联络通道(天津)

大直沽西路站至东兴路站盾构区间联络通道及泵房施工组织设计1概述1.1. 工程概况津滨轻轨西段工程SZn标段盾构区间隧道起讫里程为：DK5+727.40～DK6+601.40，区间全长874m，区间隧道共有1454环管片（右线728环，左线726环），管片内径5500mm，外径6200mm,衬砌厚度350mm，管片环宽1.2米，采用单层衬砌，衬砌环全环由一块封顶块F、两块邻接块L和三块标准块B构成，拼装方式采用错缝拼装。

管片强度等级为C50、抗渗等级为S≥10。

区间位于R=2000的曲线上及直线上，线路最大坡度20‰，最小纵坡2‰。

左右线盾构区间靠近联络通道一侧位置的衬砌环由特殊钢管片组成。

根据防火要求，在盾构区间的中部设左、右线联络通道，里程为DK6+187.00，设在区间隧道最低点，通道长6.8m，并结合泵房合并建造。

通道内净尺寸为2.0³2.1m，排水泵房有效容积不小于30m3。

通道为直墙圆弧拱结构，集水井为矩形结构，通道和集水井均采用两次衬砌，结构衬砌为钢筋混凝土，地面高程为+2.87m，结构底部深约22m，设联络通道位于大直沽六号路与六纬路交口处，周围建筑物密集，再加上地质条件比较差，土层结构松散，承载力小，为了确保联络通道的施工安全和地面交通的顺畅改变原方案采联络通道由与左、右线隧道正交的水平通道及通道中部的图1 联络通道结构图泵房组成，如图1所示：1.2. 工程地质及水文地质条件1.2.1工程地质情况根据天津市区至滨海新区快速轨道交通工程二期工程大直沽西路站至东兴路站区间段《岩土工程详细勘察报告》详勘情况，该段地质属海积～冲积平原地貌单元，地形平坦，地层为第四系松散堆积层，主要由粘性土、粉土、砂土组成。

联络通道位置主要的地层情况为：地面以下2.4m为杂填土层，2.4m～10.5m主要为③6粉土层（Q43N al），10.5m～15.4m为⑤4粉土层（Q42m），15.4m～19.4m主要为⑥2粉质粘土层（Q41al），19.4m～22.7m 主要为⑦1粉质粘土层（Q3e al），22.7m～23.9m为⑦3粉砂层（Q3e al）,23.9m～27.3m主要为⑦4粉质粘土层（Q3e al），27.3m以下主要为⑦5粉砂层（Q6e al）。

本标段特殊岩土主要为表层人工填土层，因填垫时间短，结构密实度不均，大部表现为相对松散，力学性质差，为欠固结，故工程地质条件差；新近沉积层为古河道冲积层的淤泥质土，土层变化大，结构松软，为欠固结，工程地质条件差。

对隧道工程施工及土体稳定和安全影响较大。

1.2.2 地下水水文特征根据本区段勘察报告，本区间段地表以下浅层地下水为孔隙潜水，主要含水层为粉土及粘性土，一般水位埋深为0.9～2.3m之间，水位高程为1.09～2.29m。

地下水的补给主要以大气降水的补给为主，以附近地表水系补给为辅；其排泄以垂直蒸发为主，向附近地表水系迳排为辅，地下水位年平均变幅为1.0m左右。

1.2.3腐蚀性分析评价1.2.3.1、水质类型及其对建筑材料的腐蚀性分析评价据区域水文地质资料分析，本区段地下水类型为HCO3- CI-—K++Na+Ca2+型。

地下水对砼无腐蚀性，对砼中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。

1.2.3.2、土壤的腐蚀性据已有勘查资料，本区间段范围的土壤对砼无腐蚀性，对砼中的钢筋无腐蚀性，对钢结构无腐蚀性。

2编制依据及编制原则2.1天津市地下铁道隧道联络通道及泵房结构施工图；2.2《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）；2.3《盾构法隧道工程施工及验收规范》（DGJ08-233-1999）；2.4《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)；2.5《地下防水工程施工及验收规范》（GBJ208-83）；2.6《建筑变形测量规范》（JGJ8-97）；2.7《煤矿井巷工程施工及验收规范》（GBJ213-90）2.8根据地质水文条件以及现场调查的资料，我公司以往施工类似工程的施工经验。

