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1、地下工程GEOTECHNICALENGINEERINGWORLDVo.l12No.3地铁隧道联络通道冻结监测分析11122檀鲁新赵燕齐吉龙岳丰田杨超(1.兖矿新陆建设发展有限公司邹城2735002.中国矿业大学建筑工程学院徐州221008)摘要上海市轨道交通7号线云台路站一高科西路站区间隧道联络通道冻结法施工中,对冻结盐水温度、冻土温度、隧道沉降等方面进行了跟踪监测。通过对监测结果进行分析研究,获得了冻结盐水温度、冻土温度、隧道沉降的变化规律,在此基础上提出了联络通道冻结施工的建议。研究成果可供类似工程参考。关键词地铁联络通
2、道冻结法行线分别布孔,见图1、图2。冻结孔的倾角采用上1工程概况仰、近水平、下俯3种角度布置,共46个。见图3。上海市轨道交通7号线23B标云台路站一高科西路站区间隧道单线全长790.131m,起止里程为:SDK25+676.786~SDK26+466.917。区间隧道沿线将穿越民房、办公楼、桩基等多处构筑物,线路自高科西路站向云台路站方向呈单坡(上坡)设置,隧道埋深在8.3~16m间,区间中在SDK26+156处设联络通道。联络通道中心埋深13.792m,工程结构由两个与隧道相交的喇叭口、通道等组成。联络通道所处位置的土层
3、为淤泥质粘土层,1-1灰色粘土层,2-2粉砂夹粉质粘土层。联络通道底处于1-1灰色粘土层,2-2粉砂夹粉质粘土层分界处。1-1灰色粘土层具有流变、触变等特性,易造成土层损失且开挖面失稳,而2-2粉砂夹粉质粘土层在水头差的作用下易产生流砂或涌砂现象。根据工程地质条件及其他施工条件,确定采用隧道内钻凿,布设水平孔、近水平孔冻结临时加固土体,矿山法暗挖构筑的施工方案,即:在隧道内利用水平孔和部分倾斜孔冻结加固地层,使联络通道外围土体冻结,形成强度高,封闭性好的冻土帷幕,然后根据新奥法的基本原理,在冻土中采用矿山法进行联络通道的开挖
4、构筑施工,地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行,其主要施工顺序为:施工准备冻结孔施工(同时安装冻结制冷系统,盐水系统和检测系2.2冻结参数设计统)进行隧道支撑积极冻结探孔试挖拆钢管片制冷设备:根据计算制冷量(44500Kcal/h)选用联络通道掘进与临时支护联络通道永久支护结构YSLGF243A1(M1)型螺杆机组1台,JYSLGF300III型冷注浆融沉注浆充填。冻机1台,其中1台备用。冻结系统辅助设备:盐水泵选用IS200-150-315型2台,给冻结孔提供盐水,2水平冻结设计3-1流量420mh,电机功率55kW,
5、其中1台备用;2.1冻结孔布置冷却水循环选用10SH-19型清水泵2台,流量根据冻结帷幕设计及联络通道的结构,在上、下收稿日期2008-11-1762岩土工程界第12卷第3期地下工程一次。从图5~7中可以看出,冻结初期,测点温度下降很快,最大每天下降2~3。土体温度降至0附近时,由于土中的水结冰发生相变而释放出大量的潜热,测点温度降幅变缓;之后土体温度继续下降,下降的幅度减缓,平均每天下降0.3~1左右。根据测点温度到达0的时间,推算冻土平均发展速度,从而获得冻土帷幕扩展范围。从计算所图3冻结孔、测温孔三维布置图得冻土发展速
6、度可以看出,距离冻结管较近的土体-1冻土发展速度很快,最大发展速度达60mmd;随3-1360mh,电机功率30kW,其中1台备用。冷却塔着冻土范围向外扩展,冻土发展速度也逐渐变缓,平选用NBL-100型1台。冻结主要设计参数:积极冻结盐水温度最低为-28;冻结孔单孔流量不小3-1于4mh;冻结帷幕交圈时间为20d,达到设计厚度的时间为40d;积极冻结时间为40d。3监测成果分析3.1冻结监测方案为了掌握土体温度发展状况和冻结效果,在上、下行线共布置了6个测温孔(其中上行线为C1~C2,下行线为C3~C6),每个测温孔内布置
7、有3~8个测点;同时,在上下行线各布置两个卸压孔(分别为X1、X2、X3、X4),卸压孔上装有压力表。3.2盐水温度监测分析冻结工程于2008年8月8日开机冻结,截至2008年9月26日已积极冻结50d,超过设计冻结时间(40d)10d。盐水降温曲线如图4所示。8月15日,盐水温度降至-17;8月24日,盐水温度降至-25.5,之后维持在-28左右。从图中可以看出,冻结初期去,回路温差较大,最初达3,后期温差保持在1以内。这主要是由于初期冻结管周围的土体温度较高,热负荷较大,随着土体温度的下降,热负荷逐渐减小。由此可以看出冻
8、土帷幕形成良好。-1均在20~30mmd。开挖阶段(9月26~10月3日),根据开挖面土体情况,仍采用积极冻结方式,盐水温度在-28左右,从测点温度变化情况开看,开挖阶段土体温度继续下降,说明冻结壁仍然在向图4盐水温度随时间变化图外扩展。初期支护完成以后,在保证工程安全的前提下,对盐水温度
