一、引言
隨著社會(huì)的進(jìn)步和人們出行的需要，大中城市軌道交通建設(shè)在近幾年飛速發(fā)展，目前北京、上海、廣州等地鐵項(xiàng)目正如火如荼的建設(shè)，目前有15個(gè)城市正在進(jìn)行軌道交通建設(shè)，其中區(qū)間隧道聯(lián)絡(luò)通道及排水泵站的施工是地鐵建設(shè)中的最大風(fēng)險(xiǎn)源，施工難度高、風(fēng)險(xiǎn)大，近幾年隨著煤礦凍結(jié)法施工在地鐵建設(shè)中的應(yīng)用，較好的解決了聯(lián)絡(luò)通道的施工風(fēng)險(xiǎn)，取得了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文主要闡述盾構(gòu)區(qū)間隧道聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工的實(shí)際應(yīng)用。
二、 凍結(jié)法施工適用范圍
大中城市經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，地面高樓林立、交通繁忙，城市軌道交通建設(shè)多采用地鐵形式，隧道區(qū)間多采用盾構(gòu)法施工，兩條隧道中部設(shè)聯(lián)絡(luò)通道作為人員疏散及集中排水之用。聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工在城市含水軟土、含水風(fēng)化巖等地層都得到廣泛的應(yīng)用，特別是含有層壓水的流沙地層，采用凍結(jié)法施工經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最為顯著。
三、工藝原理及方法
地鐵區(qū)間隧道聯(lián)絡(luò)通道及泵站施工技術(shù)，采用“隧道內(nèi)鉆孔，臨時(shí)加固土體，礦山法暗挖構(gòu)筑”方法，即在兩條隧道內(nèi)利用不同角度的水平和傾斜孔，采用鹽水凍結(jié)加固土體，使聯(lián)絡(luò)通風(fēng)道周圍形成封閉性好，強(qiáng)度高的凍結(jié)帷幕，然后根據(jù)“新奧法”的施工原理，在凍土帷幕中采用礦山法暗挖的方法進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道及泵站的開(kāi)挖構(gòu)筑施工。凍結(jié)施工技術(shù)如下：
3.1凍結(jié)孔施工
3.1.1施工準(zhǔn)備工作
1、凍結(jié)管、單向閥、孔口密封裝置、壓緊裝置等加工件應(yīng)在進(jìn)場(chǎng)前加工，以免影響使用，凍結(jié)管采用20#低碳無(wú)縫鋼管；
2、從隧道將供水管與排水管接至工作面，管徑不小于￠45 mm。
3、主要設(shè)備有鉆機(jī)，泥漿泵等，一般選用MD-60A鉆機(jī)。
3.1.2根據(jù)凍結(jié)設(shè)計(jì)的凍結(jié)孔位置合理布孔：
凍結(jié)孔分上仰角、近水平角和下府角，首先，凍結(jié)孔布設(shè)時(shí)要避開(kāi)管片環(huán)縫，手孔以及主筋的位置，避開(kāi)主筋應(yīng)依據(jù)管片配筋圖中鋼筋位置，實(shí)際布控時(shí)合理的調(diào)整孔位。其次，在布設(shè)上部?jī)鼋Y(jié)孔和下部?jī)鼋Y(jié)孔時(shí)，由于角度較大，布控時(shí)要充分考慮，以免開(kāi)孔時(shí)打到環(huán)縫，造成涌水涌砂的風(fēng)險(xiǎn)。
3.1.3凍結(jié)孔跟管鉆進(jìn)施工
凍結(jié)孔施工順序：定位開(kāi)孔及孔口管安裝——孔口裝置安裝——鉆孔測(cè)量——封閉孔底部——打壓實(shí)驗(yàn)。
