地铁联络通道冻结法施工技术浅析

摘 要：地铁隧道施工建设对周围环境的影响很大，例如在进行隧道联络通道施工时，如不采取相应的防护措施，将导致严重的后果。本文首先阐述了地铁隧道施工对附近建筑结构的影响及危害，介绍了地铁隧道结构形式和支护方案，并介绍了地铁联络通道水平冻结法加固的设计方案以及开挖构筑施工技术。

关键词：地铁隧道；施工建设；影响；冻结法；防护

中图分类号：U45文献标识码： A 文章编号：

1、地铁隧道对附近建筑结构的影响及危害

1863年世界上第一条地铁在英国伦敦建成通车，标志着城市轨道交通方式的诞生，至今全世界大约有100多个城市拥有地铁。地铁已成为一个国家综合国力、城市经济实力、人们生活水平及现代化的重要标志。

地铁施工不可避免地穿越邻近各种建筑结构。隧道施工扰动引起周围地层应力及应变场产生变化，传递到既有建筑物下方的应力将引起地基土体受力的改变。严重时将影响建筑结构的正常使用甚至发生失稳倒塌而导致安全事故的发生。近年来，国内外一些城市隧道施工中安全事故屡见不鲜，给人民生命财产安全带来了重大损失。

2、地铁隧道结构形式和支护方案

2.1地铁隧道结构形式

地铁隧道结构的形式与隧道的施工方法密切相关。区间隧道构造常用的施工方法有明挖法、矿山法和盾构法等。因为地下结构周围的介质是千差万别的，所以不同地质条件下采用的施工方法也不尽相同，因而采用的结构形式也存在差别，目前常用的隧道施工方法下，采用的隧道结构有如下几种：明挖法修建的隧道衬砌结构、矿山法修建的隧道衬砌结构、盾构法修建的隧道衬砌结构。

2.2地铁隧道支护方案

支护结构的基本作用就是保持坑道断面的使用净空，保证隧道结构的安全。按照支护作用机理，目前采用的支护大致可以归纳为以下三类：刚性支护结构、柔性结构、复合式支护。在地铁隧道施工中，由于会遇到穿越淤泥、流沙等不稳定的含水层，尤其是在地铁通道联络通道受到地质的影响，在开挖时需要采取多种方案进行加固处理，例如：管幕工法、水平旋喷桩工法、冻结法等。其中冻结法是目前地铁隧道联络通道开挖时最常采用的一种预支护方法。

3、冻结加固设计及冻结孔施工

3.1冻结加固方案

联络通道冻结孔的布置均采取从左、右线隧道两侧打孔方式进行。冻结孔按上仰、水平、下俯三种角度布置，其中联络通道（以隧道中心距10M以内，无积水井的旁通道为例）一般共布置冻结孔53个，冷冻站一侧40个，对侧13个。冻结孔的布置见图1。

图3 联络通道冻结孔立面透视

施工透孔时，根据透孔的偏差，进一步调整有关的钻进参数。然后根据联络通道施工的孔位，采用由下向上的顺序进行施工，这样可防止因下层冻结孔的施工引起上部地层扰动，减小钻孔施工时的事故发生率。依据施工基准点，按冻结孔施工图进行冻结孔孔位放线，孔位布置首先要依据管片配筋图位置，在避开主筋、管缝、螺栓前提下可适当调整。开孔时楔断岩心，打入孔口管，并用至少 3 个固定点固定在隧道管片上，然后安装孔口密封装置。

3.2冻结孔施工主要技术措施

冻结孔施工前，在布孔范围内打若干小探孔，以判断地层是否稳定，是否易喷水、涌砂，以便做好各方面的准备工作；冻结孔开孔分二次进行，以此来控制泥浆涌出；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；钻孔过程中，严格控制水土流失，最好控制在不大于所有冻结管占用体积量。

4、水平冻结联络通道开挖施工技术

4.1 开挖顺序

根据工程结构特点，联络通道开挖掘进采取分区分层方式进行，其施工顺序如图2所示。

图2 联络通道开挖顺序图

4.2 通道施工

(1)开挖

钢管片拆除后即可正式开挖。由于土体采用冻结法加固，冻土强度较高，冻结帷幕承载能力大，开挖采用全断面一次开挖，开挖步距为0.6m。挖出的土方装入推土车，经隧道运到提升井后提至地面，再用汽车运出。开挖过程中及时进行收敛变形监测，以便及时调整支护方式和结构，并且注意冻结管的位置的施工，以防风动工具打穿冻结管，发生盐水泄露。若发生打破冻结管，应及时通知冻结站人员，关闭阀门，补焊冻结管。通道两侧底板在掘砌集水井时开挖。排水管为2根DN200不锈钢管，掘砌至排水管位置时，采用现挖沟槽敷设法，管片正确定位后，其下方用素混凝土回填。

