高流速富水砂層聯(lián)絡(luò)通道冷凍法施工技術(shù)研究.docx

1、高流速富水砂層聯(lián)絡(luò)通道冷凍法施工技術(shù)研究張曉磊中鐵六局集團(tuán)有限公司盾構(gòu)分公司北京100071摘要：結(jié)合北京地快6號(hào)殘二期玉帝河大街站至都家府站區(qū)間2#聯(lián)絡(luò)通道凍詁工程.闡述聯(lián)燃通道凍飴施工工藝，并通過整理工程實(shí)測數(shù)據(jù)以及工程實(shí)際出現(xiàn)的問題.分析了影響凍姑椎冰形成的原因，最終在凍站楝暮薄弱區(qū)域采用補(bǔ)孔加固凍露等措施解決高水頭擊濾速會(huì)斷面富水砂房凍站雄題.為以后類似工程提供了理論依據(jù)關(guān)鍵詞：冷凍汰;聯(lián)蛤通道；流速；富水砂層；凍結(jié)情乳地慶代母巖性名稱灌透系數(shù)K（cm/»）地層代號(hào)巖性名稱濯透系數(shù)K（cm/）粉土2xl0<2粉土6.5x10-1粉質(zhì)粘土5xl(r細(xì)中砂2xl0-J3細(xì)粉

2、砂5x101粉質(zhì)粘土i.5xiO-7粉質(zhì)粘土3x103粉土3xl(rs粉細(xì)砂6x10-*粉質(zhì)粘土2x10*1中粗砂3x5粉土4xl(T*®4I圓礫粘土IxlCl.5xlb3細(xì)中砂2.0x51工程概況北京地鐵6號(hào)線二期玉帶河大街站至郝家府站區(qū)間.區(qū)間于右線K39+50.000設(shè)置2#聯(lián)絡(luò)通道兼泵站，距離玉帶河大街站約790.8m,距離后加會(huì)展中心站約500m.2#聯(lián)絡(luò)通道中心標(biāo)高約為-4.98m,地面怵高約為+20.45m,族道中心間距為15.0m°2#聯(lián)絡(luò)通道及泵站正上方為物坨村前銀杏樹林。聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)加固如圖1-1所ZRo2號(hào)聯(lián)絡(luò)通道覆上主要為：粉土粘土填土1層、粉土層、

3、細(xì)中砂3層、中粗砂1層、細(xì)中砂層.圍巖穩(wěn)定性較差.較難形成自然應(yīng)力拱施工過程中容易形成坍塌，存在一定的施工安全隱患。開挖范圍內(nèi)為細(xì)中砂層:灰黃灰色.密實(shí)，飽和.標(biāo)貫技術(shù)平均值為75.城低壓縮性土.局部含粉細(xì)砂夾層;聯(lián)絡(luò)通道位于現(xiàn)狀潛水（二冰位線以下扁壁圖巖土體的再自穩(wěn)能力差，加上潛水（二）的影響.容易發(fā)生涌水涌砂和流土等不良現(xiàn)象，極易發(fā)生隧道坍塌。（表1）圖聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)加固圖表1-1各地層滲透系數(shù)2凍結(jié)施工情況2#聯(lián)絡(luò)通道及系站凍結(jié)工程,共布設(shè)4個(gè)泄壓孔，左線XI、X2.右線X3、X4,泄壓孔原始?jí)毫Ψ謩e為0.IMPa、0.09MPa、0.1MPa和O.IMPao到2014年2月9日.積極凍結(jié)

4、26天，壓力升到O.】5MPa、O.I4MPa.O.I5MPa和0.14MPao到2014年2月24H,積極凍結(jié)41天.壓力未發(fā)生變化.期間也進(jìn)行泄壓,有持續(xù)滑水流出.閥門關(guān)閉后.壓力迅速回升到0.15MPa°根據(jù)凍結(jié)壁厚度測算出通道未凍區(qū)域方愀約133方.由于加強(qiáng)孔距離側(cè)墻凍納約4m.加強(qiáng)孔未能將通道和集水井完全隔開.集水井與通道連通，集水井未凍結(jié)區(qū)域約20方，推算得到總、未凍區(qū)約153Ao根據(jù)地勘資料，該號(hào)土層孔隙率約為0.39活水方量約59.67方。同時(shí)參考1#聯(lián)絡(luò)通道，泄壓孔氏力皺高也為O.lSMPa。并持續(xù)泄壓.對(duì)泄壓缺及水溫進(jìn)行測屆記錄。3月2日開始敞開泄壓孔泄壓3月3曰

