软土地层冷冻法联络通道施工风险控制技术

内容提要：盾构隧道联络通道施工是盾构区间施工的关键工程，也是区间隧道施工风险较大的分部工程。本文按照施工工序，阐述了软土地层中采用冷冻法进行联络通道施工的事故类型、预控技术及风险控制措施，确保软土地层中冷冻法联络通道施工顺利完成。

关键词：软土地层 冷冻法 联络通道 风险

中图分类号： TU74 文献标识码： A 文章编号：

1．工程概况

宁波市轨道交通1号线福明路站～世纪大道站区间隧道联络通道及泵站工程，联络通道位置里程为左线：K15+591.259，右线：K15+590.813，通道处线间距约13.4m。中心标高左线约为-15.009m，右线约为-15.191m，地面标高约为+3.21m。

联络通道由与隧道钢管片相连的水平通道和泵站构成。水平通道为直墙圆弧拱结构，通道采用两次衬砌（钢支架喷射混凝土）厚度为200mm。联络通道及泵站结构图见图1.1。

图1.1 联络通道及泵站结构图

2．冷冻法联络通道主要施工工序

冷冻法联络通道施工可分为冻结孔施工、冻结施工和开挖构筑施工三个主要部分，具体的施工顺序安排如下图所示。

3．联络通道风险事故分析

冷冻法联络通道施工是盾构隧道分部工程施工风险控制的关键阶段，是整个盾构隧道施工成功的关键。宁波市轨道交通1号线一期工程地下工程Ⅵ标段盾构始发共四次，宁波属于软土地层，盾构始发风险性大，整个盾构始发过程将是盾构施工的关键。根据盾构始发施工工序分析可能发生的风险事故类型和事故预防措施如下：

3.1冻结孔打设工序可能发生的事故类型

3.1.1轴线偏差

①复核轴线；

②透孔为第一个打设的孔，用来检测轴线是否偏差。

图2.1 联络通道施工流程图

3.1.2孔口管脱落

①每个孔口管加固点不少于4个；

②加固点不得虚焊，必须满焊；

③发现孔口管松动时，即时加设加固点。

3.1.3冻结管断裂

①钻机找正后，及时固定，防止钻机移位或松动；

②严格控制冻结管的焊接质量，经检查合格后方可继续钻进

③冻结管之间丝扣连接紧密，确保同心度。

3.1.4单向阀损坏

①单向阀安装前，检查单向阀配件，不得缺项；

②单向阀安装后，在进土前，先行打水测试单向阀完好性。

3.1.5遇粉砂层，漏水涌砂

①冻结孔开孔分二次进行，以此来控制泥浆涌出。第一次开孔用金刚石取芯钻头，取芯钻进入管片约250mm，取芯后，安装孔口管及密封装置。第二次开孔在密封装置的保护下进行，穿透整个管片后，及时地密封孔口。安装球阀及密封装置；

②采用强力水平钻机，在条件允许的情况下，优先采用无泥浆钻进。

3.2冻结运转工序可能发生的事故类型

3.2.1冻结管断裂或隧道内管路破裂，盐水流失

①钻孔施工时，对冻结孔进行打压试验，确保密封性能，防止盐水流失土体；

②在每个冻结串联支路上的盐水出、入口安装阀门；加强对盐水箱水位的监测，发现盐水流失，及时关闭相应阀门。

③加强对卸压孔内压力的观测，当压力上升至0.3Mpa时，需及时打开卸压孔，释放因土体冻胀引起的冻胀力，减少对管片和冻结壁的危害。

3.2.2冷冻设备故障导致停冻

①加强日常机器的维护与保养，冻结期间2小时观测冷冻机组运行参数，发现异常，及时处理；

②现场配备两台冷冻机组，使用一台，备用一台。平时加强设备的管理与维修，冷冻机运转前安排有熟悉机器性能的设备员对机组进行全面细致的检修，确保其安全性。现场备有各种冻结机组的易损件，配备经验丰富的制冷机修工人在现场值班，以便及时发现、解决问题。

