1.張曉燕 2.俞永賢
1.中煤科工集團南京設(shè)計研究院有限公司 2.江蘇新世紀江南環(huán)保股份有限公司
地鐵聯(lián)絡(luò)通道水平凍結(jié)法施工技術(shù)
1.張曉燕 2.俞永賢
1.中煤科工集團南京設(shè)計研究院有限公司 2.江蘇新世紀江南環(huán)保股份有限公司
凍結(jié)法是巖土工程施工中的一種輔助手段,目前我國很多城市都在進行大規(guī)模的地鐵建設(shè),凍結(jié)法作為軟土地層加固的一種措施,已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用并取得很好的效果。地鐵盾構(gòu)區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道暗挖施工的地基加固工程中,經(jīng)常使用的方法有攪拌樁、旋噴樁、壓力注漿等。但是,在富水的粉細砂地層中,由于很難控制水泥漿的流失,采用上述的施工方法往往達不到預(yù)期的加固效果;聯(lián)絡(luò)通道一般都處在繁華街道的路面以下,地面交通繁忙,無法占用路面進行鉆孔和樁體施工,因而,冷凍法就成了地基加固的較好選擇。
地鐵聯(lián)絡(luò)通道;水平凍結(jié)法;施工技術(shù)
1)地下水能有效隔絕,其抗?jié)B透性能是別的所有方法不可以比較的,對于大于10%含水量的任何含水、松散,不穩(wěn)定地層都能使用凍結(jié)法施工技術(shù);2)凍土帷幕的形狀與強度能視施工現(xiàn)場條件,靈活布置與調(diào)整地質(zhì)條件,能達5MPa~10MPa的凍土強度,工效可以有效提高;3)凍結(jié)法是一種環(huán)保型工法,不會污染四周環(huán)境,土壤沒有異物進入,噪音小,完成凍結(jié)后,融化凍土墻,不影響建筑物四周地下構(gòu)造;4)凍結(jié)施工用于樁基施工或別的工藝平行作業(yè),施工工期可以有效地縮短。
地鐵區(qū)間隧道的聯(lián)絡(luò)通道是地鐵中不可缺少的組成部分,某地鐵某聯(lián)絡(luò)通道位于:上行線里程SK14+899.956,下行線里程XK14+903.065。隧道內(nèi)徑5.5m,每塊管片厚為350mm。在擬構(gòu)筑聯(lián)絡(luò)通道位置,地面標高+3.81m,上、下行線隧道的中心標高分別為-22.221m和-22.217m,隧道中心距為11.036m。聯(lián)絡(luò)通道正上方地面為道路,道路兩側(cè)有住宅小區(qū)。周圍市政管線較多,有埋深4.2m的直徑為1000mm的混凝土雨水管,埋深0.9m的直徑為500mm的鐵上水管,埋深1.2m的直徑為300的鐵煤氣管。
根據(jù)該聯(lián)絡(luò)通道土層特性、周圍實際施工條件及類似地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工的成功經(jīng)驗,決定采用“隧道內(nèi)采用鉆孔凍結(jié)加固地層、隧道內(nèi)采用礦山法進行開挖構(gòu)筑施工”的全隧道施工方案。
3.1 凍結(jié)孔施工
施工前應(yīng)根據(jù)測量放線的凍結(jié)孔位置開孔??孜黄畈粦?yīng)大于100mm。凍結(jié)孔應(yīng)跟管鉆進到設(shè)計深度,成孔最大間距在開挖區(qū)外圍不大于1.3m。凍結(jié)孔最大偏斜值不超過150mm,采用經(jīng)緯儀燈光測量,不僅要測傾角,而且還要求測方位角。采用金剛石芯鉆在管片上開φ120mm的孔,剩下100mm左右的混凝土層不鉆透。預(yù)埋φ121×5mm孔口管并用膨脹螺栓固定在管片上,安裝球閥,在孔口管靠近法蘭位置預(yù)留一個6'注漿孔,在二次開孔前安裝孔密封及防噴裝置,安裝完畢確認無誤后,再用鉆頭鉆透殘留混凝土壁及保護層。
