地鐵聯(lián)絡通道凍結監(jiān)測

地鐵聯(lián)絡通道凍結監(jiān)測分析

南京地鐵一期工程聯(lián)絡通道采用凍結法施工中，對凍結鹽水溫度、凍土溫度、地表變形等方面進行了跟蹤監(jiān)測；通過對監(jiān)測結果進行分析研究，獲得了凍結鹽水溫度、凍土溫度、凍漲壓力、卸壓孔壓力的變化規(guī)律，在此基礎上提出了聯(lián)絡通道凍結施工的建議。研究成果可供其他工程參考。

1前言

地鐵聯(lián)絡通道一般位于區(qū)間隧道的中間，通常南京地鐵一期TA4標隧道，北起釣魚臺工作與集、排水泵站連在一起，共同起著兩隧道連結、井北側，南至三山街車站南端頭井，由左線（下行集、排水和防火等作用。聯(lián)絡通道土體開挖前，必線）和右線（上行線）隧道組成，左、右線均由572須對其周圍土體進行加固。凍結法加固土體是一種環(huán)管片拼裝而成。隧道外徑6.2m，內徑5.5m，每行之有效的方法，在北京、上海、廣州等城市地鐵塊管片寬為1.2m，厚為0.35m。聯(lián)絡通道位于兩中都成功得到了應用[1-3]。最近，在南京地鐵一期工站區(qū)間隧道中間，隧道中心埋深13.13m。聯(lián)絡通程TA4標中，聯(lián)絡通道施工首次成功采用了凍結施道及泵站采取合并建造模式，它既保證上、下行隧工。在凍結施工過程中，對凍結鹽水溫度、凍土溫道間的聯(lián)絡作用和必要時乘客安全疏散的功能，又度、地表變形等方面進行了跟蹤監(jiān)測。文中分析了起到地鐵運營中兩車站之間的集、排水作用。工程凍結鹽水溫度、凍土溫度、凍漲壓力、卸壓孔壓力結構由兩個與隧道相交的喇叭口、通道以及集水井的變化規(guī)律，并提出了有利于工程施工的建設性意等組成。聯(lián)絡通道所處的主要土層參數(shù)如表1所示。表1

土層物理參數(shù)

2工程概況

從表1看出，土層平均滲透系數(shù)小，透水性差，是凍結施工較為有利的土層；同時，土層中含有粉砂層，凍結法也能更好處理流砂問題。經(jīng)研究采用“隧道內鉆孔凍結加固，礦山法暗挖構筑”的施工方案，即：在隧道內利用水平孔和部分傾斜孔凍結加固土層，使聯(lián)絡通道以及集水井外圍土體凍結，形成強度高，封閉性好的凍土帷幕；采用礦山法，進行聯(lián)絡通道及泵站的開挖構筑施工。土層凍結和開挖構筑施工均在區(qū)間隧道內進行，其主要施工順序為：施工準備→聯(lián)絡通道連通地面的垂直水管施工→凍結孔鉆孔施工（同時安裝凍結制冷系統(tǒng)）→安裝凍結鹽水系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)（同時在隧道內聯(lián)絡通道洞口附近進行支撐，其目的是，凍結過程中隧道受凍土力的作用會發(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，故在凍結前進行隧道內壁支撐）→積極凍結→探孔試挖→拆鋼管片→聯(lián)絡通道掘進與臨時支護→聯(lián)絡通道永久支護→泵站開挖與臨時支護（聯(lián)絡通道支護是，對泵站位置進行預留，在聯(lián)絡通道永久結構施工完畢后，再開挖泵站土體作臨時的支護，在永久性結構完工并達到要求強度后，最后拆除暴露在泵站內的凍結管。）→泵站永久支護→必要時進行土層注漿充填。

3水平凍結設計

3.1水平凍結孔布置

根據(jù)凍結帷幕設計及聯(lián)絡通道的結構，凍結孔的傾角采用上仰、近水平、下俯三種角度布置。開孔間距為0.7m，凍結孔58個。凍結孔的布置見圖1所示。

3.2凍結參數(shù)

選用YSLGF300Ⅱ型螺桿壓縮機組一臺套，設計工況：制冷量為87500Kcal/h，電機功率110kW。地層凍結供冷工藝參數(shù)和指標：①積極凍結鹽水溫度為－28℃～－30℃；②凍結孔單孔流量不小于4m3/h；③凍結帷幕交圈時間為20d，達到設計厚度的時間為30d；④積極凍結時間為30d，維護凍結時間為35d。測溫孔10個（4個兼作卸壓孔）。

（a）凍結孔布置的橫斷面圖(mm)

（b）凍結孔布置的縱斷面圖（括號內數(shù)字為孔長及傾角）

圖1凍結孔布置Fig.1Layoutofthefreezingholeinthesoil

結系統(tǒng)輔助設備：①鹽水循環(huán)泵選用IS125-100～200型2臺，流量200m3/h，電機功率45kW，還有一臺備用；②冷卻水循環(huán)選用IS125-100～200C型2臺，流量120m3/h，電機功率30kW，一臺備用；冷卻塔選用NBL-100型一臺，補充新鮮水15m3/h。4監(jiān)測成果分析

4.1鹽水溫度監(jiān)測分析

凍結工程于2002年11月30日開機凍結，到2003年1月8日已經(jīng)凍結39d，超過設計凍結時間（35d）4d。鹽水降溫曲線如圖2所示。去路鹽水溫度－33℃，回路鹽水溫度開機2d降到－20℃，降溫幅度較大。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℃，說明土層的熱負荷減少，凍土帷幕形成良好。

4.2土層溫度監(jiān)測分析

在上、下行線隧道聯(lián)絡通道洞口兩側共布置10個測溫孔，在下行隧道中布置了4個，上行隧道中布置了6個，開挖是從下行隧道開始的，每個測溫孔內設3個測點，每個測點間距為600mm，測溫孔深為2m。測溫孔如圖3所示。

測試結果如圖4，圖5所示。研究表明，同一孔內3個測點的溫度相差不大，呈現(xiàn)出孔越深溫度降低越大的趨勢。根據(jù)第3#測孔的實測資料，在距凍結主面400mm的降溫幅度最大，到2002年12月14日該處溫度降到－0.5℃，凍結時間為15d，凍土平均發(fā)展速度為26.7mm/d；第2#測孔距凍結主面為450mm，12月19日該處溫度降到－0.2℃，此時凍結時間為20d，凍土平均發(fā)展速度25.0mm/d；第5#測孔距凍結主面700mm，12月27日其溫度降到－0.2℃，此時凍結了27d，凍土平均發(fā)展速度27.8mm/d。以上3個孔的凍土平均發(fā)展速度為26.5mm/d，按此推算，到2003年1月8日實際開挖時，凍結時間為39d，凍土形成厚度2.06m，超過設計厚度0.46m。

4.3地表變形監(jiān)測分析

測點布置如圖6，各測點之間的距離為2m。從圖7可以看出，在鉆孔、安裝凍結管階段，地表

圖2部分凍結管鹽水溫度與時間關系

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