饱和粉砂地层中地铁车站交叉穿越冻结法施工技术参考文本
地铁隧道联络通道工程地层冻结法施工技术

地铁隧道联络通道工程地层冻结法施工技术发布时间:2023-02-01T03:27:42.754Z 来源:《工程管理前沿》2022年第18期作者:张松[导读] 目前,我国的地铁工程已经进入了加速阶段,许多线路正在施工,一些大的工程正在进行,张松中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司江苏省无锡市 214000摘要:目前,我国的地铁工程已经进入了加速阶段,许多线路正在施工,一些大的工程正在进行,已经有30多个城市已经建成。
跨线隧道施工是地铁隧道建设中的一个关键环节,也是一个危险累积期。
合理的冻结方案对确保项目的安全运行至关重要,通过实际应用,证明了冻结法是一种有效、安全可靠的方法。
传统的跨槽孔冻结技术在设计、施工方面较为成熟,但在特殊环境、承压含水层、特殊环境等条件下,仍然存在一些技术问题。
因此,本文就地铁隧道联络通道工程地层冻结法施工技术展开了详细的论述。
关键词:地铁隧道;联络通道;冻结法1.冻结法施工技术的原理冻结技术在地层加固中得到了广泛的应用。
以人工制冷技术为主,建立了低温管路系统。
利用低温制冷剂的循环系统,将制冷能力持续传输至地表,从而将土壤含水量降至零点以下,从而实现冻结。
在此基础上,通过冰的黏结作用,将土壤固化为不渗透的整体结构,从而提高土壤的强度、稳定性和不渗透性,从而在地下排水中起到防护的作用,并能有效地抵御岩土的压力,保证施工和支护的安全。
按照制冷方式的不同,冷冻方式可以分为两种:循环制冷和直接制冷。
循环制冷系统的核心理念是:以氨、氟利昂为制冷剂,以盐水为制冷剂。
这种方法具有成本低廉、应用范围广等特点。
低温液态氮及其他有关物质是直接制冷的制冷剂。
利用水泵装置,将低温流体经冷却管道送入地层,冻结地层。
鉴于循环制冷方式和直接制冷方式的特性,本工程选择了循环制冷方式。
2.冻结加固方案的设计要点 (1)根据现场条件,横穿隧道应按水平或斜向设置,并在各孔内设置有孔板。
针对钻机施工中,泥浆水易于涌出,在钻孔入口处设有专用的封堵装置。
冻结法在地铁车站地墙接缝加固中的应用

冻结法在地铁车站地墙接缝加固中的应用地铁车站在地墙接縫加固的施工对于地铁整个建设的安全性非常重要,目前在施工中采用的主要方法是冻结法,本文针对施工中的施工特点以及冻结法的施工工艺进行了详细的分析,供相关的技术人员和管理人员参考。
标签:冻结法;地铁车站;接缝加固一、前言地铁车站在地墙施工的过程中,常常的会使用冻结法进行加固,目的是保证地铁车站的安全性,无疑采冷冻法有诸多的好处,但是在施工的过程中也需要注意很多问题,本文针对该问题进行了详细的分析。
二、井壁受到复杂外力作用由于粘土层的物理性质为遇水膨胀,受冻膨胀,暴露时间愈长膨胀体积愈大,冻结状态下强度不如砂层高,但蠕变变形大,使得粘土层段外壁受的压力增长快,数值大。
此外,砂层和粘土层交接处是应力和压力突变区,井壁受力最为不利。
当井筒施工由砂层进入到粘土层中时,井壁就会受到剪切、弯曲及径向压力等复杂外力的作用,使井壁容易产生破坏。
1.冻结时间短,井帮温度不均匀:井筒掘进到130m时,仅冻结100天,同时由于辅助孔的影响,局部井帮温度过低,致使井帮四周粘土层冻结壁蠕变变形能力不一致,使得外壁所受荷载不均匀,造成井壁容易破坏。
2.供冷量不足,冻土融化:由于井帮温度不同,而混凝土入模温度及硬化过程中产生的水化热是均匀一致的,因此使井帮冻土融化范围产生差异;由于冻结冷量不足,仅能维持冻结壁自身平衡和缓慢扩展,不能满足井帮融化土再次冻结所需的冷量,造成井壁不同位置所承受由融土自重产生的压力不同,在井壁薄弱部位出现裂纹或裂隙。