5、左線底部泄壓孔X2凍住,同時(shí)Xliftffi孔流雖明顯減小，清水帶有氣體。從3月3日到3月12日一直持續(xù)泄壓.每天泄壓8小時(shí)，水流未見做小.泄水總址約30方。由于工期原因.擬增大放水相.故在左右線腰線往下30cm開泄斥孔.加大放水。3月13日到3月14H.大量泄壓.出水量約為38方.共計(jì)泄壓fit約68方.后停止泄壓。2#聯(lián)絡(luò)通道及泵站凍結(jié)壁基本未交圈.可能有薄弱位置3影響凍結(jié)帷幕閉合的原因排查及分析地飲聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工過程中，影響凍結(jié)帷幕閉合的原因有： 水文地質(zhì)資料不準(zhǔn)確.凍結(jié)加固不穩(wěn)定含水層時(shí).凍結(jié)深度凍結(jié)范圍不夠；所凍地層含鹽址高，較高的含鹽質(zhì)將使得土層冰點(diǎn)降低、凍土幡幕19度減小、凍

6、土力學(xué)性能降低； 凍結(jié)地層范圍內(nèi)水的流速過大，將地層中凍結(jié)管的冷fit帶走； 外界因素影響凍土溫度升高.使得凍土強(qiáng)度迅速降低,可能導(dǎo)致凍結(jié)帷怖部分位置形成漏洞； 外部壓力大于凍結(jié)帷解的支護(hù)力等。2#聯(lián)絡(luò)通道右線施I：探亂6個(gè).對(duì)集水井三角區(qū)域進(jìn)行探測.集水井三角區(qū)域是否凍實(shí).如集水井凍實(shí).可確定通道某部位薄弱.再對(duì)通道可能薄弱區(qū)域進(jìn)行探圖41圓柱發(fā)展示意圖圖42凍結(jié)壁可能的發(fā)展情況測.逐步縮小范圍。先施工T8探孔,發(fā)現(xiàn)集水井處未凍實(shí).隨后施工探孔Tl】探測凍結(jié)壁.發(fā)現(xiàn)東側(cè)堵凍結(jié)壁在D29處薄弱旦涌砂.有明顯與外界溝通跡象。利用鉆機(jī)打深探孔測溫及相關(guān)凍結(jié)管縱向測溫進(jìn)行分析。此外并對(duì)薄弱位置凍結(jié)孔

7、D29、D31、【）33及右線底部孔D56進(jìn)行密封性試驗(yàn)檢測.檢測合格。鹽水箱鹽水液面穩(wěn)定,無鹽水漏失跡象a2014年3月25日,對(duì)西側(cè)墻D29、D31、D33及右線底部D56進(jìn)行縱向測溫.溫度隨位置變化如圖3-1所示。圖3-1凍結(jié)管縱向測溫圖從溫度曲線圖可以推斷.D29.D3I處凍結(jié)壁薄弱,薄弱的范圍大約沿凍結(jié)管方向5-7m,豎向約23m。D33、D56姓凍結(jié)壁基本完好。根據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范圓隧道旁通道凍結(jié)法技術(shù)規(guī)程（2005）,在地層凍結(jié)區(qū)域內(nèi)有地F水流速大于5m/d、有集中水流或地下水水位有明顯（2m/d）波動(dòng)的情況時(shí).設(shè)計(jì)中應(yīng)進(jìn)行深入分析并采取針對(duì)性措施。通過對(duì)玉帶河大街站郝家府站區(qū)

