南京地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工措施

1、僅供個(gè)人參考南京地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工措施分摘要：對(duì)南京地鐵一期工程TA4標(biāo)聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工的成功經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)。指由地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工中，必須采取必要的施工技術(shù)措施，才能保證施工安全、順利的進(jìn)行。本工程的成功經(jīng)驗(yàn)可供其他工程參考。關(guān)鍵詞：地鐵；聯(lián)絡(luò)通道；凍結(jié)法1前言Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse南京地鐵一期工程（南北線）南起小行北至邁皋橋，全長(zhǎng)21.7km,其中地下部分長(zhǎng)14.5km。工程于2000年底開工，計(jì)劃2003年底完成車站、區(qū)間隧道的土建工程部分。南京地鐵TA4標(biāo)盾構(gòu)法區(qū)間隧道，北起釣魚臺(tái)工作井

2、北側(cè)，南至三山街車站南端頭井，由左線（下行線）和右線（上行線）隧道組成。隧道外徑6.2m,內(nèi)徑5.5m,每塊管片寬為1.2m,厚為350mm。聯(lián)絡(luò)通道位于兩站區(qū)間隧道中間，隧道中心埋深13.13m，聯(lián)絡(luò)通道及泵站采取合并建造模式，它既保證上、下行隧道間的聯(lián)絡(luò)作用和必要時(shí)乘客安全疏散的功能，又起到地鐵運(yùn)營(yíng)中兩車站之間的集、排水作用。工程結(jié)構(gòu)由兩個(gè)與隧道相交的喇叭口、通道以及集水井等組成。地鐵聯(lián)絡(luò)通道一般位于區(qū)間隧道的中間，通常與集、排水泵站連在一起，共同起著兩隧道連結(jié)、集排水和防火等作用。聯(lián)絡(luò)通道土體開挖前，必須對(duì)其周圍土體進(jìn)行加固，土體加固的方法常用的有深層攪拌法和凍結(jié)法。目前凍結(jié)法在國(guó)內(nèi)地鐵

3、建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用1-3，積累了一定的成功經(jīng)驗(yàn)。南京地鐵一期工程TA4標(biāo)中，聯(lián)絡(luò)通道施工成功引用了凍結(jié)施工，并取得了圓滿成功。本文對(duì)施工中的技術(shù)措施進(jìn)行了總結(jié)、分析研究，希望能對(duì)以后的聯(lián)絡(luò)通道土體凍結(jié)法施工提供借鑒和指導(dǎo)。Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse2工程地質(zhì)狀況Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse工程地質(zhì)資料如表1所示，另外地下水標(biāo)高為地下12m，水位較高。表1土層物理參數(shù)3凍結(jié)設(shè)計(jì)從表1看出，土層平均滲透系數(shù)小，透水性差，是凍結(jié)施

4、工較為有利的土層。經(jīng)研究采用隧道內(nèi)鉆孔凍結(jié)加固，礦山法暗挖構(gòu)筑”的施工方案，即：在隧道內(nèi)利用水平孔和部分傾斜孔凍結(jié)加固地層，使聯(lián)絡(luò)通道以及集水井外圍土體凍結(jié)，形成強(qiáng)度高，封閉性好的凍土帷幕。采用礦山法，進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道及泵站的開挖構(gòu)筑施工。地層凍結(jié)和開挖構(gòu)筑施工均在區(qū)間隧道內(nèi)進(jìn)行，其主要施工順序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備?聯(lián)絡(luò)通道連通地面的垂直水管施工?凍結(jié)孔鉆孔施工（同時(shí)安裝凍結(jié)制冷系統(tǒng)）?安裝凍結(jié)鹽水系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)?積極凍結(jié)?探孔試挖?拆鋼管片?聯(lián)絡(luò)通道掘進(jìn)與臨時(shí)支護(hù)?聯(lián)絡(luò)通道永久支護(hù)?泵站開挖與臨時(shí)支護(hù)?泵站永久支護(hù)?必要時(shí)進(jìn)行土層注漿充填。根據(jù)凍結(jié)帷幕設(shè)計(jì)及聯(lián)絡(luò)通道的結(jié)構(gòu)，凍結(jié)孔的傾角采用上仰、近水平、

