地層凍結(jié)加固方法

PAGEPAGE1地層凍結(jié)加固方法在廣州地鐵海公區(qū)間施工中的應(yīng)用中鐵二局集團有限公司第五公司何澤剛摘要：地層凍結(jié)是軟土地基加固方法的一種，本文就廣州地鐵二號線海公區(qū)間使用地層凍結(jié)加固方法的情況，介紹凍結(jié)法在海公區(qū)間的使用過程以及凍結(jié)法的設(shè)計、施工等方面的情況。以供類似工程的設(shè)計、施工參考。前言凍結(jié)技術(shù)源于天然凍結(jié)現(xiàn)象，人類首次成功地使用人工制冷加固土壤，是在1862年英國威爾士的建筑基礎(chǔ)施工中。1880年德國工程師F.H.Poetch首先提出了人工凍結(jié)法原理，并于1883年在德國阿爾巴里煤礦成功采用凍結(jié)法建造井筒。從此，這項地層加固特殊技術(shù)被廣泛地應(yīng)用到世界許多國家的隧道、地鐵、基坑、礦井、市政及其它巖土工程建設(shè)中，成為巖土工程，尤其是地下工程施工等重要方法之一。凍結(jié)法加固層的原理，是利用人工制冷的方法，將低溫冷媒送入地層中，把要開挖體周圍的地層凍結(jié)成封閉的連續(xù)凍土墻，以抵抗地壓，并隔絕地下水和開挖體之間的聯(lián)系，然后在封閉的連續(xù)凍土墻的保護下，進行開挖和永久支護的一種特殊地層加固方法。1、凍結(jié)加固方案的確定1.1、項目及工程地質(zhì)概況廣州地鐵二號線海公區(qū)間左線隧道ZDK12+696～+740段位于廣東貿(mào)易中心大樓正門口廣場內(nèi)，且在ZDK12+735處左線線路中線(平面)距廣東貿(mào)易中心大廈東南角3.0m，隧道邊墻侵入樁基0.999m，隧道頂面距樁底為3.94m，該段隧道與廣東貿(mào)易中心大樓的相互關(guān)系詳見《ZDK12+696～+740段區(qū)間隧道與廣東貿(mào)易中心大樓相互關(guān)系圖》。而廣東貿(mào)易中心大樓為50年代末期修建的高層建筑，其樁基礎(chǔ)為無鋼筋籠的錘擊灌注摩擦樁，樁底位于中粗砂層內(nèi)。ZDK12+696～+740段穿越的地層為強～中風化粉砂質(zhì)泥巖，按隧道圍巖劃分為Ⅲ類，但隧道拱頂距透水砂層僅3.8m，透水砂層和隧道拱頂之間為不透水的粉質(zhì)粘土層，該層在隧道開挖后初期支護前極易被地下水擊穿形成隧道內(nèi)涌水涌泥，從而引起地表沉陷。而本段范圍內(nèi)地下水位在原地面以下約1.5m，地下水主要為地表水，在透水層中極易開成水力聯(lián)系，該段范圍內(nèi)的地質(zhì)情況詳見《ZDK12+696～+740段地質(zhì)縱剖面圖》。ZDK12+696～+740段區(qū)間隧道與廣東貿(mào)易中心大樓相互關(guān)系圖1.2、險情發(fā)生廣州地鐵二號線海公區(qū)間左線隧道開挖至ZDK12+698.6處時，隧道內(nèi)掌子面左側(cè)拱頂在沒有坍方發(fā)生的情況下，突然發(fā)生涌水涌泥，造成廣東貿(mào)易中心大樓正門廣場內(nèi)地表沉陷，下陷最深處達3.0m，直徑達6.0m。分析原因為該段隧道開挖后，地下水壓力擊穿了隧道拱頂?shù)牟煌杆畬?，造成突發(fā)性涌水涌泥。險情發(fā)生后，在施工現(xiàn)場采取了地表鉆孔注漿充填地表沉陷，隧道內(nèi)設(shè)止?jié){墻封閉掌子面，停止施工，及時控制了險情進一步擴大。1.3、方案比選針對該段施工的地質(zhì)情況及廣東貿(mào)易中心大樓的特殊情況，由廣州市建委及地鐵總公司組織召開了專家論證會，與會專家一致認為：①、隧道拱頂?shù)臍埛e粘土層是可塑的，在抵抗不了上部水、土壓力的情況下，很容易被擊穿；②、在粉細砂及殘積可塑粘土層中，單采用注漿不能有效固結(jié)形成止水帷幕；③、粉細砂層含水量非常飽和，并且與珠江水系相連通，一旦發(fā)生失水，極易引起地表及地面建筑場沉降；④、在隧道再次掘進前，必須對前進方向的地層進行加固處理。