地铁联络通道冻结加固法施工浅析

摘要：在地铁项目的规划设计中,上行隧道和下行隧道之间必须设置联络通道,在这条通道的施工过程中,既要考虑到联络通道本身的安全和它对地面建筑物的影响。 特别是在遇到周围地层为透水性强、 承载能力低的软土层时,要对施工区域的土体进行加固,这样才能保证施工过程的安全,尽量降低对周围环境的影响。本文对冻结加固法进行了简单介绍,指出了在地铁联络通道冻结加固施工过程中容易出现的问题险要点，重点阐述了施工过程中风险管理的应急处理措施和对策，以规避施工风险，达到安全施工的目的。并且提出了几点自己的解决建议。

关键词：地铁联络通道冻结加固

Abstract: in the planning design of subway project, between uplink and downlink tunnel tunnel must set up liaison channels, in the construction process of this aisle, must take into account the security liaison channel itself and its effects on ground buildings. Especially in the face of the surrounding strata for the strong permeability, bearing capacity of soft soil is low, to soil on the construction area are strengthened, so as to ensure the safety of construction process, to minimize the impact on the surrounding environment. The freezing method are introduced, the prone to contact channels in Metro freezing problems in process of construction risk points, focuses on the emergency treatment measures and Countermeasures of risk management in the process of construction, in order to avoid construction risk, achieve the purpose of construction safety. And put forward some own suggestions.

Keywords: freezing subway connection passage

TU74

地铁施工技术从诞生以来,以其独特的优势在松散含水层条件工程中发挥了重要作用,在地铁项目施工过程中功不可没,为我国经济建设做出了重大贡献。人工制冷技术的发展和完善为冻结加固法的施工奠定了基础。 地层加固的一般程序为:通过人工制冷的应用把地层中的水变成冰,从而把岩石或者土壤冻结成冻土,这样,经过连续冻结,周围的冻结区域就会形成结交圈,在施工区域形成相对封闭的连续冻土墙。由于冻土的物理力学性质远远胜于岩层或水土层,因此,连续的冻土层能够形成一定强度的防护结构,从而抵抗周围的地压水压,以达到对施工安全性和稳定性的保证。冻结法在地铁工程中的使用开始于20世纪70年代初北京地铁建设的施工中,冻结长度达80m,垂直深度达28m。

作为一种广泛应用的技术,冻结法的优势主要有:冻结效果比较好,在零下十度的条件下,冻结粘土和砂土的抗压强度分别可达5MPa和10MPa以上;冻结层具有良好的防水性,而且比较容易被检验,检验方法也很简单,在内部设检查孔即可;这种方法只会在很小程度上扰动地层,有利于控制地面沉降;在地下进行,节约了地面场地。

在土体冻结和融化时经常会出现冻胀和融沉的问题,出现这种情况的主要原因是水在结冰时体积要增大,并且会出现迁移。 在对粘性土质的土体进行冻结的过程中,比较容易出现冻胀现象,而砂土、砾石这样的土层一般不会有这种现象的发生。影响冻胀的因素与冻土层本身的特点有很大关系,冻土层高度细碎土壤的矿物成分、土壤中所含阳离子的种类、冻结地层的亲水性和松散性都是影响冻胀的因素。水分迁移是引起土体冻胀的主要原因,在对土体进行冷冻过程中,如果冷冻媒介温度不合适,土壤的初始含水率及水分向冻结面流动,土壤重复冻结,这样就会造成冻胀的发生。冻胀、融沉容易造成地表移动,从而影响周围环境,危害很大。 土体冻胀量是随着水分迁移量的增大而增大,因此控制冻胀的重点就在于控制水分迁移。控制水分迁移的主要方法是:在内部,减弱水分迁移动力,堵塞迁移通道;在外部,施加的压力、温度等来控制冻胀。 当前,防止冻胀和融沉的主要措施有:利用设置泄压孔的方法来减轻冻胀;预先留下注浆孔,在融化时对土体进行跟踪注浆。在当前,虽然没有成熟的预计冻胀、 融沉的公式,但是由经验可知,在有效控制冻土的体积、加强信息跟踪等措施下,完全可以控制冻胀、融沉现象的发生。

冻结加固法基本不受支护范围和支护深度的限制，以及能有效防止涌水和城市挖掘、钻凿施工中相临土体变形，是城市地铁施工的重要方法之一。由于地下工程的复杂性和冻结法施工的特殊性，在施工中常会遇到一些险情，除对冻结理论进行系统研究、严格各个环节的施工工艺外，还需对施工过程中进行风险分析，并采取相应的对策和处理措施。

一、冻结孔施工风险处理措施

1、冻结孔施工中涌砂、冒水风险处理措施

冻结孔在打设过程中，由于所处地质富含丰富的地下水，有涌砂、冒水可能，相应的风险处理措施：

（1）正式开孔前，施工现场要配备Φ125mm、Φ109mm等规格的木楔、2m3在砂袋和6T水泥（含1T速凝水泥）及注浆设备。（2）冻结孔开孔分一、二次控制泥浆涌出。首先孔位避开砼管片内受力主筋，然后用开孔器（配金刚石钻头取芯）按设计角度开孔，开孔直径130mm，预留不小于100mm的管片厚度时停止取芯钻进，安装带填料密封盒的孔口管，通过管侧的φ40mm旁路阀门，防止孔口喷砂；其次将孔口管固定、密封好，并装上DN125闸阀；最后将闸阀打开，用开孔器从闸阀内二次开孔，开孔直径为108mm，一直将砼管片开穿，出现涌砂就及时关闭闸门。（3）在二次开孔后，若出现大量涌砂，通过孔口管的旁路阀门对地层注双液浆封堵，必要时用木塞封堵钻杆管口。（4）在孔口管装置脱落时，立即在冻结管上加焊挡环，用管锤或钻机将孔口管顶住，然后通过孔口管侧的旁路阀门注双液浆封堵，再用膨胀螺栓将孔口管重新固定在隧道管片上。（5）在未进入承压水层时，采用强力水平钻机无泥浆钻进。（6）对旁通道所在地面进行观测，若钻进时出现大量涌砂、涌水事件，须加大地面的监测频率，出现单次沉降3mm及以上，立即对地面的注双液浆充填。（7）为防止开孔及钻进期间涌水、涌砂现象的发生，还须采取以下措施：A、加大钻具推力，强行顶入套管；B、利用原钻具系统注入1：1的水泥-水玻璃双液浆；C、必要时压紧孔口管密封装置，封闭该孔。