水平冻结联络通道开挖施工技术

李健学

(中铁十九局集团轨道交通工程有限公司，北京 101300)

0 引言

随着我国经济的迅速发展，城市地下空间开发也逐渐深入，遭遇的环境越来越复杂，工程施工难度也越来越大，对地下施工技术的要求也越来越高，尤其是水平加固的要求。冻结法作为一种软弱土体加固的工法自20世纪中叶在我国开始应用，随着冻结法的不断发展，从20世纪90年代以来冻结法在我国隧道、地铁和建筑基础等领域中得到不断应用和发展。冻结加固的开挖和普通工法不同，有其特殊的一面，本文结合水平冻结联络通道的开挖施工对该问题进行了探讨。

1 工程概况

无锡地铁1号线南禅寺站—永丰路站区间隧道自南禅寺起，沿中山路向南，下穿解放南路、古运河、南洋小区至永丰路。南禅寺站—永丰路站区间设联络通道及泵站1座，联络通道底板以上位于⑥1粘土层中，集水井位于⑥2-1粉质粘土夹粉土中。由于联络通道位于两种不同土性地层，工程性能相差较大，施工设计时应考虑其过渡部位特征，以防联络通道产生不均匀沉降。⑥2-1粉质粘土夹粉土层土质均匀较差，压缩性中等，强度中等，为弱透水层～中等透水层，施工设计时应考虑漏水产生，因此，采用隧道内水平冻结加固土体，冻土帷幕见图1。

2 开挖方案

水平冻结加固的联络通道采用矿山暗挖法进行施工，从冷冻站侧开口向对侧方向暗挖。

3 开挖施工技术

3.1 开挖顺序

根据工程结构特点，联络通道开挖掘进采取分区分层方式进行，其施工顺序如图2所示。

3.2 通道施工

图1 冻结帷幕设计图（单位：mm）

图2 联络通道开挖顺序图

1)开挖。钢管片拆除后即可正式开挖。由于土体采用冻结法加固，冻土强度较高，冻结帷幕承载能力大，开挖采用全断面一次开挖，开挖步距为0.6 m。挖出的土方装入推土车，经隧道运到提升井后提至地面，再用汽车运出。开挖过程中及时进行收敛变形监测，以便及时调整支护方式和结构，并且注意冻结管的位置的施工，以防风动工具打穿冻结管，发生盐水泄露。若发生打破冻结管，应及时通知冻结站人员，关闭阀门，补焊冻结管。通道两侧底板在掘砌集水井时开挖。排水管为2根DN200不锈钢管，掘砌至排水管位置时，采用现挖沟槽敷设法，管片正确定位后，其下方用素混凝土回填。

2)临时支护。联络通道开挖后，地层中原有的应力平衡受到破坏，引起通道周围地层中的应力重新分布，这种重新分布的应力不仅使上部地层产生位移，而且会形成新的附加荷载作用在已形成的冻土帷幕上，冻土帷幕墙所承受的压力导致冻土帷幕产生蠕变，为控制变形，冻土开挖后要及时对冻结帷幕进行支护，联络通道的临时支护既维护地层稳定，确保施工安全，又作为永久支护的一部分，是支护工艺最为关键的一步。

临时支护采用型钢支架、木背板加喷射混凝土进行支护。支架间距为0.5 m，为增加支架的稳定性，相临两排支架间必须用支撑杆相互连接。集水井的临时型钢支架为矩形且上下支架用φ16圆钢吊挂，支架间距0.5 m。所有支架间冻土体全用木板背实背紧，少量空隙用水泥砂浆充填严实。通道临时支护见图3。

临时支护中预埋注浆管:集水井设12个，通道底部、直墙下部约按2.0 m间距布设。压浆管选用DN40的焊接管，顶端接管箍，并用丝堵封闭。

3)喷射混凝土。临时支架及木背板安装完毕后即喷射混凝土。由于受喷面为木质结构，不利喷射物集结，因此在施工前用金属网挂焊于金属支架上。另在金属支架适当位置焊接若干短钢筋，控制喷射混凝土厚度。喷射混凝土强度等级为C25，厚度不小于250 mm，喷射混凝土施工按GB 50086-2001锚杆喷射混凝土支护技术规范要求进行。支护层厚度为250 mm，前两次喷射厚度分别为100 mm，第三次喷射找平，在前次喷射混凝土初凝后进行下一次喷射。

图3 通道临时支护结构示意图

4)止水带施工。喇叭口部位开挖至设计尺寸，完成临时支护后，进行止水带施工。止水带沿着临时支护断面内侧直接粘到隧道管片上。

5)防水层施工。铺设防水层前对初期支护大致找平，拱墙补喷找平，底部砂浆找平，对外部的钢筋接头切除、磨平。铺设防水层时应注意防水层采用自粘式防水卷材铺贴应平整、牢固;防水卷材缝搭接长度不应小于100 mm。

6)钢筋工程。按设计和规范要求，进行钢筋加工、绑扎和焊接，钢筋搭接长度控制在10 cm，和钢管片焊接采用丁字形焊接，保证钢筋保护层厚35 mm。

7)立模。立模时净宽放大10 mm，净高放大20 mm以防下沉。严格按线立模，误差控制在±3 mm以内。模板表面刷脱模剂，模板接缝严密，接槎平整，并检查模板的垂直度、水平度、标高、钢筋保护层的厚度及结构内层尺寸。

8)浇筑施工。浇筑混凝土顺序为:两端底板、侧墙、拱顶。分层浇筑，机械振捣，振厚控制在300 mm左右，振捣器插入下层混凝土的深度应大于50 mm，但不宜过深。

3.3 集水井施工

1)开挖。通道混凝土浇筑达到拆模强度后(达到混凝土强度设计值的60%)，通道中间部分模板予以拆除，利用两端喇叭口底板形成运输平台，在其上辅以木板，以便行人和推车。集水井按线开挖至一定深度时安装钢支架。首层钢支架应和通道支护层中的金属支架焊接，钢支架之间用螺栓或焊接连接并在井帮上打入若干钢橛子，以辅托钢支架重量。挖掘采用风动工具、手镐、铁铲等，如土层稳定性较好，则边挖边架一次到底;如土层条件很差护帮很难时，则采用短段槽钢板柱超前护帮，分段到底。集水井挖掘较深时，采用滑轮编筐人工提土，开挖误差控制在20 mm以内。

2)临时支护、喷射混凝土、防水层施工。临时支护、喷射混凝土、防水层施工方法与通道施工相同。集水井临时支护详见图4。

图4 集水井支护结构示意图

3)钢筋绑扎及混凝土浇筑。通道底板和集水井钢筋混凝土同时施工，集水井底板先行浇筑，后浇筑侧墙和通道底板。

4 结语

无锡地铁1号线南禅寺站—永丰路站区间隧道联络通道采用冻结加固，矿山法施工，根据地层特点，有针对性的采取了相应的二次支护方式和全断面一次开挖方法，有效地确保了施工安全和施工质量。根据不同地层采用不同方案的施工参数是可靠的，可以为类似工程借鉴。

［1］翁家杰.井巷特殊施工［M］.北京:中国矿业大学出版社，1991.

［2］刘典基.冻结技术在地铁联络通道施工中的应用［J］.隧道建设，2004，24(2):32-35.

［3］马玉锋.地铁隧道联络通道和泵站的水平冻结施工［J］.建井技术，2000，21(3):39-41.