關(guān)于ZDK12+696～+740段的地層加固方案，與會專家共提出如下幾種方案：①、ZDK12+696～+740段隧道開挖邊線外設(shè)置攪拌樁帷幕，以隔斷地下水來源；②、在ZDK12+696～+740段隧道開挖影響范圍內(nèi)采用地表帷幕注漿，以加固松散地層和隔斷地下水；③、采用凍結(jié)法加固隧道前進方向的松散土體。幾種方案的對照詳見《ZDK12+696～+740段加固方案對照表》經(jīng)方案比選，為確保廣東貿(mào)易中心大樓的絕對安全，與會專家一致認為采用地層凍結(jié)加固法是保證區(qū)間隧道順利該不良地質(zhì)段的最好辦法。2、凍結(jié)加固方案設(shè)計凍結(jié)加固方案設(shè)計多根據(jù)經(jīng)驗參數(shù)及經(jīng)驗公式計算確定，本文僅針對本工程就凍結(jié)方案設(shè)計的步驟及原則作粗略介紹。2.1、凍結(jié)施工方案的確定由于施工完初期支護的隧道內(nèi)無水平鉆孔作業(yè)的空間，故本工程凍結(jié)施ZDK12+696～+740段加固方案對照表方案情況優(yōu)點缺點1、攪拌樁加固方案：在該段范圍內(nèi)沿隧道開挖影響范圍周邊設(shè)置兩排攪拌樁，樁徑采用Φ550mm，縱向間距為0.45m，攪拌樁終孔標高設(shè)于強風化層的頂面。共計須設(shè)置攪拌樁468根，共計8307米，預(yù)計工程造價為83萬元。投入三臺攪拌樁機，平均每臺機每天按6根計，可在25天內(nèi)完成。①、攪拌樁在軟土層中能形成有效樁徑，從而在隧道開挖范圍的頂部形成封閉的止水帷幕；②、密排的攪拌樁具有一定的抵抗側(cè)壓力能力，從而起到擋土作用；①、攪拌樁能形成有效樁徑的地層僅為強風化層的頂面以上地層；②、攪拌樁在隧道開挖范圍周邊的頂部形成了封閉的止水帷幕，但帷幕內(nèi)仍為富含水的松散地層，一旦失水仍存在地表沉陷的可能性。③、當止水帷幕內(nèi)地下水位下降時，會形成帷幕內(nèi)外水壓力差，這種壓力差一旦擊穿止水帷幕，就會造成止水帷幕失去作用，進而影響大樓安全。④、施工時需占用地面道路，對周圍環(huán)境影響較大。2、帷幕注漿方案：在該段范圍內(nèi)設(shè)置地表鉆孔注漿帷幕，注漿孔按梅花形布置，間距為1.0m，漿液擴散半徑r=1.5m，注漿終孔標高為粘土層頂面，共計須設(shè)置注漿孔473孔，共計7095米，預(yù)計工程造價為283萬元。計劃投入10臺機，平均每臺機每天按2根計算，可在22天內(nèi)完成?？稍谒淼篱_挖影響范圍內(nèi)的松散土層中形成止水帷幕，并可同時加固松散土層，提高其自穩(wěn)能力。注漿有效地層僅為粘土層頂面以上的松散地層，且在粉細砂層中注漿效果很差。隧道開挖時形成滲流、涌水通道的可能性仍然存在，不能確保大樓的安全。3、攪拌樁+鋼管+旋噴樁聯(lián)合加固方案：攪拌樁樁徑采用Φ550mm，縱向間距為0.45m，終孔標高設(shè)于強風化層頂面，共計須設(shè)置攪拌樁468根，共計8307米。在兩排攪拌樁中間加設(shè)三排排距為0.3m、縱向間距為0.45m的Φ100mm鋼管并在鋼管中灌注水泥砂漿，以增加帷幕的抗剪性能。鋼管插入到隧道開挖底面以下2.0m,全部管樁施工完成后在管樁頂部設(shè)置鋼筋混凝土圈梁。共計需設(shè)置管樁297根，共計6434m。在攪拌樁帷幕范圍內(nèi)設(shè)置旋噴樁。