海-先区间联络通道冻结法施工控制要点

（中交路桥建设有限公司，北京 100027）

富水砂层地质条件下，既有双线盾构隧道开挖联络通道风险较大，如果前期地层加固未达到施工要求，开挖过程中会出现漏水、涌水现象，因此，使用安全、合理的地层加固方式尤为重要。常用的地层加固方法有降水、深层搅拌桩、注浆、冻结等，冻结法因其隔水性强、抗渗性好、安全性高、施工方便等优点被广泛应用。冻土帷幕可根据具体地质环境与施工条件灵活布置和调整，冻结结束后，冻土帷幕融化，对周围环境不会产生过多影响。冻结法通常被应用于富水地层，地质条件恶劣、施工环境复杂，易造成安全问题。明确冻结法施工关键工序、技术控制要点及施工控制措施对今后相关工程实施具有积极意义。

1 工程概况及地质条件

联络通道设置在海-先区间DK22+990.317里程处，联络通道处隧道中心线间距约为14 m，左、右线均位于直线段。联络通道中心埋深约17.5 m，通道顶覆土厚度约为15.5 m，洞身位于（6-3）中砂、（6-4）粗砂地层。勘察期间微承压水埋深10.8～16.8 m，结构底板埋深为16.6～20.0 m，地下水对区间施工影响较大。

2 冻结帷幕设计

2.1 冻结壁厚度确定

根据其他地区冻土物理力学性质试验的结果，将冻土强度指标设计为：单轴抗压σ≥4 MPa，弯折抗拉σ≥1.8 MPa，抗剪σ≥4 MPa（-10 ℃），本文中的指标仅在本研究中使用，冻土是否达到设计值根据冻土的平均温度判定。根据整体施工设计要求和埋深，联络通道冻结壁的有效厚度为2.0 m，平均温度为T=-10 ℃。

2.2 冻结孔布置

结构模型如图1所示。

图1 结构模型

海-先区间冻结孔的布置方式是上仰、近水平、下俯三种角度，均匀布设在联络通道附近，冻结孔共设置61个。主线隧道内设置42个，复线隧道内设置19个，设计测温孔8个（主线2个、复线6个），测温孔深度2.0～6.5 m，卸压孔4个，每侧隧道各布置2个。

3 冻结施工

3.1 冻结孔施工

冻结孔施工基本工序：定位、开孔→安装孔口管→安装孔口装置→钻孔→封闭孔底部→测量→打压试验。

3.2 积极冻结与维护冻结

盐水降温按规范要求进行，不可直接采用低温盐水进行降温。设计积极冻结时间约为45 d，冻结孔单孔流量设置为5～7 m3/h；冻结开始7 d内将盐水温度缓慢降至-18 ℃以下；冻结15 d盐水温度降至-24 ℃以下；开挖前盐水温度应降至-28 ℃以下，且保持去、回路盐水温差小于2 ℃。

冻结温度、盐水流量或回路温差不满足设计要求，应延长冻结时间，并推迟开挖时间。冻结过程中，在每个测温孔布置3～5个测温点，每组冻结回路各布设一个测温点，采用康铜线进行测温。对冻结区域进行支护作业后可适当升高冻结温度，进入维护冻结阶段，盐水温度不高于-25 ℃，施工过程中须保持该区域土体冻结，不可提前结束冻结过程。

4 联络通道开挖

4.1 开挖顺序

（1）采用全断面法开挖通道部分土方，并及时进行初期支护。

（2）完成喷射混凝土浇筑后，铺设防水层，对联络通道进行二次衬砌。

4.2 通道施工

（1）开挖。钢管片拆除后可正式开挖，在开挖过程中，由于采用了冻结法施工，其土体承载能力较强，可进行全断面一次开挖，在进出联络通道端口处断面较大，应严格控制开挖速度和开挖步距，以保证施工安全，减小隧道变形和位移。

（2）初期支护。对联络通道进行开挖施工，会破坏土体原有的应力平衡，使其在冻土帷幕上产生附加荷载，开挖会使上部土体产生位移。附加应力和土体位移过大时，会使土帷幕及冻结管产生变形，支护则可减弱这种变形趋势，提升施工过程的安全性。

