粉细砂层地铁区间联络通道冷冻法施工技术方案设计

吴斌

摘 要 针对位于粉细砂层中地铁联络通道施工的技术难点，提出采用冷冻法加固开挖的施工方案。以武汉市地铁三号线某区间联络通道为例，设计了冷冻法加固的冻结帷幕厚度、冻结孔、测温孔、卸压孔等参数，监测结果及工程实践均表明该方案可行，达到了良好的加固效果，保障了联络通道施工安全和周边建（构）筑物的安全。

关键词 冷冻法 地铁联络通道 方案设计

相对于盾构区间隧道施工而言，区间联络通道施工技术难度更大，施工组织更加困难，对于地质条件较差的工程更是如此。冻结法利用人工制冷技术使地层中的水结冰，将松散含水岩土变成冻土，增加其强度和稳定性、隔绝地下水，以便在冻结壁的保护下进行地下工程掘砌作业。冻结法可使冻土达到岩石般的强度，且冻土帷幕的形状和强度可视施工现场条件、地质条件灵活布置和调整，竣工时还可采取强制解冻技术使其融化，非常适合在含水量大于10%的任何含水、松散、不稳定地层使用。本文以武汉市地铁三号线宗关站～双墩站盾构区间联络通道施工为例，对地铁联络通道冻结法施工技术方案进行探讨。

1工程概述

1.1区间联络通道概况

武汉市轨道交通三号线宗关站～双墩站盾构区间隧道内设置1个联络通道，联络通道由与隧道钢管片相连的喇叭口、水平通道和废水泵房构成采用水平冻结法加固土体，隧道内暗挖和构筑施工。

该区间左线线路设计起点里程为左DK12+476.177，设计终点里程为左DK13+318.200，区间长度845.997m（长链3.974m）；右线线路设计起点里程为右DK12+476.177，设计终点里程DK13+318.200，区间长度841.831m（短链0.192m）。为了满足区间排水和防火疏散的要求，在里程右DK12+850.000（左DK12+846.319）设置联络通道（与排水泵房合建）（见图1）线中心间距16.2m，顶部埋深约20.4m。主线盾构隧道在通道部位设置特殊衬砌环。

采用地层冻结法加固后，联络通道采用矿山法施工。联络通道采用全包防水与结构自防水相结合的方案，采用复合式衬砌结构，初期支护与二次衬砌间设全封闭防水隔离层。联络通道初期支护与二次衬砌之间设置附加防水层：1.5mm厚的防水卷材+无纺布保护层。结构自防水要求初支喷射混凝土抗渗等级不小于P6、二次衬砌抗渗等级为P12，结构设计中考虑水压的影响，结构迎水侧裂缝最大允许宽度为0.2mm，背水侧裂缝最大允许宽度为0.3mm。联络通道与盾构区间隧道的接头是防水的薄弱环节，联络通道的二衬结构与管片接头处设置遇水膨胀橡胶止水条。

1.2 工程地质条件

宗关站～双墩站区间联络通道段地貌形态属汉口堆积平原区长江Ⅰ级阶地，地形平坦，地面高程23～25m，地层由全新统粘性土、砂性土及砂卵石层构成。联络通道和泵房所在土层主要为粉细砂层。

2区间联络通道施工冻结加固方案设计

联络通道开挖前，预先对周边土体进行冷冻法加固，然后拆除洞门钢管片，采用矿山法人工开挖。

2.1冻结帷幕厚度

冻结帷幕如图2所示。根据计算结果及工程经验，区间联络通道冻结帷幕厚度设计为2.0m。

设计冻结壁平均温度不大于-10℃。依据联络通道位置相应土层的冻土试验报告，地层冻土参数（-10℃冻土强度的设计指标）为：单轴抗压不小于3.7MPa，弯折抗拉不小于3.2MPa，抗剪不小于2.0MPa。

在与管片胶合处冻结帷幕平均温度为-5℃（如图2）。

2.2凍结孔布置

冻结孔采取从上、下行线隧道两侧布孔的布置方式。布置冻结孔总数67个，在通道中部设置4个穿透孔，供对侧隧道冻结孔和冷冻排管需冷用。另在冻结站对侧隧道上沿冻结壁敷设5排冷冻排管，以加强对管片处的保温效果。

技术参数：（1）冻结管用€%O89€？mm 20#低碳钢无缝钢管，冻结管耐压不低于0.8Mpa，并且不低于冻结工作面盐水压力的1.5倍。（2）冻结孔的开孔位置误差不大于100mm，应避开管片接缝、螺栓、主筋和钢管片肋板。冻结孔最大允许偏斜不大于150mm。（3）冻结管接头采用螺纹加焊接，抗拉强度不低于母管的80%。（4）冻结孔有效深度不小于冻结孔设计深度。冻结管管头碰到冻结站对侧管片的冻结孔，不能循环盐水的管头长度不得大于150mm。（5）冷冻排管采用€%O45€？mm无缝钢管。

2.3测温孔布置

测温孔目的主要是测量冻结帷幕范围不同部位的温度发展状况，以便综合采用相应控制措施，确保施工的安全。本项目共布置8个测温孔。

测温孔技术参数：（1）测温管选用浅孔€HT32€？、深孔€HT89€？（4m以上的测温孔用）的钢管；（2）测温管长度每个2～6m不等；（3）管前端焊接密封，确保管内不得渗水。

2.4卸压孔布置

各通道在冻结帷幕封闭区域内布置4个卸压孔，上、下行线各2个。

卸压孔技术参数：（1）卸压管管材同冻结管。规格选用 €%O89€？mm的钢管。（2） 长度2m。

在卸压孔上安装压力表，可以很直观的监测冻结帷幕内的压力变化情况，通过每日观测，及时判断冻结帷幕的形成，并可直接释放冻胀压力。

卸压管长度2m，管前端开口，进入土体段管壁上钻若干孔，呈梅花状分布，以确保冻结帷幕内的压力有效传递。

3 结束语

根据武汉市轨道交通三号线宗关站～双墩站盾构区间联络通道施工现场监控数据，施工期各监测点数据处于可控范围，工程开挖施工顺利，表明冻结加固施工方案合理可行。本文参数可供类似工程参考。

参考文献

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[2] 张永焕，谭瑞.冻结法在富水圆砾层地铁联络通道中的应用[J].绿色环保建材，2017（04）：214+216.

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