應(yīng)用凍結(jié)法加固地鐵工程的布局施工

應(yīng)用凍結(jié)法加固地鐵工程的結(jié)構(gòu)施工研究摘要：主要介紹了上海地鐵明珠線xx站-xx路站區(qū)間隧道聯(lián)絡(luò)通道、泵站采用水平凍結(jié)加固情況下，隧道支護(hù)及結(jié)構(gòu)施工過程，分析了隧道內(nèi)礦山法施工旁通道對地表及隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響及解決措施，指出了礦山法施工技術(shù)在市政及地鐵工程施工中的技術(shù)可行性。關(guān)鍵詞：水平凍結(jié)；隧道支護(hù)；結(jié)構(gòu)施工1、前言由于受城市地面道路、建筑和地下管線的影響，在地鐵隧道施工中，傳統(tǒng)的明挖施工技術(shù)受到挑戰(zhàn)，而隧道暗挖施工技術(shù)，因其很少占用地面施工場地、無環(huán)境污染、施工安全性高等優(yōu)勢，在北京、廣州、上海等城市地鐵施工中得到推廣應(yīng)用。2002年6月至11月上海地鐵明珠線xx站-xx路站區(qū)間隧道聯(lián)絡(luò)通道、泵站工程采用全斷面水平凍結(jié)法加固、礦山法開挖支護(hù)施工順利完成。2、概述2.1工程內(nèi)容上海地鐵明珠線二期xx站—xx路站區(qū)間隧道旁通道及泵站（以下簡稱旁通道）位于兩站區(qū)間隧道中部。旁通道由與左右線隧道正交的水平通道及通道中部的集水井組成（圖1）。按設(shè)計，旁通道位置上、下行線隧道的中心標(biāo)高分別為-15.007m和-15.806m，上、下行線隧道中心線間距13481.9mm。通道為直墻圓弧拱結(jié)構(gòu)，集水井為矩形結(jié)構(gòu)，通道和集水井均采用兩次襯砌，其中初襯厚度為200mm，通道墻、拱和集水井內(nèi)襯厚度為400mm，通道底板和通道與隧道連接處（喇叭口）內(nèi)襯厚度為1000mm.通道的開挖輪廓高約4.23m，寬3.2m，局部（喇叭口處）高4.83m，寬4.4m；泵站開挖輪廓長4.2m，寬3.2m，深2.2m。2.2工程地質(zhì)條件旁通道位置地面標(biāo)高為4m左右，隧道上覆土層厚度按19m考慮。根據(jù)附近地層情況，旁通道施工范圍內(nèi)土層主要按灰色淤泥質(zhì)粘土、灰色粘土和灰色粉質(zhì)粘土考慮，具有孔隙比大、含水豐富、承載力低、容易壓縮和在動力作用下易流變的特點，開挖后天然土體本身難以自穩(wěn)。2.3工程難點①地質(zhì)條件差，淤泥質(zhì)粘土承載力低，含水率高，易流變；②在盾構(gòu)區(qū)間隧道內(nèi)施工，施工點距區(qū)間隧道兩端車站均有1km左右的距離，施工場地狹??；③工程地處浦東新區(qū)東方路，通道上方地面為一棟二層樓的超市，通道開挖引起的地表沉降量必須嚴(yán)格控制，不能超過30mm。因此，在該地層內(nèi)開挖構(gòu)筑旁通道，需要先對施工影響范圍內(nèi)的土體進(jìn)行穩(wěn)妥、可靠的加固處理。經(jīng)反復(fù)論證決定采用水平凍結(jié)法加固。該工法具有安全性好，不污染環(huán)境等優(yōu)點。因此本工程設(shè)計包括旁通道周圍土層的凍結(jié)加固和開挖構(gòu)筑施工兩部分內(nèi)容。設(shè)計地層凍結(jié)加固體積約為2100m3，挖掘土方和澆注混凝土體積分別為220m3和120m3.采用這種加固方法就要求旁通道及泵站結(jié)構(gòu)施工中的開挖工藝、支護(hù)參數(shù)等與之相適應(yīng)。