新型冷凍排管在地鐵聯(lián)絡(luò)通道項目中的應(yīng)用

任思遠(yuǎn)

中鐵七局集團(tuán)第五工程有限公司，黑龍江哈爾濱 450000

1 傳統(tǒng)冷凍排管的弊端

大部分聯(lián)絡(luò)通道采用單側(cè)布孔（除極少數(shù)超長通道采用雙側(cè)布孔），即便是雙側(cè)布孔的通道，對側(cè)也只是在底部打少量加強孔。由于對側(cè)無凍結(jié)孔，且混凝土和鋼管片相對于土層要容易散熱得多，故影響到對側(cè)隧道管片附近土層的凍結(jié)速度，從而影響凍結(jié)帷幕的整體穩(wěn)定性和封水性。因此，我們在凍結(jié)站對側(cè)隧道上沿凍結(jié)壁（凍結(jié)管的端部區(qū)域范圍內(nèi)）敷設(shè)冷凍排管，再采用PEF 保溫板對凍結(jié)帷幕發(fā)展區(qū)域管片進(jìn)行隔熱保溫，來解決這一問題。

一直以來，聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)施工單位都是采用Φ45×3mm無縫鋼管制作4 ～5 排冷凍排管布置在對側(cè)管片上，然而，經(jīng)過大量的工程實踐，通過以往施工過程中細(xì)致觀察和仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)，這種傳統(tǒng)的冷凍排管存在一些弊端：

(1)冷凍排管與管片的接觸面小，冷量傳輸至管片的效率低、效果差

(2)冷凍排管只有保溫隔熱作用，無法確保凍結(jié)帷幕的穩(wěn)定性、封水性

2 新型冷凍排管研究思路

哈爾濱地鐵2 號線一期十二標(biāo)項目部聯(lián)合分包單位對以上問題研究、總結(jié)，抓住“增大冷凍排管與管片接觸面積”這一關(guān)鍵，經(jīng)過在施工過程中的不斷嘗試，成功地對冷凍排管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了革新，并在東氣區(qū)間先行使用，效果很好。

隨后，根據(jù)革新后的冷凍排管在使用情況，進(jìn)行了二次改造，并應(yīng)用于南東區(qū)間。

但是在制作、安裝二次改造的冷凍排管過程中，發(fā)現(xiàn)其焊接和安裝有難度。因此，項目部擬對冷凍排管進(jìn)行三次改進(jìn)，用48×48×3mm 的方形鋼管代替槽鋼，直接焊接在鋼板上，做冷凍排管使用，準(zhǔn)備應(yīng)用于下次的聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)項目中。

3 工作原理

3.1 首次革新

傳統(tǒng)冷凍排管采用Φ45×3mm 無縫鋼管制作而成，并直接布置在對側(cè)管片上，排管與管片之間只能是線接觸，接觸面積小，冷量傳遞差。

為了增大排管與管片的接觸面積，經(jīng)過研究對冷凍排管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了革新。

(1）冷凍排管使用厚度3mm、寬200mm 的鋼板及5 號槽鋼（高50mm、腿寬37mm、腰厚4.5mm）制作而成。即將槽鋼焊接在鋼板上，形成鹽水循環(huán)通道，作為冷凍排管使用；然后將這種排管彎至與管片貼合（鋼板與管片相接觸），布置在對側(cè)管片上。

(2）冷凍排管由4 塊獨立排管構(gòu)成，其中上部、左側(cè)、右側(cè)各2 塊（上部長度：外側(cè)-7100mm、內(nèi)側(cè)-6300mm，左右兩側(cè)：外側(cè)-6655mm、內(nèi)側(cè)-6055mm，具體尺寸根據(jù)隧道管片的大小及通道的大小來確定)，各獨立排管之間用膠管連接。

3.2 二次改造

冷凍排管分內(nèi)、外兩排布置，兩排的中心距為600mm，即內(nèi)外排管之間存在400mm 的間距，而凍結(jié)孔終孔位置基本在這400mm 的間距之內(nèi)。雖然通過凍結(jié)管周圍凍土的發(fā)展以及冷凍排管向管片內(nèi)形成凍土的發(fā)展，能夠使兩部分凍結(jié)壁交接形成封閉的凍結(jié)帷幕，但是其膠結(jié)效果很難確保，故項目部對冷凍排管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了二次改造。

(1）冷凍排管使用厚度3mm、寬600mm 的鋼板及5 號槽鋼（高50mm、腿寬37mm、腰厚4.5mm）制作而成，在鋼板上并列對稱焊接兩排槽鋼，其間距為200mm。然后將這種并列焊接兩排槽鋼的鋼板彎至與管片貼合（鋼板與管片相接觸），布置在對側(cè)管片上。

(2）考慮到排管較重，安裝存在困難，故將冷凍排管劃分為12 塊（冷凍排管的數(shù)量可根據(jù)隧道管片大小和通道大小確定）獨立排管，其中左右各4 塊（3 塊弧長為1300mm、1 塊弧長為1500mm）、上部4 塊(長度均為1700mm)，各獨立排管之間用膠管連接。

3.3 擬進(jìn)行三次改進(jìn)

為減少冷凍排管的焊接工作量，降低安裝難度。項目部擬對冷凍排管進(jìn)行三次改進(jìn)，用48×48×3mm 的方形鋼管代替槽鋼，直接焊接在鋼板上，然后將這種冷凍排管彎至與管片貼合（鋼板與管片相接觸），布置在對側(cè)管片上。

4 結(jié)語

冷凍排管使用鋼板及槽鋼制作而成，增大了其與管片的接觸面積、提高冷量傳輸效率，確保冷凍排管的冷量能夠傳遞至管片內(nèi)土層中，形成凍土并與凍結(jié)管末端的凍結(jié)壁膠結(jié)，形成封閉的凍結(jié)帷幕，確保其穩(wěn)定性和封水性。