3.掘进速度过快,掘进段高大:井筒掘进速度过快,导致冻结时间过短,冻结跟不上掘进的需要。
另外,掘进段高也偏大,段高为4m。
而较大的掘进段高只有在冻结壁状态良好,井帮温度较低的情况下才适应。
三、冻结孔布置及制冷设计1.冻结孔的布置:根据冻结帷幕设计及旁通道的结构,冻结孔按上仰、近水平、下俯三种角度布置在旁通道和泵站的四周;在通道下部布置一排冻结孔,加强通道冻结效果,把泵站和通道分为两个独立的冻结区域,按施工图纸布置冻结孔。
地铁隧道水平冻结法施工技术

层中采用矿山法及常规辅助工法修筑隧道 ,施工难度大 , 安全性差 ,施工缓慢且工程投资较难控 制 。由于广汕 公路 是 连接广 州与 汕头 、增 城之 间 的重 要交通 干道 ,交 通繁忙 ,不 能封 路施 工 ,且 道路两侧地下管线纵横交错 ,数 目繁多 ,为避免明挖所带来的交通疏解和管线迁改困难 ,通过借 鉴广州、上海等地下水平冻结法施工经验 ,选定 “ 暗挖矿 山法” 为基本工法 ,选定 “ 水平冻结
( 内约 2 m / ,向外 约 1mm d ( 圈后 ) 向 0md 2 / 交 ,相邻 两 冻 结 孔 之 间 为 2 m / ) 以及 冷 冻 场 温 度 5md 梯 度规 律等 ,通 过 以下公 式 求得 的 :
预加 固围岩 ” 作 为主 要辅助 施 工措 施 ,综合 起来 称 “ 平 冻结 法加 固围 岩 ,浅 埋 暗 挖 法开 挖 和 水
衬砌 ” 施工 。 2 总体 技术 方 案
根 据 隧道 围岩各 土层 富水性 强 、饱水 性好 的特点 ,设计 通过水平 冻结 ,将 隧道 开挖 轮廓线 以
外 20 .m厚度 的土层冻结为不透水且有一定强度的冻土帷幕 , 使其在隧道开挖过程中起到止水和 临时支护的作用。冻土帷幕达到设计厚度及强度后 ,开始隧道开挖 ,隧道开挖采用交叉 中隔壁法
(R C D法 )分 6部 进行 ,初期 支护遵 循强支 护 的原 则 ,考虑 承受全部 围岩压 力 ,采 用 钢拱 架挂 网 喷射 混凝 土 ,与 开挖 同步 。隧道 全断 面开挖支 护完成 后 ,停止冻结 ,冻 土帷幕 自然 解冻 ,其 承载
的围岩压力逐步释放 ,并转 由初期支护承受。在冻土帷幕融穿 , 初期支护承载全部围岩压力并基
图 1 设计冻土帷幕 断面示意 图
地铁隧道联络通道工程地层冻结法施工技术

地铁隧道联络通道工程地层冻结法施工技术摘要:随着土地资源的不断减少和人口数量的不断增加,地下空间的开发已成为必然趋势,土木工程行业的地位越来越高。
然而,随着地下空间的发展,出现了一些问题,尤其是围岩等级低、复杂水文地质条件下的地下空间开发尤为突出。
为了适应这些复杂的地下环境,地铁设计和施工人员经过充分的研究和试验,提出了冻结法施工方法。
由于冻结法施工适用于地下水的各种地基加固排水,不易出现薄弱点,因此已广泛应用于地铁等地下空间的开挖。
关键词:结构冻结法;施工技术;地铁隧道明挖;应用引言地铁如今已是城市轨道交通的重要组成部分,为方便人民出行和缓解城市拥堵做出了巨大的贡献,而在两单线区间隧道之间建立联络通道则是保障地铁运营安全、减少行驶过程中突发状况所造成的生命财产损失的关键措施。
由于联络通道的修建都在隧道结构完成之后进行,其施工难度大,并且一旦出现不良状况,不仅会影响联络通道结构本身,也可能对已经完成的隧道产生较大的不良影响。
因此,在联络通道的施工中必须选择恰当的加固方法和施工工艺。
目前,人工冻结法是修建联络通道常采用的施工方法,该方法环保且对周围地层影响小,尤其在一些富水软土地层中十分适用。
1施工方案在拟建联络通道施工区域的外围地层,钻出若干个水平和倾斜状态的冻结孔,在冻结孔内设置冻结管,通过冷冻系统对该联络通道外围的地层进行冻结加固,构成严密且强度较高的冻结帷幕(冻结墙),以此有效提高施工区域外围土体强度、稳定性和封水性能。