3、施工方法與施工工序根據(jù)上述施工條件，并結(jié)合上海地鐵二號線旁通道施工經(jīng)驗，擬采用“隧道內(nèi)水平凍結(jié)加固土體，隧道內(nèi)開挖構(gòu)筑”的全隧道內(nèi)施工方案。即：在隧道內(nèi)采用凍結(jié)法加固地層，使旁通道外圍土體凍結(jié)，形成強度高、封閉性好的凍土帷幕，然后在凍土帷幕中采用礦山法進(jìn)行通道及泵站的開挖構(gòu)筑施工。水平地層加固和開挖構(gòu)筑的主要施工工序：施工準(zhǔn)備→隧道管片開孔和安裝孔口管→凍結(jié)孔鉆進(jìn)，安裝凍結(jié)器與冷板，同時安裝凍結(jié)制冷系統(tǒng)→安裝凍結(jié)鹽水系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)→凍結(jié)運轉(zhuǎn)，同時進(jìn)行隧道支撐→探孔試挖，拆鋼管片→通道掘進(jìn)與初襯→通道防水層施工與內(nèi)襯→泵站開挖與初襯→泵站防水層施工與內(nèi)襯→停止凍結(jié)，封孔→壁后充填注漿。凍結(jié)孔施工和旁通道初襯施工為本工程的關(guān)鍵工序，防水層和旁通道內(nèi)襯施工為特殊工序。4、聯(lián)絡(luò)通道臨時支護(hù)參數(shù)鍛由敘于凍土遺具有明軋顯的蠕氣變特性秧，特別棵是粘性總土層，蘭這種特唯征更加狐明顯，者隨著旁噴通道的防掘進(jìn)施所工，凍兔結(jié)壁被質(zhì)暴露在虛空氣中巴，凍土忘的蠕變棒隨時間貞的延長刃而增加剪。為控杯制凍結(jié)兄壁的變耍形，要確對凍結(jié)嫌壁采取提有效的匠臨時支摟護(hù)，以仙免凍結(jié)扔壁變形騎破壞。機(jī)將跑旁通道用的支護(hù)考結(jié)構(gòu)簡雅化成由旨三段簡供支梁組坊成的一盾個半封循閉結(jié)構(gòu)獄。由于餓拱頂部唱分的凍赤結(jié)壁較怨厚，凍嫩結(jié)壁變作形較小從，作用肆在支架丈上的荷往載主要袖作用在弦支架兩爸側(cè)的柱提腿上。猶假設(shè)作絞用在支君架腿上拍的載荷蔽為均布磚荷載，另最大彎三距發(fā)生牲在柱腿餐中部，摧根據(jù)變社形協(xié)調(diào)婦條件，與柱腿中五部的撓川度兆f暖同凍結(jié)錯井壁的祝允許變燒形相等左，即：形柄自ua=罩f=5遺qL4巖/38弄1E虹I任換首（椒1午）路式極中攏：顛u這a往為凍結(jié)悼壁的變竭形量醉；房E亂為支架供的材料育彈性模粒量充；曾I霸為支架牧慣性矩組；社L敗為支架轟柱腿的宿長度墻；擺q妖為作用砍在支架務(wù)腿上的臨均布荷抱載抗，刺q濃值可根般據(jù)泛式益ua嘩=周（籮1+鳥u沸）涼（都p-p制i棋）彈a/盲A尚（慢t墨×負(fù)τ下）確定雄。棗式歲中桃：懶τ航為凍土測的側(cè)壓豎力系數(shù)瘋；套A錘為凍土木的彈性叫模量到；洽p佳為作用賠在凍土叨外側(cè)的似壓力報；祝p耍i遞為支架昏對凍土壘壁的反課力發(fā)；凍a花為旁通秧道寬度鑒的一半濱；瓜t愈為凍結(jié)富壁的溫缸度系數(shù)緩；森u挪為支架誼的間距道。五已曲知蔽ua=慰2cm唱=0.寧02某m殲，乏u=1緣/2=脹0.劇5賊，俯A=4吉0MP鼻a邁，慘p=2舞0×1即.8×陸104憑=3.移6×1路05P閱a三；堂a=1梳.7m酷梢Pi=擴(kuò)P-A驅(qū).U連a醒（教t卸×淋τ敢）叢/庫α豐（功1+賠u矩）題=4.虹6×1磨04P巖a很設(shè)支架圓的排間若距超為祥0.5框m假，則每崖個支架漿上的荷涌載領(lǐng)為賭q=p乳i/2臨=2.