張 沖

（中鐵十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司，北京 100018）

1 工程概況

某穿黃軌道下穿黃河，全長(zhǎng)404m，此河段里程為YDK13＋841—YDK14＋245（北岸河堤里程:YDK14＋245）。規(guī)劃線路時(shí)，從大橋上由下通過(guò)，雙線同邊盡量繞開銀灘大橋。施工時(shí)用盾構(gòu)作為區(qū)間主體，先通過(guò)北岸的通風(fēng)井（兼聯(lián)絡(luò)通道）再穿越黃河，最后到達(dá)某站。下水徑流方向?yàn)槲髂戏较?，河水補(bǔ)給多來(lái)自地下水。

2 井外地表、井內(nèi)地基和導(dǎo)墻的加固措施

2.1 井外地表加固

將風(fēng)井地下連續(xù)墻圍護(hù)外皮沿小里程方向向外加固8m，沿大里程方向向外加固8m，沿垂直線路方向向外加固各3m。設(shè)備會(huì)用到65mm×5mPVC袖閥管、雙向皮碗式止水塞和25mm鍍鋅鋼管，這時(shí)需做成分段芯管，并應(yīng)用普通硅酸鹽水泥單液漿進(jìn)行注漿，也可使用普通硅酸鹽水泥與水玻璃雙液漿。將鉆孔按照1.2m×1.2m的比例做成等邊三角形。漿液的擴(kuò)散范圍以0.8m為半徑從中心向外擴(kuò)散。其中，用雙液漿材料筑孔來(lái)加固，而加固筑孔借助單液漿，總共604根，雙液漿97根，單液漿507根。

如果28d無(wú)側(cè)壓抗壓強(qiáng)度＜1.0～1.2MPa，滲透能力＞1.0×10-6cm/s，說(shuō)明不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，需多次補(bǔ)充注漿。

2.2 井內(nèi)地基加固

為確保盾構(gòu)井上覆土體＞1D，必須及時(shí)停止坑內(nèi)的土方開挖作業(yè)。同時(shí)，為了保證豎井的封底效果，可采用袖閥管自上而下加固，使加固深度達(dá)到要求。通過(guò)檢測(cè)探孔發(fā)現(xiàn)井內(nèi)注漿301根。袖閥管注漿孔平面布置方式如圖1所示。

圖1 袖閥管注漿孔平面布置方式 （單位:m）

2.3 導(dǎo)墻加固

加固導(dǎo)墻基底時(shí)要借助 10cmPVC管，按照1.2m×1.2m的間距鋪開，共322根，將導(dǎo)墻加寬3.6m，加深6m。導(dǎo)墻加固范圍縱向如圖2所示。

圖2 導(dǎo)墻加固范圍縱向示意

3 處理方法

3.1 基坑內(nèi)回灌水

如果承壓水在基坑內(nèi)外出現(xiàn)約20m水位差時(shí)，可用回灌水平衡基坑內(nèi)外水土的壓力，有效降低承壓水施加給基坑的壓力，避免基坑出現(xiàn)連續(xù)滲漏及基坑周圍的地面和管線產(chǎn)生大幅度沉降。施工初期，為了解承壓井整體數(shù)據(jù)，對(duì)承壓井進(jìn)行抽水試驗(yàn)，同時(shí)YP6觀測(cè)井的水位也需進(jìn)行抽水試驗(yàn)。承壓井的回灌總量約11 000m3，其靜水位約-9.2m，基坑回水高度為基坑中框架上約2m，回灌水填滿井后不再抽送YPl-5承壓井的水。

3.2 處理地面沉降問(wèn)題

基坑西側(cè)如果出現(xiàn)滲水現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致地面出現(xiàn)16cm深的沉降，所以做好施工前的淺層注漿工作十分必要，可以避免由于空洞導(dǎo)致的較大面積地面沉降，注漿時(shí)要采取水灰比為0.6的單液漿，填充深度保持在地下2～12m，總注漿量保持在320m3。