3.3开挖构筑施工工序可能发生的事故类型

3.3.1施工停电

配备发电机组，紧急供电。

3.3.2开挖面化冻或渗水

①开挖时，注意观测开挖面的环境温度；

②加强对盐水箱水位和冷冻机运行参数的观测。

3.4融沉注浆工序可能发生的事故类型

3.4.1路面出现裂纹或局部坍塌

①每天针对地面和隧道的监测数据，相应调整注浆的位置和数量；

②融沉注浆前，先对结构外进行充填注浆，减少沉降量；

③依据“多次少量”的原则进行融沉注浆。

4．冷冻法联络通道事故处理措施

4.1冻结孔打设工序可能发生的事故类型

4.1.1轴线偏差

发现轴线偏差，针对实际里程差，对孔位进行调整，重新确定打孔参数，再进行打孔（需设计确认）。

4.1.2孔口管脱落

如果无泥沙流出，对孔口管进行重新加固；若有泥沙流出，用速凝水泥和导流管对此孔进行封堵，待水泥凝固后，利用导流管注入聚氨酯，封闭此孔；然后打设补孔。

4.1.3冻结管断裂

利用钻机，对断管进行打捞，捞出后，此孔重新打设；

4.1.4单向阀损坏

利用钻机将此孔拔除，重新打设此孔。

4.1.5遇粉砂层，漏水涌砂

钻孔期间大量漏砂、涌水现象无法进行正常钻孔时应立即压紧密封装置，封闭该孔，通过孔口旁通阀注浆。

4.2冻结运转工序可能发生的事故类型

4.2.1冻结管断裂或隧道内管路破裂，盐水流失

①若是隧道内管路问题，及时更换管路或补焊；

②若盐水流失在土体内，对冻结孔进行下套管处理，即在冻结管内下放Φ63*4mm无缝钢管用于供液冻结。

4.2.2冷冻设备故障导致停冻

利用备用机组继续维持冻结，同时修复故障机组，及时恢复冻结。在积极冻结期间造成机械故障导致停机，可适当延长冻结时间来弥补，具体时间以监测数据来定。开挖期间（维护冻结），则减小开挖步距，确保支撑体系的稳固性。

4.3开挖构筑施工工序可能发生的事故类型

4.3.1施工停电

断电超过2小时，则启用发电机组临时用电，继续维护冻结，同时检修电线管路，并联系上级电力部门帮助给予解决。

4.3.2开挖面化冻或渗水

发现开挖面有暴露的土块掉落或渗水现象，及时通知冻结施工人员，由冻结施工人员判断受何因素影响导致土体化冻，可考虑加强制冷，同时，土体表面加设保温材料，减小开挖步距，及时进行临时支护；若判断土块掉落面积很大，且土体有松动现象或是水流量大，则用沙袋填充工作面，并关闭安全门，继续冻结。

4.4融沉注浆工序可能发生的事故类型

4.4.1路面出现裂纹或局部坍塌

①加强对面和隧道沉降变形的监测频率，了解沉降趋势；

②在沉降较大区域加大注浆量，根据监测反馈指导施工；

③注浆水灰比为1：1。

5.冷冻法联络通道施工监测

做好隧道内、地面、冷冻三方面的监测工作，是确保冷冻法联络通道施工安全的重要手段，施工过程中监测项目、监测频率如表5.1所示。

表5.1冷冻法联络通道监测统计表

6．结束语

冷冻法联络通道施工是一项风险较大的施工技术，是盾构隧道施工的重大风险源之一，联络通道所处地层为②2-2灰色淤泥质粘土和③2灰色粉质粘土夹粉砂层，且地下水丰富，施工过程中容易发生事故，通过风险分析、预防措施、事故处理措施的制定，有效的控制了本工程冷冻法联络通道施工安全，同时为软土地区冷冻法联络通道施工风险控制提供有效方法。

参考文献：

[1]周文波《盾构法隧道施工技术及应用》 中国建筑工业出版社 2004.11

[2]GB 50446-2008《盾构法隧道施工与验收规范》2008.6

[3]陈馈等主编《盾构施工技术》 人民交通出版社 2009.5