地铁联络通道施工中冻结法的应用.docx

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1、地铁联络通道施工中冻结法的应用摘要：结合合肥市轨道交通4号线工程巢湖路站和平路站区间隧道1#联络通道施工实例，介绍了冻结法在地铁联络通道冻结法施工中关键的施工技术，对今后联络通道冻结法施工有一定的指导意义。关键词：冻结法；冻结壁；地面沉降1工程大概情况1.1工程概述合肥市轨道交通4号线工程巢湖路站和平路站区间隧道1#联络通道左、右行线盾构隧道里程为左K29+214.002、右K29+212.182，中心距为13.000m，左、右行线隧道中心标高约为-11.649m，联络通道所处位置左(右)行线地面标高约为+12.22m。联络通道将两条隧道联通起来，在一侧发生火灾或其他突发事件时能够将人员从另一

2、侧隧道及时安全疏散。联络通道处土层自上而下依次为：第四系晚更新统冲洪积层3粉质黏土层、5粉细砂层，古近系古新统定远组地层11全风化砂质泥岩夹泥岩层。根据现场勘查结果，次联络通道上方为五里庙石材城，其门面房距离联络通道最小水平距离约20m，无市政管线。1.2施工方案考虑联络通道所处地层条件、地面情况、施工条件等因素，确定采用“隧道内钻孔，冻结临时加固土体，矿山法暗挖构筑的施工方案，即：在联络通道两侧隧道内打设冻结孔，通过冻结使联络通道周围土体构成封闭的冻土帷幕，为联络通道的开挖准备好条件1。从一侧隧道向另一侧进行联络通道的开挖构筑，根据“新奥法的基本原理，采用矿山法进行施工。2设计冻结壁及冻结孔

3、的布置2.1设计冻结壁冻结法的目的是构成冻结壁，冻结壁的形态、厚度、封闭性等对冻结效果起到决定性的作用。联络通道冻结壁既承当着挡水的作用又承当着承载的作用，冻结壁太薄则无法知足承载的要求，冻结壁太厚一方面造成浪费，另一方面会造成较大的冻胀融沉现象，对工程反而不利。因而，需根据详细的工程有针对性地设计出合理的冻结壁厚度。通过理论计算及承载力复核最终确定联络通道冻结壁厚度：喇叭口处1.8m、通道段2.1m，冻结壁平均温度为小于等于-10。联络通道冻结壁构造几何尺寸见下列图图1：2.2冻结孔的布置冻结孔的布置原则是根据设计要求能够构成设计的冻结壁。联络通道周围的冻结孔按上仰、近水平、下俯三种角度布置

4、，共设69个冻结孔其中21个冻结孔布置在左行线隧道内，48个冻结孔布置在右行线隧道内，冻结管规格为898mm，20#低碳无缝钢管,两根冻结管采用内衬箍连接。2.3冻结参数1冻结期间盐水按梯度进行降温，要求积极冻结7天盐水温度降至-18下面；积极冻结15天盐水温度降至-24下面；开挖时盐水温度降至-28下面，去、回路盐水温差不大于2；2流量要求为：冻结孔单孔流量不小于5m3/h，保证冻结孔流量才能使冻结管实时、均匀的与地层进行热交换；3结合土层性质并参照以往工程经历，冻土发展速度取22mm/d，积极冻结时间为52天3。3监测结果及冻结效果分析3.1测温孔分析冻结工程会在关键位置及薄弱环节布置测温

5、孔，根据测得的温度推算冻结壁的发展状况，本工程共布置12个测温孔，从测温数据分析，开场冻结后，土体温度从初始地温开场快速下降，降温曲线近似呈线性变化。当土体温度下降至-10左右，降温曲线明显变缓，并且波动不大。随着冻结盐水温度进一步降低至-28，土体温度持续下降，在积极冻结阶段后期，接近开挖时，土体温度到达-15，降温曲线接近水平，且盐水去回路温差在1左右，讲明此时冻结壁处于热交换稳定的状态，冻结加固效果已到达设计的要求，能够进行下一步的开挖构筑。在开挖阶段，由于开挖面土体暴露及对应保温措施的毁坏，且构造施工阶段浇筑混凝土产生的水化热，土体温度有回升现象，但随着初衬及二衬的依次完成，整体构造是

6、安全的4。3.2泄压孔分析泄压孔的布置一方面作为判定冻结壁能否交圈的一个重要根据，另一方面能够及时排泄掉联络通道内的冻胀压力。联络通道共布置4个卸压孔，安装好压力表便能够测出土体的初始压力，卸压孔压力在积极冻结17天后开场明显上升，到第25天到达最大压力值，讲明此时冻结帷幕已交圈。此后，打开卸压阀，卸压孔压力开场下降，卸压孔不再流水和泥，卸压孔保持常开状态。3.3测温资料分析分别在两端喇叭口和中部位置选取三个特征面进行冻结壁有效厚度和平均温度的分析计算，三个特征面的冻结壁有效厚度和平均温度知足设计要求喇叭口位置冻结壁超过1800mm，正常段超过2100mm，平均温度-10，通过作图法和成冰公式

7、验证，冻结壁最小厚度为2.15m，最小平均温度为-12.0。通过测温孔、泄压孔以及探孔能够判定出冻结效果已知足设计要求，开挖经过中土体结霜状态良好，总上，此联络通道冻结效果较好，能够保证开挖构筑的安全施工。4注浆施工冻结法会产生冻胀融沉现象，假如冻胀融沉变形量超出允许的变形值，会导致地面沉降变形过大、构造毁坏等灾祸，因而施工经过中，除进行冻土温度监测外，还需要加强冻结壁后水土压力监测、地面变形监测等。假如冻胀融沉变形量过大时能够通过注浆的方式来控制，因而冻结法施工经过中会存在注浆步骤。注浆管的布置、浆液的选择、注浆顺序等是控制注浆效果的关键。4.1注浆管布置在构造施工时预留注浆管，注浆管规格为

8、2寸焊管，深度以到达初衬初期支护与冻土墙之间为宜。注浆孔沿通道轴线方向间距布置，共布置42个注浆管。4.2注浆材料融沉补偿注浆主要采用水泥-水玻璃组成的双液浆，而辅助使用单液水泥浆。水泥-水玻璃双液浆配比为：水泥浆和水玻璃溶液体积比为：1:1，其中水泥浆水灰比为1:1，水玻璃溶液采用B35B40水玻璃和加12倍体积的水稀释5。冻结范围区域都应进行注浆，注浆压力不大于0.5MPa或构造要求的允许值。注浆施工经过中，浆液的压力可通过注浆压力表等综合的监测数据对注浆参数进行实时的调整。4.3注浆顺序先进行底板的注浆然后进行侧墙的注浆。进行底板注浆时，通道中部的注浆孔最先开场注浆，然后根据从中间向两端的方向依次进行注浆。冻结效果直接决定着冻结法施工的成败，从冷冻管的打设、成孔验收、偏斜、到冻结系统的构成，冻结法施工的各个环节都必须严格把关。为减小冷量的损失，做好管路及冷冻面管片的保温，同时保证盐水的流量及温度。为避免冻胀融沉引起构造的毁坏，施工期间应加强联络通道、隧道及地面变形监测，一旦出现变形过大时应及时采取相应措施。以此联络通道冻结工程为例，对冻结法施工关键工序进行深化讨论，为以后冻结工程提供一定的指导意义。