旋噴樁按梅花形布置，間距為1m、有效樁徑為1.0m、旋噴樁的有效樁長僅設(shè)于殘積可塑粉質(zhì)粘土層、粉細砂層中。共須設(shè)置旋噴樁312根、鉆孔總長度為5616m，有效總樁長為3120m。攪拌樁+鋼管+旋噴樁聯(lián)合加固方案預(yù)計工程造價為390萬元。預(yù)計工期可控制在30天內(nèi)。①、攪拌樁中增設(shè)鋼管管樁，增強了其抵抗側(cè)壓力的能力。②、在攪拌樁止水帷幕中設(shè)置旋噴樁可有效固結(jié)采用分層注漿不能固結(jié)的粉質(zhì)粘土層及粉細砂層，并能提高其自穩(wěn)能力。③、可彌補采用攪拌樁方案及分層注漿等的缺點。①、需占用地面道路；②、工程造價較高；4、地表凍結(jié)加固方案：通過地表鉆孔在隧道開挖拱頂形成凍土，預(yù)計工程造價160萬元；采用凍結(jié)法能在隧道開挖范圍內(nèi)形成有效的凍結(jié)層并隔斷地下水來源，其安全可靠性較高；工期較長工方案只能采用垂直鉆孔局部凍結(jié)方案，在廣東貿(mào)易中心大樓下部分采用斜孔凍結(jié)方案。凍結(jié)區(qū)域則根據(jù)區(qū)間隧道通過不良地質(zhì)段的長度確定，具體詳見《凍結(jié)鉆孔平面布置圖》。2.2、凍結(jié)加固效果由于ZDK12+696～740段區(qū)間隧所穿越的地層為強～中風化巖層，僅拱頂以上地質(zhì)條件為不良地質(zhì)，故本工程凍結(jié)方案最終效果是在要開挖隧道的拱頂及兩側(cè)形成一個能隔斷外界水力聯(lián)系，具有要求強度的支護結(jié)構(gòu)安全罩，在安全罩的保護下進行隧道開挖作業(yè)，詳見《鉆孔凍結(jié)效果圖》。2.3、主要凍結(jié)技術(shù)參數(shù)根據(jù)廣州地區(qū)氣溫的特點，設(shè)計參數(shù)取值為：A、鹽水溫度：積極期：-25—28度維護期；-20—22度B、凍結(jié)壁平均溫度：-8℃C、凍結(jié)孔偏斜要求在0.15%以內(nèi)，最大孔間距：中部1.6M；邊部1.1M；D、凍結(jié)管選用Φ127×4.5mm低碳鋼無縫鋼管。2.4、凍結(jié)壁厚度對于一個深度較大、通過多種特性不同土層的凍結(jié)井，我國通常采用如下基本步驟和方法來確定凍結(jié)壁的計算厚度。⑴、根據(jù)地質(zhì)柱狀圖，確定最深一層透水砂層的層位，并按深度用重液地壓公式計算出地壓Р值(p=0.013H,H為計算深度)，該透水砂層即為凍結(jié)壁設(shè)計的控制層。本工程的P值也可采用隧道頂垂直荷載計算公式求得，與采用重液地壓公式的計算結(jié)果非常近似；⑵、根據(jù)深度不同，結(jié)合現(xiàn)有施工經(jīng)驗和工程類比，初選一個合適的凍結(jié)壁平均溫度值，通常當深度小于200m時，平均溫度選為-7～-8℃；當深度大于200m時，且深部有厚層粘土層時，通常選用較低的平均溫度，常用-10℃的平均溫度。根據(jù)選擇的平均溫度和試驗資料或有關(guān)經(jīng)驗公式，分別求得砂土層及一些粘土層的計算強度值，這些粘土層通常稱為核算層。⑶、凍結(jié)壁厚度的初步計算。根據(jù)選定的控制砂層深度、地壓大小、該處的荒徑大小和土層的強度指標，用無限長圓筒彈性理論公式求出凍結(jié)壁的初選厚度。δ=a{[бs/(бs-AP)]1/2-1}(無限長圓筒彈性理論公式)式中δ—凍結(jié)壁理論計算厚度，m;а—筒體掘進荒半徑，m；Р—計算層位的地壓；бs—凍土的允許應(yīng)力，為保證凍結(jié)壁處于彈性狀態(tài)，бs一般取用瞬時單軸抗壓強度的1/2～1/4，砂土取小值、粘土取大值；А—系數(shù)，取決于選用強度理論，當用第三強度理論時A=2；當用第四強度理論時，A=√3；⑷、平均溫度核算。