在冻结帷幕内侧采用矿山法组织土方开挖,并完成联络通道和泵房主体工程的施工任务。
2地铁隧道联络通道工程地层冻结法施工技术2.1冻结孔的布置参数为了确保圆砾层在联络通道开挖过程中的稳定,经过严谨的设计计算并且借鉴了以往冻结法的施工经验,采取从通道左右两端布置冻结孔的方法,一共布置57个冻结孔,其中左线冻结孔46个,右线冻结孔16个(包含4个加强孔),外加2个穿透孔打设在通道中部。
地铁隧道工程中冻结技术应用分析

地铁隧道工程中冻结技术应用分析摘要:地铁隧道工程流砂地层中盾构进洞中采取了地层冻结技术,这区别与传统对流砂地质层的处理方法。
其主要的成功点就在于解决了洞门区域地层的封闭加固问题。
本文还对地铁隧道工程中地层冻结技术的最终效果进行了分析,指出了其可靠性和优点。
关键词:地铁隧道;地层冻结技术;应用分析冻结技术主要是指在隧道工程的施工过程中,采用了人工制冷的技术,将地层中所含的水从液态转化成固态,即将水冻结成为冰,以便增强其稳定性,从而实现工程与地下水之间的联系,从而以便于地下工程掘砌施工。
此项技术的实质就是通过人工制冷达到改变岩土性质的目的。
冻结壁仅仅是临时的支护结构,停止冻结以后,结构壁融化。
该项技术主要是利用了物质由液态转化成气态过程中的气化过程的吸热来实现的,其制冷的主要材料是氨。
一、冻结法施工工艺步骤地铁隧道工程的制冷技术主要包含有以下几个步骤。
首先是安装冻结站,冻结站主要的设备组成包含有冷凝机、节流阀、压缩机、蒸发器、盐水循环系统和中间冷却器等。
然后是冷结管的施工,这主要是钻冻结孔,将冷结站与不同冷洁孔中的冷结器相连接并形成一个系统。
接着是冻结,冻结壁会从冻结管向外扩张,最终实现冻结管周边的冻结柱最终连成一片的时候,地层的地表温度就会随着冻结时间的加长而越来越低,冻结壁的强度也会相应地加强,最终让地层的温度达到设计时所需要的温度的时候,该阶段就可以结束。
再者就是要对冻结壁进行维护,主要操作就是要不断地补充地层的冷量,最终实现地层温度的相对稳定。
最后一个步骤就是解冻,当永久结构和地层挖掘结束以后,将冷冻管拔出以后就可以实现解冻。
二、地铁隧道工程中冻结技术在工程中的应用某地铁隧道采用了土压平衡盾构,8.10米的盾构直径。
其盾构进洞的空门口的地质主要成分为砂性土,其主要的特点是含水量大,透水性和水压大。
在暴露扰动的情况下容易产生液化的现象,这就给工作立井进入隧道前的混凝土地下连续墙的构建带来了很大的困难。
地铁冷冻法施工工法

地铁冷冻法施工工法中铁十二局集团有限公司一、前言广州地铁二号线过清泉街断裂带位于连新路下、隧道上方应元路口交通繁忙,地面周边环境极其复杂。
而且隧道的地质构造与地层岩性变化复杂,清泉街断裂带与地铁斜交,稳定性差,导水性强,施工难度高,风险大.我们在施工中成功运用全断面隧道长距离水平冷冻法施工技术,很好的解决了这一技术难题,不仅完成了国内最长冻结长度的隧道冷冻法施工,同时也取得了一定的技术经济效益和社会效益。
我们将施工实践加以总结形成本工法。
二、工法特点1、冻结加固体强度高,可以做到不漏水,洞内施工环境较好。
2、施工安全,隧道进洞开挖后,进展较快。
3、不受地表场地及深度限制,且不污染环境,对周边环境影响较小,适合城市地下建设,特别是繁华市区内工程建设.三、适用范围本工法适用于对通过断层破碎带、流砂层、淤泥层等易坍塌且富含水隧道的地层加固.四、施工工艺(一)工艺原理冷冻法加固土体,矿山法开挖构筑的基本原理是:在隧道周围布置水平冻结孔,并在冻结孔中循环低温盐水,使冻结孔附近的含水地层结冰,形成强度高,封闭性好的冻结壁(冻结帷幕),然后在冻结壁的保护下运用矿山法进行隧道开挖与构筑施工。