1、定位開(kāi)孔及孔口裝置安裝：采用經(jīng)緯儀或羅盤(pán)檢測(cè)開(kāi)孔角度，在砼管片上，按照凍結(jié)孔位置，用開(kāi)孔器（配金剛石鉆頭取芯）開(kāi)孔直徑130mm，當(dāng)深度300mm時(shí)停止鉆進(jìn)，安裝孔口管，將孔口處鑿平，安裝好四個(gè)膨脹螺絲，而后在孔口管的魚(yú)鱗扣上纏好麻絲或棉絲等密封物，將孔口管砸進(jìn)去，用不少于4個(gè)膨脹螺絲上緊并焊接牢固，裝好DN125閘閥，再將閘閥打開(kāi)，用開(kāi)孔器從閘閥內(nèi)開(kāi)孔，開(kāi)孔直徑為91mm（具體形式見(jiàn)圖1）。將混凝土管片開(kāi)穿，若地層內(nèi)水砂流量大，及時(shí)關(guān)閉閥門(mén)，裝好壓緊裝置后在施工，必要時(shí)壓緊孔口管密封裝置，封閉該孔。若涌水涌沙較厲害，需注水泥漿或雙液漿止水，確保地面不沉降；
2、首先應(yīng)先打設(shè)對(duì)穿孔對(duì)盾構(gòu)鋼管片里程進(jìn)行復(fù)核校正，如果有偏差，還要對(duì)鉆孔水平角度進(jìn)行調(diào)整，凍結(jié)孔應(yīng)布設(shè)在離環(huán)縫400-600的位置，以免對(duì)穿孔施工時(shí)打到對(duì)面豎向環(huán)縫，此外對(duì)面水平環(huán)縫在鉆孔前應(yīng)測(cè)量實(shí)際位置，鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)該避開(kāi)，如有沖突應(yīng)調(diào)整角度。凍結(jié)管采用絲扣加焊接的兩遍，停5～10分鐘后再打入，增強(qiáng)抗斷管能力。
3、凍結(jié)孔施工完成后要及時(shí)進(jìn)行測(cè)溫孔、卸壓孔的施工。凍結(jié)期間要在測(cè)溫孔安裝測(cè)溫線，用熱電偶測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)溫，測(cè)溫孔溫度每天測(cè)量，監(jiān)測(cè)凍結(jié)壁發(fā)展。泄壓孔安裝壓力表，在凍結(jié)壁膠圈后壓力表會(huì)持續(xù)升壓，在壓力達(dá)到初始0.1-0.2Mpa時(shí)應(yīng)進(jìn)行多次泄壓觀測(cè)試驗(yàn)。
3.1.4凍結(jié)管質(zhì)量驗(yàn)收
每個(gè)凍結(jié)管鉆進(jìn)施工前應(yīng)按照鉆孔深度先進(jìn)行配管，對(duì)每根凍結(jié)管進(jìn)行測(cè)量，確保凍結(jié)孔深度滿足設(shè)計(jì)要，鉆孔中要經(jīng)常復(fù)核鉆孔角度，確保凍結(jié)孔成孔質(zhì)量，凍結(jié)孔施工完成后應(yīng)進(jìn)行的檢查主要有：
1、凍結(jié)孔偏斜及終孔間距：采用經(jīng)緯儀燈光測(cè)斜法測(cè)量?jī)鼋Y(jié)孔偏斜情況，對(duì)終孔間距不符合設(shè)計(jì)要求的應(yīng)該打設(shè)補(bǔ)孔，保證凍結(jié)帷幕形成質(zhì)量。
2、凍結(jié)孔深度檢查：用測(cè)深管對(duì)凍結(jié)孔深度復(fù)測(cè)，以保證凍結(jié)孔深度滿足設(shè)計(jì)要求。
3、凍結(jié)孔耐壓試驗(yàn)：凍結(jié)孔施工完成后對(duì)每個(gè)孔都要進(jìn)行打壓試漏檢查，采用手壓泵，初始?jí)毫Υ笥?.8MPa，30分鐘降壓小于0.05 MPa，在延續(xù)15分鐘不降為合格。若滲漏，必須采用補(bǔ)救措施，選用63×4.5mm無(wú)縫鋼管，在斷管中下套路，管子端部采用底錐密封。
以上3個(gè)環(huán)節(jié)非常重要，關(guān)系到凍結(jié)的成敗，所以必須做好隱蔽工程檢查記錄，并經(jīng)相關(guān)責(zé)任人簽字確認(rèn)。
3.2凍結(jié)施工