用兩種方法核算在上述初選厚度條件下，凍結(jié)壁平均溫度能否達到按⑵中選用的平均溫度值。其一是用經(jīng)驗公式(2.4.1)進行核算，同時需根據(jù)工程類比合理確定一個井邦溫度。T’=TB[1.135-0.352L1/2-0.7851/E1/3+0.266(L/E)1/2]-0.466+ηtn(2.4.1)TB—鹽水溫度，℃；L—凍結(jié)孔間距，m；E—凍結(jié)壁厚度，m;η—經(jīng)驗系數(shù)，η=0.25～0.3;tn—計算水平的井幫溫度，℃,根據(jù)要求或經(jīng)驗給出。T’—凍結(jié)壁有效厚度中的平均溫度；其二用凍土擴入荒徑厚度核算法，計算圖見《按凍土擴入荒徑厚度計算有效凍結(jié)壁平均溫度示意圖》，其公式如下：Τ=E/2E1[1-(1+(1/λ)(1-E1/E)2)·Tk式中Tk-主、界面交點處溫度，可由下式求出：Tk=Tb[0.73+(d/s)-0.55(s/E)]T凍結(jié)壁平均溫度；Tb循環(huán)鹽水溫度；E凍結(jié)壁擴展厚度E1凍結(jié)壁有效厚度△=E-E1為凍土擴展進入荒徑內(nèi)的厚度；λ=En/EY凍結(jié)壁內(nèi)外側(cè)厚度之比；d凍結(jié)管直徑；s孔間距；檢驗合格，即確定初選厚度為最終設(shè)計厚度。如核驗的平均溫度高于(2)中設(shè)定的溫度，則應(yīng)重新計算直至合格為止。上述計算是針對砂層進行的。一般用上述方法得到的凍結(jié)壁厚度在砂層中允許有較大的掘進段高和較長的暴露時間。⑸、對粘土層的凍結(jié)壁核算。在確定了砂層中凍結(jié)壁厚度后，對于粘土層的凍結(jié)壁須作安全性核算。首先是允許掘進段高的核算。此時利用如下公式檢算：δ=√3.η.ph/бs(t).K式中p—計算地壓，Mpa;h—凍結(jié)壁暴露段的高度或長度；бs(t)—與凍結(jié)壁暴露段作業(yè)時間相一致的凍土長時強度，Mpa;η—固端條件系數(shù)，0≤η≤1，具體視凍土的內(nèi)摩擦角大小，凍土擴入荒徑厚度而定；K—安全系數(shù)，根據(jù)施工工藝，地層復(fù)雜程度而定，K=1.5～1.75；根據(jù)凍土的強度指標，反求出允許的掘進段高。該段高(或長)即是凍結(jié)工程對掘進工程提出的工藝要求。第二是井邦允許位移的驗算，此時根據(jù)凍結(jié)壁允許變形條件，由如下公式求出其中允許的凍結(jié)壁井邦位移值ua，該值b/a={1+K’.(1-1/B)/(Ua/a)1/B.(AtC)1/B.(h/a)1+1/B}(B/B-1)式中K’—系數(shù)，決定于固定條件；A、B、C—蠕變試驗參數(shù)；Ua—暴露段凍結(jié)壁內(nèi)表面的允許位移值；t—暴露時間；大小是時間的函數(shù)，因此必須根據(jù)保持穩(wěn)定的允許暴露時間tp，而ua和Tp即是凍結(jié)工程對掘進施工提出的第二項工藝要求。根據(jù)上述方法，對于深部粘土層進行蠕變試驗并給出與之有關(guān)凍土長時強度計算式。對于絕大多數(shù)凍結(jié)井，深部粘土層的核算，主要是允許掘進段高的驗算并確定一個合適的暴露時間。變形的控制是通過施工監(jiān)測或觀測實現(xiàn)的。⑹、由于凍結(jié)法在廣州地鐵二號線是首次使用，且廣州地處我國南方，屬亞熱帶氣候，年平均氣溫較高，在廣州其它工程項目中亦很少采用地層凍結(jié)法，故很難取得廣州地區(qū)的凍土試驗資料和其它一些施工經(jīng)驗參數(shù)，所以本工程的凍結(jié)施工設(shè)計由中煤特殊工程公司根據(jù)其在其它地區(qū)的類似施工經(jīng)驗設(shè)計，未作土壤凍結(jié)試驗及詳細的分析計算。