8、間聯(lián)絡(luò)通道地下水流速檢測發(fā)現(xiàn),2號(hào)聯(lián)絡(luò)通道地下水流速遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)的5m/d<>4針對(duì)地下水流速快采取的具體措施4.1延長凍結(jié)時(shí)間根據(jù)理論計(jì)算.2號(hào)聯(lián)絡(luò)通道凍土發(fā)展速度平均按20mm/d計(jì)算.交圈時(shí)間約為20-23天。在45天左右凍結(jié)壁厚度發(fā)展到2米以上。凍結(jié)壁發(fā)展示意圖如下。（圖4-1,4-2）在45天的基礎(chǔ)上.繼續(xù)進(jìn)行積極凍結(jié).增加凍結(jié)壁發(fā)展厚度。4.2增加備用冷凍結(jié)機(jī)組2號(hào)聯(lián)絡(luò)通道及泵站凍結(jié)總需冷糧為7.4xl（rtual/h.配備JYSLCFI6型冷凍機(jī)組一套作為主運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)7.4x10Val/h<8.60x1bkcal/ho選擇一臺(tái)套YSLGFI6型或相當(dāng)制冷能力的冷凍機(jī)

9、組作為1#聯(lián)絡(luò)通道和2#聯(lián)絡(luò)通道及泵站共用備用機(jī)。將備用機(jī)和主運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)同時(shí)開啟.加大制冷量。4.3增加凍結(jié)孔為確保安全及爭取匚期，主要采取在凍結(jié)壁薄弱部位外側(cè)增加凍結(jié)孔為主。圖4-3中陰影部分為凍結(jié)薄弱區(qū).位于聯(lián)絡(luò)通道的西北側(cè).也是水流方向的迎水側(cè),一共補(bǔ)打8個(gè)凍結(jié)孔.加快薄弱區(qū)域的凍結(jié)交圈速度°具體位置如圖4-3圖4-6所示。4.4輔以在聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)壁范闈內(nèi)注水化熱較小的漿液,降低地下水流速“圖43聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)薄弱區(qū)域圖在聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)范圍內(nèi)，局部地下水流速較大.實(shí)測達(dá)到15m/d,對(duì)凍結(jié)效果影響較大。為了加速薄弱環(huán)節(jié)凍結(jié).確保凍結(jié)參數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求.本T程采用r注膨潤土措施，并有效地解

10、決了地下水流速過大何題,使地下水流速降到8m/d。施匚過程中調(diào)配好膨潤土泥漿的醐度.在凍結(jié)區(qū)域地下水的上游.采用建筑施工圖4-4BLB2.B3補(bǔ)孔透視圖圖4-5B4-B8補(bǔ)孔透視圖后退式注漿技術(shù).使膨潤土盡可能滲入到凍結(jié)區(qū)域地層中.封堵地層中的孔隙，從而降低地下水在地層中的通過系數(shù)，保證了地層凍結(jié)效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。5結(jié)論 根據(jù)凍結(jié)帷幕形成機(jī)理，結(jié)合工程實(shí)際出現(xiàn)問地，分析了高水頭高流速下富水砂層地質(zhì)下影響凍結(jié)帷林形成因索以及進(jìn)行最因排查采用的措施，為今后出現(xiàn)類似工程問題提供依據(jù)。 在高水頭高流速富水砂層中.在鉆孔時(shí)采取二次開孔工藝有效地防止了涌水涌砂風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生.為今后富水砂層鉆孔施工提供了很好的指導(dǎo)意義。 探孔是直接觀察凍結(jié)效果的有效手段.探孔測溫是檢驗(yàn)凍結(jié)帷輜形成效果的重要方法.對(duì)工程實(shí)踐有著或要意義。 凍結(jié)帷薛薄弱區(qū)域采用補(bǔ)孔和注膨潤土進(jìn)行凍結(jié)加固是修夏凍結(jié)帷幕的柬要方法。 本工程的施工技術(shù)研究通過相關(guān)控制措施也結(jié)出了相關(guān)工法施匚的重要參數(shù).為北京地區(qū)今后采用類似匚法施工提供r寶貴的經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)：1北京地鐵6號(hào)線二期玉帶河大街站榔家府站區(qū)間I#聯(lián)蛤通道施工圖|町20門