凍結(jié)施工方案設(shè)計(jì)

1、2、凍結(jié)施工方案設(shè)計(jì)、凍結(jié)施工方案設(shè)計(jì)由于穿越段開挖范圍內(nèi)有近4m厚的超細(xì)粉砂層，且地下水水壓較高，施工時(shí)很容易發(fā)生水砂突出災(zāi)難性事故。尤其是穿越段上方緊挨原地鐵車站，要求施工引起的原地鐵車站結(jié)構(gòu)沉降要控制在毫米級(jí)以內(nèi)，對(duì)施工方案選擇提出了很高的要求。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，目前在隧道工程施工中經(jīng)常采用的降水、注漿、管棚以及頂管等工法在該工程中都難以實(shí)施，或存在極大的風(fēng)險(xiǎn)，因而必須尋找一種新的施工方法，以徹底解決堵水、加固和有效控制周圍地層及

2、建筑物變形的難題。地層凍結(jié)法是用人工制冷的方法使含水地層凍結(jié)，形成凍土，從而提高地層穩(wěn)定性和止水性的地層加固方法，適用于飽和砂土、淤泥等各種復(fù)雜地層加固。地層凍結(jié)法技術(shù)可靠，對(duì)施工條件要求寬，國際工程界認(rèn)為它是在其他地層加固方法難以應(yīng)用時(shí)的最終解決方案。盡管地層凍結(jié)法有很多優(yōu)點(diǎn)，但根據(jù)分析，在穿越段工程中應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)還存在一些技術(shù)難題。首先是地層凍結(jié)時(shí)會(huì)產(chǎn)生凍脹變形，最大凍脹量可以達(dá)到凍土體積的7%以上，而凍土解凍時(shí)又會(huì)發(fā)生收縮融沉，且

3、收縮量可以超過凍脹量，從而使周圍地層出現(xiàn)明顯隆起和沉降現(xiàn)象，引起周圍建筑物移位或產(chǎn)生變形破壞。其次是穿越段工程凍結(jié)邊界條件極為復(fù)雜，凍結(jié)區(qū)與地鐵一號(hào)線車站底板、圍護(hù)地下連續(xù)墻等易散熱物體直接接觸，使得接觸面處特別容易出現(xiàn)凍結(jié)薄弱區(qū)，從而影響凍結(jié)維護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與封水性。第三是在擬開挖隧道周圍施工凍結(jié)鉆孔和安裝凍結(jié)管難度較大，鉆孔時(shí)容易發(fā)生水砂突出事故。下行線隧道與上行線隧道均采用“田”字形斷面的凍結(jié)壁形式，凍結(jié)設(shè)計(jì)參數(shù)見附表。凍結(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4、最低鹽水溫度為28～30℃，維護(hù)凍結(jié)鹽水溫度為20℃，單孔鹽水流量為5～7m3h.每條隧道計(jì)算需冷量為470MJh，實(shí)際裝機(jī)制冷量為700MJh。3、凍結(jié)施工關(guān)鍵技術(shù)、凍結(jié)施工關(guān)鍵技術(shù)3.1水平凍結(jié)孔施工技術(shù)水平凍結(jié)孔施工技術(shù)（1）采用二次開孔工藝，以防鉆透地下連續(xù)墻時(shí)大量出泥出水。一次開孔采用金剛石取心鉆在地下連續(xù)墻上鉆進(jìn)300mm深左右，不鉆透連續(xù)墻。一次開孔鉆進(jìn)完畢，下入孔口管并安裝閥門，接著進(jìn)行二次開孔鉆進(jìn)，直至鉆透連續(xù)墻。連續(xù)

5、墻鉆透后，立即退出開孔鉆頭，關(guān)閉閥門。（2）用夯管法下凍結(jié)管，夯管和鉆進(jìn)時(shí)安裝類似軸封的孔口止水裝置。對(duì)于需要穿透的整體穩(wěn)定性和封水性。為此，設(shè)計(jì)要求位于地鐵一號(hào)線車站底板下的凍結(jié)孔要盡量靠近底板布置，并在車站底板下挨近底板布置兩個(gè)凍結(jié)孔，確保車站底板下的凍結(jié)壁厚度與溫度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（4）為了確保凍結(jié)壁與對(duì)側(cè)地下連續(xù)墻之間沒有影響安全的薄弱環(huán)節(jié)，穿越段外圍凍結(jié)壁側(cè)墻和底板的主凍結(jié)孔必須穿透對(duì)側(cè)地下連續(xù)墻，同時(shí)凍結(jié)管進(jìn)入對(duì)側(cè)地下連續(xù)墻內(nèi)

6、不得小于400mm。（5）加強(qiáng)凍結(jié)過程中的檢測(cè)和控制。通過檢測(cè)和控制各凍結(jié)孔的鹽水流量和鹽水溫度，使凍結(jié)壁快速均勻發(fā)展。在穿越段開挖過程中，通過對(duì)凍結(jié)壁暴露面和支護(hù)層的溫度、變形以及地鐵一號(hào)線上體館站結(jié)構(gòu)變形等的監(jiān)測(cè)，判斷凍結(jié)壁質(zhì)量是否滿足設(shè)計(jì)要求，凍結(jié)施工是否會(huì)對(duì)地鐵一號(hào)線上體館站的正常運(yùn)行和穿越段開挖造成不良影響，并根據(jù)具體情況，及時(shí)調(diào)整凍結(jié)時(shí)間、凍結(jié)鹽水溫度和鹽水流量，確保開挖施工安全順利。5、結(jié)語、結(jié)語（1）穿越段凍結(jié)施工中提出

7、的“田”字形凍結(jié)壁設(shè)計(jì)，夯管法與鉆進(jìn)法相結(jié)合的凍結(jié)孔施工技術(shù)，控溫凍結(jié)與間歇凍結(jié)相結(jié)合的凍脹控制技術(shù)，以及凍結(jié)壁界面處加強(qiáng)凍結(jié)措施，符合工程特點(diǎn)，地層加固效果好，為穿越段安全順利施工創(chuàng)造了良好條件，同時(shí)確保了穿越段上方地鐵一號(hào)線車站結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及地鐵運(yùn)營安全。（2）采用夯管法結(jié)合鉆進(jìn)法的凍結(jié)孔施工技術(shù)，解決了在流砂地層中施工凍結(jié)孔時(shí)（尤其是穿透對(duì)側(cè)地下連續(xù)墻時(shí)）容易發(fā)生水砂突出的問題；并且施工工藝簡(jiǎn)單，效率較高，施工質(zhì)量完全能滿足凍結(jié)施工安

8、全的需要。（3）實(shí)測(cè)顯示，凍脹引起的地鐵一號(hào)線車站底板隆起主要發(fā)生在凍結(jié)壁交圈期間；車站底板凍脹隆起總量在3mm以內(nèi)，與預(yù)計(jì)值接近，未超過規(guī)定值。這表明控溫凍結(jié)和間歇凍結(jié)等抑制凍脹的措施對(duì)控制地層凍脹隆起具有明顯的作用。（4）施工中合理布置凍結(jié)孔，同時(shí)采取在凍結(jié)壁易散熱界面上噴涂聚胺脂泡沫層和敷設(shè)冷凍排管等保溫與加強(qiáng)凍結(jié)措施，使凍結(jié)壁與老結(jié)構(gòu)之間基本不存在凍結(jié)薄弱區(qū)，對(duì)保證施工安全具有重要意義。（5）隧道開挖時(shí)，開挖區(qū)地層已基本凍實(shí)，開