趙恩旺

（中鐵十一局集團(tuán)城市軌道工程有限公司，武漢430000）

1 引言

本研究將沈陽(yáng)站與云峰北街之間的聯(lián)絡(luò)通道與泵站合建在一起，總長(zhǎng)度為6.0m，總寬度為2.0m，聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)部高度為2.5m。其中直墻部分的高度為2.2m，由于聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)部的寬度為1.5m，因此，需要預(yù)留出一部分空間安裝排水泵站，容積30m3。此聯(lián)絡(luò)通道在施工過(guò)程中采用冷凍法施工，并且將復(fù)合式襯砌與礦山暗挖方式相結(jié)合，可以為初期支護(hù)作業(yè)的質(zhì)量與效率提供一定的保障。

2 冷凍法聯(lián)絡(luò)通道施工概述

2.1 冷凍法聯(lián)絡(luò)通道施工及技術(shù)要點(diǎn)

本次聯(lián)絡(luò)通道的施工過(guò)程采取左線隧道單側(cè)打孔方式，并且將水平、上仰以及下俯3 種打孔方式相結(jié)合，控制開(kāi)孔位置之間的距離為100mm，在打孔過(guò)程中，需要避開(kāi)聯(lián)絡(luò)通道的螺栓、接縫以及鋼筋，從而對(duì)聯(lián)絡(luò)通道的穩(wěn)定性提供保障。此外，將凍結(jié)孔之間的偏斜誤差設(shè)定為150mm 以內(nèi)，并且保證凍結(jié)管接頭抗拉強(qiáng)度不低于母管的75%。

在布置測(cè)溫孔時(shí)，數(shù)量應(yīng)在6 孔以上，盡量保證在冰凍效果薄弱的區(qū)域進(jìn)行開(kāi)孔，以便于對(duì)聯(lián)絡(luò)通道的溫度進(jìn)行測(cè)量，降低開(kāi)孔難度。對(duì)測(cè)溫管進(jìn)行選擇時(shí)，對(duì)于深孔，選擇型號(hào)為準(zhǔn)89mm伊8mm 的測(cè)溫管；對(duì)于淺孔，選擇型號(hào)為準(zhǔn)32mm伊4mm的測(cè)溫管，并且保證測(cè)溫管之間的密閉性，保證管內(nèi)不能漏水。

布置泄壓孔時(shí)，應(yīng)保證每塊凍結(jié)帷幕周?chē)嬖? 個(gè)以上泄壓孔，保證左線與右線各2 個(gè)，并且在卸壓孔處安裝相應(yīng)的壓力表，以對(duì)聯(lián)絡(luò)通道冷凍區(qū)域內(nèi)部情況進(jìn)行準(zhǔn)確掌握，從而及時(shí)釋放冷凍過(guò)程中形成的膨脹力，選擇型號(hào)為準(zhǔn)32mm伊4mm的泄壓管進(jìn)行作業(yè)，并且保證凍結(jié)帷幕之間的壓力能夠被有效引導(dǎo)到外界。

最后，針對(duì)冷凍孔密封裝置進(jìn)行布置，選擇鉆具型號(hào)為準(zhǔn)89mm伊80mm 的凍結(jié)管作為鉆洞桿，在作業(yè)過(guò)程中還要用燈光測(cè)斜儀器對(duì)實(shí)際作業(yè)情況進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督，如果發(fā)現(xiàn)傾斜現(xiàn)象，要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。在凍結(jié)管達(dá)到預(yù)期深度時(shí)，還要利用單向閥進(jìn)行連接，并且針對(duì)聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)部的壓力情況進(jìn)行測(cè)試，盡量將其內(nèi)部壓力控制為0.8MPa，并且保證15min 內(nèi)的壓力值處于穩(wěn)定狀態(tài)下，則說(shuō)明聯(lián)絡(luò)通道冰凍作業(yè)符合預(yù)期目標(biāo)，最后，利用套管絲對(duì)凍結(jié)管之間進(jìn)行連接，保證緊密貼合后采用電弧焊進(jìn)行焊接，在焊接完畢后還要對(duì)焊接強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試[1]。

2.2 凍結(jié)方式的設(shè)計(jì)及凍結(jié)技術(shù)

此施工環(huán)節(jié)需要針對(duì)冷凍機(jī)的型號(hào)與冷量進(jìn)行計(jì)算，凍結(jié)需冷量的具體計(jì)算公式為：

式中，h為聯(lián)絡(luò)線的施工長(zhǎng)度；d為凍結(jié)管路的直徑；q為冷接管的實(shí)際散熱系數(shù)。根據(jù)本工程的實(shí)際情況，最終選擇效率高、無(wú)污染、質(zhì)量輕、體積小且安裝便捷的冷凍機(jī)型WYSLGF300。冷凍管路與冷凍機(jī)用法蘭連接，并且在相關(guān)閥門(mén)區(qū)域裝置壓力表與溫度測(cè)試儀，以準(zhǔn)確檢測(cè)機(jī)械施工過(guò)程中的環(huán)境情況。此外，采用保溫厚度為50mm 的保溫板進(jìn)行保溫，并利用PEF 保護(hù)板對(duì)聯(lián)絡(luò)通道兩側(cè)的管片進(jìn)行隔絕，保證聯(lián)絡(luò)通道的內(nèi)部的溫度與外界完全隔絕。

