論MJS水化熱對(duì)地層凍結(jié)的影響

謝樹鑫 郝明強(qiáng)

(中煤隧道工程有限公司，上海 200000)

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論MJS水化熱對(duì)地層凍結(jié)的影響

謝樹鑫 郝明強(qiáng)

(中煤隧道工程有限公司，上海 200000)

結(jié)合上海市軌道交通12號(hào)線南京西路站—漢中路站區(qū)間隧道工程實(shí)例，介紹了MJS工法+水平凍結(jié)法的進(jìn)洞加固設(shè)計(jì)方案，并通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，分析了水化熱對(duì)凍結(jié)溫度場(chǎng)變化的影響，得出了一些有價(jià)值的結(jié)論。

軌道交通，水化熱，MJS工法樁，凍結(jié)加固設(shè)計(jì)

目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)盾構(gòu)進(jìn)出洞地基加固采用水泥系和凍結(jié)法復(fù)合加固工法，水泥系加固所產(chǎn)生的水化熱現(xiàn)象對(duì)凍結(jié)法施工產(chǎn)生的影響沒有統(tǒng)一結(jié)論。本單位選擇了一個(gè)進(jìn)洞加固工程，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，分析出一定的結(jié)論，可供參考。

1 工程概況

上海市軌道交通12號(hào)線工程14標(biāo)段南京西路站—漢中路站區(qū)間隧道工程選用MJS工法+水平凍結(jié)法進(jìn)行盾構(gòu)進(jìn)洞地基加固。漢中路站進(jìn)洞處地面標(biāo)高+2.64 m，隧道中心標(biāo)高-16.553 m，隧道中心埋深19.193 m，涉及的土層包括①1雜填土、②3灰色砂質(zhì)粉土、④1灰色淤泥質(zhì)粘土、⑤1-1灰色粘土、⑤1-2灰色粉質(zhì)粘土、⑥暗綠～草黃色粉質(zhì)粘土、⑦1草黃色砂質(zhì)粉土、⑦2草黃～灰色粉砂。

盾構(gòu)進(jìn)洞處隧道斷面主要位于④1灰色淤泥質(zhì)粘土，⑤1-1灰色粘土，⑤1-2灰色粉質(zhì)粘土之中。

2 水化熱監(jiān)測(cè)方案

2.1 地基加固設(shè)計(jì)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和工藝要求，漢中路站西端頭井盾構(gòu)進(jìn)洞地基采用φ2 400 mm MJS工法樁進(jìn)行加固，加固區(qū)域范圍為槽壁向外擴(kuò)展5.4 m，洞圈向上、下、左、右各延伸3 m(洞口直徑為6.7 m，即加固深度為12.7 m，寬度為12.7 m)。MJS工法樁布樁采用梅花形布樁，共布樁3排，計(jì)50根，樁體間搭接700 mm，土體加固后28 d抗壓強(qiáng)度要求大于0.8 MPa，滲透系數(shù)小于1.0×10-7cm/s，采用跳一孔法施工。

2.2 凍結(jié)加固設(shè)計(jì)

考慮到MJS工法樁加固的不均勻性，專業(yè)凍結(jié)設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)單圈孔水平輔助凍結(jié)加固，凍結(jié)長(zhǎng)度為槽壁向外擴(kuò)展3.5 m。每個(gè)洞門水平凍結(jié)孔布置見圖1,圖2。

2.3 監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)

由于MJS工法樁加固后需立即進(jìn)行凍結(jié)加固施工，為準(zhǔn)確掌握水化熱現(xiàn)象對(duì)凍結(jié)溫度場(chǎng)變化的影響，利用原凍結(jié)設(shè)計(jì)4個(gè)測(cè)溫孔，再增加3個(gè)測(cè)溫孔，用來監(jiān)測(cè)②3灰色砂質(zhì)粉土、④1灰色淤泥質(zhì)粘土、⑤1-1灰色粘土、⑤1-2灰色粉質(zhì)粘土層的水化熱溫度變化趨勢(shì)。其中C1,C2測(cè)溫孔深度為5.5 m，監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別進(jìn)入地層0.2 m,1.2 m,2.2 m,3.2 m；C3,C4,C5測(cè)溫孔深度為7.0 m，監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別進(jìn)入地層0.2 m,1.2 m,2.2 m,3.5 m,5.0 m；C6布置在洞門側(cè)墻外側(cè)2 m，用來監(jiān)測(cè)不受水化熱影響的原始地溫，監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別進(jìn)入地層0.2 m,1.4 m。測(cè)溫孔布置見圖3。

在MJS工法樁加固完成后立即施工測(cè)溫孔，放置測(cè)溫線進(jìn)行監(jiān)測(cè)，溫度量測(cè)用儀表為多點(diǎn)半導(dǎo)體測(cè)溫儀，精度為0.5 ℃。測(cè)量頻率每天1次。測(cè)量時(shí)間為水化熱溫度變化穩(wěn)定后停止。