3.2.1需冷量和冷凍機(jī)選型
1、凍結(jié)需冷量由下式計(jì)算：
Q=1.3.π.d.H.K
式中:H—凍結(jié)總長(zhǎng)度
d—凍結(jié)管直徑；
K—凍結(jié)管散熱系數(shù)；250 Kcal/h·㎡
2、冷凍機(jī)油及冷媒體
(1)冷凍機(jī)油選用N46冷凍機(jī)油。
(2)制冷劑選用氟立昂R-22。
(3)冷媒劑選用氯化鈣溶液。
3、管路連接及保溫
管路用法蘭連接，隧道內(nèi)的鹽水管用管架敷設(shè)在隧道管片斜坡上，工作井靠近壁邊擺放，以免影響隧道通行。在鹽水管路和冷卻水循環(huán)管路上要設(shè)置伸縮接頭、閥門(mén)和測(cè)溫儀、壓力表、流量計(jì)等測(cè)試元件。鹽水管路經(jīng)試漏、清洗后用聚苯乙烯泡沫塑料保溫，保溫層的外面用塑料薄膜包扎。集配液圈與凍結(jié)管的連接用高壓膠管，每根凍結(jié)管的進(jìn)出口各裝閥門(mén)一個(gè)，以便控制流量。通道四周主凍結(jié)孔每?jī)伞齻�(gè)一串聯(lián)�？紤]兩側(cè)喇叭口凍結(jié)的效果以及管片的散熱，對(duì)左右行線隧道管片內(nèi)側(cè)安裝冷凍板，來(lái)加強(qiáng)凍結(jié)。
4、凍結(jié)系統(tǒng)試運(yùn)轉(zhuǎn)與積極凍結(jié)
設(shè)備安裝完畢后進(jìn)行調(diào)試和試運(yùn)轉(zhuǎn)。在試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要隨時(shí)調(diào)節(jié)壓力、溫度等各狀態(tài)參數(shù)，使機(jī)組在有關(guān)工藝規(guī)程和設(shè)備要求的技術(shù)參數(shù)條件下運(yùn)行。在凍結(jié)過(guò)程中，定時(shí)檢測(cè)鹽水溫度、鹽水流量和凍土帷幕擴(kuò)展情況，必要時(shí)調(diào)整凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后進(jìn)入積極凍結(jié)期。
5、滿足開(kāi)挖條件的參數(shù)指標(biāo)：
（1）到開(kāi)挖前，鹽水回路溫度應(yīng)達(dá)到-28℃以下，積極凍結(jié)期運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間應(yīng)保證超過(guò)30天；
（2）達(dá)到設(shè)計(jì)要求，各凍結(jié)孔組的回路溫差不超過(guò)2℃，鹽水循環(huán)系統(tǒng)去回路溫差不超過(guò)1.5℃；
（3）開(kāi)挖用設(shè)備、物資準(zhǔn)備到位，應(yīng)急設(shè)備、材料準(zhǔn)備齊全；
（4）滿足設(shè)計(jì)要求，聯(lián)絡(luò)通道凍土有效厚度及凍結(jié)壁有效凍土平均溫度要達(dá)到設(shè)計(jì)要求；
（5）溫度監(jiān)測(cè)、冷凍機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)記錄等資料齊全經(jīng)檢查合格，卸壓孔達(dá)到升壓條件，進(jìn)行放壓觀測(cè)試驗(yàn)，經(jīng)檢查驗(yàn)收合格；
（6）防險(xiǎn)門(mén)安裝完畢，開(kāi)關(guān)靈活可靠，進(jìn)行密封打壓試驗(yàn)，并經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格，工作面與地面通訊系統(tǒng)完好，經(jīng)調(diào)試檢查后能正常使用；
（7）開(kāi)挖前先在鋼管片上開(kāi)一探測(cè)觀察口，開(kāi)始有水流出并漸止，進(jìn)行試挖后可正式開(kāi)挖。
