凍結(jié)法施工旁通道地段鋪軌過渡施工管理

金 磊 顧章川

（1.上海天佑工程咨詢有限公司，200092，上海；2.華東交通大學土木建筑學院，330013，南昌∥第一作者，工程師）

凍結(jié)法施工旁通道是地鐵建設(shè)過程中常見的一種施工方法，特別是在軟土地區(qū)應用比較廣泛。地下線鋪軌施工中，經(jīng)常會遇到因凍結(jié)法施工旁通道的影響或干擾，出現(xiàn)鋪軌施工無法“逾越”的情況而延誤了工程進度。為克服這一難題，地下線鋪軌施工在遇到凍結(jié)法施工旁通道地段時，通常采取臨時過渡措施。即在凍結(jié)法施工旁通道變形未穩(wěn)定地段，通過下部設(shè)置臨時軌下基礎(chǔ)、上部線路臨時過渡的方法，來滿足鋪軌施工階段機具通行、材料運輸?shù)刃枰?，待沉降穩(wěn)定后再恢復正式軌道結(jié)構(gòu)。在工程實踐中，有的工程過渡施工措施得當，取得了很好的效果；有的工程過渡施工相對草率，給后期運營帶來不小的隱患。因此，鋪軌施工期間在遇到凍結(jié)法施工旁通道地段時，合理地組織過渡段施工，加強過程管理，對確保工程的質(zhì)量、進度、安全等具有重要意義。

1 凍結(jié)法施工旁通道對隧道結(jié)構(gòu)的影響

凍結(jié)法施工旁通道就是采用人工制冷的方法，首先將旁通道周圍含水地層進行凍結(jié)，形成滿足施工安全需要、具有臨時承載與隔水作用的凍結(jié)帷幕，然后在凍結(jié)帷幕的保護下進行旁通道開挖、支護、襯砌作業(yè)，最后再解除凍結(jié)。按照凍結(jié)法施工的工藝特點，可將整個旁通道施工過程分為積極凍結(jié)、維護凍結(jié)、解除凍結(jié)等三個階段。

積極凍結(jié)階段是開始實施凍結(jié)到最終形成凍結(jié)帷幕的過程。在該階段，凍土形成后（水凍結(jié)成冰后產(chǎn)生體積膨脹）因凍脹受阻（受隧道結(jié)構(gòu)約束）產(chǎn)生壓力，在凍脹力的作用下隧道結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生變形，形成近似豎橢圓形的形狀（橫軸變短，豎軸變長）。因此，為防止凍脹影響，施工前宜設(shè)置預應力支架對隧道結(jié)構(gòu)進行加固。

維護凍結(jié)階段是凍結(jié)帷幕形成后，在旁通道開挖、支護、襯砌作業(yè)期間內(nèi)維持凍結(jié)帷幕的過程。通道開挖后，導致原有的應力平衡發(fā)生改變，應力重新分布，且會形成新的附加荷載作用于凍結(jié)帷幕；若凍結(jié)帷幕發(fā)生變形，勢必引起隧道結(jié)構(gòu)變形。因此，為控制變形發(fā)展，在合理組織開挖施工的同時，需及時進行支護，防止凍結(jié)帷幕產(chǎn)生過大變形。

解除凍結(jié)階段是凍結(jié)施工結(jié)束后實施強制（或自然）解凍的過程。凍土融化時產(chǎn)生排水固結(jié)，會引起土體沉降，導致隧道結(jié)構(gòu)發(fā)生沉降。通常采取補充注漿的措施控制融沉。該階段也稱為“融沉注漿階段”。