3.3 合理使用冰凍法增強(qiáng)地下墻接縫

除了基坑出現(xiàn)滲漏水，地下墻接縫也會(huì)出現(xiàn)此類問(wèn)題，這時(shí)冰凍后的固體可保證滲水封閉的效果，只需借助垂直鉆孔液氮降低地下墻接縫外側(cè)土體的溫度，將其冰凍即可。

3.3.1 凍結(jié)管的處理

凍結(jié)孔施工難度過(guò)大，可先處理液氮孔周圍的凍結(jié)孔，在每個(gè)凍結(jié)管之間設(shè)置800mm空隙，深度為36m，共6個(gè)，同時(shí)安置1個(gè)測(cè)溫孔，T1設(shè)置在離凍結(jié)孔600mm處位置。

3.3.2 測(cè)量?jī)鼋Y(jié)孔偏斜率

只有嚴(yán)格按照每個(gè)孔的偏斜率施工，才能保證凍結(jié)管的平面位置與垂直度所產(chǎn)生的誤差在20mm以內(nèi)，可采用經(jīng)緯儀和燈光測(cè)量每個(gè)凍結(jié)孔的偏斜率是否均保持在1%以內(nèi)且不偏斜于盾尾處。

3.3.3 液氮凍結(jié)

1）制冷環(huán)節(jié) 保證冷凍體達(dá)到1150mm的標(biāo)準(zhǔn)厚度，液氮冷凍體以10cm/d的速度運(yùn)行7d。

要想保證液氮冷凍體滿足要求，就要控制好溫度和壓力，控制壓力時(shí)可借助液氮儲(chǔ)藏罐上的散熱板，控制溫度時(shí)可借助每組回路中的截止閥，如當(dāng)液氮儲(chǔ)藏罐瓶口溫度為-150～-170℃時(shí)，壓力值保持在0.10～0.15MPa，要想壓力值保持在0.05～0.10MPa，就要借助液氮儲(chǔ)藏罐上的散熱板，同時(shí)溫度控制在-50～-70℃。

為了保證各液氮管向外釋放均勻，可將液氮管兩孔銜接，并且連接管路需采用不銹鋼軟管材料，要想保護(hù)保溫管路，可借助泡沫板或棉花。如果液氮突然停止供應(yīng)，可提前準(zhǔn)備好＞20 000L容積的液氮容器為凍結(jié)期間的液氮做儲(chǔ)備。

通過(guò)計(jì)算可得出具體需要的液氮量，計(jì)算出凍土所占地體積為504m3，凍土所需要的液氮是500kg/m3，即整個(gè)凍土所需要的液氮是252 000kg。要保持凍結(jié)土體的穩(wěn)定狀態(tài)，以24h為1組，每2組約需400kg/h；要維持凍結(jié)狀態(tài)，需要的液氮量為9 600kg，將凍結(jié)時(shí)間定為10d，所需量為96t，即所需要的總量為348t。

2）液氮屬于無(wú)色無(wú)味的氣體，使用液氮時(shí)一定要考慮安全問(wèn)題，否則工作人員會(huì)因吸入液氮而窒息，所以液氮的儲(chǔ)存位置條件一定要滿足通風(fēng)并遠(yuǎn)離生活區(qū)。

3.3.4 坑內(nèi)抽水及泥沙問(wèn)題

基坑的抽水和泥沙清理工作需在液氮實(shí)際凍結(jié)7d后，并根據(jù)-100℃時(shí)的測(cè)溫孔判斷凍結(jié)壁厚度是否達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