本工程的凍結(jié)壁厚度參數(shù)為：拱頂厚度為3.0m,側(cè)墻厚度為1.4m;凍結(jié)壁開挖長度為每循環(huán)進尺1.3m，開挖暴露時間不超過24小時。2.5、凍結(jié)孔的設(shè)置根據(jù)凍結(jié)方案確定原則目標及凍結(jié)參數(shù)設(shè)計要求，邊墻凍結(jié)孔距荒幫0.8m，拱頂部凍結(jié)孔底錐距荒幫0.5m。凍結(jié)孔排距1.33M，凍結(jié)孔開孔間距：中部排距1.4M,周邊1.0M；具體詳見《凍結(jié)孔平面布置圖》。如遇特殊情況（其他硬質(zhì)物等）鉆孔孔位可作適當調(diào)整，但最終開孔間距以控制在2.0M以內(nèi)，以斜孔布孔，終孔間距嚴格控制在1.6M以內(nèi)。2.6、凍結(jié)器結(jié)構(gòu)設(shè)計凍結(jié)孔局部凍結(jié)供冷管采用Ф127×4.5mm無縫鋼管。內(nèi)布置Ф48×4mm無縫鋼管兩根，密封焊牢，差異深度拱頂凍結(jié)孔為3.5m,側(cè)墻為8.5m，一根為凍結(jié)供液管，另一根為回液管，詳見凍結(jié)器結(jié)構(gòu)圖。2.7、需冷量根據(jù)設(shè)計的局部凍結(jié)方案。中間孔凍結(jié)深度：自底錐向上3.5M邊孔自底錐向上8.5MQ=1.2πd×n×h×qQ=1.2×π×0.127×0.75366[24×3×3.5×2×23×3.5+90×8.5+2×3.5]=427.4Mj/h2.8、凍結(jié)時間估算根據(jù)上海地鐵凍結(jié)施工經(jīng)驗，結(jié)合參數(shù)文獻，地質(zhì)特征和其它市政建設(shè)經(jīng)驗，選?。褐虚g群孔：V=35mm/d邊墻單孔：V=30mm/d交圈時間：23天凍結(jié)達設(shè)計壁厚：29天。2.9、凍結(jié)工藝系統(tǒng)設(shè)計⑴、制冷設(shè)備使用螺桿壓縮機組。該機組標準制冷能力2093.5MJ/h，耗電220KW設(shè)計蒸發(fā)溫度-33～35度，冷凝回水溫度30～33度工況制冷量大于450MJ/h⑵、冷凍站首次充氨1.5T⑶、鹽水系統(tǒng)設(shè)計鹽水溫度-25～-28度①、鹽水流量W=70m3/h②、選用IS離心泵2臺，15KW，100m3/h③、鹽水管路設(shè)計單列凍結(jié)孔串聯(lián)，再并聯(lián)供冷方式。鹽水干管選用Φ159×5m/m無縫鋼管供液。④、氯化鈣用量：G=1.2×V×332.5/75%G=30（T）⑷、冷卻水系統(tǒng)①、循環(huán)水量取自來水溫度26度冷卻水量100m3/h配備100m3/h冷卻塔補充自來水量：W=30m3/h②、采用2臺IS清水泵循環(huán)供水，15KW，100m3/h③、采用GBL—100型冷卻塔1臺用電4KW④、采用1只大水箱替代冷卻水池。3、凍結(jié)法施工3.1、凍結(jié)法施工工藝凍結(jié)孔成孔凍結(jié)孔成孔安裝凍結(jié)管積極凍結(jié)分片布設(shè)致冷供液管路隧道掘進及初期支護凍結(jié)壁厚度達設(shè)計要求安裝凍結(jié)管積極凍結(jié)分片布設(shè)致冷供液管路隧道掘進及初期支護凍結(jié)壁厚度達設(shè)計要求維護凍結(jié)維護凍結(jié)3.2、凍結(jié)成孔本工程成孔深度較淺，采用于XQ—100型地質(zhì)鉆機成孔，斜孔采用斜孔地質(zhì)鉆機成孔，凍結(jié)孔的施工技術(shù)措施如下：①、每孔開鉆前對鉆機進行穩(wěn)平找正，使起吊天輪與回轉(zhuǎn)通孔及孔位點成三點一線。