3冻结帷幕施工方案设计3.1 施工方案设计的基本原则3.1.1水平孔（斜孔）冻结帷幕技术性能必须满足联络通道施工的安全和质量要求。

3.1.2冻结帷幕水平孔（斜孔）布设合理，满足施工及规范要求，在设计中应重点考虑联络通道顶部薄弱部位，冻结帷幕水平孔（斜孔）冻结方案应符合现场实际情况，具有施工可行性和良好的可操作性。

3.1.3施工方案应在工程要求工期的条件下具备优化能力。

3.1.4施工方案措施必须满足城市环保及节能要求。

3.1.5减少冻胀与融沉的危害。

3.2方案设计技术要点由于该联络通道所处地层主要为粉质粘土及粉土层，且含水量高，在施工中必须采取切实可靠的技术措施。

为确保联络通道施工的安全并保证施工工期，提出以下技术要点：3.2.1防止冻胀和融沉对隧道及地面的影响，在冻结帷幕内布设泄压孔，冻结开始后根据监测数据进行泄压以防冻胀。

保证联络通道结构施工质量，尤其是外层临时支护背板后用水泥砂浆充填密实，利用隧道或联络通道内的注浆孔跟踪注浆加以补强，以防融沉。

3.2.2由于混凝土和钢管片相对于土层要容易散热得多，会影响隧道管片附近土层的冻结速度，从而影响冻土帷幕的整体稳定性和封水性。

为此，本方案设计采用在冷冻区域隧道管片铺设保温层，对面隧道管片加设冷冻板保温的措施，以确保冻土帷幕不存在影响安全的薄弱环节。

3.2.3用金刚石取芯钻开孔，跟管钻进法下冻结管。

冻结孔开孔前，在布孔范围内打小孔径探孔，探测地层稳定情况。

每个探孔都设有孔口管，如发现砂层，需安装探孔密封装置，以防钻进时大量出泥、出水。

冻结施工结束后，孔口管管口焊上钢板，以免工程结束后孔口漏水。

3.2.4为了杜绝在局部粉土层中施工冻结孔时容易出现涌砂涌水的问题，采用夯锤钻进，实现无泥浆钻进。

如发现钻孔泥水流失，及时进行封堵。

3.2.5加强冻结过程检测。

在冻土帷幕内布置测温孔和压力释放观测孔，以便正确测定冻土帷幕厚度和判断冻土帷幕是否形成交圈。

对侧隧道管片附近土层的冻结情况将成为控制整个冻土帷幕安全的关键，为此，在对侧隧道管片上沿冻土帷幕四周最薄弱位置安装测温孔，并在开挖之前打设探孔，以全面监测冻土帷幕的形成过程以及冻结效果。

3.2.6在开挖两侧隧道内均设预应力支撑，以防打开联络通道预留口管片时隧道变形和破坏。

在联络通道衬砌中预埋注浆管，采用注浆方式以补偿土层融沉。

注浆应配合冻土帷幕融化过程进行，开始可注粘土水泥浆。

3.2.7由于冻土的蠕变性很强，冻土帷幕在破坏前必然有一个较大的蠕变过程，可以通过检查开挖过程中的冻土帷幕变形情况判断其安全性。

为此，在开挖过程中必须及时进行冻土帷幕变形和温度观测，如遇冻土帷幕有明显变形，温度明显回升立即用预制格栅加背板支撑，调整开挖构筑工艺，并同时加强冻结。

3.2.8由于联络通道的开挖和支护层施工时间很短，比冻土帷幕的化冻时间要短得多，由于偶然停冻对开挖安全不会产生大的影响。

但是，为了进一步提高施工安全性，还将采取以下措施：选用可靠的冻结施工机械，关键机械设备备用一套；预备200Kwa柴油发电机；加强停冻时的冻土帷幕监测；另外在开管片侧安装安全应急门，必要时关闭开挖工作面。