水平地层冻结加固和开挖构筑的主要施工顺序为:施工准备-—- 冻结孔施工,同时安装冻结制冷系统--- 安装冻结盐水系统和监测系统-——积极冻结———试挖———隧道掘进与临时支护,维护冻结———永久支护———停止冻结。
其关键工序是冻结孔施工和冻结过程的监测与控制(见图1)。
图1 冻结施工程序(二)施工方法1、施工准备(1)用风机房基坑作冻结施工工作井。
风机房基坑尺寸应满足冻结孔布置和打钻的需要。
(2)工作井内设上、下人的扶梯.用2#钢管搭建脚手架,并铺设5cm厚的木板作为冻结孔施工平台.施工平台上搭建雨蓬。
施工平台搭建要考虑隧道掘进施工的要求。
(3)冻结施工用电直接由工地变电站供给。
变电站与动力设备的开关柜之间用电缆连接。
(4)在工作井下与地面之间敷设供、排水管各一道,并在工作井内设流量不小于30m3/h的排水用潜水泵一台。
地铁项目加固工程中冻结法施工关键技术的运用

地铁项目加固工程中冻结法施工关键技术的运用发布时间:2021-08-27T15:16:31.920Z 来源:《城镇建设》2021年4月10期作者:闫超[导读] 为满足城市化建设要求,对地下空间的合理利用成为现今社会关注的重点。
闫超上海中惯建设工程有限公司上海 201800摘要:为满足城市化建设要求,对地下空间的合理利用成为现今社会关注的重点。
冻结穿越工程作为地下空间开发的重要项目,其施工质量将直接影响地下空间的稳定性,并关乎地上结构质量。
所以合理应用冻结施工技术成为目前业内研究的重点。
本文就结合地铁项目加固工程,对冻结施工技术的应用展开详细的分析和说明。
关键词:地铁项目加固;冻结法;施工技术地铁工程项目是目前城市化建设中较为重要的组成部分,是城市交通行业进一步发展的关键。
地铁工程项目多以地下施工为主,对稳固性要求较高,所以在施工作业中需注重冻结穿越的质量把控,合理规划冻结孔位置、设计强度、厚度、冻结时间及推进冻结板块的长度等,根据这些参数数据科学规划施工方案,以推动施工作业的安全进行。
1.人工冻结技术的原理冻结法最初应用于金矿开采,起源于俄国,后凭借显著的优势流传到德国,开始应用于煤矿矿井建设。
随着冻结法使用越来越普遍,逐渐成为地下工程施工中不可或缺的地基加固技术。
现阶段,冻结法已经被广泛运用于地铁施工中,且实践应用越来越完善与成熟。
人工冻结技术又称之为人工制冷技术,是指使地表层液体在持续低温状态下快速凝固,形成固体,增强地基的强度、稳固性与抗水渗性,在提升地基可靠性的基础上,达到隔绝地基与地下渗水的目的。
可以说,人工冻结技术的应用,是地下工程施工有序开展的必要条件。
通常情况下,人工冻结技术以氨类物质作为主材料。
整个制冷系统主要由氨循环系统、盐水循环系统及冷却水循环系统三部分组成[1]。
制冷系统应用的主要目的是采用人工干预的措施,对岩土性质进行改良,增强地基基础的可靠性,以便在坚固护壁的支撑下,保障钻井等工序的有序开展。
冻结法在地铁车站地墙接缝加固中的应用

冻结法在地铁车站地墙接缝加固中的应用冻结法在地铁车站地墙接缝加固中的应用什么是冻结法?冻结法是一种常用于地下建筑工程中的加固方法,通过冷冻地下土壤中的水分,使其凝结成冻土,从而增强地基的稳定性和承载能力。
冻结法在地铁车站地墙接缝加固中的应用•冻结法的原理与优势冻结法通过控制土壤的温度和水分,将地下土壤冻结成冻土,形成一层较强的固结带,从而增加地基的强度和稳定性。
相比其他加固方法,冻结法具有以下优势:1.无需大规模地开挖,减少对周围环境的影响;2.施工过程可控,适用于复杂地质条件和狭小空间;3.对地下水位、土壤水分等要求较低,适用范围广。
