雷宇

摘  要：随着经济的快速发展，城市交通的压力越来越大，城市轨道交通已成为解决交通拥堵的主要选择。横通道的施工方案通常采用矿山法，由于地铁施工大多在市中心进行，对施工场地、环境、噪声等要求较高，因此，选用合适的土体加固方法较为重要。冻结法具有凝固均匀、强度高、防水效果好、地层适应性强、环境污染小等特点，近年来已广泛用于地铁区间横通道及端部加固工程。该研究主要采用冻结法加固横通道地层，提升了施工效率，解决了以往存在的问题，具有较好的应用价值。

关键词：地铁;暗挖风道;冻结施工技术

引言

地铁施工一般采用盾构、暗挖等施工方法，但是当遇到破碎带或者穿越富水地层时，则可以采用特殊施工方法——冻结法来完成不良土层的加固，实现围岩的稳定。近年来随着地铁施工数量的增多，所遇地层条件变得纷繁复杂，冻结法施工的数量也随之增多，地铁隧道冻结暗挖隧道技术得到了越来越多的应用。冻结暗挖法施工技术安全可靠、经济合理，尤其对于面积大、开挖深的基坑工程和部分埋深深、跨度小的拱形联络通道，应用尤其广泛。

1冻结法原理及优势

1.1冻结法原理

采用冻结法加固的原理是将低温介质加入至需加固的土体中，让地层水颗粒冻结凝固成封闭而连续的冻土，使地层形成有一定强度的冰墙，即提高优化原有地层的力学参数，如抗剪强度、抗压强度和稳定性等。冻结法既有加固地层的作用，同时也可以形成止水帷幕，使施工在封闭的冻结层内完全、稳定、高效的开展。

1.2冻结法施工技术的优势

（1）冻结施工技术可用于含水量超过10%的松散、不稳定的地层，可以有效分离地下水。（2）凍土帷幕形状和强度可根据施工现场条件灵活调整，地质条件灵活，冻土强度可达5～10MPa，能够有效提高工作效率。（3）冻结法不污染周围环境，具有环保性，异物引起的噪声较少。冻结完成后，冻结的土壤墙逐渐融化，不影响建筑物周围的地下结构。（4）将冻结施工用于桩基础施工或其他工序并行工作，可有效缩短施工周期。

2冻结施工技术介绍

2.1冻结孔施工

施工前，根据冻结孔的位置打孔，以进行测量和放置，孔位置偏差应不大于100mm。冻结孔应使用管道钻至设计深度，开挖区域外，孔之间的最大距离不超过1.3m，冻结孔最大偏转值不可超过150mm，使用经纬仪测量方位角和倾斜角。使用金刚石空心钻在管段钻上钻取Φ120mm的孔，并确保混凝土层穿透距离不超过100mm。插入Φ121×5mm的节流孔管，使用膨胀螺栓将其固定在管件上，安装1个球阀，在节流孔管的法兰附近预留1个灌浆孔，安装前安装孔密封和防喷装置。确认安装正确后，使用钻头在剩余的混凝土墙、保护层上钻孔。

2.2积极冻结

制冷设备安装完成后，进行设备调试，当压力、温度和其他参数恢复正常时，能够主动冻结。碎冰筛的冷却速度较慢，通常需要7-10d才能降至-20℃，碎冰筛的冷却速度应保持在0.5～1.0℃/d。冻土帷幕厚度约38d左右可达到设计要求。在积极冻结期间，盐水温度应控制在-30～28℃之间。

2.3维持冻结

（1）在连接通道的钢管上钻一个孔，敷设一根小管进行灌浆。（2）从连接通道上取下钢管，在隧道入口处支撑第一个钢架。（3）挖掘0.5m。（4）将第二个钢框架支撑在初始支撑上使用，覆盖混凝土，敷严隧道面。（5）圆形开挖，逐渐完成连接通道的开挖工作。（6）悬挂防水板并支撑模具遵循连接通道拱、墙和底板的第二层衬砌。（7）将废水泵房的土方挖入地面，对废水泵房的底部进行初步支撑。（8）喷射混凝土后盖。（9）悬挂防水板和支撑架泡沫材料倒入废水泵房的第二层衬砌混凝土，在两个衬砌接头之间安装膨胀止水器。（10）挖掘连接通道前，拆除连接通道门中的钢管段，须在屏蔽通道中安装预应力支架，防止因突然的力变化，导致屏蔽段损坏。开挖连接通道和废水泵房后，应安装安全紧急门，在废水泵房改造的顶部安装安全紧急盖。挖掘连接通道和废水泵房时，须定期观察冷却筛的变形和温度变化。

