冻结法在地铁盾构隧道联络通道施工中的应用

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1、冻结法在地铁盾构隧道联络通道施工中的应用李栋（中铁十一局集团城市轨道工程有限公司武汉430074）[摘要]冻结法是在地层中按预定间隔埋设冻结管（φ100mm的管径）冷却液在冻结管上循环，则管周围地层中的孔隙水以管为中心生成年轮形柱状冻土。若使邻近的冻土柱连结在一起，即形成止水墙或反力墙。冻结法施工技术在国际上被广泛应用于城市建设和煤矿建设中，已有100多年的历史，我国采用冻结法施工技术至今也已有40多年的历史，主要用于煤矿井筒开挖施工，自1992年起，冻结法工艺被广泛应用于上海、北京、深圳、南京等城市地铁工程

2、施工中。公司在杭州地铁隧道联络通道工程施工中，采用了冻结法加固的施工方法，本文通过对施工工艺的归纳总结，以及参考有关施工技术资料，形成本工法。[关键词]冻结法地铁联络通道应用1工程概况杭州地铁九堡东站～乔司南站盾构区间隧道联络通道及泵站位于区间隧道中部，联络通道及泵站采取合并建造模式，距离联络通道上部地面正上方14m处有一居民房，联络通道上方无重要管线。拟构筑联络通道所在位置的隧片为钢管片，隧道内径为φ5.5m，上、下行线隧道中心线距离15.46m。联络通道结构见图1。图1联络通道结构示意图2工程地质及水文地

3、质条件根据离联络通道最近的地质勘探孔提供的地质情况，联络通道所处地层上部和中部为③5砂质粉土、下部③6粉砂夹砂质粉土，见图1所示。该土层具有高压缩性、低强度、灵敏度高、透水性强等特点，在动力作用下易产生流变现象。在该地层内进行联络通道开挖构筑，须对土体进行稳妥、可靠的加固处理。冻结法加固土体具有强度高，封水性好，安全可靠的优点，极适于本工程。3施工工艺过程3.1施工方案选定根据上述联络通道施工条件，决定采用“隧道内水平冻结加固土体、隧道内矿山法开挖构筑”的全隧道内施工方案。即：在隧道内利用水平孔和部分倾斜孔冻

4、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站的开挖构筑施工，地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行。3.2冻结法的施工工艺图2冻结法施工流程图3.3冻结加固设计3.3.1冻结帷幕的加固范围联络通道冻结帷幕按冻结加固设计图的要求进行施工。冻结壁平均温度设计为-10℃，相应的冻土强度的设计指标为：单轴抗压3.6Mpa，抗折1.8Mpa，抗剪1.6Mpa，无侧限抗压强度qu≥3.0Mpa，土体渗透系数k≤1×0-8cm/sec。3.3.2冻结孔、测

5、温孔与卸压孔的布置3.3.2.1冻结孔布置从上、下行线隧道两侧打孔方式进行施工。冻结孔按上仰、水平、下俯三种角度布置，共布置冻结孔78个，其中上行线64个，下行线14个。设置穿透孔4个。冻结孔的布置详见图3、图4。图3：冻结孔立面透视图4：冻结孔平面布置3.3.2.2测温孔布置测温孔共布置8个，上行线4个，下行线4个，深度为2～6m，主要是测量冻结帷幕范围不同部位的温度发展状况，以便综合采用相应控制措施，确保施工的安全。3.3.2.3卸压孔布置在冻结帷幕封闭区域内布置4个卸压孔(利用管片上的注浆孔)，上行线、

6、下行线各2个。在卸压孔上安装压力表，可以直观的监测冻结帷幕内的压力变化情况，通过每日观测，及时判断冻结帷幕的形成，并可直接释放冻胀压力。3.3.3冻结参数（1）积极冻结期盐水温度为-28℃～-30℃，维护冻结期温度为-25℃～-28℃。（2）积极冻结时间为40天，维护冻结时间与开挖和结构施工相同。（3）冻结孔单孔流量不小于3m3/h。（4）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、回盐水温差不大于2℃，开挖时盐水温度降至-28℃以下。3.3.4需冷量计算和冷冻机选型冻结需

7、冷量计算：Q=1.2·π·d·H·K式中:H—冻结总长度，725m；d—冻结管直径；K—冻结管散热系数；将上述参数代入公式得出最大需冷量为：Q=6.5×104Kcal/h根据以上计算需冷量，选用W-YSLGF300Ⅱ型螺杆机组二台套，并联安装，单台运行，互为备用。单台机组设计工况制冷量为8.7×104Kcal/h，电机功率110KW，完全满足制冷需求。3.3.5冻结系统辅助设备（1）盐水循环泵选用IS150-125－315型2台，流量200m3/h，电机功率30KW。（2）冷却水循环泵选用IS150-125－

8、315型2台，流量200m3/h，电机功率30KW。冷却塔选用NBL-50型2台，补充新鲜水15m3/h。3.3.6管路选择（1）冻结管选用Φ89×8mm,20#低碳钢无缝钢管,丝扣连接,另加手工电弧焊焊接。单根长度1～1.5m。（2）供液管选用1.5″钢管，采用焊接连接。（3）测温管和卸压管选用Φ32×3.5mm,无缝钢管。（4）盐水干管和集配液圈选用Φ159×6mm无缝钢管。（5）冷却水循环管选