冷冻法在地铁盾构联络通道施工中的应用

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冷冻法在地铁盾构联络通道施工中的应用

设置于地铁区间隧道中间的联络通道,起到连接两条隧道、集、排水、防火及疏散等作用,有时根据工程设计需要同时设置集水井。联络通道施工不仅要考虑自身结构及地面环境安全,同时要考虑盾构隧道的安全与稳定。所以,城市地铁联络通道开挖前必须对其周围土体进行加固。冻结法加固土体既有效地保证了通道安全施工;又保证了工程的质量和进度。随着我国轨道交通的迅猛发展,冷冻法的施工工艺必然在地铁工程中得到越来越广泛的应用。

标签:地铁;联络通道;冷冻法;施工技术

地铁盾构区间联络通道暗挖施工的地基加固工程中,经常使用的方法有搅拌桩、旋喷桩、压力注浆等。但是,在富水的粉细砂地层中,由于很难控制水泥浆的流失,采用上述的施工方法往往达不到预期的加固效果;联络通道一般都处在繁华街道的路面以下,地面交通繁忙,无法占用路面进行钻孔和樁体施工,因而,冷冻法就成了地基加固的较好选择。

冷冻法是利用冷冻机将冷冻液进行降温,通过敷设的循环管路将其输送到需要冷冻的地层中,保持低温向外扩散,使土体冻结形成帷幕,起到加固土体的作用,在已加固的地层中采用矿山法开挖联络通道和废水泵房。用冷冻法加固土体虽然有工程造价高、工期长、上覆土体可能发生冻胀和融沉问题、需要有较高资质的专业队伍施工、需要使用专用的施工设备等缺点,但是,冷冻法加固的土体具有强度高、封水性好、安全可靠、不占用路面等优点,因此,在其它加固方法不能使用时,冷冻法用在联络通道这种小体量工程中还是可取的。

1工程概况

某地铁盾构联络通道采用冷冻法施工。该联络通道拱部埋深15m,净宽2 5m,净高2.6m,废水泵房净尺寸为3.85m(深)X2.1m(宽)X4.5m(长)。联络通道处管片采用开口衬砌环(钢管片+A型钢筋混凝土管片)。盾构区间的联络通道全环喷C25早强混凝土;全环中8钢筋网,全断面单层,网格间距150×150mm;通道设计格栅钢架纵向联结主筋中22(HRB400),环向间距0.5m。

2冷冻法在施工中的应用

2.1需冷量计算

想要对土层进行冻结加固,需要首先结合现场勘查数据,对冻结所需的冷量进行计算,有

0Z=1.2XqXA上述公式中,A表示冻结总表面积,单位为衍;q表示冻结管的吸热能力,单位为kcal/m2h。代入相关数据,最终得到的需冷量为4.25×104kcal/h。

2.2冻结孔定位

为了保证良好的冻结效果,在施工前,还需要针对冻结孔的位置进行校核。施工人员必须严

格依照设计施工图纸,确定基准点,做好放线定位工作。应该注意,从施工安全和施工质量的角度考虑,冻结孔的位置必须合理,避开螺栓、主筋等关键部位,如果遭遇需要做出相应的调整,确保误差不超过100mm。

2.3开孔作业

在进行冻结孔的开孔作业时,可以选择j-200型钻机,搭配+130mm金刚石取芯钻头,保证良好的开孔效果。需要注意的是,必须控制好钻进的深度和速度,避免穿透管片的情况。开

孔完成后,需要做好清孔工作,然后放入预制孔口管,固定后进行孔口的密封处理。

2.4积极冻结与维护冻结

2.4.1冻结系统试运转与积极冻结

设备安装完毕后进行调试和试运转。在试运转时,要随时调节压力、温度等各状态参数.使机组在有关工艺规程和设备要求的技术参数条件下运行。冻结系统运转正常后进入积极冻结。

此阶段为冻结帷幕的形成阶段,积极冻结期盐水温度为一28℃—一30℃,设计冻结时间36天,要求冻结孔单孔流量不小于3m3/h;积极冻结7天盐水温度降至一18℃以下,积极冻结1s天盐水温度降至一24℃以下,去回路温差不大于2℃;开挖时盐水温度控制在-25℃—一28℃。若盐水温度和盐水流量达不到设计要求。应延长积极冻结时间。

2.4.2维护冻结

在积极冻结过程中,要根据实测温度资料判断冻结帷幕是甭交网和达到设计厚度,同时要监测冻结帷幕与隧道的胶结情况,测温判断冻结帷幕交圈并达达到设计厚度且与隧道完全胶结后。可进入维护冻结阶段。维护冻结期温度应保持在一25℃—一28℃,冻结时间贯穿联络通道开挖和主体结构施工始终。

2.5 融沉控制

2.5.1充填注浆

充填注浆是为了减小冻结壁的变形和补强衬砌,避免衬砌透水。注浆的浆液是水泥浆。以结构预埋注浆孔和管片注浆孔做好压浆,联络通道注浆压力要小于静水压力。在集水井处

的注浆压力要小于0.1MPa,并以下至上进行注浆。等到上一层的注浆孔返浆后停止下层注浆,保证充填注浆至拱顶。

2.5.2 融沉注浆

充填注浆完成后进行融沉注浆,以监测反馈信息组织注浆,控制好注浆量。同时在冻结帷幕边注浆,压密注浆整个冻结的区域。注浆压力要小于0.5MPa。以监测反馈及时安装注浆循环。注浆先从通道底板,再到侧墙和拱顶。先深层后浅层,反复注浆,保证控制要求。融沉注浆是根据地面变形情况来确定是否继续注浆,地层隆起2mm 则暂停注浆。

3总结

冻结法在地铁联络通道施工中有着极大的优越性。冷冻法适用于各类地层,是一种环保型工法,目前在地铁盾构双线区间联络通道得到了广泛的应用。尤其适合在城市地下管线密布,施工条件困难地段,不受地表环境及深度限制,工艺先进、安全可靠、文明施工程度高。具有良好的社会、经济效益,具有良好的发展前景。

参考文献:

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