上海地鐵旁通道凍結(jié)法施工技術(shù) 摘要:結(jié)合上海地區(qū)地鐵所處地層的特點(diǎn),對(duì)旁通道的凍結(jié)施工作了詳細(xì)的分析。對(duì)水平凍結(jié)工藝、凍結(jié)施工、凍土開(kāi)挖、凍脹融沉等幾方面提出了有參考價(jià)值的施工參數(shù)及控制措施。最后對(duì)施工的一些安全問(wèn)題提出建議。 關(guān)鍵詞:軌道交通;旁通道;凍結(jié)法;施工 上海市地鐵區(qū)間隧道所處地層常常遇到松軟含水地層,穩(wěn)定性差,因此,在旁通道土體開(kāi)挖前,必須對(duì)周圍土體進(jìn)行加固。用凍結(jié)法加固土體具有強(qiáng)度高、封水性好、安全可靠等優(yōu)點(diǎn),特別適用此類工程。由于傳統(tǒng)的垂直鉆進(jìn)凍結(jié)孔在城市中施工缺乏打鉆空間,故以采用水平凍結(jié)[1,2]為宜。 1 旁通道施工 旁通道及泵站常設(shè)在地鐵區(qū)間隧道的最低點(diǎn)。其由與上、下行線正交的水平通道和通道中部的集水井組成。通道為直墻圓弧拱結(jié)構(gòu),集水井為矩形結(jié)構(gòu)。 在凍結(jié)法施工過(guò)程中[3],通常用“隧道內(nèi)鉆孔,凍結(jié)臨時(shí)加固土體,礦山法暗挖構(gòu)筑”的施工方案,即:在隧道內(nèi)利用水平孔和傾斜孔凍結(jié)加固地層,使旁通道及泵站外圍土體凍結(jié),形成強(qiáng)度高、封閉性好的凍土帷幕,然后根據(jù)“新奧法”的基本原理,在凍土中采用礦山法進(jìn)行旁通道及泵站的開(kāi)挖構(gòu)筑施工。地層凍結(jié)和開(kāi)挖構(gòu)筑施工均在區(qū)間隧道內(nèi)進(jìn)行。 2水平凍結(jié)工藝 2.1凍結(jié)帷幕設(shè)計(jì) 凍土帷幕厚度設(shè)計(jì),通常根據(jù)類似工程施工經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)試算,然后采用有限元對(duì)凍土帷幕受力與變形進(jìn)行驗(yàn)算,直到滿足要求。 2.2凍結(jié)孔的設(shè)置 根據(jù)凍結(jié)帷幕設(shè)計(jì)及旁通道的結(jié)構(gòu),凍結(jié)孔按上仰、近水平、下俯3種角度布置在旁通道和泵站的四周,在通道下部布置2排凍結(jié)孔,加強(qiáng)通道凍結(jié)效果,把泵站和通道分為2個(gè)獨(dú)立的凍結(jié)區(qū)域。通常凍結(jié)孔的布置根據(jù)管片配筋情況和鋼管片加強(qiáng)筋位置,在避開(kāi)主筋的前提下可適當(dāng)調(diào)整。 2.3制冷設(shè)計(jì) 1)確定凍結(jié)參數(shù)。 (1)設(shè)計(jì)鹽水溫度為-25～-30℃。 (2)凍結(jié)孔單組流量≥3 m3/h。 (3)凍結(jié)孔應(yīng)避開(kāi)管片接縫、螺栓、主筋和鋼管片肋板,開(kāi)孔位置誤差≤100 mm。 (4)通常設(shè)置4個(gè)對(duì)穿孔,用于冷凍排管和凍結(jié)孔供冷。 (5)凍結(jié)孔有效深度(管片表面以下凍結(jié)管循環(huán)鹽水段長(zhǎng)度)不小于凍結(jié)孔設(shè)計(jì)深度,凍結(jié)管管頭碰到凍結(jié)站對(duì)側(cè)隧道管片的凍結(jié)孔,不能循環(huán)鹽水的管頭長(zhǎng)度≤150 mm。 (6)凍結(jié)孔最大允許偏差150 mm,凍結(jié)帷幕交圈時(shí)間為18~22 d,達(dá)到設(shè)計(jì)厚度時(shí)間為40 d。 (7)積極凍結(jié)達(dá)到開(kāi)挖時(shí)間一般取為40 d,維護(hù)凍結(jié)時(shí)間為30 d。 (8)分別在通道內(nèi)外和兩側(cè)隧道內(nèi)布置18個(gè)測(cè)溫孔(深2～6 m),其中對(duì)側(cè)隧道布置8個(gè);在凍結(jié)帷幕中間布置4個(gè)泄壓孔(上、下行線各2個(gè),利用管片上預(yù)留注漿孔)。 2)用式⑴計(jì)算出的凍結(jié)需冷量為14 878 kJ/h。 Q=1.2·π·d·H·K (1) 式中:d為凍結(jié)管直徑,0.089 m;H為凍結(jié)總長(zhǎng)度;K為凍結(jié)管散熱系數(shù),71.7 kJ/(h·m2)。 3)選用JYSLGF300Ⅱ型螺桿機(jī)組2臺(tái)套(1臺(tái)備用),設(shè)計(jì)單臺(tái)機(jī)組工況制冷量為21 000 kJ/h,電動(dòng)機(jī)功率為110 kW。 3 凍結(jié)施工 3.1 凍結(jié)孔施工 1)為了保證旁通道及泵站開(kāi)挖時(shí)的安全,通
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