2 凍結(jié)法施工旁通道對軌道結(jié)構(gòu)的影響與對策

凍結(jié)法施工旁通道所引起的“凍脹融沉”對軌道結(jié)構(gòu)也有影響。軌道結(jié)構(gòu)一般位于隧道結(jié)構(gòu)以內(nèi)下部。隧道結(jié)構(gòu)變形會引發(fā)軌道結(jié)構(gòu)同步變形。若隧道結(jié)構(gòu)變形量過大，會對軌道結(jié)構(gòu)造成不利影響，產(chǎn)生道床結(jié)構(gòu)開裂（特別是水溝開裂）、軌道線路不平順等病害。因此，正常情況下，軌道結(jié)構(gòu)宜在凍結(jié)法施工旁通道地段變形穩(wěn)定后再實施。上海市工程建設(shè)規(guī)范《旁通道凍結(jié)法技術(shù)規(guī)程》（DG/TJ 08－902—2006）9.6.8條規(guī)定：凍結(jié)壁已全部融化，且實測地層沉降持續(xù)一個月每半個月不大于0.5mm，可停止融沉補償補漿。由此可見，凍結(jié)法施工旁通道地段要達到“絕對穩(wěn)定”，需要比較長的周期。而鋪軌工期通常十分緊張。采取臨時過渡平衡理論與實際間的矛盾，是比較常見的應對之策。即在凍結(jié)法施工旁通道地段預測沉降量較大地段，先設(shè)置臨時軌道結(jié)構(gòu)進行過渡，待沉降穩(wěn)定后再恢復正式軌道結(jié)構(gòu)。由于過渡段施工屬于鋪軌的一項措施，沒有統(tǒng)一、標準的規(guī)范指導，不同單位可能采取的手段和方法各異，因此還有待在工程實踐中不斷總結(jié)與完善。采取臨時過渡措施應滿足以下施工原則。

（1）臨時軌道結(jié)構(gòu)：鋪軌過渡期間采用的臨時軌道結(jié)構(gòu)屬于臨時工程，它由臨時基礎(chǔ)和臨時線路兩部分組成，在結(jié)構(gòu)形式上與正式軌道結(jié)構(gòu)有區(qū)別，主要是結(jié)構(gòu)整體剛度有所降低。因此，在過渡施工前宜對臨時軌道結(jié)構(gòu)進行專項設(shè)計與檢算，來滿足鋪軌施工與運輸?shù)男枰?/p>

①臨時基礎(chǔ)臨時軌下基礎(chǔ)需有一定的剛度、強度、穩(wěn)定性，能承受施工階段鋪軌施工運輸車輛豎向荷載。目前比較常見的方式有木枕（砂袋）基礎(chǔ)過渡、混凝土支墩基礎(chǔ)過渡等。隨著施工技術(shù)的發(fā)展和經(jīng)驗的不斷積累，近年來型鋼基礎(chǔ)過渡的形式也有出現(xiàn)。幾種常見過渡方式的優(yōu)缺點如表1所示。

表1 常見過渡方式比較

②鋼軌鋪設(shè)后與臨時軌下基礎(chǔ)連接的可靠度比正式軌道結(jié)構(gòu)低，導致臨時線路的軌道狀態(tài)容易發(fā)生變化。為確保施工階段行車安全，過渡期間臨時線路宜采取加強措施（如設(shè)置軌距拉桿）進行處理。

（2）臨時過渡長度：臨時過渡長度的選擇可綜合考慮。過渡距離過長，對施工階段行車安全不利，過渡結(jié)束后恢復正式軌道結(jié)構(gòu)工作量也相對大、周期長；過渡距離過短，沒有避開隧道結(jié)構(gòu)沉降較大區(qū)域，雖然施工相對簡便，但可能埋下“質(zhì)量隱患”。根據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范《旁通道凍結(jié)法技術(shù)規(guī)程》：凍結(jié)法施工旁通道期間對隧道管片變形監(jiān)測范圍應不小于旁通道兩側(cè)隧道管片各20m。因此，在鋪軌過渡時結(jié)合過渡期間隧道結(jié)構(gòu)的監(jiān)測反饋信息，將臨時過渡的經(jīng)驗長度控制在25～50m。

3 凍結(jié)法施工旁通道地段鋪軌過渡施工管理

（1）過渡施工籌劃：在編制鋪軌總體進度計劃時，圍繞工期節(jié)點目標要求來籌劃鋪軌施工組織安排。根據(jù)工期緊迫程度和鋪軌施工需求，篩選出需要實施過渡的地段。在了解全線凍結(jié)法施工旁通道初步計劃的基礎(chǔ)上，預測不同地段的過渡時間和初步過渡方案。

（2）過渡方案制定：施工前期對需要采取臨時過渡的地段進行調(diào)查，排摸過渡施工期間作業(yè)環(huán)境條件，預測過渡施工前后可能遇到的干擾或影響，事先制定總體過渡方案。在具體過渡實施前，根據(jù)監(jiān)測反饋信息情況來指導臨時過渡長度的選擇。若施工情況發(fā)生重大變化，再根據(jù)實際情況調(diào)整或完善方案。

（3）過渡行車安全：按照制定的過渡方案組織實施。過渡完成后，車輛反復通行，為此要加強對臨時線路的日常維護和巡道工作，及時發(fā)現(xiàn)和消除影響行車安全的隱患。在臨時線路上的所有通行車輛應慢速或限速通過過渡地段。

