摘要：为了对项目工程中管片处理段的关键点，也就是吊脚墙底部渗漏通道进行封堵，在围护结构两个端头外侧设计了两个独立的外挂素砼墙，形成两个端头加固区域，在此区域内靠近基坑侧设置了隧道周边封闭的冷冻管，以冻结达到隧道周边渗漏通道封堵的目的。文章对隧道中砂层开挖端头封水措施进行了探讨。

关键词：隧道施工；端头加固；渗漏通道；封水措施；冻结施工 文献标识码：A

中图分类号：U455 文章编号：1009-2374（2015）18-0133-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.18.067

1 工程概况

1.1 工程简介

本案例工程属于某线路某区间左线盾构工程，盾构始发后掘进至137环时，出现了盾构姿态超限现象，由于地质突变及盾构机操作、设备的本身不足造成纠偏困难，在纠偏完成后，其超限最大区域由于纠偏时的应力集中造成了管片破损严重，以及超限隧道不能满足设计使用要求，根据地铁施工规范及设计要求必须对196～225环管片及隧道进行重新处理。该段隧道埋深约为15.5m，隧道外径6m，内径5.4m。在处理过程中经过方案比选确定采用地面竖井明挖法对该段隧道管片进行拆除，并重新浇筑箱型混凝土结构。

本段地层隧道断面内主要为砂层，隧道底部为<6>、<7>风化泥岩，局部强度可达到40MPa。隧道上部为新建成的城市道路，车流量加大，且位置靠近十字交叉路口，道路一侧为居民3层老式建筑，另一侧为16层商用住宅，处理过程影响范围较大。

隧道处理段所采用的竖井围护结构为800mm厚钢筋混凝土连续墙，其连续墙外包尺寸为47.1m*9.2m，连续墙深度约25.6m，入岩约2.5～3.5m，两侧连续墙净距管片0.8m，两端墙距离需要拆除的管片边缘净距约0.8m，基坑开挖深度约22.2m，至隧道管片下80cm。新建的主体结构外包尺寸45.5m*7.6m，主体结构墙厚90cm，包含两端隧道管片各20cm。连续墙接口处设置半圆型6根旋喷桩进行止水，旋喷桩内部可以进行双液浆注浆补充

封堵。

但隧道两个端头的封堵止水成了本工程的关键，因地面施工的连续墙与隧道交接处不能有效接触，虽然将端头的连续墙底部用钢板设置成弧形，但整体的施工空隙仍有约50cm，存在较大的渗漏通道，即使旋喷桩加固也不能保证不会渗漏。为了工程的整体进度及工期，确保万无一失的基坑安全，本工程采用了端头局部冷冻，即在隧道管片上部吊脚墙处接口部位实施冷冻冻结

止水。

1.2 工程地质

根据地质勘察资料及补勘结果显示，工程范围内的土层从上至下依次为：<1-1>杂填土、<1-2>素填土、<2-1>淤泥质土、<2-2>淤泥质粉细砂、<3-1>粉细砂层、<3-2>中粗砂层、<4-1>粉质黏土、<5-2>硬塑性残积岩、<7>强风化层，土层中含有大量承压水。

2 端头加固封堵形式

在本项目工程中管片处理段处理的关键点就是吊脚墙底部渗漏通道的封堵，为此在围护结构两个端头外侧又设计了独立的2个外挂素砼墙，形成2个端头加固区域，在此区域内靠近基坑侧设置了隧道周边封闭的冷冻管，以冻结达到隧道周边渗漏通道的封堵。冻结管布设分为地面垂直冻结、隧道内盘管辅助冻结和隧道内斜孔冻结，斜孔设置在隧道4点～8点位置。根据地质钻孔显示，基坑西端头地质较好，所有在西端头隧道内设置一排斜孔，东端头2排，地面垂直冻结孔均设置2排，采用全长冻结，冷冻管直贴管片外表面，在垂直冻结孔对应的隧道管片内弧面8点～4点位置设置了3道冷冻盘管，辅助垂直冻结孔对吊脚墙下部通道的冻结，以基坑东端头为例。