•冻结法在地铁车站地墙接缝加固中的应用冻结法在地铁车站地墙接缝加固中具有广泛应用,如下所示:1.地铁车站地墙接缝的冻结加固地铁车站地墙接缝是地铁车站结构中容易发生渗水、松动和位移的部位。
通过冻结法,可以有效地加固地墙接缝,提高其稳定性和封水性能。
具体施工步骤如下:•第一步,确定施工范围和具体施工步骤;•第二步,进行现场勘察和地质调查,了解地质条件和水文情况;•第三步,设置冷却井和注冷管道,将冷冻剂注入地下土壤;•第四步,冻结地下土壤,形成冻结带;•第五步,填充加固材料,如注浆材料等,加固地墙接缝。
2.冻结法在地铁车站地基加固中的应用地铁车站的地基是地铁结构的承载基础,对地铁的运行安全至关重要。
通过冻结法对地铁车站地基进行加固,可提高地基的强度和稳定性。
具体施工步骤如下:•第一步,了解地基土的物理力学性质和水文情况;•第二步,设置冷却井和注冷管道,将冷冻剂注入地下土壤;•第三步,冻结地下土壤,形成冻结带;•第四步,注入加固材料,如灌肋桩等,加固地基。
•冻结法的注意事项在冻结法的施工过程中,需要注意以下事项:1.地质调查和勘察是施工前的重要环节,务必充分了解地质条件和水文情况;2.选择适合的冷冻剂和加固材料,确保施工效果稳定可靠;3.设计合理的冷却井和注冷管道布置,以保证冻结效果均匀;4.施工过程中要严格控制冷冻剂的注入量和温度,避免出现过度冻结或局部解冻现象;5.施工现场要严格按照相关安全规定操作,保证施工人员和周围环境的安全。
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饱和粉砂地层中地铁车站交叉穿越冻结法施工技术参考文本In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of EachLink To Achieve Risk Control And Planning某某管理中心XX年XX月饱和粉砂地层中地铁车站交叉穿越冻结法施工技术参考文本使用指引:此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进,同时考虑各个环节之间的关系,每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划,并将危害降低到最小,文档经过下载可进行自定义修改,请根据实际需求进行调整与使用。
1、穿越段工程概况上海地铁明珠线上体场车站穿越原地铁一号线上体馆站段(以下简称穿越段)由上行线隧道和下行线隧道组成,隧道断面尺寸6.16m×6.38m(高×宽),长22.6m.穿越段与地铁一号线斜交成79°,方向为由东向西。
穿越段东端与明珠线上体场站相连,西端为明珠线区间隧道盾构工作井。
穿越段附近地面绝对标高+4.19m.穿越段结构顶面标高为-10.08m,紧贴地铁一号线车站底板。
穿越段结构底面标高为-15.82m.穿越段所处地层主要为饱和灰色淤泥质粘土和砂质粉土,地下水位与地面接近。
穿越段施工采用冻结法加固地层,矿山法开挖的方案。
穿越段工程施工难度及风险均较大,主要原因一是穿越段上方为地铁车站和城市干道立交桥,周边有多幢住宅和重要公共建筑;二是穿越段结构紧贴地铁一号线车站底板,同时开挖范围内有近4m厚的超细粉砂地层,且地下水水压较高;三是穿越段需穿透两道厚0.8m的原地铁一号线车站结构围护地下连续墙,开挖跨度较大。
2、冻结施工方案设计由于穿越段开挖范围内有近4m厚的超细粉砂层,且地下水水压较高,施工时很容易发生水砂突出灾难性事故。
尤其是穿越段上方紧挨原地铁车站,要求施工引起的原地铁车站结构沉降要控制在毫米级以内,对施工方案选择提出了很高的要求。
根据以往施工经验,目前在隧道工程施工中经常采用的降水、注浆、管棚以及顶管等工法在该工程中都难以实施,或存在极大的风险,因而必须寻找一种新的施工方法,以彻底解决堵水、加固和有效控制周围地层及建筑物变形的难题。
