聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法地層加固設(shè)計總結(jié)

侯迎霞

摘? 要：聯(lián)絡(luò)通道是地鐵區(qū)間隧道工程的重要組成部分，設(shè)置于左右線區(qū)間隧道之間，其作用是區(qū)間隧道的安全疏散通道，有時兼做排水泵房。通過對北京幾條地鐵線的聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計及調(diào)研鄭州、杭州、福州等多條地鐵線聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法土層加固設(shè)計，總結(jié)了聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)設(shè)計要點、不同形式下凍結(jié)管結(jié)果統(tǒng)計、設(shè)計注意事項、減小凍漲和融沉措施等。

關(guān)鍵詞：聯(lián)絡(luò)通道? 凍結(jié)法? 凍結(jié)壁? 凍結(jié)管? 凍漲? 融沉

中圖分類號：TU472.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）03（c）-0042-03

聯(lián)絡(luò)通道是地鐵區(qū)間隧道工程的重要組成部分，設(shè)置于左右線區(qū)間隧道之間，其作用是區(qū)間隧道的安全疏散通道，有時兼做排水泵房。聯(lián)絡(luò)通道是地鐵工程后期的主要風(fēng)險源，合理的設(shè)計方案是確保工程安全實施的關(guān)鍵。凍結(jié)法已成為軟土地區(qū)、地下水豐富地區(qū)地下工程建設(shè)重要的地層加固方法。聯(lián)絡(luò)通道采用水平凍結(jié)法加固地層，礦山法施工已經(jīng)成為安全可靠、優(yōu)勢突出的地層加固方法。通過對聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)設(shè)計總結(jié)，為今后同類工程提供設(shè)計參考經(jīng)驗。

1? 設(shè)計要點

首先判斷凍結(jié)壁類別，分3類：Ⅰ類僅用于止水，Ⅱ類僅用于承載，Ⅲ類既止水又承載。然后根據(jù)聯(lián)絡(luò)通道埋深計算凍結(jié)壁厚度，最后根據(jù)設(shè)計凍結(jié)壁厚度布置凍結(jié)管數(shù)量。凍結(jié)管布置是凍結(jié)設(shè)計的核心，是否可以形成設(shè)計凍結(jié)壁的關(guān)鍵。應(yīng)以安全可靠、經(jīng)濟合理為原則。凍結(jié)壁設(shè)計需注意以下幾點。

1.1 地質(zhì)資料特別是凍土特性的選取

典型土層有粉土、黏土、砂土、卵石土等，不同凍土層、含水率、凍結(jié)溫度，凍土的力學(xué)參數(shù)有著明顯差異，凍土參數(shù)應(yīng)通過凍土物理力學(xué)試驗提供，在設(shè)計前期沒有實驗數(shù)據(jù)時可參考《聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工技術(shù)規(guī)程》QGD-002-2017進行凍結(jié)壁強度試算。

1.2 凍結(jié)壁厚度的選取

凍結(jié)壁厚度設(shè)計應(yīng)考慮承受外部荷載、工程及水文地質(zhì)、可能達(dá)到的凍結(jié)壁平均溫度等綜合條件確定。在進行凍結(jié)壁計算前可參考表1凍結(jié)壁厚度參考表進行試算。

1.3 凍結(jié)壁設(shè)計理論計算方法的應(yīng)用分析

采用結(jié)構(gòu)力學(xué)及數(shù)值模擬兩種方法計算。圖1、圖2為聯(lián)通通道位于粉土層中，埋深20m，凍結(jié)壁平均溫度-10℃，其他外部條件均相同條件下兩種方法計算結(jié)果。

（1）圖1和表2為數(shù)值模擬計算結(jié)果。

（2）圖2為結(jié)構(gòu)力學(xué)計算結(jié)果。

這兩種方法互為補充，互為驗算。比較兩種計算結(jié)果，結(jié)構(gòu)力學(xué)法計算偏于安全，由計算結(jié)果可知，凍土的抗壓、抗彎和抗剪強度均有一定安全儲備，且計算沒考慮隨挖隨支的有利影響，安全性較高。