5、下俯三種角度布置，開孔間距為0.7m，凍結(jié)孔數(shù)58個(gè)。凍結(jié)孔的布置見圖1所示。圖1凍結(jié)孔布置（括號(hào)內(nèi)數(shù)字為孔深，單位mm及傾角（o）4 凍結(jié)參數(shù)的選擇選用YSLGF300?型螺桿壓縮機(jī)組一臺(tái)套，設(shè)計(jì)工況制冷量為87500kcal/h，電機(jī)功率110kW。地層凍結(jié)供冷工藝參數(shù)和指標(biāo)為：積極凍結(jié)鹽水溫度為-28C-30C；凍結(jié)孔單孔流量不小于4m3/h；凍結(jié)系統(tǒng)輔助設(shè)備：(1)鹽水循環(huán)泵選用IS125-100200型2臺(tái)，流量200m3/h,電機(jī)功率45kW，其中一臺(tái)備用。(2)冷卻水循環(huán)選用IS125-100200C型2臺(tái)，流量120m3/h,電機(jī)功率30kW，其中一臺(tái)備用。冷卻塔選用NBL-1

6、00型一臺(tái)，補(bǔ)充新鮮水15m3/h。5 施工技術(shù)措施5.1 凍結(jié)前的施工措施凍結(jié)孔鉆進(jìn)工程中會(huì)引起周圍地表的沉降，為了控制沉降對(duì)周圍環(huán)境的影響，在聯(lián)絡(luò)通道地表進(jìn)行了布點(diǎn)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖2所示(選取最大變形點(diǎn))。2002年11月10日開鉆，21日結(jié)束。從圖2中看出，開鉆過程中由于土體的開挖以及鉆孔數(shù)量的增多，地表的沉降逐漸增大，到11月21日即鉆孔結(jié)束時(shí)最大沉降為4mm，24日最大沉降達(dá)5mm，并且一直保持到開始凍結(jié)前，11月29日開始凍結(jié)，地表點(diǎn)開始表現(xiàn)為隆起，并隨著凍土效果逐漸增大，從12月30日到2003年1月20日隆起量在15mm處達(dá)到平穩(wěn)，說明凍土發(fā)展良好，并且在這一段時(shí)間內(nèi)凍土柱已

7、經(jīng)交圈，因此，實(shí)際土體開挖時(shí)間定在了2003年1月8日。由于其它原因，凍土溫度進(jìn)一步降低，凍土圈有所擴(kuò)大，地表從1月21日開始隆起增加到2月1日達(dá)到19mm，一直保持到主體結(jié)構(gòu)完工。圖21#測(cè)點(diǎn)地表變形與時(shí)間的變化關(guān)系5.2 凍結(jié)過程中的施工措施5.2.1 隧道內(nèi)支撐凍結(jié)過程中隧道受凍土力的作用，會(huì)發(fā)生隧道橫向斷面變形，從而影響隧道的橢圓度。為了減少這一變形，因此在凍結(jié)前，隧道內(nèi)安裝預(yù)應(yīng)力隧道支架，即在上下行線隧道的聯(lián)絡(luò)通道洞口兩側(cè)安裝兩根預(yù)應(yīng)力鋼支架（如圖3所示）,每根支有8個(gè)支點(diǎn)，均勻地支撐在隧道管片上，施工中可根據(jù)觀測(cè)到的隧道變形情況，調(diào)整各個(gè)支點(diǎn)的預(yù)應(yīng)力大小，控制隧道變形。圖3預(yù)應(yīng)力鋼

8、支架5.2.2 布置測(cè)溫孔為了掌握凍土帷幕的形成過程、形成狀況，以及判斷凍土柱是否交圈、凍土墻厚度及其溫度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求等等，在上、下行線隧道聯(lián)絡(luò)通道洞口兩側(cè)共布置10個(gè)測(cè)溫孔，其中在下行隧道中布置了4個(gè)，上行隧道中布置了6個(gè)（開挖是從下行隧道開始的）。每個(gè)測(cè)溫孔內(nèi)設(shè)3個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)間距600mm，測(cè)溫孔深為2m。測(cè)量頻度為每天1次。5.2.3 布置卸壓孔為了減少凍結(jié)過程中，土體凍漲對(duì)地表以及隧道的影響，隧道下行線聯(lián)絡(luò)通道開挖斷面內(nèi)布置一個(gè)卸壓孔。另外，通過卸壓孔壓力的測(cè)試，以及對(duì)卸壓孔內(nèi)水流觀察，可以判斷凍土的凍結(jié)情況。如本工程卸壓孔，在12月24日，壓力不再升高，說明凍結(jié)帷幕內(nèi)的自由水