在冷冻管钻孔过程中，经过对所有冻结钻孔的倾斜率复测，发现最大的偏斜率为8‰，其他孔位均小于4‰，对冻结壁的扩展影响不大。

3 冷冻冻结施工温度监测

本工程管片处理段从3月27日开始分批冻结，4月17日开始基坑开挖，5月31日完成主体结构施工，在冷冻施工过程中，去路盐水温度控制在-30℃～-28℃之间。2个端头4个工作面共布置五个测温孔，其中地面三个，隧道内两个，各测温孔布置4～8个不等测点，以监测不同深度和不同土层中冻土发展情况。经过冷冻期间的连续监测，获得了大量的地层温度变化数据。

以基坑西端头C1测温孔为例，C1孔距离冻结管0.35m。2010年3月27日开始通盐水冻结，测点原始地面温度为27℃～28.81℃之间。经过7天的积极冻结（4月2日），盐水温度平均-29℃，C1孔内全部测点都达到零度以下，冻土发展速度较快。至4月17日基坑开始开挖前，各测点温度均达到了-20℃以下，在基坑开挖过程中，由于连续墙大面积暴露，在连续墙未贴保温板前测孔内温度有所回升，后期已趋于平稳。

4 冻土帷幕发展推算示意图

根据现场实际情况，选择隧道顶部（埋深15.31m）、东端头隧道底部管片与土体交界面特征截面，根据冻土的发展速度和冻结时间推算出冻土的发展厚度，截至基坑开挖前4月17日，冻土帷幕的发展情况见图1、图2、图3。

5 管片冻结冻胀压力监测分析

经过对隧道内管片后冻结冻胀压力监测（其变化见图4）。在4月12日，管片后压力发生突变，迅速增加，4月18日压力达到最大值，分析得出的结论是：突变期内大量的未冻水发生相变，引起土体体积的急剧增长，但土体的变形受到限制，从而引起应力的剧增，是一个交圈的过程。在交圈完成后，冻胀压力逐渐减小并趋于稳定。

6 冻结效果探孔检查

4月13日，对隧道内顶部管片的冻结情况进行钻孔检查，每个端头在10点～2点钻孔6个，孔位设置在管片对应的地面垂直钻孔中间，深度平均430mm，经过连续多天的温度监测，各点温度变化不大。

7 结语

由于工期的原因，经过比较，选择了冷冻冻结施工，在施工过程中，又根据实际地质情况进行了冻结方案调整，地面冻结管由原设计的Φ89改为Φ127，加大了盐水流量，同时缩小孔间距；地面东端头冻结孔打设完成后立即投入冻结运转，西端头排间距由700mm改为400mm，并采用错位布孔，使冻结壁的交圈时间上基本与东端头同步；隧道内采用100槽钢和钢板焊接的冷冻盘板布置在隧道8点～4点位置，以补充、加强隧道顶部和侧面的冻结效果；增大了冷冻盐水的供应能力，地面和隧道分开供冷；隧道内盐水干管以通过透孔的方式进行供冷，减少了管路铺设距离，有效减少盐水冷量的损失。

本工程的关键是隧道顶部管片与吊脚墙下部的通道处土层的冻结效果，直接影响工程的成败。因管片相对于地层传热较快，且地面垂直冻结管实际位置与设计位置会有偏差，使得隧道上部冻土区域容易形成驼峰状导水通道，此外工期紧迫留给的有效冻结时间非常有限，故在施工中加强了对其的保温，并采用100槽钢和钢板焊接的冷冻盘板布置在隧道内部以补充、加强隧道顶部和侧面的冻结，效果明显。

基坑土方开挖后，迅速将暴露的冷冻面进行了封闭，在开挖到管片顶部后，及时在管片与吊脚墙交接处又进行了植筋浇筑混凝土封闭，并加快施工两端头主体结构，保证了基坑及隧道的安全。

参考文献

[1] 苏秀婷.青岛地铁富水砂层隧道开挖施工风险与变形规律研究[D].中国海洋大学，2012.

[2] 闫超平.下穿地下管线浅埋暗挖隧道施工关键技术研究[D].西南交通大学，2010.

[3] 裴书锋.下穿河流电力盾构隧道端头加固机理及施工参数优化[D].北京交通大学，2012.

作者简介：赵亚党，广东省长大公路工程有限公司揭博项目T9、T22标项目副经理，研究方向：高速公路技术管理。

（责任编辑：陈 倩）