忍3×1魂04P事a衰由旅式固(1賣)情得欺業(yè)濕I=5磨qL4害/38短1Ua探E斯舍稼L=3葛.8處m尚，垂q=2驚.3×脫104映P傾a滅，綱E=2愧.1×拿105稿MP紡a堅，很Ua=訓(xùn)0.0素2踢m姻代入上輪式得栽：篇I=1娛498快cm監(jiān)4郵根據(jù)工球字鋼的兼轉(zhuǎn)動慣條量可弊知匪I16垂=11末30c牧m4箏I18筍=16雨60c尚m4>停149斑8cm駕4計故逝選出用求1廚8斑號工字運鋼作為葉支架的弄支護(hù)材發(fā)料，考優(yōu)慮到支職架的剛勸度及穩(wěn)絡(luò)定性，千每個支螺架加有和中梁及掛底梁。級友防5乘、旁通豬道開挖粗構(gòu)筑工半藝事旁帥通道的雄開挖從鍵占用隧架道一側(cè)演向另外牲一側(cè)隧蘋道進(jìn)行定水平暗風(fēng)挖，根喉據(jù)凍土買的發(fā)展妙規(guī)律，雨同時考顧慮工期倆、隧道悅占用時檔間等因內(nèi)素，旁菊通道的定開挖構(gòu)吹筑施工愧應(yīng)盡量款同凍結(jié)抄孔施工幣占用同賭側(cè)隧道蝴。旁通創(chuàng)道的開裝挖構(gòu)筑從在一個唐完全封鵲閉的凍假土帷幕閣內(nèi)進(jìn)行時，凍土有帷幕為躺一個底僵部較厚近的直墻津圓拱形碗，凍土迅墻設(shè)計球厚漫度源1.2懼m村，凍土亭強族度朽4充～負(fù)6MP朋a雅，旁通概道及泵拖站的施蠟工采取疏全斷面瘋開挖。里在戴打開鋼德管片前期應(yīng)對各珍種量測樸資料及細(xì)測溫孔全中測得僑的凍結(jié)轉(zhuǎn)壁發(fā)展熊情況、買凍結(jié)時殃間等進(jìn)勁行綜合銳分析，沈當(dāng)分析梢結(jié)果同慚設(shè)計基若本相符艇時，即密可進(jìn)行綱試開挖先。由于御凍土強稻度較高漫，凍結(jié)惑壁本身遠(yuǎn)起著臨夸時支承儲作用，坐開挖過積程中為野避免凍趟結(jié)壁暴豪露后產(chǎn)彩生蠕變捷，造成頭凍結(jié)管岡斷裂，甲在掘進(jìn)收過程中虎要及時抖對凍結(jié)珠壁進(jìn)行仔臨時支腳護(hù)，并腹對凍結(jié)畢壁及時夢封閉，歇減少冷涉量損失延。旁通參道的開先挖構(gòu)筑恥要充分壯利用凍唯土的強粉度特點置，經(jīng)過是科學(xué)施遠(yuǎn)工，嚴(yán)脂格管理瘡，將加慮固地層摘自身的貝穩(wěn)定性膀與合理昂的臨時按支護(hù)有俊機(jī)的結(jié)伙合起來轟，控制靜開挖步績距，加贈強工程范監(jiān)測貼，樓殃將整個割通道的泳開挖及爆臨時支愧護(hù)完成浮之后，定一次進(jìn)決行防水烘層和結(jié)席構(gòu)混凝阻土澆筑彼施工。嚴(yán)這樣不屢僅簡化繭了旁通縮道及泵竄站開挖旬構(gòu)筑施授工工藝躍，縮短駕了工期綁，加快蠶了施工局速度，奪而且提洞高了工炸程質(zhì)量甘。率渣腿6牌、上海揮軌道交狼通綢明鳥珠線二宗期瞧x侍x沿站辮-x帆x嗓路站區(qū)江間隧道撐旁通道盼及泵站脫施工情儲況上海偏軌道交此通明珠方線二叢期借x營x秀站攜-x玉x兵路站區(qū)秘間隧道蔥旁通道盼及泵站愁開挖構(gòu)圖筑工作姓自額200按2閃年燦1傍0些月應(yīng)6偏日開始盲施工糖，避1嚷0巧月膛1展1轎日旁通褲道部分誤采用礦始山法開麗挖挖通工，昨1粥1時月學(xué)1惡7帶日整個檢旁通道略及泵房插結(jié)構(gòu)施周工完畢顛。監(jiān)測吊結(jié)果顯慧示地表肉最大沉倒降量撲為鹽16m釣m回，隧道欣內(nèi)管片計最大沉振降量厘為歉6mm劇.珍這說明饒采用凍震結(jié)法加擁固的情屋況下，禁用礦山攤法開挖急地鐵旁侄通道對托周邊環(huán)巧境的影企響完全搞處在安米全范圍鬼內(nèi)。該悟旁通道葬工程的潛成功實拴施，為磁上海市諒區(qū)建筑追物下地螞鐵隧道艙施工及榨過江隧飽道施工泡積累了汪有益的懼經(jīng)驗，貨是凍結(jié)監(jiān)法加固截地層礦波山法開免挖在市塔政工程醋中的一尚次成