采用凍結(jié)技術(shù)進(jìn)行施工時(shí)，要充分發(fā)揮機(jī)械的作用，以加快凍土速度，凍結(jié)鹽水溫度一般控制在25～28益，還要對(duì)鹽水溫度進(jìn)行定時(shí)測(cè)量，從而準(zhǔn)確推導(dǎo)聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)部的施工情況與溫度。鹽水處于冷凍狀態(tài)時(shí)，還要對(duì)其溫度進(jìn)行合理監(jiān)測(cè)，直到溫度下降至-30～-28益時(shí)才能開(kāi)展下一冰凍環(huán)節(jié)，并且將冰凍時(shí)間盡量控制在35～40d。維護(hù)凍結(jié)完畢后，需要針對(duì)聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)部的氣溫進(jìn)行調(diào)整，首先，需要對(duì)冰凍系數(shù)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，將維護(hù)凍結(jié)期的溫度控制在約-28益，以保證施工前期與施工后期的溫度差為0益，為主體結(jié)構(gòu)的施工提供助力。

3 冷凍法聯(lián)絡(luò)通道施工的風(fēng)險(xiǎn)因素

3.1 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)估

對(duì)聯(lián)絡(luò)通道的施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，需要綜合考慮整個(gè)工程的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、埋深、水質(zhì)條件和周邊的環(huán)境等因素，而后按照不同的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類(lèi)，得出風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)分解

根據(jù)每一個(gè)施工階段的特點(diǎn)對(duì)聯(lián)絡(luò)通道的施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行詳細(xì)的分析，如表1 所示。

表1 聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險(xiǎn)分解

4 冷凍法聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)對(duì)建議

4.1 鉆孔階段

在地下水較為充盈的情況下進(jìn)行鉆孔，會(huì)因地層壓力導(dǎo)致水砂從管片和鉆桿之間滲透出來(lái)，從而引發(fā)涌沙或者涌水事故，所以，鉆孔需要采取二次工藝進(jìn)行。

4.2 冷凍階段

冷凍設(shè)備安裝完成后，需要進(jìn)行一定的調(diào)試和運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要隨時(shí)針對(duì)壓力和溫度的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，促使各個(gè)機(jī)組在規(guī)定的流程和設(shè)備要求下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，且凍結(jié)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常后就可以進(jìn)入積極凍結(jié)期中。凍結(jié)期階段會(huì)存在以下幾種風(fēng)險(xiǎn)：（1）鹽水滲漏包括：主干管滲漏、冷凍管滲漏。一般發(fā)生主干管滲漏將煙嘴循環(huán)停止，修復(fù)后再進(jìn)行冷凍即可，但是冷凍管發(fā)生滲漏就會(huì)促使地層的含鹽量不斷升高，對(duì)冷凍效果產(chǎn)生影響。造成冷凍管發(fā)生滲漏的原因是接縫質(zhì)量不合格或者土層凍脹不均勻?qū)е吕鋬龉芰芽p，因此，應(yīng)采取相應(yīng)的對(duì)策。（2）冷凍的效果無(wú)法達(dá)到預(yù)期的要求。采用聯(lián)絡(luò)通道冷凍法時(shí)，要求開(kāi)挖區(qū)的外圍的凍結(jié)孔的布置圈中的凍結(jié)壁應(yīng)與隧道管片的交界面凍結(jié)壁的溫度維持在-5益，其余部位的凍結(jié)壁溫度則應(yīng)臆-10益，并在凍結(jié)壁上安裝測(cè)溫孔，這樣就可以根據(jù)測(cè)量的溫度對(duì)凍結(jié)壁的效果進(jìn)行判斷。

4.3 開(kāi)挖與結(jié)構(gòu)澆筑階段

4.3.1 被迫停止冷凍

挖聯(lián)絡(luò)通道時(shí)，有可能出現(xiàn)冷凍設(shè)備故障或者停電等現(xiàn)象，如果凍結(jié)暫停的時(shí)間較長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致凍結(jié)壁的溫度持續(xù)上升，凍土也會(huì)逐漸融化，從而給工程帶來(lái)一定的風(fēng)險(xiǎn)。所以，應(yīng)采取相應(yīng)的措施，施工前，對(duì)所有的設(shè)備進(jìn)行檢查，包括備用設(shè)備。

4.3.2 凍結(jié)帷幕出現(xiàn)透水事故

在施工現(xiàn)場(chǎng)一旦發(fā)生透水現(xiàn)象，應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急對(duì)策，用提前準(zhǔn)備好的石料將挖掘區(qū)域填滿并將安全防護(hù)門(mén)及時(shí)關(guān)閉。關(guān)閉之后應(yīng)迅速將螺旋擰緊，在利用事前預(yù)留的閥門(mén)向透水區(qū)域充氣以平衡土與水之間的壓力，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地表以及周?chē)沫h(huán)境，當(dāng)壓力值區(qū)域正常后，再將閥門(mén)關(guān)閉，打壓停止。

4.4 孔洞封堵階段

為了有效避免凍結(jié)壁融化從地下水的縫隙中滲出，應(yīng)在主體結(jié)構(gòu)澆筑后，妥善處理注漿孔、凍結(jié)孔以及排水管。首先，注漿前，關(guān)口應(yīng)一直為密封狀態(tài)；其次，排水管應(yīng)選用不銹鋼材質(zhì)，并且與隧道的管片進(jìn)行嚴(yán)密的焊接；最后，填充凍結(jié)孔，將預(yù)留的注漿孔密實(shí)填充，而后再焊接鋼板進(jìn)行封堵。

5 結(jié)語(yǔ)

鉆孔的精準(zhǔn)程度會(huì)在一定程度上影響冷凍的成效，而冷凍效果又直接影響挖掘的安全性，挖掘時(shí)的質(zhì)量可以決定孔洞是否水出現(xiàn)滲漏水的現(xiàn)象。所以，對(duì)冷凍法聯(lián)絡(luò)通道的施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析研究，能夠有效指導(dǎo)施工，降低風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生率。