9、由于水分遷移的作用，已經(jīng)基本補(bǔ)給到凍土中，2003年1月3日打開該泄壓孔，有少量水和泥漿流出，幾分鐘后停止。1月8日土體開挖時(shí)，該孔內(nèi)沒有水流出現(xiàn)象。5.2.4 鋼管片的拆卸為了判斷鋼管片拆除前，聯(lián)絡(luò)通道土體凍結(jié)的帷幕墻厚度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，是否交圈，土體強(qiáng)度是否達(dá)到要求以及保證土體開挖的安全進(jìn)行，采用了以下施工措施。(1) 對(duì)去路、回路鹽水進(jìn)行溫度檢測(cè)，2003年1月7日鹽水的去、回路溫度差已從2002年12月24日的平均2降到0.5，說明地層的熱負(fù)荷減少，凍土帷幕形成良好。(2) 根據(jù)第3#測(cè)孔的實(shí)測(cè)資料，其距凍結(jié)主面400mm，降溫幅度最大，到2002年12月14日其溫度降到-0.5，此

10、時(shí)凍結(jié)15d，凍土平均發(fā)展速度26.7mm/d；第2#測(cè)孔距凍結(jié)主面450mm，12月19日其溫度降到-0.2，此時(shí)凍結(jié)20d，凍土平均發(fā)展速度25.0mm/d；第5#測(cè)孔距凍結(jié)主面700mm，12月27日其溫度降到-0.2，此時(shí)凍結(jié)27d，凍土平均發(fā)展速度27.8mm/d。以上3個(gè)孔的凍土平均發(fā)展速度為26.5mm/d，按此推算，到實(shí)際開挖時(shí)間2003年1月8日，凍結(jié)時(shí)間39d，凍土發(fā)展厚度2.06m，超過設(shè)計(jì)厚度0.46m。(3) 在隧道下行線布置了4個(gè)凍脹壓力測(cè)孔，根據(jù)凍脹壓力測(cè)孔1的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，2002年12月18日凍脹壓力達(dá)到最大值0.73MPa，此時(shí)凍結(jié)時(shí)間19d；測(cè)孔4的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，

11、12月19日凍脹壓力達(dá)到最大值1.81MPa，此時(shí)凍結(jié)時(shí)間20d。說明凍結(jié)20d左右時(shí)凍土柱已經(jīng)交圈，凍結(jié)帷幕已基本形成。此后凍脹壓力趨于穩(wěn)定并逐步減少，凍土帷幕厚度增加，符合凍土凍結(jié)規(guī)律。另外，隧道下行線聯(lián)絡(luò)通道開挖斷面內(nèi)布置一個(gè)泄壓孔，其壓力變化，到12月24日，壓力不再升高，說明凍結(jié)帷幕內(nèi)的自由水由于水分遷移的作用，已經(jīng)基本補(bǔ)給到凍土中，2003年1月3日打開該泄壓孔，有少量水和泥漿流出，幾分鐘后停止。1月8日土體開挖時(shí)，該孔內(nèi)沒有水流出現(xiàn)象。5.2.5土體支護(hù)采用兩次支護(hù)方式。第一次支護(hù)（臨時(shí)支護(hù)）采用預(yù)應(yīng)力鋼支架加背板。第二次支護(hù)（永久支護(hù)）采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土。聯(lián)絡(luò)通道土體開挖導(dǎo)致地

12、層中原有的應(yīng)力平衡受到破壞，引起通道周圍地層中的應(yīng)力重新分布，這種重新分布的應(yīng)力不僅使上部地層產(chǎn)生位移，而且會(huì)形成新的附加荷載作用在已加固好的凍土帷幕上，會(huì)引起凍土帷幕及凍結(jié)管會(huì)產(chǎn)生變形或破壞，為控制這種變形的發(fā)展，凍土開挖后就要及時(shí)對(duì)凍結(jié)壁進(jìn)行及時(shí)的支護(hù)，所以聯(lián)絡(luò)通道的臨時(shí)支護(hù)即做為維護(hù)地層穩(wěn)定，確保施工安全的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，又作為永久支護(hù)的一部分，是支護(hù)工藝最為關(guān)鍵的一步。經(jīng)過力學(xué)計(jì)算分析，確定聯(lián)絡(luò)通道臨時(shí)支護(hù)的結(jié)構(gòu)形式，如圖4所示。臨時(shí)支護(hù)采用18#工字鋼加工成的直腿拱形支架和矩形支架。鋼拱架為封閉形式用于喇叭口及通道內(nèi)的臨時(shí)支護(hù)，為增加支架的穩(wěn)定性，每道支架中部加有一根橫撐，拱形支架