（4）正式軌道結(jié)構(gòu)：嚴格控制過渡施工結(jié)束時間點，根據(jù)土建監(jiān)測信息反饋的資料指導正式軌道結(jié)構(gòu)施工的時間，不能盲目實施。若不具備條件應及時向建設(shè)方專題匯報，共同研究解決。

4 凍結(jié)法施工旁通道地段特殊情況下鋪軌過渡注意事項

凍結(jié)法施工旁通道的融沉補償注漿階段實施鋪軌過渡是最為常見的情況。由于在融沉補償注漿階段旁通道結(jié)構(gòu)已經(jīng)完成，只要及時清理出鋪軌作業(yè)面的場地（如凍結(jié)設(shè)備拆除等），則對鋪軌過渡施工干擾相對不大。但在工期十分緊迫的特殊情況下，有時也會遇到鋪軌過渡施工與凍結(jié)法施工旁通道同步交叉作業(yè)的情況（即一側(cè)隧道鋪軌，另一側(cè)隧道旁通道凍結(jié)施工），施工干擾就比較大。此時鋪軌過渡施工應注意以下事項：

（1）注意預應力支架對鋪軌過渡施工的影響。安裝預應力支架是凍結(jié)法施工防凍脹措施之一。凍結(jié)法施工旁通道若與鋪軌施工交叉作業(yè)，預應力支架的存在可能對鋪軌過渡施工造成較大影響。主要表現(xiàn)在兩方面：一方面預應力支架限界尺寸可能限制鋪軌機具（如軌道車、鋪軌小吊等）的通過；另一方面預應力支架底部可能與鋼軌位置發(fā)生沖突（如標高沖突），導致過渡臨時線路不平順。為減少或避免預應力支架對鋪軌過渡施工的干擾，按照機械鋪軌施工需求，宜事先向土建標段提出預應力支架的限界要求；若無法滿足，再專題協(xié)商研究。考慮到預應力支架安裝后再調(diào)整比較困難，在土建標段對預應力支架進行試拼裝時，軌道標段宜進行現(xiàn)場確認。

（2）注意凍結(jié)管路對鋪軌過渡施工的影響。凍結(jié)管路是根據(jù)凍結(jié)法施工需求進行布置的，在不同的環(huán)境下，凍結(jié)管路直徑、聯(lián)結(jié)形式、管路走向等可能各不相同，沒有統(tǒng)一、固定的形式。因此，在交叉作業(yè)情況下，凍結(jié)管的存在勢必對鋪軌過渡施工造成一定干擾。鋪軌過渡期間，無論凍結(jié)管路如何布置，一方面在設(shè)置臨時軌道結(jié)構(gòu)時應避讓凍結(jié)管；同時在過渡實施前后重點注意對已安裝完成的凍結(jié)管路進行保護，防止對凍結(jié)管路造成不必要的損壞。過渡施工期間宜由土建、軌道標段共同對凍結(jié)管運行狀況進行監(jiān)護。

5 結(jié)語

凍結(jié)法施工旁通道地段鋪軌采取過渡措施的目的，是為了避免隧道結(jié)構(gòu)沉降過大而對軌道結(jié)構(gòu)帶來不利影響。通過臨時過渡雖然能在施工階段 “逾越阻礙”，保證鋪軌施工向前不斷延伸，但若施工組織與管理不當，很容易給以后留下隱患。根據(jù)目前城市軌道交通常采用的無砟道床的結(jié)構(gòu)特點，一般軌道扣件設(shè)計都有一定的調(diào)整余量，當發(fā)現(xiàn)軌道結(jié)構(gòu)沉降變形時，可通過適度調(diào)整的辦法予以解決，但超過扣件允許調(diào)整的范圍就很難處理了。因此，最根本的還是要控制好隧道結(jié)構(gòu)的沉降。近年來上海軌道交通進行了一些新的嘗試，如：在凍結(jié)法施工旁通道地段將隧道拱底管片注漿孔接長至道床表面，便于今后更好地通過注漿措施來控制隧道沉降。但其效果如何還有待時間的考驗。目前，國內(nèi)很多城市在籌劃和建設(shè)軌道交通項目，在實踐中不斷積累和總結(jié)在不同地質(zhì)條件下凍結(jié)法施工旁通道地段沉降變形的規(guī)律，才是正確指導鋪軌過渡施工的基礎(chǔ)。

［1］DG/TJ 08－902—2006 旁通道凍結(jié)法技術(shù)規(guī)程［S］.

［2］徐敏生.凍結(jié)法工程施工中凍脹和融沉問題的分析和研究［J］.華東建工勘察，2009（3）：1.