新型冷冻排管在地铁联络通道项目中的应用
2019-12-17任思远
任思远
中铁七局集团第五工程有限公司,黑龙江哈尔滨 450000
1 传统冷冻排管的弊端
大部分联络通道采用单侧布孔(除极少数超长通道采用双侧布孔),即便是双侧布孔的通道,对侧也只是在底部打少量加强孔。由于对侧无冻结孔,且混凝土和钢管片相对于土层要容易散热得多,故影响到对侧隧道管片附近土层的冻结速度,从而影响冻结帷幕的整体稳定性和封水性。因此,我们在冻结站对侧隧道上沿冻结壁(冻结管的端部区域范围内)敷设冷冻排管,再采用PEF 保温板对冻结帷幕发展区域管片进行隔热保温,来解决这一问题。
一直以来,联络通道冻结施工单位都是采用Φ45×3mm无缝钢管制作4 ~5 排冷冻排管布置在对侧管片上,然而,经过大量的工程实践,通过以往施工过程中细致观察和仔细研究发现,这种传统的冷冻排管存在一些弊端:
(1)冷冻排管与管片的接触面小,冷量传输至管片的效率低、效果差
(2)冷冻排管只有保温隔热作用,无法确保冻结帷幕的稳定性、封水性
2 新型冷冻排管研究思路
哈尔滨地铁2 号线一期十二标项目部联合分包单位对以上问题研究、总结,抓住“增大冷冻排管与管片接触面积”这一关键,经过在施工过程中的不断尝试,成功地对冷冻排管的结构进行了革新,并在东气区间先行使用,效果很好。
随后,根据革新后的冷冻排管在使用情况,进行了二次改造,并应用于南东区间。
但是在制作、安装二次改造的冷冻排管过程中,发现其焊接和安装有难度。因此,项目部拟对冷冻排管进行三次改进,用48×48×3mm 的方形钢管代替槽钢,直接焊接在钢板上,做冷冻排管使用,准备应用于下次的联络通道冻结项目中。
3 工作原理
3.1 首次革新
传统冷冻排管采用Φ45×3mm 无缝钢管制作而成,并直接布置在对侧管片上,排管与管片之间只能是线接触,接触面积小,冷量传递差。
为了增大排管与管片的接触面积,经过研究对冷冻排管的结构进行了革新。
(1)冷冻排管使用厚度3mm、宽200mm 的钢板及5 号槽钢(高50mm、腿宽37mm、腰厚4.5mm)制作而成。即将槽钢焊接在钢板上,形成盐水循环通道,作为冷冻排管使用;然后将这种排管弯至与管片贴合(钢板与管片相接触),布置在对侧管片上。
(2)冷冻排管由4 块独立排管构成,其中上部、左侧、右侧各2 块(上部长度:外侧-7100mm、内侧-6300mm,左右两侧:外侧-6655mm、内侧-6055mm,具体尺寸根据隧道管片的大小及通道的大小来确定),各独立排管之间用胶管连接。
3.2 二次改造
冷冻排管分内、外两排布置,两排的中心距为600mm,即内外排管之间存在400mm 的间距,而冻结孔终孔位置基本在这400mm 的间距之内。虽然通过冻结管周围冻土的发展以及冷冻排管向管片内形成冻土的发展,能够使两部分冻结壁交接形成封闭的冻结帷幕,但是其胶结效果很难确保,故项目部对冷冻排管的结构进行了二次改造。
(1)冷冻排管使用厚度3mm、宽600mm 的钢板及5 号槽钢(高50mm、腿宽37mm、腰厚4.5mm)制作而成,在钢板上并列对称焊接两排槽钢,其间距为200mm。然后将这种并列焊接两排槽钢的钢板弯至与管片贴合(钢板与管片相接触),布置在对侧管片上。
(2)考虑到排管较重,安装存在困难,故将冷冻排管划分为12 块(冷冻排管的数量可根据隧道管片大小和通道大小确定)独立排管,其中左右各4 块(3 块弧长为1300mm、1 块弧长为1500mm)、上部4 块(长度均为1700mm),各独立排管之间用胶管连接。
3.3 拟进行三次改进
为减少冷冻排管的焊接工作量,降低安装难度。项目部拟对冷冻排管进行三次改进,用48×48×3mm 的方形钢管代替槽钢,直接焊接在钢板上,然后将这种冷冻排管弯至与管片贴合(钢板与管片相接触),布置在对侧管片上。
4 结语
冷冻排管使用钢板及槽钢制作而成,增大了其与管片的接触面积、提高冷量传输效率,确保冷冻排管的冷量能够传递至管片内土层中,形成冻土并与冻结管末端的冻结壁胶结,形成封闭的冻结帷幕,确保其稳定性和封水性。