13、的間排距與通道的開挖步距相對(duì)應(yīng)為0.30.5m，相鄰支架間加有縱向拉桿，以增加整個(gè)支護(hù)體系的整體性和穩(wěn)定性。矩形鋼支架用于集水井，支護(hù)間距為0.5m，上下兩排支架間由8根拉桿相互連接，必要時(shí)增加縱橫向支撐，以增加支架整體的穩(wěn)定性及抗變形的能力。為了控制支架間凍結(jié)壁的變形，減少凍結(jié)壁冷量損失，所有鋼支撐架后用木背板密背，背板必須同凍結(jié)壁緊貼，盡量減少支護(hù)間隙，木背板不能松動(dòng)，當(dāng)支護(hù)間隙較大時(shí)，可增加背板厚度和木楔子，以提高支護(hù)效果。圖4聯(lián)絡(luò)通道的臨時(shí)支護(hù)永久支護(hù)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的鋼筋砼結(jié)構(gòu)，為減少砼施工接縫，聯(lián)絡(luò)通道開挖及臨時(shí)支護(hù)完成后，一次連續(xù)進(jìn)行澆筑。由于這種結(jié)構(gòu)的特殊性，通道頂板內(nèi)的砼澆筑較為

14、困難，為提高砼施工質(zhì)量，可采取分段澆筑的施工方式，必要時(shí)可采用噴漿機(jī)對(duì)澆筑空隙進(jìn)行充填。上部結(jié)構(gòu)施工完成以后，開挖集水井，集水井開挖到設(shè)計(jì)深度，首先對(duì)集水井底板進(jìn)行封底澆筑，然后一次完成集水井的鋼筋砼澆筑施工。5.3解凍過程中的施工措施聯(lián)絡(luò)通道主體結(jié)構(gòu)施工完畢后，停止供冷，土體自然解凍，解凍過程中會(huì)引起地面的沉陷，如果沉陷過大，不但對(duì)隧道而且對(duì)地面建筑、地下管線將產(chǎn)生不利影響。為減少土體解凍產(chǎn)生的沉降量，可通過隧道及聯(lián)絡(luò)通道預(yù)留的注漿孔，采取跟蹤注漿的形式，根據(jù)觀測(cè)到的隧道及地層沉降情況，及時(shí)地對(duì)地層進(jìn)行補(bǔ)償注漿。6結(jié)論凍結(jié)法在南京地鐵一號(hào)線TA4標(biāo)的成功經(jīng)驗(yàn)說明南京地質(zhì)條件下在地下水位較高的

15、軟土且含砂層的土質(zhì)采用凍結(jié)施工是可行的，隨著工程的開展，凍結(jié)法會(huì)地鐵建設(shè)中得到更廣泛的應(yīng)用。但在凍結(jié)施工中必須采用必要的施工技術(shù)措施相補(bǔ)充，必須重視施工中的跟蹤檢測(cè)措施，及時(shí)反饋信息，對(duì)施工的方案及時(shí)補(bǔ)充修正，確保萬無一失，工程順利進(jìn)行。參考文獻(xiàn)1 周曉敏,蘇立凡,賀長(zhǎng)俊等.北京地鐵隧道凍結(jié)法施工J.巖土工程學(xué)報(bào),1999,21(3):319-322.2 馬玉峰,蘇立凡,徐兵壯等.地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道和泵站的水平凍結(jié)施工J.建井技術(shù).2000,21(3):39-41.3 郭曉江.凍結(jié)法在廣州地鐵二號(hào)線暗挖隧道中的應(yīng)用J.煤炭工程.2001(12):27-29.不得用于商業(yè)用途僅供個(gè)人參考僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;notforcommercialuse.Nurfurdenpers?nlichenfurStudien,Forsch