地铁联络通道水平冻结法施工技术

1.张晓燕 2.俞永贤

1.中煤科工集团南京设计研究院有限公司 2.江苏新世纪江南环保股份有限公司

地铁联络通道水平冻结法施工技术

1.张晓燕 2.俞永贤

1.中煤科工集团南京设计研究院有限公司 2.江苏新世纪江南环保股份有限公司

冻结法是岩土工程施工中的一种辅助手段，目前我国很多城市都在进行大规模的地铁建设，冻结法作为软土地层加固的一种措施，已经得到广泛的应用并取得很好的效果。地铁盾构区间联络通道暗挖施工的地基加固工程中，经常使用的方法有搅拌桩、旋喷桩、压力注浆等。但是，在富水的粉细砂地层中，由于很难控制水泥浆的流失，采用上述的施工方法往往达不到预期的加固效果；联络通道一般都处在繁华街道的路面以下，地面交通繁忙，无法占用路面进行钻孔和桩体施工，因而，冷冻法就成了地基加固的较好选择。

地铁联络通道；水平冻结法；施工技术

1 冻结法优点

1)地下水能有效隔绝，其抗渗透性能是别的所有方法不可以比较的，对于大于10%含水量的任何含水、松散，不稳定地层都能使用冻结法施工技术；2)冻土帷幕的形状与强度能视施工现场条件，灵活布置与调整地质条件，能达5MPa～10MPa的冻土强度，工效可以有效提高；3)冻结法是一种环保型工法，不会污染四周环境，土壤没有异物进入，噪音小，完成冻结后，融化冻土墙，不影响建筑物四周地下构造；4)冻结施工用于桩基施工或别的工艺平行作业，施工工期可以有效地缩短。

2 工程概况

地铁区间隧道的联络通道是地铁中不可缺少的组成部分，某地铁某联络通道位于：上行线里程SK14+899.956，下行线里程XK14+903.065。隧道内径5.5m，每块管片厚为350mm。在拟构筑联络通道位置，地面标高+3.81m，上、下行线隧道的中心标高分别为－22.221m和－22.217m，隧道中心距为11.036m。联络通道正上方地面为道路，道路两侧有住宅小区。周围市政管线较多，有埋深4.2m的直径为1000mm的混凝土雨水管，埋深0.9m的直径为500mm的铁上水管，埋深1.2m的直径为300的铁煤气管。

根据该联络通道土层特性、周围实际施工条件及类似地铁联络通道施工的成功经验，决定采用“隧道内采用钻孔冻结加固地层、隧道内采用矿山法进行开挖构筑施工”的全隧道施工方案。

3 冻结施工

3.1 冻结孔施工

施工前应根据测量放线的冻结孔位置开孔。孔位偏差不应大于100mm。冻结孔应跟管钻进到设计深度，成孔最大间距在开挖区外围不大于1.3m。冻结孔最大偏斜值不超过150mm，采用经纬仪灯光测量，不仅要测倾角，而且还要求测方位角。采用金刚石芯钻在管片上开φ120mm的孔，剩下100mm左右的混凝土层不钻透。预埋φ121×5mm孔口管并用膨胀螺栓固定在管片上，安装球阀，在孔口管靠近法兰位置预留一个6'注浆孔，在二次开孔前安装孔密封及防喷装置，安装完毕确认无误后，再用钻头钻透残留混凝土壁及保护层。

冻结孔采用φ108mm无缝钢管的冻结管钻进到设计深度后，进行终孔测斜，当冻结管长度和偏斜验收合格后再进行打压试漏，冻结孔试漏压力保持在0.8MPa，半小时内压力下降不超过0.05MPa为试验合格。验收合格后，用水泥浆对孔口管与管片之间的缝隙进行封堵。

3.2 “积极冻结”

冷冻设备安装完毕后进行调试和试运转，压力、温度等各项参数指标正常以后开始“积极冻结”。冻土帷幕土体的降温速度是缓慢的，一般在7～10d才能降低到-20℃左右，随后，冻土帷幕土体的降温速度会保持在0.5～1.0℃/d，约38d左右冻土帷幕厚度才能达到设计要求。“积极冻结”期盐水温度应控制在-28～-30℃之间。

3.3 “维持冻结”和联络通道和废水泵房开挖、衬砌

根据实测温度资料判断，冻土帷幕土体已经交圈，并达到了设计厚度，同时冻土帷幕与管片外壁也已完全胶结，才能进入“维持冻结”阶段。“维持冻结”期盐水温度应控制在-25～-28℃之间，“维持冻结”时段一直持续到联络通道开挖、衬砌施工完毕。“积极冻结”期结束以后，就可以开始进行联络通道和废水泵房的施工。施工步骤为：在联络通道上部的钢管片上割孔，施作超前小导管并注浆→拆除联络通道处的钢管片，支立洞口第1榀钢架→开挖，进尺≯0.5m→支立第2榀钢架，施作初期支护，喷混凝土封闭掌子面→循环开挖，逐步完成联络通道的开挖施工→挂防水板，支模浇筑联络通道拱、墙及底板的二次衬砌，并预埋注浆管和安装二衬接缝之间的膨胀止水带→分层开挖废水泵房土方并进行初期支护，直至废水泵房基底→网、锚、喷混凝土封底→挂防水板，支模浇筑废水泵房的二衬混凝土，安装二衬接缝之间的膨胀止水带。

联络通道开挖前要先在盾构隧道内安装预应力支架，防止因拆除联络通道洞门处的钢管片时，其余的盾构管片因受力突变而发生破坏。

联络通道和废水泵房开挖后，必须安装通道安全应急门，废水泵房集水井口安装安全应急盖。联络通道和废水泵房开挖过程中，必须定时进行冻结帷幕变形和温度变化的观测，冻结帷幕若发生明显变形，要立即用钢支架加木背板支护，调整开挖步距，增加钢架支撑，同时加强冻结，必要时关闭安全应急门或应急盖。分层开挖废水泵房时，由于一些冻结管影响施工，可以采取向冻结管内注入循环热水的方法进行解冻，待冻结管四周土体的温度升高、解冻，解除了冻结管与土体之间的粘结，就可以将冻结管逐根拔出。在浇筑联络通道拱、墙混凝土时，应按预先设定的方案预埋注浆管，以便在冻土帷幕土体解冻时进行跟踪注浆。

结语

本文主要对于某联络通道的施工实践，成功的将水平冻结法技术应用于地铁的修建过程中，表明在松软含水地层尤其是地下水极丰富的风化地层中，采用冻结法是行之有效的方法。此次冻结法在联络通道工程中的实施，为类似工程提供了借鉴。

[1]李大勇，王晖，张庆贺.南京地铁联络通道冻结法施工措施分析[J].岩土力学，2003，S2：365-368.

[2]史继尧.冻结法施工在地铁联络通道中的应用[J].隧道建设，2011，S2：152-156.