冷凍法在拉管保護(hù)中的應(yīng)用

馬 旭 張穎穎 周蒙順

（濟(jì)南城建集團(tuán)有限公司，濟(jì)南 250100）

關(guān)鍵字：地鐵施工 冷凍法 管線保護(hù)

地鐵線路一般沿城市主干道布設(shè)，城市主干道管線錯(cuò)綜復(fù)雜，地下開(kāi)挖會(huì)使周?chē)貙雍偷孛娈a(chǎn)生變形，從而對(duì)管線造成影響，所以，解決地鐵工程施工過(guò)程中地下管線的安全保護(hù)技術(shù)問(wèn)題已成為重大課題。

1 工程概況

濟(jì)南市軌道交通R1號(hào)線大楊莊站位于經(jīng)十西路與齊魯大道交叉口位置，沿齊魯大道南北向鋪設(shè)。車(chē)站西側(cè)為規(guī)劃西進(jìn)中心項(xiàng)目，目前正在施工；車(chē)站東側(cè)為金科地塊，其中，東北側(cè)建筑已建成，東南側(cè)地塊正在施工。周邊管線眾多，220kV和10kV電力管線主要影響到大楊莊站附屬結(jié)構(gòu)的施工。

220kV概況：上跨1號(hào)風(fēng)亭部分為排管，三根品字形排列，埋深在2.6～6.7m。

10kV概況：上跨1號(hào)風(fēng)亭部分為排管，兩根上下排列，埋深在2.8～7.1m。

圖1 大楊莊站1#風(fēng)亭結(jié)構(gòu)與電力管線關(guān)系圖

2 保護(hù)措施[1-2]

2.1 開(kāi)挖管線

圖1為大楊莊站1#風(fēng)亭結(jié)構(gòu)與電力管線關(guān)系圖，220kV及10kV電力管線拉管，經(jīng)勘測(cè)管線大體位置及埋深，做好標(biāo)記位置。

管線北側(cè)埋深在2.6～2.8m，埋深較淺，首先在施工區(qū)域采用60挖機(jī)破除地面后，直接采用人工開(kāi)挖探溝的方式找出管線的具體位置，然后根據(jù)管線埋深進(jìn)行機(jī)械開(kāi)挖并放坡，在距管線200cm時(shí)采用人工開(kāi)挖的方式施工。根據(jù)管線保護(hù)施工平面圖（見(jiàn)圖2）將3根1.2m護(hù)筒及12根200mm預(yù)埋管位置挖出，深度要超過(guò)管線底50cm。

圖2 北側(cè)管線保護(hù)施工平面圖

圖3 南側(cè)管線保護(hù)施工平面圖

管線南側(cè)埋深在6.7～7.1m，屬于深基坑開(kāi)挖。因在基坑南側(cè)有新建2.8×2.9電力管溝（覆土2m），因此，在開(kāi)挖過(guò)程中需將南側(cè)新建電力管溝全部暴露出來(lái)，將回填濾料全部挖出防止坍塌。首先施工區(qū)域采用60挖機(jī)破除地面后，然后根據(jù)施工新建110kV管溝經(jīng)驗(yàn)，地面至管溝底5m范圍內(nèi)無(wú)220kV及10kV管線，可以進(jìn)行機(jī)械開(kāi)挖。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)水土質(zhì)較好的情況下，分層開(kāi)挖，并按照1∶1比例放坡。在距管線200cm時(shí)采用人工開(kāi)挖的方式施工。根據(jù)管線保護(hù)施工平面圖（見(jiàn)圖3）將3根1.2m護(hù)筒及12根200mm預(yù)埋管位置挖出，深度要超過(guò)管線底50cm。

2.2 埋設(shè)護(hù)筒及鋼管

將做好的地連墻導(dǎo)向槽中線拉通，預(yù)留出鋼格柵位置，用PE板將電力拉管包住，根據(jù)開(kāi)挖位置將1.2m護(hù)筒、200mm預(yù)埋冷凍管、200mm注漿管以及觀測(cè)管埋設(shè)。用鋼筋將所有護(hù)筒及預(yù)埋鋼管連接固定，分層回填并夯實(shí)，直至距離護(hù)筒及鋼管30cm，最后采用砼包封，防止在旋挖鉆鉆孔過(guò)程中碰觸護(hù)筒傷及管線。

2.3 鉆孔樁及地連墻施工

因地連墻成槽機(jī)施工時(shí)抓斗有觸及護(hù)筒的可能性，進(jìn)而傷及電力拉管，故采取優(yōu)先施工鉆孔灌注樁。鉆孔樁利用旋挖鉆成孔，采用泥漿護(hù)壁，清孔之后將鋼筋籠下放及澆筑水下混凝土。在鉆孔樁強(qiáng)度達(dá)到75%后，開(kāi)始施工兩側(cè)的地連墻。地連墻采用成槽機(jī)成槽，泥漿護(hù)壁，成槽后刷壁換漿，鋼筋籠起吊與下放，最后澆筑水下混凝土。具體施工方案詳見(jiàn)鉆孔灌注樁及地連墻施工專項(xiàng)方案。

