地铁联络通道冻结法关键工序施工技术

李睿 （天津市地下铁道集团有限公司 天津300051）

0 引言

冻结法施工技术在国际上被广泛应用于城市建设和煤矿建设，同时目前还被应用在城市地铁工程施工中。根据地铁工程特点，冻结法多用于地铁联络通道、盾构洞门加固等工程部位。本文以天津地铁2号线翠阜新村站～沙柳路站联络通道冻结施工为例，重点阐述了冻结法施工关键工序的施工技术措施。

1 工程概况

翠阜新村站～沙柳路站地下区间隧道从翠阜新村站开始，沿卫国道至沙柳路站。区段内设两座区间联络通道。其中1#联络通道处地面标高约为2.2 m，左、右线隧道中心标高分别为-15.171 m、-15.170 m，2#联络通道处地面标高约为2.10 m，联络通道与左、右线隧道中心相交的里程分别为DK18+040.410、DK18+037.220，联络通道由与隧道钢管片相接的喇叭口、水平通道和泵站构成。

2 关键工序施工技术

2.1 地层冻胀和融沉防治技术

在冻土帷幕及附近未冻土中设泄压孔，通过释放泥水卸压消散冻胀力。最大冻胀力控制在0.4 MPa以下。采取快速冻结，以减小冻胀量，同时也有利于冻融时的土体收缩。冻土帷幕解冻时有少量收缩，从而使地层产生融沉。为了消除地层融沉引起的地面沉降，在隧道和旁通道衬砌上预留注浆管，采取跟踪注浆的方法加以补偿。实时监测施工过程中地表、管线、建筑物和隧道结构的变形，分析、预计施工对地面建筑物可能产生的最终影响，为调整、确定冻结施工参数提供可靠依据。如地面有条件，融沉注浆时视地面沉降情况可采取地面注浆的方式，以提高控制地层沉降的效果。

2.2 保证冻土帷幕质量的技术措施

2.2.1 在冻土帷幕设计时，选择比较安全的平面弹性计算模型，并取较大的安全储备，确保冻土帷幕强度和稳定性。

2.2.2 合理布置冻结孔，严格控制冻结孔开挖区外围的冻结孔间距。在旁通道顶部设三排冻结孔，以加大冻土帷幕拱部厚度，并使旁通道顶部的一排冻结孔穿越对面隧道顶部管片，确保冻土帷幕拱部与隧道管片间有足够大的接触面积。集水井位置用“V”字形布孔方式（见图1），即在两条隧道内布置冻结孔，以消除过去集水井开挖时割除冻结管带来的风险。

2.2.3 在与冻土帷幕交接的隧道管片内侧敷设冷冻排管和保温层，以确保冻土帷幕不存在影响安全的薄弱环节。除按常规对冻结管路做好保温工作，对靠近冻土帷幕附近的隧道管片表面必须加强保温。保温采用现场喷涂聚胺脂发泡材料或挂聚苯乙烯保温板，其隔热性和密闭性好，并且阻燃。同时，尽可能减少隧道内空气对流，尤其是不能直吹冻土帷幕和与之接触的隧道管片。

图1 集水井冻结孔布置方式

2.2.4 加强对冻结过程的检测和控制。通过检测和控制各个冻结孔的盐水流量和盐水温度，使冻土帷幕快速均匀发展。在施工过程中，密切监测冻土帷幕温度、支护层温度和变形、冻土帷幕内孔隙水压和地面及隧道变形等，并根据监测结果判断冻土帷幕质量是否满足设计要求。必要时可以通过调整冻结时间、冻结盐水温度和盐水流量加以控制。

2.2.5 为了保证施工安全性，预防冷冻机组停机，将采取以下措施：选用可靠的冻结施工机械；加强偶然停冻时的冻土帷幕监测，采用双回路供电。

2.3 开挖和构筑技术措施

2.3.1 开挖前对旁通道两侧隧道管片采用预应力支撑加固。支撑方式为：在洞口两侧的管片接缝处各设一榀支架，每榀支架设7个支撑点，支撑在隧道四周，并根据隧道变形用千斤顶给各支撑点施加预应力，参见图2。同时对钢管片接缝进行焊接。

2.3.2 设计采用强度与刚度较大的20#工字钢+20#槽钢+喷射混凝土临时支护结构，根据冻土帷幕稳定性监测情况，可以调整支护步距并增加内支撑，采取随掘随支的作业方式，以控制冻土帷幕变形。

图2 隧道预应力支撑结构示意图

2.3.3 采取分步开挖，先开挖水平通道，然后扩大喇叭口，施工完水平通道和喇叭口结构层后再挖集水井。

2.3.4 在开挖工程中对冻土帷幕表面温度和收敛进行量测，根据测量结果调整开挖步距及支护强度，以避免因冻土帷幕变形过大而引起冻结管断裂的问题。要求冻土帷幕暴露面长度不大于1 m，暴露时间不大于12 h，暴露面位移不大于20 mm。

2.3.5 开挖后及时对冻土帷幕进行保温。方法是在暴露的冻土帷幕表面敷设保温板，在钢支撑外侧加木背板。

2.3.6 在整个施工过程中，严密监测地面建筑物和隧道变形，确保地面建筑和隧道安全。

3 结束语

在城市地铁建设施工中，冻结法工艺目前已广泛应用。在市区进行冻结法施工除考虑冻土帷幕稳定性、开挖安全外，冻结法引起的施工区域冻胀、融沉对邻近的地铁隧道、地下管线、地上建构筑物的影响也是施工的重点控制内容。在整个冻结法施工期间应严格按照专项方案进行施工，并在施工全过程中做好监测工作，根据监测情况，及时调整施工各项技术参数，保证施工区域及周边环境安全。■