然能在施工阶段 “逾越阻碍”，保证铺轨施工向前不断延伸，但若施工组织与管理不当，很容易给以后留下隐患。根据目前城市轨道交通常采用的无砟道床的结构特点，一般轨道扣件设计都有一定的调整余量，当发现轨道结构沉降变形时，可通过适度调整的办法予以解决，但超过扣件允许调整的范围就很难处理了。因此，最根本的还是要控制好隧道结构的沉降。近年来上海轨道交通进行了一些新的尝试，如：在冻结法施工旁通道地段将隧道拱底管片注浆孔接长至道床表面，便于今后更好地通过注浆措施来控制隧道沉降。但其效果如何还有待时间的考验。目前，国内很多城市在筹划和建设轨道交通项目，在实践中不断积累和总结在不同地质条件下冻结法施工旁通道地段沉降变形的规律，才是正确指导铺轨过渡施工的基础。

［1］DG/TJ 08－902—2006 旁通道冻结法技术规程［S］.

［2］徐敏生.冻结法工程施工中冻胀和融沉问题的分析和研究［J］.华东建工勘察，2009（3）：1.