2.4 人工挖孔樁施工

在電力管溝專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)源設(shè)計(jì)上，1#風(fēng)亭范圍內(nèi)220kV管線為箱涵及拉管兩部分組成，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖探溝，1#風(fēng)亭內(nèi)全部為拉管。因?yàn)榭缍忍?，所以需在中間增加2根聯(lián)系梁。

在現(xiàn)場(chǎng)將4根格構(gòu)柱點(diǎn)位放出，采用60挖機(jī)將路面破除，人工開(kāi)始施工挖孔樁。人工開(kāi)挖進(jìn)行到1.5m，安裝環(huán)形對(duì)頂模板，澆筑砼。待砼強(qiáng)度達(dá)到75%后，繼續(xù)向下開(kāi)挖，開(kāi)挖深度到1.5m，繼續(xù)安裝模板澆筑砼進(jìn)行支護(hù)，直至達(dá)到開(kāi)挖深度7m，期間模板不得拆除。

圖4 凍結(jié)加固示意圖

2.5 凍結(jié)加固

本工程采用垂直冷凍法對(duì)該圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，以保證開(kāi)挖構(gòu)筑施工安全。設(shè)計(jì)加固范圍為圍護(hù)結(jié)構(gòu)接茬縫北側(cè)9m、南側(cè)7.5m范圍，垂直加固范圍為圍護(hù)結(jié)構(gòu)深度26m，凍結(jié)壁厚度為1.5m，采用局部?jī)鼋Y(jié)技術(shù)，凍結(jié)范圍為高壓電纜1m以下，以上部分不予凍結(jié)。凍結(jié)加固如圖4所示。

凍結(jié)孔除兩側(cè)預(yù)埋的鋼管，其余直接地面鉆孔，具體如圖5所示。

2.5.1 凍結(jié)加固施工流程

施工準(zhǔn)備→豎直凍結(jié)孔鉆進(jìn)→管路連接→積極凍結(jié)→凍結(jié)符合設(shè)計(jì)要求→基坑開(kāi)挖→凍結(jié)管割除、封堵→融沉注漿。

2.5.2 施工工藝參數(shù)

（1）在大楊莊站地面建立凍結(jié)站，積極凍結(jié)時(shí)間為40天，維護(hù)凍結(jié)暫定60天，根據(jù)基坑開(kāi)挖需要順延。

（2）最低鹽水設(shè)計(jì)溫度：-25～-28℃。

（3）凍土墻平均溫度：不高于-10℃，與工作井地連墻交界面附近溫度不高于-5℃。

圖5 凍結(jié)孔布置圖

表1 垂直凍結(jié)加固主要參數(shù)表

（4）凍結(jié)孔單孔鹽水流量：5m3/h。

（5）凍結(jié)管外徑：φ108mm。

（6）凍結(jié)孔數(shù)量：結(jié)構(gòu)接茬縫1設(shè)計(jì)凍結(jié)孔24個(gè)孔，接茬縫2設(shè)計(jì)凍結(jié)孔27個(gè)。

（7）測(cè)溫孔：4個(gè)，布置于凍結(jié)壁相對(duì)薄弱處。

2.6 注漿加固

除各預(yù)埋4根200mm注漿管外，其余直接從地面鉆進(jìn)成孔。在凍結(jié)加固之前將注漿孔完成，并完成注漿。

施工工藝及流程：準(zhǔn)備工作→鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)→定位安裝→開(kāi)孔→鉆進(jìn)成孔→孔口密封處理→下注漿管→注雙液漿。

雙液漿采取水泥漿及水玻璃同時(shí)注入，其作用機(jī)理主要表現(xiàn)為裂隙填充、堵住流動(dòng)水的流動(dòng)路徑和劈裂加固作用，減少地下水對(duì)漿液凝膠性能的影響，確保漿液在富水或動(dòng)水條件下的凝膠固結(jié)，起到有效的堵漏加固效果。注漿順序可根據(jù)需要采取由外到內(nèi)或由內(nèi)到外方式。垂直凍結(jié)加固主要參數(shù)如表1所示。

2.7 凍結(jié)法施工注意事項(xiàng)

根據(jù)本工程特點(diǎn)與過(guò)去類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，凍結(jié)加固施工方案應(yīng)注意以下問(wèn)題：凍結(jié)引起的地表隆起和融沉處理；凍土墻內(nèi)地表凍脹隆起一般不大于20mm，地層融沉可采用地面注漿方式處理。

3 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目施工中采用冷凍法保護(hù)措施，通過(guò)檢測(cè)，沉降級(jí)管線移位得到了有效控制，有效減小了基坑及周邊地表沉降對(duì)拉管的影響，可見(jiàn)，在城市地下工程施工中采用冷凍法進(jìn)行保護(hù)，對(duì)保證施工安全是可行的。