3.2.9在整个施工过程中，严密监测隧道变形，确保隧道安全。

在冻土帷幕关键部位布置测温孔，监测冻土帷幕的形成过程和形成状况。

3.3施工顺序该隧道区间是津滨轻轨西段工程的关键工程之一，其工期关系到整个津滨轻轨工程的总工期，因此具有工期要求紧的特点，为保证工期，采用交叉作业方式，以提前完成联络通道的施工。

具体施工顺序如下：在左线隧道盾构掘进施工完成后，右线隧道掘进通过联络通道位置且隧道沉降稳定后，即可进场进行钻孔、插管施工，右线隧道贯通后即可进行冻结施工，这样可提前工期近1个月。

但必须注意以下几点：（1）左线隧道要留出足够的施工场地和运输通道，右线隧道要确保冻冷板的安装，要做好交叉施工的协调工作。

（2）钻孔施工的同时做好冻结站的安装及管路的连接工作。

3.4冻结土体加固、矿山法暗挖构筑方案根据工程地质条件及其它施工条件，确定采用“隧道内钻孔冻结加固，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傾斜孔冻结加固地层，使联络通道及集水井外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻土帷幕。

在冻土中采用矿山法进行联络通道及泵房的开挖构筑施工，地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行，其主3.5冻结帷幕厚度设计根据以往地铁联络通道冻结施工经验计算公式：t=A ㏑(r/E)，式中：r —计算点到冻结管距离（m ），E —冻结帷幕外侧厚度（m ），A —经验参数取A=19.69,T —计算点冻结帷幕温度（℃）。

冻结帷幕内侧厚度E /=1.4E ，冻结帷幕平均厚度为1.4m 。

设计冻土帷幕平均温度为–10℃，则冻土帷幕厚度为：喇叭口1.6m ，联络通道1.4m ，泵房 1.2m 。

由于该联络通道结构复杂，土层条件差，为了确保施工过程万无一失，对该工程冻土帷幕进行强度验算。

对冻土帷幕采用有限元分析软件ANSYS 进行了应力场分布和位移场分布情况的三维有限元数值分析，并根据计算结果进行了强度验算。

3.6冻结帷幕交圈计算冻结前，同一深度的地层具有相同的原始温度，冻结开始后，通过冻结管把冷量传给地层，在冻结管周围产生降温区，形成以冻结管为中心的冻结圆柱，并逐渐扩大至相邻的冻结圆柱连接形成封闭的冻结圆筒，即为冻结帷幕交圈。

冻结帷幕交圈时间主要与冻结孔间距、盐水温度、土层性质、冻结管直径、地层原始温度、以及冻结器环形空间内盐水运动状态等因素有关。

冻结帷幕交圈时间计算公式：T=L/2d式中：L —冻结孔最大孔间距（mm ），d —冻土发展速度，结合盐水温度、土层性质、冻结管直径、以及冻结器环形空间内盐水运动状态得出经验值：粘土25～30mm/天，砂、岩石30～35mm/天。

3.7冻结帷幕平均温度计算使用冻结施工成冰公式（建井工程手册）t c = t b （1.135-0.352l -0.8753E l +0.266E l ）-0.466式中：t c —冻结帷幕平均温度（℃）t b —盐水温度（℃）l —冻结孔间距，取0.8～1mE —冻结帷幕有效厚度（m ）4冻结孔布置及制冷设计4.1. 冻结孔的布置地层冻结加固范围确定首先须满足以下基本要求:一是围护开挖区，确保开挖和支护施工能安全顺利地进行，主要是要保证冻土帷幕有足够的强度，也就实际冻土帷幕的有效厚度要达到设计厚度；其次，还要便于隧道开挖和支护，降低施工费用，缩短施工工期。

为此，确定在一条隧道施工冻结孔，根据冻结帷幕设计及联络通道的结构，冻结孔按上仰、近水平、下俯三种角度布置。

开孔间距为0.5m～1.0m，冻结孔数77个，利用水平孔和部分倾斜孔冻结加固地层，使联络通道及泵房外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻土帷幕，冻结孔的布置见附图1和附图2。