3工程概况

某市轨道交通7号线一期工程香港路站至三阳路站区间联络通道兼泵房施工方案如下：区间线路从位于香港路与建设大道交叉口的香港路站以上下重叠隧道方式出来后，以半径为340m（左线350m）的曲线下穿移动通讯器材公司、司法局干警公寓等数栋1-6层房屋后，到达澳门路，然后沿澳门路向东到达三阳路站。目前联络通道净空根据人员疏散条件确定，通道宽度为2.5m，其中联络通道斜通道宽度为1.5m。联络通道采用矿山法施工，为复合式衬砌结构。线间距为12.67-12.87m，设计采用冻结法加固，随后采用矿山法施工“Z”字形联络通道兼泵房。本区间联络通道及泵房所处地层中含有承压水，为保证盾构管片拆除开洞及通道施工的安全，在联络通道及泵房施工前，需先进行地层加固。联络通道所处地层为长江一级阶地，周边分布有建构筑物及管线。因联道通道加固受地面条件限制及埋深较大，因此拟采用洞内冻结法施工。

4冻结设计施工方案

4.1施工顺序及临时支护

地铁车站风道结构施工顺序分别为：先施工两侧明挖基坑，基坑施工完毕后，对基坑一侧的结构进行外扩处理，同时底板也向下扩2.5-3m，在基坑内部外扩一侧打设冻结孔。采用工法施工暗挖隧道，按照分区域开挖的原则。由于联络通道的断面宽度不同，加上地质条件较差，在施工时分为上、下两层施工，每层分为3个区域。较窄的通道采用上下两侧+每层2个区域施工。每次纵深开挖，便立即支护30#工字钢型钢支架，然后挂网喷射C25混凝土（厚度35cm）对断面进行全断面的加固处理。并在型钢支架背后垫5cm厚木板，用高强度砂浆充填密实木板与冻结帷幕之间的空隙。

4.2冻结孔及管棚设计

出入口风道周边两侧及底部各布置两排冻结孔，排距1m，冻结孔距离初期支护外侧1m，孔间间距为0.7m，呈梅花型布置。冻结孔壁厚度设计为3m，按水平角度布置。此外，由于出入口风道结构高度较大，为加强结构两侧冻结效果，在中部加设一排横向冻结孔。出入口风道共设置冻结孔98个，管棚采用型号为108mm×8mm的钢花管，间距300mm，管棚穿越封堵墙0.6m，在封堵墙外侧用H型钢支架对管棚进行支托，冻结孔及管棚布置。

5后续施工注意事项

（1）设备运转：设备定期保养维护，保证备用机组正常使用，认真分析冻结系统运转数据，发现异常及时处理。（2）土层测温：根据每日测温数据，结合测温孔的位置判断测点温度数据是否有异常，如有异常立即排查。（3）人员巡视：实行24h站内值班，工区主管和技术人员每天对冻结施工面进行巡查巡视，发现异常立即整改。（4）文明施工：保证现场施工达到标准化施工条件。

6施工监测

风道冻结施工开始一个月（31天）时，冻结管形成冻结壁，平均温度在-11.5℃。随后在45天时温度降到-12.6℃，之后温度再次降低，在开始的54天后达到-14.1℃，保持了冻结管的低温稳定运行。在冻结开始后的31天、45天、54天，冻结壁的最小厚度分别达到2.2m、3.3m和3.7m，且整个冻结施工期间均为出现突水现象。监测数据表明，该地铁车站风道结构冻结施工有效的确保了联通通道的顺利实施。

结束语

本文通过工程案例阐述冻结法技术在地铁的修建过程中的应用，表明在松软含水地层尤其是地下水极丰富的风化地层中，采用冻结法具有可行性。

参考文献

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