（3）喷射混凝土。在联络通道开挖完成后需要挂钢筋网和埋设注浆管，再进行混凝土喷射施工。

（4）防水层施工。防水层施工可保证隧道修建后不会漏水，施工前须对初期支护进行找平操作，施工时在防水材料内外侧均铺设土工布，以保护防水层的完整性。

（5）钢筋工程。进场钢筋须有出厂质量证明和试验报告单等材料，在保证设计规格及力学性能的前提下，钢筋表面清洁无损伤，无生锈、裂纹、折叠、油渍等，钢筋端头须平直无弯曲。

（6）施工缝的设置。联络通道施工共设置一条水平施工缝，设置在通道侧墙底部300 mm高度，采用3 mm厚钢板止水带。施工缝处在继续浇筑混凝土前，应采取凿毛、清洗等措施后，再继续浇筑。

（7）立模。联络通道直墙段模板采用木模，采用工字钢制作的碹骨支撑；拱顶弧线段采用厚度为2 mm的钢板，采用钢筋拱架支撑，钢筋拱架与碹骨采用焊接连接；特殊部位采用1.5 cm木模板。

（8）浇筑施工。混凝土浇筑施工需要自下而上进行，首先浇筑两端底板，浇筑侧墙最后对拱顶进行浇筑。在浇筑混凝土前，预埋各种管件，并固定牢靠。

5 施工控制措施

5.1 开挖构筑质量措施

（1）焊接隧道内铺设的钢管片，使其可更好地承载不均匀荷载，增强钢管片抵抗变形的能力，减小隧道变形。

（2）在隧道中间均匀安装预应力钢架，在实际施工过程中，可通过调整各个支架应力的大小控制隧道变形。

（3）联络通道开挖构筑施工完成后，冻土墙和结构外壁间会留有孔隙，若不采取措施处理，易引发地面及隧道的大幅沉降。为了解决这一问题，需要预埋注浆管，在施工完成后进行注浆。

（4）施工时应同步进行监测，根据监测的结果掌握地层及隧道的变形规律，以此预测地层隧道的进一步发展情况，指导施工。监测的内容包括地表沉降、隧道变形、通道收敛、冻土的压力等。

5.2 应急措施

因施工工艺存在缺陷，施工过程中管理缺位，冻结法施工的联络通道在二次衬砌结构浇筑完成及融沉注浆结束后，普遍存在渗漏水现象，针对这一问题，在不同施工位置应采取不同的措施进行整治处理。

孔口管及冻结管处发生渗漏水时，在冻结管钻进施工前，应提前对冻结区域进行隧道管片壁后预注浆；冻结管钻进施工完成后，及时通过孔口管上预留的注浆孔，向周围土体压注水泥浆；冷冻管割除后，采用特制封堵装置进行冻结管管端封堵。

融沉注浆管处发生渗漏水时，可通过注浆管对冻土进行融沉补偿注浆，遵循少量、多次、均匀的原则，对冻土区进行充分足量注浆；在融沉注浆结束、注浆管割除后，采用微膨胀水泥封堵，以保证封堵体的密实。

通道洞口处渗漏水时，可在通道洞口处增设一圈止水钢板，采用满焊方式焊接在隧道钢管片上，使两者间连接牢固、止水密封效果好，设置止水钢板可避免影响二次衬砌结构钢筋的连续性。

通道底板与侧墙处渗漏水时，应将施工缝留设在合理位置；施工缝位置安装长钢板止水带或按设计要求安装止水装置；浇筑侧墙混凝土前，清除已硬化混凝土交界面上的水泥薄膜、松动石子及软弱混凝土层，并充分湿润和冲洗干净；侧墙与拱顶混凝土采用泵车压送方式浇筑，采用振捣设备振动密实，以保证新旧混凝土的紧密结合。

6 结语

文章通过对哈尔滨市轨道交通3号线二期工程海河东路站至先锋路站区间联络通道冻结法施工工法的总结，对比上海、广州等城市富水砂层冻结法施工的成功案例，分析得出结论。

（1）本次联络通道施工采用“冻结法+矿山法”暗挖开挖，先对待开挖土体四周进行冻结孔的布设，在合理选取冻结参数的前提下，使待开挖土体四周形成冻结壁，阻止水流的渗入，加强了围岩整体稳定性，再采用台阶法开挖联络通道。

（2）哈尔滨当地地铁建设项目施工风险较高，联络通道施工多采用冻结法，地铁相关施工人员应熟练掌握冻结法的核心技术，明确质量控制要点，以指导实际工程施工，保障城市建设效率。