2? 不同形式下凍結(jié)管結(jié)果統(tǒng)計

從表3中總結(jié)如下：（1）帶泵房：凍結(jié)管一般為75～80個，凍結(jié)管總長度隨著左右線隧道中心距變大而加長，凍結(jié)天數(shù)約為45～50d。（2）不帶泵房：凍結(jié)管一般為65～70個，凍結(jié)管總長度隨著左右線隧道中心距變大而加長，凍結(jié)天數(shù)約為40～45d。（3）單洞：凍結(jié)管約80～85個，凍結(jié)管長度為750～800m，因其風(fēng)險較大，凍結(jié)天數(shù)約為50d。

該表凍結(jié)時間是指積極凍結(jié)期——開機凍結(jié)至凍結(jié)壁達(dá)到設(shè)計厚度和強度時間。凍結(jié)時間受很多外部條件影響，例如土層含水量、水的流速、水質(zhì)含鹽量等，對于砂卵石土層主要存在自由水，其凍結(jié)速度比黏土層快，時間短，凍土強度高。故設(shè)計提供凍結(jié)時間一般為暫定時間，可根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)調(diào)整。

3? 設(shè)計注意事項

（1）首先注明加強監(jiān)測工作，重點監(jiān)測循環(huán)鹽水的溫度和流量、凍結(jié)壁的溫度、凍結(jié)期已有隧道變形、開挖期凍結(jié)壁變形、地面凍漲和融沉。做好現(xiàn)場監(jiān)測是凍結(jié)法施工的關(guān)鍵步驟之一。（2）通道布孔圖中，畫出隧道管片的接縫圖用于設(shè)計時避開管片接縫、螺栓孔、鋼管片肋板。凍結(jié)孔優(yōu)先均勻布置，在這些位置考慮避讓。（3）仰拱位置結(jié)構(gòu)內(nèi)力最大，故通道下側(cè)角部凍結(jié)管布置可適當(dāng)加強，保證通道周圈凍結(jié)壁完成交圈。（4）通道最上層和最下層凍結(jié)管布置時考慮鉆機操作空間，沿著凍結(jié)管方向，布孔時隧道內(nèi)預(yù)留操作尺寸約4000mm×400mm。（5）通道斷面較大或者兩隧道線間距較大時可能造成對側(cè)隧道凍結(jié)管數(shù)量增多，這時需注意增加透孔數(shù)量，保證通過透孔輸送給對側(cè)隧道內(nèi)凍結(jié)管流量達(dá)到要求。（6）測溫孔（點）應(yīng)布置在凍結(jié)孔間距較大的界面上或預(yù)計凍結(jié)薄弱處。管徑宜與凍結(jié)管一致，在凍結(jié)效果不理想情況下，還可變?yōu)閮鼋Y(jié)補強孔。（7）在開挖區(qū)非凍土層位置布置泄壓孔，孔口設(shè)置壓力表，凍結(jié)過程中水壓上漲超過初始壓力0.2MPa時打開閥門泄壓。一般在左右線隧道的聯(lián)通通道范圍共布置4個卸壓孔，盡量布置透水層范圍，用來判斷具備開挖條件（開挖前監(jiān)測泄壓孔內(nèi)24h無持續(xù)壓力泥水流出）之一。

4? 減小凍漲和融沉措施

4.1 抑制凍脹的措施

間歇凍結(jié)法：降低凍結(jié)速度，減小水分遷移?？焖賰鼋Y(jié)法：足夠快的凍結(jié)速度使得大量水分遷移來不及，無法形成大量冰晶體。避免采用封閉式凍土帷幕，限制凍結(jié)范圍，設(shè)置卸壓孔釋放凍脹壓力。

4.2 控制融沉措施

（1）強制解凍，跟蹤注漿，通過增加孔隙水的粘性來控制向凍結(jié)面的水分遷移量。盡快固結(jié)土體，避免長期沉降。（2）地層改良凍結(jié)法：先注漿，后凍結(jié)。降低土壤透水系數(shù)，阻止水分遷移;加強土體強度，減小壓縮沉降。（3）預(yù)注CMC（羧甲基纖維素鈉），增加土體黏性，降低透水系數(shù)，阻礙水分遷移。

通過總結(jié)聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法設(shè)計中的技術(shù)要點、注意事項等，為相關(guān)工程提供參考經(jīng)驗，方便大家在今后設(shè)計中快速進入工作狀態(tài)，更好地將凍結(jié)法地層加固技術(shù)應(yīng)用到地下工程建設(shè)當(dāng)中。

參考文獻

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