并對鉆機不帶負荷試運轉(zhuǎn)三分鐘，對油路及漿液循環(huán)系統(tǒng)，進行詳細檢查是否暢通。②、備足一定數(shù)量的開孔泥漿、泥漿粘度在18～20秒。施工中如發(fā)現(xiàn)漏漿，粘度應(yīng)適當加大。③、開鉆時為確保鉆孔垂直度，探明地下是否有管線及障礙物，前5米應(yīng)輕壓慢轉(zhuǎn)，然后調(diào)整地層所需要的鉆壓及轉(zhuǎn)速。④、鉆孔一徑一次到底，鉆孔深度不能小于設(shè)計深度，也不能大于+0.5米。鉆孔到底后如不漏漿停鉆沖孔3分鐘，減少孔底沉渣、保證凍結(jié)管下放深度。⑤、下管前，管底錐要在地面先灌水試壓，試壓值不低于2Mpa，下管時應(yīng)將凍結(jié)管成垂吊式焊接，避免在接頭處彎曲。⑥、測斜：由于鉆孔太淺，鉆進中不設(shè)測點，下完管后即用燈光進行成孔測斜，劃出偏斜平面圖，以便指導(dǎo)下孔鉆進。⑦、試壓：測完斜后即時將凍結(jié)管內(nèi)灌滿清水試壓驗收，初試壓力1.0Mpa，前五分鐘降壓值不大于0.05Mpa，再持續(xù)25分鐘不降壓為合格。⑧、主鉆孔全部施工完后，立即整理資料，每發(fā)現(xiàn)終孔間距超標。必須打補孔來補救，補孔質(zhì)量要求同正孔。⑨、測溫孔施工：測溫孔施工在孔間距較大的界面上，共3個。測溫孔深度、質(zhì)量同凍結(jié)孔，但不灌水、不試壓。⑩、驗收：孔全部施工完畢后，對所有孔進行重新試壓測深，以防相鄰孔打穿，如發(fā)現(xiàn)不合格項，應(yīng)采取相應(yīng)的補救措施。3.3、致冷管道的安設(shè)凍結(jié)孔成孔后就可及時安裝凍結(jié)管，凍結(jié)管采用Φ127×4.5mm無縫鋼管，地面致冷供液管道按單排凍結(jié)孔串聯(lián)，然再采用并聯(lián)方式。詳見下圖所示，主供液管采用Φ159×5mm無縫鋼管，回液管亦采用同樣方式反向設(shè)置。致冷供液管道的安裝時須確保供液管道的密封性和隔熱性。3.4、凍結(jié)壁厚度的監(jiān)測凍結(jié)壁厚度是根據(jù)設(shè)計凍結(jié)壁的平均溫度來判定的，進而可以指導(dǎo)隧道是否達到開挖條件，而凍結(jié)壁的平均溫度可以相鄰單圈凍結(jié)孔的單圈凍結(jié)壁的溫度場交圈處的溫度來反應(yīng)。①、測溫孔的平面布置測溫孔的平面布置詳見《測溫孔平面布置圖》圖，本工程共計設(shè)置4個測溫孔。在凍結(jié)管內(nèi)分不同的高度，按地層巖石的分界面分別設(shè)置測溫點，測溫點在測溫孔內(nèi)的布置詳見《測溫孔剖面示意圖》。②、測溫孔的設(shè)置測溫孔也采用地質(zhì)鉆機成孔，并在孔內(nèi)安裝Φ127×4.5mm無縫鋼管，并在鋼管內(nèi)的不同高度設(shè)置溫度監(jiān)測點，測溫采用SY—2型測溫儀和PN結(jié)半導(dǎo)體溫度傳感器來量測。③、溫度監(jiān)測凍結(jié)施工期間對整個凍結(jié)壁的溫度發(fā)展進行了監(jiān)測，用以修正凍結(jié)致冷的各種施工參數(shù)，并按不同深度繪制溫度—時間曲線，下圖是1號測溫孔的18米深度處的溫度—時間曲線，凍結(jié)壁在溫度達0℃以前及達0℃以后，溫度下降的速率是相當快的，但在0℃附近會維持相當長的一段時間，這與地層中的水從0℃變成0℃的冰會產(chǎn)生大量的熱有關(guān)系。而在維護凍結(jié)期間，凍結(jié)壁的溫度仍然呈下降趨勢，并不會因隧道開挖散熱而失去控制。