地铁联络通道冻结法施工关键技术.doc

地铁联络通道冻结法施工关键技术 科技信息工程技术 地铁联络遇追冻结法旋工关键技术 天津市地下铁道集团张政勃朱亚坤李超 [摘要]本文以天津地铁2号线某区间联络通道的施工为例,介绍隧道内水平冻结加固土体和矿山法开挖构筑法在复杂地质条 件下的联络通道施工中的应用,对冻结加固设计,施工技术及融沉控制等进行了论述.该工程设计与施工的成功经验对同类工程具 有一定的参考价值,可供类似工程参考. [关键词]联络通道冻结开挖施工 0.引言 地铁联络通道常用的施工方法有明挖法,管棚法,土体加固暗挖法, 顶管法,小型盾构法,土层冻结法等,它们各有其优势与不足,因不同的 工况条件有着不同程度的应用.土层冻结法因具有防水效果好,对周围 环境影响小等特点,它与矿山暗挖法相结合后被广泛用于软弱土层及 含水砂层的地下工程施工中卅. 1.工程概况 本联络通道中心线间距13.788m,所在位置的轨面高程为左一l6. 800m,右线一16.803m,由与隧道管片相接的喇叭口,水平通道和泵站构 成.构筑联络通道所在位置隧道管片为钢管片,隧道内径为5.5m,管 片厚度350mm.衬砌采用二次衬砌方式;I时支护层和永久结构层之间 设防水层,联络通道主体结构为直墙拱形钢筋混凝土结构,见图1. 施工深度范围内的地层主要为④4淤泥质粉质粘土层,⑤1粉质粘 土,⑥1粉质粘土层,⑥2粉土和7.粉质粘土层,如图2.这些土层土含 粉性土颗粒较重,在一定的水动力条件下易产生流砂和涌砂现象,含水 量高,孔隙比大,灵敏度高,颗粒较细,具较高的触,流变特征等不利施 工的地质因素,为此,拟采用隧道内水平冻结加固地层,然后用矿山法 构筑施工. 图1联络通道结构图 图2联络通道地质柱状图 2.冻结加固设计 2.1冻结孑L布置原则 冻结孔布置要能达到冻土帷幕设计厚度;开孑L位置误差不宜大于 100mm,应避开管片接缝,螺栓,主筋和钢管片肋板;冻结孔采用从两侧 对打双排冻结孑L,可以满足冻结帷幕厚度和管片交界面封水的要求【3J. 2.2冻结孔,测温孔和卸压孑L布置 联络通道冻结孑L的布置采取从左,右线隧道两侧打孑L方式进行.冻 结孔按上仰,水平,下俯三种角度布置,共布置冻结孔64个,冷冻站一 侧46个,对侧18个,其中4个穿透孔,总长度526m,最大允许间距 1.2/1.6m;测温孔布置9个,冷冻站侧布置4个,对侧布置5个,长度2～ 6m;卸压孔布置在冻结帷幕封闭区域内,左线,右线各2个,长度1～ 3m.冻结管规格为中89×8mm,测温管及卸压管规格为中38×3.5illm 一 354一 ,材料均为20#低碳钢无缝管.布置见图3. 图3冻结孔平面布置图 23冻结制冷系统 2.3.1冻结制冷设备选型 冻结需冷量:Q=1.2??d?h?q=43×lamp;Kcal/h,式中:h为冻结总长 度13.788m;d为冻结管直径O.133m;q为冻结管散热系数6.223× 10Kcal/h×m: 计算得需冷量4.3×104Kcal/h.按照设计要求,冷冻机选用 W—YSLGF300II型螺杆机组二台套,一台运转,一台备用.单台机组设 计工况制冷量为8.75×104Kcal/h,电机功率l10KW,完全满足联络通 道的制冷需求.通道盐水循环泵选用IS150—125--315型1台,流量 200m3/h,电机功率30KW;通道冷却水循环选用IS150—125--315型1 台,流量200m3/h,电机功率30KW;冷却塔选用KST-80型2台,补充新 鲜水15m3/h. 2.3.2管路设计 供液管选用中45X3.5ram钢管,采用焊接连接;盐水干管和集配液 圈选用中159×6mm无缝钢管;冷却水管选用133×4.5ram无缝钢 管;集配液圈与冻结管的连接用高压胶管,每组冻结管的进出口各装阀 门一个,以便控制流量. 2.4冻结系统及管片保温 盐水管路经试漏,清洗后用保温板或棉絮保温,保温厚度为50mm, 保温层的外面用塑料薄膜包扎;冷冻机组的蒸发器及低温管路用棉絮 保温,盐水箱和盐水干管用50mm厚的保温板或棉絮保温. 由于混凝土和钢管片相对于土层要容易散热得多,为加强冻结帷 幕与管片胶结,联络通道两侧管片表面采取保温措施,将钢管片格栅内 用素砼填充密实,然后采用PEF板保温板对冻结帷幕发展区域管片进 行隔热保温.保温范围为设计冻结壁边界外2m. 2.5极冻结与维护冻结 该联络通道冻土帷幕厚度设计如下:水平通道外围冻土帷幕有效 厚度为2m,喇叭口1.5m,冻土帷幕平均温度为lt;一lO~C. 2.5.1积极冻结 冻结系统经凋试和试运转正常后即可进入积极冻结阶段.此阶段为, 冻结帷幕的形成阶段,积极冻结期盐水温度为一28~C—.30~C,设计冻 结时间4O天,要求冻结孔单孔流量不小于5m~/h;积极冻结7天盐水温 度降至