市政工程工程师范文冷冻法施工地铁区间联络通道的控制关键

　　摘要:本文介绍了郑州地铁1号线凯旋路站～西三环站区间隧道联络通道的冷冻法施工控制方法和施工流程，提出了根据区间隧道联络通道所处的地质及周边环境条件用冷冻施工的控制要点及质量保证措施。

　　关键词：市政工程工程师范文,联络通道,冷冻法,控制关键

　　1 工程概况

　　凯旋路站～西三环站区间2#带泵房联络通道与左、右线隧道中心相交的里程为ZDK10+397.230m、YDK10+397.766m，地面标高(FJz1-Ⅲ08-58孔)为119.36m，隧道轨面标高为92.699mm，左、右线隧道中心距为13.000m。联络通道的中心埋深约为27m。隧道为钢筋混凝土管片，隧道内径5.4m，管片厚300mm。联络通道采用冷冻法条件下的二次衬砌施工。通道结构见图1《联络通道结构图》。

　　图1 联络通道结构图

　　2 工程水文地质及周边环境

　　拟建联络通道结构范围内土层由上至下为(27)粉土层、(29)粉土层、(35)粉质粘土层、(36)粉质粘土层。

　　根据地勘报告，本区间浅层含水层岩性以粉土、粉质粘土为主，属松散岩类孔隙潜水，地下水类型为潜水。凯旋路站～西三环站区间2#带泵房联络通道结构处的地下水位约位于隧道结构顶部上方8m处。

　　联络通道附近无管线，但联络通道正上方为约7m的巷子，斜上方为大量4～6层的砖混结构房屋。

　　3 施工方案

　　联络通道(泵站)采取冻结法加固土体，然后用矿山暗挖法进行开挖构筑施工，采用“隧道内水平冻结加固土体、隧道内矿山法开挖构筑”的隧道内施工方案。即：在隧道内利用水平孔和部分倾斜孔冻结加固地层，使联络通道及泵房外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻结帷幕。在冻土中采用矿山法进行联络通道及泵房的开挖构筑施工，地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行。主要包括冻结孔施工、土体冻结、开挖构筑、融沉注浆四个主要部分，具体施工顺序见工艺流程图。施工顺序见图2 《联络通道施工流程图》。

　　图2 联络通道施工流程图

　　4、设计要求及开挖条件

　　4.1 设计要求

　　4.1.1冻土强度的设计指标为：单轴抗压3.5Mpa，抗折1.8Mpa，抗剪1.5Mpa(-10℃)。

　　4.1.2在积极冻结期时，冻结壁内和冻结壁外200米区域内不得采取降水措施。

　　4.1.3开挖区外围冻结孔布置圈上冻结壁与隧道管片交界面平均温度不高于-5℃，其他部位设计冻结壁平均温度为-10℃。

　　4.1.4积极冻结期为冻结帷幕的形成阶段，设计冻结时间58天，要求冻结孔单孔流量不小于3m3/h;积极冻结7天盐水温度降至-18℃以下，积极冻结15天盐水温度降至-24℃以下，去回路温差不大于2℃;开挖前盐水温度降至-28℃以下。如盐水温度和盐水流量达不到设计要求，应延长积极冻结时间。

　　4.1.5在积极冻结过程中，要根据实测温度资料判断冻结帷幕是否交圈和达到设计厚度，同时要监测冻结帷幕与隧道的胶结情况，测温判断冻结帷幕交圈并达到设计厚度且与隧道完全胶结后，可进入维护冻结阶段。维护冻结期温度不高于-28℃，冻结时间贯穿联络通道及泵房开挖和主体结构施工始终。

　　4.2 控制开挖条件及办法

　　要确定是否可打开管片进行开挖，需要结合测温孔资料、卸压孔压力、探孔情况等方面综合考虑，必须具备表1<联络通道开挖技术指标>的数值条件，方可开挖。

　　表1 联络通道开挖技术指标

　　5 关键工序及针对性控制要点

　　5.1 根据以往联络通道冻结孔施工的成功经验，用合金取芯钻开孔，跟管钻进法下冻结管。冻结孔开孔前，先打设卸压孔作为探孔，探测地层稳定情况。如发现有严重漏水冒泥现象，先进行水泥—水玻璃双液浆壁后注浆，以提高孔口附近地层稳定性，然后再钻进冻结孔。每个钻孔设有孔口管，并安装钻孔密封装置，以防钻进时大量涌水、涌砂。

　　5.2针对施工冻结孔时容易产生冒泥涌水现象，采用功率较大的的钻机施工，在情况允许的情况下尽量采用无泥浆钻进。如有钻孔泥水流失，及时进行补浆充填。

　　5.3 由于混凝土和钢管片相对于土层要容易散热得多，会影响隧道管片附近土层的冻结速度，从而影响冻结帷幕的整体稳定性和封水性。管片外面采用PEF板隔热保温，以减少冷量损失。在对侧隧道布置6排冷冻排管。在冻结帷幕与管片胶结处放置测温点，以加强对冻结帷幕与管片胶结状况的检测。