3.5、開挖條件凍結(jié)壁是否形成、能否開挖要根據(jù)測溫孔的溫度資料，去回路鹽水溫度狀況等來綜合判定，本工程凍結(jié)壁的平均溫度達到-8℃,同時去回路鹽水溫差變化較為穩(wěn)定時，即可以開挖。同時在開挖過程中，還須加強測溫孔的溫度監(jiān)測和去回路鹽水的溫度監(jiān)測，并以此來安排隧道掘進的循環(huán)進尺和掘進速度以及維護凍結(jié)期的時間。3.6、凍結(jié)后隧道施工凍結(jié)達到開挖條件后，即可開始隧道內(nèi)掘進施工，隧道開挖仍然采用短臺階法施工，臺階長度控制在5～7m，開挖循環(huán)進尺1.0m，初期支護在開挖出碴完成后立即進行，開挖暴露時間控制在12小時以內(nèi)。巖石部分仍采用微差控制爆破開挖，與正常區(qū)間隧道開挖相比，只是調(diào)整了裝藥量和炮孔深度。4、凍結(jié)法施工段噴砼施工在凍結(jié)段施工期間，廣州地區(qū)的日平均氣溫為30℃以上，噴砼采用濕噴混凝土施工，混凝土是在地面拌合，拌合后的砼成品溫度平均為40℃，而凍結(jié)法施工段的掌子面平均溫度為0～4℃，氣溫較低，需要解決砼在較高溫度下拌合，較低溫度下使用的問題。同時還須避免由于凍結(jié)低溫而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力引起砼開裂的問題。針對以上問題，對砼的配合比選擇進行了對比試驗，最后確定采取如下措施：①、增加水泥用量，以提高砼的強度保證率。②、摻入防凍劑，以提高砼的抗凍性能和提高早期強度。③、選用能適合較低溫度環(huán)境的速凝劑。凍結(jié)段的砼施工配合比如下表所示：水泥比配合比含砂率(%)坍落度(cm)8604速凝劑(%)FDN-KD防凍劑(%)0.452184.02.55、凍結(jié)施工的量測凍結(jié)施工期間，除進行了溫度監(jiān)測外，還進行了如下項目的施工監(jiān)測。5.1、地表沉降監(jiān)測在凍結(jié)施工區(qū)域內(nèi)共計設(shè)置了10個沉降觀測點，各點均顯示了在凍結(jié)期間的上漲，隧道開挖時漲沉交替，停止凍結(jié)后開始下沉降，總的沉降量在-10.57～37.40mm之間，凍結(jié)期間上漲為凍結(jié)法的凍脹引起，開挖時交替漲沉為隧道開挖引起的變形沉降和維護凍結(jié)期間的凍脹引起，但總的漲沉量不大，對隧道結(jié)構(gòu)和地面建筑物的影響均不大。5.2、建筑物沉降觀測在凍結(jié)法施工期間，在廣東貿(mào)易中心大樓共計設(shè)置了14個沉降觀測點，其中J1-1～J1-7是長期觀測點，在凍結(jié)施工前已開始觀測，最大累計沉降值為J1-1計16.30mm，充分說明凍結(jié)法對廣東貿(mào)易中心大樓起到了保護作用。建筑物的沉降觀測未發(fā)現(xiàn)有凍脹的情況。5.3、拱頂沉降拱頂下沉觀測點共計設(shè)置16個，但由于施工中其他原因影響，僅有2個點測設(shè)了完整的觀測數(shù)據(jù)，最大沉降量為1.66mm，由于循環(huán)進尺控制在1.0m內(nèi)，初期支護及時緊跟，沉降量很小。5.4、凈空收斂凈空收斂量測在凍結(jié)施工段共計設(shè)置了8個斷面，最大累計收斂值為11.89mm。5.5、隧道內(nèi)掌子面溫度監(jiān)測隧道施工期間，對掌子面的溫度進行了監(jiān)測，測得掌子面的最低溫度為0℃，為放炮后剛暴露的掌子面。開挖出碴和初期支護作業(yè)時，掌子面的溫度一般在4℃左右。6、凍脹及融沉的控制措施土層凍脹主要是土層中水結(jié)冰膨脹引起，影響凍脹因素除含水量多少外，還與凍土壓力大小、凍結(jié)速度快慢、凍結(jié)溫度高低，凍土中水量補給狀