冷冻法施工在地铁工程中的运用

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1、工程科技年第期冷冻法施工在地铁工程中的运用广州分公司刘佼【摘要】本文主要对冷冻法施工在地铁工程中的运用及发展进行了介绍,对冷冻法施工的设计、施工工艺、设备进行了阐述。关健词地铁工程冷冻法隧道施工概述冷冻法是通过在地层中钻孔,埋人钢管,在钢管中加盐水或液氮,通过循环,使周围地层制冷、冻结,形成保护层冻结壁,地下工程在保护层下施工。保护层能保证地层稳定,同时还能起隔水作用,保证施工安全。冷冻一般分为垂直冷冻和水平冷冻。冷冻法施工的发展在我国地下工程中,冷冻法施工早期多运用在煤炭行业,主要用在煤矿的井筒建设中,究其原因

2、,主要在于许多煤矿的井筒深,且穿过流砂、淤泥、卵石、砂砾等含水的不稳定地层。对井筒进行冷冻施工后,在井筒四周形成冻结壁冻土帷幕,形成强度较高的保护层,并形成止水帷幕。据统计,在我国已有多个井筒采用了冷冻法进行施工,最大冷冻深度达。冷冻法施工在地铁工程中的运用冷冻法施工在地铁工程中应用时间较晚,由于其造价相对较高,在地铁工程中运用不多。冷冻法施工在地铁工程中的最早运用是年代的北京地铁区间,在区间施工中遇到流砂,在流砂地段采用冷冻法施工,取得了较好效果。近几年,我国修建地铁或准备修建地铁的城市逐渐增多,地铁隧道多为浅

3、埋或超浅埋隧道,很多隧道需要穿越砂层、淤泥层、卵石、砂砾层、富水粘土层等不良地层,对这些饱水地层,冷冻法施工有较好的适用性。在上海,区间隧道主要穿越淤泥质软土,一般采用盾构施工,两条盾构隧道之间的联络通道采用常规隧道施工方法难度大,多采用冷冻法施工,取得了较好的技术、经济效果。在广州地铁二号线工程中,有一个竖井及两个区间隧道部分采用了冷冻法施工。深圳地铁一期工程,冷冻法施工在老街站一大剧院站区间部分区段采用,该区间为矿山法施工区间,隧道位于花岗岩残积层中,花岗岩残积层自稳性差,遇水软化,崩解。先期采用了隧道洞内注

4、浆及地面注浆,但开挖发现洞内渗水严重,花岗岩残积层遇水软化,崩解,对部分区段采用地面垂直冷冻加固地层,隔水效果较好,区间隧道得以安全施工。广州地铁三号线工程天河客运站站后折返线为双线单洞隧道,隧道位于交通干道下方,地下管线多,隧道拱顶位于砂层,侧墙及仰拱位于花岗岩残积层砂质粘性土层,该土层遇水后容易软化,强度降低,泡水后甚至出现塌方和流砂。因折返线位于交通干道下方,不能采用明挖法施工,只能采用暗挖法施工。结合地质条件,为确保安全,拟采用冷冻法水平冷冻加固土体,即在隧道四周布设冷冻管,通过冷冻,形成冻结壁冻土帷幕,

5、在冻结壁内进行隧道开挖、初期支护,施工二次衬砌。冷冻实施后,暗挖隧道不再设一般矿山法施工的超前支护冷冻法施工在地铁工程中的运用石石石石石石石石石石石石石石石石石石石石石石石石石石石石石石石石石石石石如管棚、锚杆、全断面注浆加固等。冷冻法施工设计冷冻法施工设计主要分两部分冷冻施工方案设计,冷冻施工工艺设计。下面结合广州地铁三号线工程天河客运站及站后折返线工程对冷冻法施工设计作简要介绍。工程概况广州市轨道交通三号线天河客运站及站后折返线位于广州市天河区广汕公路。折返线斜穿广汕公路和沙河立交桥,风道在折返线北端。由于该

6、区段道路两侧地下管线纵横交错,数量较多其次,广汕公路是连接广州与汕头、增城之间的重要交通干道,交通繁忙,不能封路施工,因此拟采用暗挖法施工。折返线长为,折返北端暗挖风道长。折返线隧道坡度为。,隧道顶面距离地面最小约距离为,隧道最大开挖跨度约为。隧道拱顶位于砂层,侧墙及仰拱位于花岗岩残积层砂质粘性土层,该土层遇水后容易软化,坍塌。冷冻施工方案设计冷冻施工方案概述根据天河客运站折返线及风道工程所处环境、交通、管线、地质等条件,结合其它地铁隧道施工经验,确定采用“水平冻结加固土体、矿山法开挖构筑”的施工方案,即在隧道周

7、围布置水平冻结孔,并在冻结孔中循环低温盐水,使冻结孔附近的含水地层结冰,形成强度高,封闭性好的冻结壁冻土帷幕,然后在冻结壁的保护下运用矿山法进行隧道开挖与构筑施工。水平地层冻结加固和开挖构筑的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安装冻结盐水系统和检测系统积极冻结试挖隧道掘进与初衬施工,维护冻结停止冻结。其关键工序是冻结孔施工和冻结过程的检测与控制。冷冻施工方案技术要点冷冻施工范围及施工顺序将风道的端头井作为隧道水平冻结施工的工作井,由此端从北向南对隧道实施冻结施工,在车站的端部同样设置了隧道的冷

8、冻工作井,由此端从南往北实施冻结水平打钻。隧道平面见图。遗一口口口曰口犯,一韦一‘,侧曰日旦卜一,盆」险纹七二一卜二二二二二二二二二洲目脏刀臼夔红二二牙巴二目护二一川艺遗二口泵习,二公,尸一‘二二二奋一乍‘尸二‘产一‘,,君仁‘一二—二苦下石—三二二二买呀卜卫昨二二二兮‘毛之二匕‘孟一‘一·已《一闷户月国图折返线冷冻平面布置一早⋯⋯吕工程科技加年第期隧道冻结拟从折返线南北