刍议城市地铁联络通道冻结暗挖施工技术.doc

1、刍议城市地铁联络通道冻结暗挖施工技术摘要：地铁建设可谓技术要素众多，其对于联络通道也有着较为严格的要求。本文结合某地铁线路软弱土地层联络通道施工出发，简要探讨了冻结加固的具体应用，文中着重阐述了冻结孔布置、冻结施工关键技术、开挖构筑施工技术及融沉注浆技术，以期能为所需者提供借鉴。 关键词：城市地铁; 联络通道; 冻结加固; 暗挖施工 中图分类号： TU74 文献标识码： A 一、工程概况 某地区联络通道长 9.56m，深 20.2m，中间底部设 1. 5m 深、4.3m宽集水井;此联络通道对地层使用冻结法加固，加固效果达到后则使用了暗挖法施工。联络通道结构为复合式衬砌，断面形式为圆弧拱、直墙、

2、水平底结构。初次衬砌厚为 250mm 的 C20 喷射混凝土，二次衬砌厚400mm 的 C30 S8 模注自防水钢筋混凝土，初衬与二衬间设防水层，通道标准段开挖轮廓高 5.8m，宽为 3.3m。 图 1 联络通道纵剖面图 图 2 联络通道断面图 二、水文、地质特点及相应技术措施 从勘察资料出发，联络通道施工范围内土层为2 粉土，9 粉土，3 粘土层，土层强度低、含水量高，钻孔时受水头差作用易现涌砂冒水事故，同时，联络通道附近地面管线多，场地狭窄，依照上述条件综合考虑用“水平冻结加固土体、矿山法开挖构筑” ，在隧道内打设水平和部分倾斜冻结孔加固地层，使联络通道外围土体冻结，形成强度高、封闭性好的

3、冻结帷幕，然后在冻土中采用矿山法进行联络通道的开挖构筑施工。地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行，对地面无任何干扰。联络通道施工流程见图 3。 图 3 联络通道施工顺序 三、冻结施工 1、冷冻孔 区间联络通道冻结孔按上仰、水平、下俯 3 角度布置冻结孔 78 个，靠冷冻站一侧 58 个，对侧 20 个，设 4 个穿透孔。冻结孔注意事项：避开主筋、管缝、螺栓及钢管片肋板前提下可适当调整钻孔，范围不大100mm；金刚石取芯钻开孔，跟管钻进法下冻结管；强力水平钻机，实现无泥浆钻进；钻进孔和钻出孔施工时必须设置孔口止水装置，且使用二次开孔工艺，以防钻进时大量水、砂涌出。如发现钻孔泥水流失，及时进行

4、补浆充填，浆液以单液浆为主；在施工第一个冻结孔时，应分析主要地层钻进过程的参数变化情况，并检查地质、水文情况，发现异常，应及时采取针对性措施；钻进过程中要严格监测孔位偏斜情况，下好冻结管后应进行管长度的复测，钻孔偏斜应控制在 1% 以内，末端位移偏差不得大于 100mm，否则应进行补孔 。 2、积极冻结和维护冻结 冻结分为积极和维护两类冻结。前者是开始冻结至冻结效果达到设计效果期间，为冻结帷幕形成阶段，积极冻结期盐水温 28 30，时间 45 50 天，如盐水温和盐水流量达不到设计要求，应延长时间;后者则是土体开挖至结构完成，冻结时间贯穿联络通道开挖和主体结构施工完成。冻结要点:积极冻结中，根

5、据实测温度资料判断冻结帷幕是否交圈和达到设计厚度，同时要监测冻结帷幕与隧道的胶结情况，根据测温情况判定冻结帷幕交圈并达到设计厚度后，可进入维护冻结阶段；冻结孔单孔盐水流量不小于 5m3/ h;积极冻结 7 天盐水温度降至 20 以下，冻结 15 天盐水温度降至 24 以下，去回路温差不大于 2。维护冻结期温度维持28以下。联络通道冻结帷幕厚度通道处不小于 2m，喇叭口处 2 侧 1.5m。冻结壁与隧道管片交界面处平均温不高于5 ，其他部位设计平均温度不高10 。 四、效果分析 1、盐水降温情况 积极冻结第一天温度去路: 13.6，回路 11.2 ，温差 2.4 ; 开机一周后去路降至 15.2