　　5.4在联络通道两端布设卸压孔，冻胀压力过大时，及时释放压力，以减小土层冻胀对隧道的影响。

　　5.5加强对冻结帷幕的检测。在冻结帷幕内布置测温孔，以便正确判断冻结帷幕是否交圈和测定冻结帷幕厚度。冻结管末端近隧道管片附近土层的冻结情况为控制整个联络通道冻结帷幕安全的关键。需在沿冻结帷幕四周布置测温孔，以全面监测冻结帷幕的形成过程。

　　5.6冻结交圈前在隧道内安装预应力支架，以防打开预留钢管片时隧道变形和破坏。

　　5.7开挖前在钢管片上打设探孔，确保无压力水再打开钢管片，并在管片开口处安装通道安全应急门，施工完联络通道临时支护层后再打开对侧隧道联络通道的钢管片。

　　5.8在开挖过程中及时监测冻结帷幕变形和开挖面温度，如遇冻结帷幕有明显变形，立即用钢支架支撑，调整开挖构筑工艺，并同时加强冻结。

　　5.9在联络通道衬砌中预埋压浆管，采用注浆方式以补偿土层融沉，注浆应配合冻结帷幕融化过程进行。

　　5.10 加强地面建筑、管线的保护：加强地面建筑物、地下管线的监测;采用快速冻结减少冻胀;加强融沉注浆。

　　6 质量保证

　　6.1 冻结孔成孔质量保证

　　6.1.1设立专门的测量放线小组,测量仪器及工具事先检查、定期校正。

　　6.1.2根据实际开孔误差调整冻结孔施工方位，以减小冻结孔的最大偏斜值。

　　6.1.3间隔施工冻结孔，必要时调整中间冻结孔的施工轨迹，减小冻结孔最大成孔间距，使冻结孔间隔均匀。

　　6.1.4准确定位开孔孔位、方向，并在隧道两帮布点，采用拉线方式校验、控制冻结孔方向。

　　6.1.5先施工联络通道两侧隧道的透孔，验证隧道管片上预留洞门的相对位置。

　　6.1.6在施工第一个冻结孔时，检查地质、水文情况，根据施工情况优化冻结孔施工工艺参数。

　　6.1.7 确保冻结管加工质量，先配管确认冻结管连接顺直后再用于施工。

　　6.1.8在开始钻进或下入冻结管时，应反复检查钻杆或冻结管的方位与倾角，确保孔口段冻结管方位满足设计要求。

　　6.1.9对于深度较大的冻结孔，开孔段预设0.5～1°的上仰角;成孔后采用经纬仪灯光测斜，测斜前，应检查实际开孔位置与后视点是否一致。

　　6.2 冻结过程质量保证

　　6.2.1冻结器由冻结管、供液管和去回路羊角组成。在冻结管内下入供液管时，供液管端部应下放到距离冻结管管底100~150mm位置(要求下部焊接一定长度的钢筋来验收确认)。

　　6.2.2冻结管端盖和去、回路羊角的连接应牢固、严密、不得渗漏。

　　6.2.3冻结器宜采用串、并联方式分组与配、集液圈连接，每组串联冻结器长度宜适中并基本一致，以保证各冻结器盐水流量均匀并满足设计要求。冻结器与配、集液圈之间宜用软管连接，软管在工况温度下耐压不应低于1MPa。在冻结器与配、集液圈之间的连接管路上应安装控制阀门和温度测点，管路连接应便于安装流量计检测单孔盐水流量。

　　6.2.4冻结器安装完成后，先要用清水对系统进行试压检漏，试压值与正常盐水系统的压力相当。若发现渗漏要重新补焊。

　　6.2.5盐水管路系统必须进行压力试验，试验压力不得小于冻结工作面盐水压力的l.5倍，并持续15min压力不下降为合格。

　　6.2.6 冷冻站机充制冷剂前，制冷系统各部位必须进行试漏检验，并应符合表4-1的规定或设备说明书的要求。

　　6.2.7 冻结站管路密封性试验合格后，对制冷系统的低压、中压容器、管路及盐水箱、盐水干管、配集液管等必须按设计要求铺设保温层和防潮层，并对制冷系统按统一规定的颜色刷漆。

　　6.2.8 冻结过程中，及时对冻结孔、测温孔、泄压孔进行监测，所有测点温度应每隔12～24h观测一次以上，必要时需加强监测。

　　7 结语

　　西三环站-凯旋路站区间隧道联络通道的联络通道施工已顺利完成。实践证明，抓好冻结过程中各个控制要点，落实好质量控制的措施，可有效地保证了通道安全施工和工程质量及进度。冷冻法的施工工艺将会在含水地层的地铁工程中得到越来越广泛的应用。