基于冻结法的轨道交通联络通道冻结孔施工技术研究

郭红斌

（中铁七局集团西安铁路工程有限公司，西安710000）

1 工程概况

宁天城际轨道交通一期工程凤凰山公园站—方州广场站区间位于侵蚀堆积岗地地貌单元，线路自延安路与秦苑路交叉口的凤凰山公园站沿延安路路中布置，至方州路与延安路交叉口的方州广场站。区间里程K27+034.084～K28+339.202，全长1 305.118m，于里程K27+520设区间排水泵站及联络通道、K27+950处设置联络通道。联络通道采用冻结法施工，“氨-盐水”循环制冷，以区间排水泵站及联络通道为例，冻结设计参数如表1所示。

表1 冻结设计参数

2 冻结孔施工

2.1 冻结孔的施工顺序

先施工透孔，根据穿透孔的偏差，进一步调整钻进参数。然后根据联络通道施工的孔位，采用由下向上的顺序进行施工，这样可防止因下层冻结孔的施工引起上部地层扰动，减小钻孔施工时的事故发生率。

2.2 冻结孔的定位开孔

依据施工基准点，按冻结孔施工图进行冻结孔孔位放线，孔位布置依据管片配筋图和钢管片加强筋的位置，在避开主筋、管缝、螺栓及钢管片肋板的前提下可适当调整，偏差不能大于150mm。混凝土管片施工时，应重点关注混凝土管片中受力钢筋的影响，而后对孔位进行适当的调整。采用J-200型金刚石钻机，配φ130mm金刚石取芯钻头，根据施工图的设计要求，在特定的角度下进行开孔，在达到300mm深度时，停止钻进，使用钢楔楔断岩心，将其取出后，开始孔口管的安装。孔口管用φ130mm×5mm无缝钢管进行加工，头部加工250mm长的鱼鳞扣。钢管片施工时在钢管片焊好孔口管，在孔口管上接好闸阀，用钻机接上金刚石钻头，从闸阀内切割钢管片钻进。

孔口管的具体安装方法如下：首先将孔口处凿平，安好4个膨胀螺丝，而后在孔口管的鱼鳞扣上缠好麻丝或棉丝等密封物，将孔口管砸进去，用膨胀螺丝上紧，上紧后，再去掉螺母，装上DN125mm球阀，再将球阀打开，用φ110mm的金刚石钻头从闸阀内开孔，一直将混凝土管片开穿，这时，如地层内的水砂流量大，应及时关好闸门。

2.3 孔口密封装置

在闸阀中使用螺丝安装孔口装置，在这一过程中，必须注意密封垫片的安装是否符合要求。第一个孔开启后，如果未出现涌砂、涌水情况，则可以继续钻进，但是需要注意的是，后续钻孔时，依然要安装孔口装置，避免突然出现涌砂、涌水情况。如果涌砂、涌水情况比较严重，应采用注入水泥浆或者注入双液浆的方式进行止水处理[1]。孔口管及孔口装置如图1所示。

图1 孔口管及孔口装置示意图

2.4 冻结孔钻进

一般情况下，进行冻结孔钻进施工时，应先安装简易钻头，直接进行无水钻进。无法进行深入钻进时，应在钻头位置安装单向阀门，使用带水钻进的方法继续进行钻进。当冻结管达到设计深度后，对单向阀进行冲洗，并对冻结管的端部进行密封处理。为了确保钻进精度符合要求，应对开孔段进行精准的控制。钻进前2m时，必须对冻结管的方向进行反复核对，而后对钻机的位置进行适当的调整，并在确保经经纬仪、精密罗盘检测无偏移等问题后，才能够继续进行钻进。

按照冻结孔实际的施工位置，合理的调整钻机的位置，并将其固定好，完成固定后，将钻头装入到孔口装置中，在盘根盒内轻压盘根，钻进的过程中，应先使用干式钻进法，当钻进比较难时，且无法前进，则应使用注水式钻进法，并打开小阀门，对出水、出砂情况进行观察，通过控制阀门开关控制出浆量，保证地面安全，避免出现地面下沉的情况。

冻结管下入孔内前要先配管，保证冻结管同心度。下好冻结管后，采用经纬仪灯光测斜法检测，然后复测冻结孔深度，并进行打压试漏。冻结孔试漏压力控制在0.8～1.0MPa，稳定15min压力无变化或前15min压降＜0.05MPa，后15min不降为试压合格。在冻结管内下入供液管。供液管底端连接150mm长的支架，φ8mm钢筋焊接。然后安装去、回路羊角和冻结管端盖。冻结管安装完毕后，用堵漏材料密封冻结管与孔口管之间的间隙，然后拆卸孔口密封装置。

3 工程质量与安全技术保证措施

3.1 预防冻结孔施工漏水的措施

首先，应采用二次开孔工艺，使用膨胀螺丝对孔口管进行固定处理，并在管口位置安装好阀门。其次，应先充填钢管片格仓并焊上盖板后再在钢管片上开孔。与此同时，处理冻结管时，应使用夯管法进行处理，夯管过程中，必须确保安装孔口密封压紧装置与水平钻进法相同。最后，应事先准备好冻结管盖板与橡胶止浆塞，如果冻结管发生破裂，则对其进行及时的封堵。

3.2 冻结孔施工安全质量技术措施

首先，应准确找到需要进行开孔的孔位，并在隧道两边分别布设点位，从而为施工中的校验、控制冻结孔等工作的开展。同时，应增加钻机到开口之间的距离，并架设孔外导向装置和开口短导向管，以此降低开孔后误差。其次，考虑到管片中钢筋的密集程度，使用开孔器进行开孔之前，应按照管片施工图准确找到隧道管片中结构钢筋的位置，从而避开钢筋，并对开孔位置进行调整，确保其与设计之间的偏差控制在100mm以内。最后，进行第一个冻结孔施工时，应对地层钻进过程中的参数变化情况进行分析与观察，详细检查与观测地质、水文情况，如有发生异常，应立即采取针对性措施进行处理。

3.3 地层冻结安全质量技术措施

对地层冻结安全质量进行控制时，如果冻结孔偏斜较大，可增设辅助冻结孔，确保冻土帷幕不留薄弱环节[2]。同时，选择效率高、体积小、制冷量大、便于运输安装和操作控制的螺杆冷冻机组，并采用串并联循环方式，加大盐水在冻结管内的流量，加快冻结管的热交换。

4 结语

综上所述，通过冻结孔施工技术，并采取相应的安全质量保证措施，能够确保冻结孔的施工质量，从而控制冻结效果，确保施工安全。