(2)临时支护

联络通道开挖后，地层中原有的应力平衡受到破坏，引起通道周围地层中的应力重新分布，这种重新分布的应力不仅使上部地层产生位移，而且会形成新的附加荷载作用在已形成的冻土帷幕上，冻土帷幕墙所承受的压力导致冻土帷幕产生蠕变，为控制变形，冻土开挖后要及时对冻结帷幕进行支护，联络通道的临时支护既维护地层稳定，确保施工安全，又作为永久支护的一部分，是支护工艺最为关键的一步。

临时支护采用型钢支架、木背板加喷射混凝土进行支护。支架间距为0.5m，为增加支架的稳定性，相临两排支架间必须用支撑杆相互连接。集水井的临时型钢支架为矩形且上下支架用φ16圆钢吊挂，支架间距0.5m。所有支架间冻土体全用木板背实背紧，少量空隙用水泥砂浆充填严实。

临时支护中预埋注浆管：集水井设12个，通道底部、直墙下部约按2.0m间距布设。压浆管选用DN40的焊接管，顶端接管箍，并用丝堵封闭。

(3)喷射混凝土

临时支架及木背板安装完毕后即喷射混凝土。由于受喷面为木质结构，不利喷射物集结，因此在施工前用金属网挂焊于金属支架上。另在金属支架适当位置焊接若干短钢筋，控制喷射混凝土厚度。喷射混凝土强度等级为C25，厚度不小于250mm，喷射混凝土施工按锚杆喷射混凝土支护技术规范要求进行。支护层厚度为250mm，前两次喷射厚度分别为100mm，第三次喷射找平，在前次喷射混凝土初凝后进行下一次喷射。

(4)止水带施工

喇叭口部位开挖至设计尺寸，完成临时支护后，进行止水带施工。止水带沿着临时支护断面内侧直接粘到隧道管片上。

(5)防水层施工

铺设防水层前对初期支护大致找平，拱墙补喷找平，底部砂浆找平，对外部的钢筋接头切除、磨平。铺设防水层时应注意防水层采用自粘式防水卷材铺贴应平整、牢固；防水卷材缝搭接长度不应小于100mm。

(6)钢筋工程

按设计和规范要求，进行钢筋加工、绑扎和焊接，钢筋搭接长度控制在10cm，和钢管片焊接采用丁字形焊接，保证钢筋保护层厚35mm。

(7)立模

立模时净宽放大10mm，净高放大20mm以防下沉。严格按线立模，误差控制在±3mm以内。模板表面刷脱模剂，模板接缝严密，接槎平整，并检查模板的垂直度、水平度、标高、钢筋保护层的厚度及结构内层尺寸。

(8)浇筑施工

浇筑混凝土顺序为:两端底板、侧墙、拱顶。分层浇筑，机械振捣，振厚控制在300mm左右，振捣器插入下层混凝土的深度应大于50mm，但不宜过深。

4.3 集水井施工

(1)开挖

通道混凝土浇筑达到拆模强度后(达到混凝土强度设计值的60%)，通道中间部分模板予以拆除，利用两端喇叭口底板形成运输平台，在其上辅以木板，以便行人和推车。集水井按线开挖至一定深度时安装钢支架。首层钢支架应和通道支护层中的金属支架焊接，钢支架之间用螺栓或焊接连接并在井帮上打入若干钢橛子，以辅托钢支架重量。挖掘采用风动工具、手镐、铁铲等，如土层稳定性较好，则边挖边架一次到底；如土层条件很差护帮很难时，则采用短段槽钢板柱超前护帮，分段到底。集水井挖掘较深时，采用滑轮编筐人工提土，开挖误差控制在20mm以内。

(2)临时支护、喷射混凝土、防水层施工

临时支护、喷射混凝土、防水层施工方法与通道施工相同。

(3)钢筋绑扎及混凝土浇筑

通道底板和集水井钢筋混凝土同时施工，集水井底板先行浇筑，后浇筑侧墙和通道底板。

结束语

综上所述，由于地铁隧道施工容易对邻近建筑物造成一定的影响和危害，因此在施工中，施工技术是保证隧道施工安全的必要条件。在联络通道施工中，冻结法加固施工是地铁隧道施工中最为先进的施工技术，只要有针对性的采取相应方法，就能够有效地确保了施工安全和施工质量。

参考文献

[1]刘典基.冻结技术在地铁联络通道施工中的应用[J].隧道建设，2004．

[2]王鹏.地铁施工中冻结法地基加固可行性研究[J].城市轨道交通研究，2007．