1）處理基坑時(shí)要分成2個(gè)階段，不僅要處理基坑內(nèi)的回灌水，還要處理基坑底部的泥沙和回填水泥土袋。①第1階段 抽水時(shí)要借助大功率的潛水泵，當(dāng)抽到一定的標(biāo)高時(shí)需停止并檢查坑內(nèi)的水位，確認(rèn)水位正常后，才能繼續(xù)進(jìn)行。②第2階段 借助高壓水槍的沖洗將底部泥沙和水泥土袋清理到地面，抽凈坑內(nèi)的剩水后，用小挖機(jī)將水泥土袋等運(yùn)到地面。

2）通過(guò)承壓降水井控制水位 為了避免出現(xiàn)抽基坑內(nèi)的回灌水而導(dǎo)致坑底承壓水位突然上升，可采取分階段開啟原坑內(nèi)承壓降水井控制水位。

3.3.5 基坑內(nèi)部結(jié)構(gòu)回筑

基坑清理干凈后進(jìn)行底板鋼筋綁扎和澆筑混凝土的工作。如果混凝土強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定的50%，就不能再用液氮進(jìn)行凍結(jié)，需將液氮凍結(jié)管更換為鹽水凍結(jié)管，然后再按照施工步驟繼續(xù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)回筑。

3.3.6 對(duì)地下管線的影響

由于基坑出現(xiàn)突涌情況時(shí)會(huì)對(duì)雨水管、地表、地下墻產(chǎn)生影響，所以對(duì)三者的最大沉降及位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，三者分別在基坑突涌的前后24h內(nèi)出現(xiàn)最大沉降和位移，雨水管沉降深度達(dá)6mm，地表沉降深度達(dá)165mm，地下墻位移距離達(dá)1.8mm。雨水管、地表也會(huì)在以后的施工中出現(xiàn)單次最大距離的沉降，分別為1.2，2.1mm，地下墻單次位移距離最大值是0.5mm。

打設(shè)凍結(jié)管會(huì)對(duì)已經(jīng)完成混凝土墊層的基坑產(chǎn)生影響，而且開挖基坑和打設(shè)冰凍加固的凍結(jié)管同時(shí)進(jìn)行，在施工中應(yīng)給予足夠重視。

4 預(yù)防和控制凍土地質(zhì)災(zāi)害的措施

1）地面帷幕注漿法 為保證注漿達(dá)到應(yīng)有的強(qiáng)度及有效避免沉降變形，可在井筒外圍較松散的地面組織大面積帷幕進(jìn)行鉆孔注漿，不僅避免豎向應(yīng)力的施工，還可防止井壁出現(xiàn)縫隙。

2）在正確的時(shí)間進(jìn)行壁間注漿 因塑料軟板有滑動(dòng)效果，可減少內(nèi)壁受到來(lái)自外壁的束縛，以減少井壁縫隙的出現(xiàn)。所以，凍結(jié)井內(nèi)外壁的材料多為塑料軟板。但塑料軟板不能做到密封防水，完工后的效果較差，平鋪后表面凸凹不均，是因?yàn)閵A層注漿的時(shí)機(jī)較難把握，且注漿效果多種多樣。不僅延誤工期，還導(dǎo)致一些井筒反復(fù)注漿。對(duì)井壁夾層最科學(xué)的注漿施工時(shí)間應(yīng)在其還未解凍之前。

3）加強(qiáng)凍結(jié)井井壁封水效果 凍結(jié)井井壁因混凝土受到水化熱和溫度等因素影響出現(xiàn)水平裂隙。所以，要避免井壁出現(xiàn)水平縫隙，且封水質(zhì)量高，就要提高內(nèi)井壁混凝土的強(qiáng)度、厚度，還要提升施工工藝水平。

5 結(jié)語(yǔ)

已經(jīng)完工的風(fēng)井結(jié)構(gòu)順利通過(guò)檢驗(yàn)，檢驗(yàn)報(bào)告顯示底板沒有滲漏水現(xiàn)象，但井壁側(cè)墻仍有一些濕跡，并且沉降也保持在規(guī)定范圍之內(nèi)，說(shuō)明該漏水處理有效，值得參考。