3 水化熱監(jiān)測(cè)成果

3.1 水化熱20 d溫度成果

上行線洞門MJS施工日期為3月3日～4月18日，凍結(jié)鉆孔施工日期為4月21日～4月27日。4月28日監(jiān)測(cè)地下連續(xù)墻后0.2 m土層溫度為36 ℃～38 ℃，3.2 m后土層溫度為44 ℃～56.2 ℃；5月7日開機(jī)凍結(jié)時(shí)，監(jiān)測(cè)地下連續(xù)墻后0.2 m土層溫度為31 ℃～34.7 ℃，3.2 m后土層溫度為30.3 ℃～45.6 ℃，而原始地溫值穩(wěn)定在16 ℃～18 ℃。MJS加固地層比原始地溫高出14.3 ℃～27.6 ℃，見圖4。

3.2 水化熱61 d溫度成果

開機(jī)凍結(jié)后，除C3,C6測(cè)溫孔距凍結(jié)區(qū)2 m以外受凍結(jié)影響較小，其他測(cè)溫孔均轉(zhuǎn)為凍結(jié)測(cè)溫孔，失去水化熱直接監(jiān)測(cè)意義。未受凍結(jié)影響的C3測(cè)溫孔監(jiān)測(cè)61 d時(shí)，2.2 m處土層溫度22.6 ℃，5 m處土層溫度為最高25.8 ℃，而原始地溫穩(wěn)定在16 ℃左右。MJS加固地層比原始地溫還高出9.8 ℃，見圖5。

4 水化熱分析結(jié)論

1)由于MJS工法樁加固區(qū)域范圍為槽壁向外擴(kuò)展5.4 m，施工完10 d時(shí)測(cè)溫最高達(dá)56.2 ℃，高溫主要集中在加固區(qū)中后部，5 m處次之，0.2 m處最低。10 d內(nèi)降溫梯度0.5 ℃左右，若降至原始地溫18 ℃約需76 d，加上監(jiān)測(cè)前10 d，水化熱結(jié)束共需86 d。

2)從未受凍結(jié)影響的C3測(cè)溫孔分析，監(jiān)測(cè)61 d時(shí)測(cè)溫最高達(dá)25.8 ℃，61 d內(nèi)降溫梯度0.4 ℃左右，若降至原始地溫16 ℃還需25 d，加上監(jiān)測(cè)前10 d，水化熱結(jié)束共需96 d。

3)上行線受水化熱影響，至6月18日積極凍結(jié)42 d時(shí)才達(dá)到進(jìn)洞條件，凍土平均發(fā)展速度20 mm/d，比設(shè)計(jì)積極凍結(jié)28 d延長(zhǎng)14 d，而原始地層的凍土平均發(fā)展速度在26 mm/d左右。

4)下行線MJS施工在5月10日完成，6月9日監(jiān)測(cè)地下連續(xù)墻后土層最高溫度為43.2 ℃，而原始地溫值穩(wěn)定在18 ℃左右。MJS加固地層一個(gè)月后還比原始地溫高出25.2 ℃，6月11日開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，至7月17日積極凍結(jié)37 d時(shí)才達(dá)到進(jìn)洞條件，比設(shè)計(jì)積極凍結(jié)28 d延長(zhǎng)9 d。

5)綜上所述，水化熱地層自然降溫達(dá)到原始地溫約需90 d，各地層降溫梯度基本一致。水泥系加固完成后20 d開始凍結(jié)，積極凍結(jié)區(qū)需延長(zhǎng)15 d；水泥系加固完成后30 d開始凍結(jié)，積極凍結(jié)區(qū)需延長(zhǎng)10 d。

根據(jù)以上情況，我單位建議水泥系加固地層宜在凍結(jié)前3個(gè)月完成，否則應(yīng)適當(dāng)考慮延長(zhǎng)積極凍結(jié)時(shí)間。

Discussion on the impact of MJS hydration heat upon ground freezing

Xie Shuxin Hao Mingqiang

(China Coal Tunnel Engineering Co., Ltd, Shanghai 200000, China)

Combining with Nanjing city west road station—Hanzhong road station interzone tunnel engineering example of Shanghai rail transit line No.12, the paper introduces tunnel entrance reinforcement design scheme of MJSI construction method +horizontal freezing reinforcing method, and analyzes the impact of hydration heat upon freezing temperature field change through in-situ monitoring, and finally draws some valuable conclusions.

rail transit, hydration heat, MJS pile construction method, freezing reinforcing design

1009-6825(2017)12-0063-02

2017-02-11

謝樹鑫(1981- )，男，工程師

U445

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