6、以下，温差 1.8; 开机 10 天后去路温度降至 20. 6 温差 1.7 ; 开机 15 天后去路温度降至 24.2 ，温差 1.5 ; 开机第 48 天去路: 29. 3 ，回路 28.6 ，温差 0.7 。本工程的实际积极冻结期为 48 天，冻结系统在 25 以下运行 27 天。 2、冻土情况 左线喇叭口处实际厚度 1.736mm，右线喇叭口处实际厚度 1.701mm 均满足设计要求; 通道实际厚 2.476mm，满足设计要求。实际温度: 左线喇叭口 12. 7，右线 12. 2 ，通道 13. 9 ，平均温度低于 10 ，均满足设计要求。 五、开挖与构筑施工中关键 1、开挖前工作 5

7、.1.1 安装预应力支架 在积极冻结前安装到位，一方面防止冻结中冻土膨胀对隧道管片产生挤压，另一方面防止土体开挖应力释放造成管片位移变形。预应力支架为环形，内径 3.3m，外径 4.7m，每榀预应力支架与隧道管片之间用 8 个 QDL50 螺旋千斤顶连接。左右线各设 2 榀，分别安装在联络通道预留洞口两侧的第一条管片环缝处，施加预应力时每个千斤顶要同时慢慢平稳加压，每个千斤顶以压实支撑点为宜，且顶力不得大于 100kN。 5.1.2 安装密闭防护门 开挖侧隧道预留洞口上安装密闭防护门，并配备风量不小于 6m3/ min 空压机为防护门供气。防护门开关灵活，不影响施工。防护门耐压值不小于 0.

8、6MPa，安装好后进行气密性试验，试验值不小于防护门底部水、土压力，即 0.43MPa。试验时先用水泵在防护门内注满水，再用空压机加压，要求在不停止空压机时压力能保持 0. 28MPa 为合格。防护门应在结构施工完成后方可拆除，防护门设置见图 4。 图 4 密闭防护 2、开挖施工 依照工程结构特点，拉开隧道钢管后，联络通道开挖掘进采取分区分层方式。1 部位土体用全断面一次开挖，开挖步距 450500mm，最大不超 800mm。两端喇叭口( 2、3 部位)断面大，开挖步距控制在 350mm; 待 1、2、3 部位初期支护与二次衬砌完成后一次开挖 4 部位土体，再完成 4 部位结构衬砌。开挖前遵循

9、“先探后挖，先探试挖”原则，经探孔确认无泥水流出后方可以进行正式开挖; 开挖断面超挖不允许大于 30mm，开挖中心线偏差控制在 20mm 以内; 冻结壁暴露时间不超过 24h; 喇叭口开挖时初支层与钢管片之间的冻土应凿除干净，且要将管片冲洗干净，以保证喇叭口与隧道的连接质量; 集水井开挖前，必须设置集水井安全门。 图 5 联络通道开挖顺序图 六、充填与融沉注浆 1、充填注浆 充填注浆针对：初期支护背后与土层开挖面间空隙；二次衬砌混凝土与初期支护间空隙；喇叭口处钢管片与初期支护间空隙。具体为：在初期支护和二次衬砌时预埋注浆管，初期支护完成后防水板施工前第一次充填注浆; 二次衬砌后，进行第二次充填

10、注浆。注浆顺序为先下后上，最后顶部。充填注浆采用 10.8 11 单液水泥浆，压力控制0.11. 4MPa 以内。 2、融沉注浆 冻土融化后沉降主要有融化后土体因冰变成水体积减小产生融化性沉降及融化区在一定压力下融土发生排水固结，引起土层压密沉降。融沉注浆主要为减小冻土融化中引起地面沉降。结构施工在侧墙和底板预留注浆管，注浆管规格为 50mm 钢管，注浆孔深达冻土墙为 0.65 1.6m，注浆材料用水泥水玻璃双液浆，浇注按先底板后侧墙顺序进行。注浆孔沿通道轴线方向间距 1.65m 梅花形布置 50 个。 七、结论 工程最后的沉降值都没有超出沉降报警值，这说明只要能够切实的掌握好关键技术并严格落实，即使是地下水丰富的软土层，也可以通过冷冻法保证地铁联络通道施工。 参考文献： 1 覃伟,杨平,金明,张婷,王海波.地铁超长联络通道人工冻结法应用与实测研究J.地下空间与工程学报. 2010(05) 2 赵红光,张映根.冻结加固技术在长地铁联络通道施工中的应用J.隧道建设.2010(03) 3 史玉鹏.地铁联络通道冷冻法施工技术J.中小企业管理与科技(下旬刊).2011(02)