長(zhǎng)聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)施工技術(shù)

丁少令 葉玉西

(1.天地科技建井研究院，北京 100013； 2.北京中煤礦山工程有限公司，北京 100013)

1 概述

由于具有加固土體強(qiáng)度高、封水效果佳、環(huán)境影響小等優(yōu)勢(shì)，自1955年在開灤礦區(qū)首次使用以來，凍結(jié)法作為一種特殊施工方法，在我國(guó)的井筒建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用[1-3]。自20世紀(jì)90年代末建井分院在國(guó)內(nèi)開發(fā)水平凍結(jié)技術(shù)并成功應(yīng)用于北京、上海和廣州等一線大城市的地鐵建設(shè)工程后，人工地層凍結(jié)技術(shù)就逐步進(jìn)入到市政地下建設(shè)領(lǐng)域，并起到了越來越重要的作用[4,5]，目前在數(shù)值分析及其應(yīng)用、施工監(jiān)測(cè)方面均取得了較大進(jìn)步[68]。鄭州市軌道交通5號(hào)線土建工程施工07標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道均采用凍結(jié)法施工。

2 工程概況

鄭州市軌道交通5號(hào)線土建工程施工07標(biāo)段包括3個(gè)聯(lián)絡(luò)通道。其中2號(hào)聯(lián)絡(luò)通道線間距約為21.46 m，結(jié)構(gòu)覆土20.32 m，加固區(qū)周圍為6層～7層混凝土建筑，且距離隴海鐵路及石武客運(yùn)專線2號(hào)特大橋較近。結(jié)構(gòu)剖面圖如圖1所示。

本工程所處主要土層為②36粉砂層、②51細(xì)砂層。其中②36粉砂層為褐黃色，稍濕～濕，中密～密實(shí)，成分以石英、長(zhǎng)石為主，含鈣質(zhì)條紋和少量粒徑約5 mm的鈣質(zhì)結(jié)核，砂感較強(qiáng)，局部夾薄層粉質(zhì)粘土和粉砂。

②51細(xì)砂層：淺灰色～黃褐色，飽和，中密～密實(shí)，礦物成分主要由石英、長(zhǎng)石組成，含云母片、少量蝸牛殼碎片和鈣質(zhì)結(jié)核，局部夾薄層粉土或粉質(zhì)粘土。

根據(jù)勘察單位提供的成果資料，該工程區(qū)間地下水主要為第四系孔隙潛水，第一層潛水穩(wěn)定水位埋深為6.2 m～6.5 m，高程為81.85 m～82.6 m，本層地下水僅在區(qū)間北端分布；第二層潛水穩(wěn)定水位埋深為12.4 m～16.2 m，高程為72.86 m～78.83 m。地下水水位埋深大多位于結(jié)構(gòu)底板以上6 m～15 m，對(duì)工程有一定影響。

由工程概況可知本工程具有以下特點(diǎn)：

1)對(duì)隧道變形控制要求較高：聯(lián)絡(luò)通道施工過程中由于隧道的抗變形能力較差，變形控制要求高。施工過程必須嚴(yán)格控制鉆孔、開挖及凍脹、融沉對(duì)地層的擾動(dòng)。

2)結(jié)構(gòu)施工環(huán)境較差：通道結(jié)構(gòu)承受的水壓大，抗?jié)B要求高。結(jié)構(gòu)施工環(huán)境差，空間狹小，通道拱頂混凝土不易澆搗密實(shí)，要保證結(jié)構(gòu)不滲漏水難度較大。

3)地表沉降控制要求嚴(yán)格：本工程2號(hào)聯(lián)絡(luò)通道線間距長(zhǎng)，達(dá)到21.46 m，凈長(zhǎng)度達(dá)到了15.96 m，達(dá)到常規(guī)通道的2倍，且加固區(qū)周圍為6層～7層混凝土建筑，受下部隧道內(nèi)施工影響較大，因此需嚴(yán)格控制凍結(jié)及開挖過程中的地表變形。

3 凍結(jié)設(shè)計(jì)情況

根據(jù)工程特點(diǎn)及地層情況，考慮后期工期較緊，凍結(jié)設(shè)計(jì)采用雙側(cè)供液方式，布設(shè)四道進(jìn)回水管進(jìn)行鹽水循環(huán)。共設(shè)計(jì)凍結(jié)孔94個(gè)，泄壓孔4個(gè)，測(cè)溫孔12個(gè)。聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)施工參數(shù)如表1所示。

表1 聯(lián)絡(luò)通道主要凍結(jié)施工參數(shù)一覽表

4 凍結(jié)施工情況

聯(lián)絡(luò)通道鉆孔施工于2017年4月11日開始，至2017年7月19日結(jié)束，右線隧道共鉆孔62個(gè)，其中對(duì)穿孔2個(gè)，非對(duì)穿凍結(jié)孔52個(gè)，測(cè)溫孔6個(gè)，卸壓孔2個(gè)。左線隧道共鉆孔56個(gè)，其中凍結(jié)孔48個(gè)，測(cè)溫孔6個(gè)，卸壓孔2個(gè)。打壓試漏全部合格；凍結(jié)站及鹽水管路和集、配液圈于2017年7月28日全部安裝完成；8月4日轉(zhuǎn)入積極凍結(jié)，至2017年9月24日，凍結(jié)歷時(shí)51 d。工作面鹽水干管去路-28.42 ℃，回路-26.51 ℃，去回路溫差為1.91 ℃，符合設(shè)計(jì)要求。鹽水溫度降溫曲線見圖2。施工中，為控制地層凍脹情況，及時(shí)開啟泄壓孔釋放凍脹力，見圖3，有效的控制了地層變形，達(dá)到了良好效果。經(jīng)檢測(cè)，凍結(jié)效果滿足設(shè)計(jì)要求后，及時(shí)進(jìn)行了開挖施工，該工程安全快速的施工完畢。

5 結(jié)語(yǔ)

鄭州軌道交通5號(hào)線土建07標(biāo)2號(hào)聯(lián)絡(luò)通道工程長(zhǎng)度較大，且所處地層條件比較復(fù)雜，距離干線鐵路及高架橋較近，地層沉降控制要求高。本工程結(jié)合凍結(jié)施工監(jiān)測(cè)，及時(shí)開啟泄壓孔釋放凍結(jié)凍脹力，確保了地層變形符合設(shè)計(jì)要求，保障了施工安全，同時(shí)本工程對(duì)相鄰地區(qū)及相似地層工程施工有一定的借鑒和參考意義。