凍結(jié)孔采用φ108mm無縫鋼管的凍結(jié)管鉆進到設(shè)計深度后,進行終孔測斜,當(dāng)凍結(jié)管長度和偏斜驗收合格后再進行打壓試漏,凍結(jié)孔試漏壓力保持在0.8MPa,半小時內(nèi)壓力下降不超過0.05MPa為試驗合格。驗收合格后,用水泥漿對孔口管與管片之間的縫隙進行封堵。
3.2 “積極凍結(jié)”
冷凍設(shè)備安裝完畢后進行調(diào)試和試運轉(zhuǎn),壓力、溫度等各項參數(shù)指標正常以后開始“積極凍結(jié)”。凍土帷幕土體的降溫速度是緩慢的,一般在7~10d才能降低到-20℃左右,隨后,凍土帷幕土體的降溫速度會保持在0.5~1.0℃/d,約38d左右凍土帷幕厚度才能達到設(shè)計要求。“積極凍結(jié)”期鹽水溫度應(yīng)控制在-28~-30℃之間。
3.3 “維持凍結(jié)”和聯(lián)絡(luò)通道和廢水泵房開挖、襯砌
根據(jù)實測溫度資料判斷,凍土帷幕土體已經(jīng)交圈,并達到了設(shè)計厚度,同時凍土帷幕與管片外壁也已完全膠結(jié),才能進入“維持凍結(jié)”階段?!熬S持凍結(jié)”期鹽水溫度應(yīng)控制在-25~-28℃之間,“維持凍結(jié)”時段一直持續(xù)到聯(lián)絡(luò)通道開挖、襯砌施工完畢?!胺e極凍結(jié)”期結(jié)束以后,就可以開始進行聯(lián)絡(luò)通道和廢水泵房的施工。施工步驟為:在聯(lián)絡(luò)通道上部的鋼管片上割孔,施作超前小導(dǎo)管并注漿→拆除聯(lián)絡(luò)通道處的鋼管片,支立洞口第1榀鋼架→開挖,進尺≯0.5m→支立第2榀鋼架,施作初期支護,噴混凝土封閉掌子面→循環(huán)開挖,逐步完成聯(lián)絡(luò)通道的開挖施工→掛防水板,支模澆筑聯(lián)絡(luò)通道拱、墻及底板的二次襯砌,并預(yù)埋注漿管和安裝二襯接縫之間的膨脹止水帶→分層開挖廢水泵房土方并進行初期支護,直至廢水泵房基底→網(wǎng)、錨、噴混凝土封底→掛防水板,支模澆筑廢水泵房的二襯混凝土,安裝二襯接縫之間的膨脹止水帶。
聯(lián)絡(luò)通道開挖前要先在盾構(gòu)隧道內(nèi)安裝預(yù)應(yīng)力支架,防止因拆除聯(lián)絡(luò)通道洞門處的鋼管片時,其余的盾構(gòu)管片因受力突變而發(fā)生破壞。
聯(lián)絡(luò)通道和廢水泵房開挖后,必須安裝通道安全應(yīng)急門,廢水泵房集水井口安裝安全應(yīng)急蓋。聯(lián)絡(luò)通道和廢水泵房開挖過程中,必須定時進行凍結(jié)帷幕變形和溫度變化的觀測,凍結(jié)帷幕若發(fā)生明顯變形,要立即用鋼支架加木背板支護,調(diào)整開挖步距,增加鋼架支撐,同時加強凍結(jié),必要時關(guān)閉安全應(yīng)急門或應(yīng)急蓋。分層開挖廢水泵房時,由于一些凍結(jié)管影響施工,可以采取向凍結(jié)管內(nèi)注入循環(huán)熱水的方法進行解凍,待凍結(jié)管四周土體的溫度升高、解凍,解除了凍結(jié)管與土體之間的粘結(jié),就可以將凍結(jié)管逐根拔出。在澆筑聯(lián)絡(luò)通道拱、墻混凝土?xí)r,應(yīng)按預(yù)先設(shè)定的方案預(yù)埋注漿管,以便在凍土帷幕土體解凍時進行跟蹤注漿。
本文主要對于某聯(lián)絡(luò)通道的施工實踐,成功的將水平凍結(jié)法技術(shù)應(yīng)用于地鐵的修建過程中,表明在松軟含水地層尤其是地下水極豐富的風(fēng)化地層中,采用凍結(jié)法是行之有效的方法。此次凍結(jié)法在聯(lián)絡(luò)通道工程中的實施,為類似工程提供了借鑒。
[1]李大勇,王暉,張慶賀.南京地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工措施分析[J].巖土力學(xué),2003,S2:365-368.
[2]史繼堯.凍結(jié)法施工在地鐵聯(lián)絡(luò)通道中的應(yīng)用[J].隧道建設(shè),2011,S2:152-156.