地层冻结法是用人工制冷的方法使含水地层冻结,形成冻土,从而提高地层稳定性和止水性的地层加固方法,适用于饱和砂土、淤泥等各种复杂地层加固。
地层冻结法技术可靠,对施工条件要求宽,国际工程界认为它是在其他地层加固方法难以应用时的最终解决方案。
尽管地层冻结法有很多优点,但根据分析,在穿越段工程中应用该项技术还存在一些技术难题。
首先是地层冻结时会产生冻胀变形,最大冻胀量可以达到冻土体积的7%以上,而冻土解冻时又会发生收缩融沉,且收缩量可以超过冻胀量,从而使周围地层出现明显隆起和沉降现象,引起周围建筑物移位或产生变形破坏。
其次是穿越段工程冻结边界条件极为复杂,冻结区与地铁一号线车站底板、围护地下连续墙等易散热物体直接接触,使得接触面处特别容易出现冻结薄弱区,从而影响冻结维护结构的强度与封水性。
第三是在拟开挖隧道周围施工冻结钻孔和安装冻结管难度较大,钻孔时容易发生水砂突出事故。
下行线隧道与上行线隧道均采用“田”字形断面的冻结壁形式,冻结设计参数见附表。
冻结系统设计最低盐水温度为-28~-30℃,维护冻结盐水温度为-20℃,单孔盐水流量为5~7m3/h.每条隧道计算需冷量为470MJ/h,实际装机制冷量为700MJ/h。
3、冻结施工关键技术3.1水平冻结孔施工技术(1)采用二次开孔工艺,以防钻透地下连续墙时大量出泥出水。
一次开孔采用金刚石取心钻在地下连续墙上钻进300mm深左右,不钻透连续墙。
一次开孔钻进完毕,下入孔口管并安装阀门,接着进行二次开孔钻进,直至钻透连续墙。
连续墙钻透后,立即退出开孔钻头,关闭阀门。
(2)用夯管法下冻结管,夯管和钻进时安装类似轴封的孔口止水装置。
对于需要穿透对侧地下连续墙的冻结孔,则先用夯管法下套管(套管下至对侧连续墙墙面),然后用钻机在套管中钻透对侧连续墙,再用夯管法下入冻结管。
钻进对侧地下连续墙时,钻头部位安装逆止阀和岩心管。
(3)下完冻结管后,对冻结管与孔口管及套管间的间隙和孔口附近地层进行注浆充填。
(4)下泄压管(滤水管)时,在泄压管内装满三合土,以防夯进泄压管时出水,影响施工。
(5)确保冻结孔定位准确。
冻结管夯进时,预设朝隧道外结构面法向的外偏角为0.5~1°,以防冻结孔太靠近开挖面,影响冻结壁有效厚度。
3.2地层冻胀和融沉控制技术(1)在冻结壁内未冻土中设泄压孔,通过放水、排泥来减小冻结壁内的水土压力和消散作用在地铁一号线上体馆站底板上的冻结附加力。
泄压孔采用Φ140mm以上的钻孔。
泄压孔滤管不包纱网,以便在冻胀引起地层压缩时,可从泄压孔泄水或排除部分土体。
施中可根据车站结构及地层变形监测结果和泄压孔中的水压变化情况进行泄压。
(2)在地铁一号线上体馆站底板附近增设冻结孔和加热孔各1个,加热孔兼作测温孔。
根据工程监测结果,合理调整冻结孔的供冷量。
在特殊情况下,还可通过在加热孔中循环热水来迅速提高冻结壁温度,使冻结壁软化,从而减小冻胀力。
在采取上述措施的同时,还注意控制好上体馆站底板附近冻结孔的盐水流量,使车站底板下边的温度处在-5~-10℃之间,实现了在保证冻土强度的情况下,尽量减小车站底板温度应力的目的。
(3)合理安排冻结顺序,减小冻胀引起的地层变形。
根据不同位置冻结壁受力分布情况以及不同位置地层的冻胀和强度特性变化,分5步进行冻结。
其中一号线上体馆站底板下第2、第3个冻结孔晚开冻7d,以便形成缓冻层,减小冻胀力。
(4)在积极冻结过程中,待地铁一号线车站底板隆起接近警戒值时,立即减少车站底板下1~2m范围内冻结孔的供冷量,使冻土温度升高,利用高温冻土在荷载作用下容易蠕变和应力松弛显著的特点,迅速减小冻结壁作用在车站底板上的冻胀力,从而达到减小车站底板隆起量的目的。
(5)在靠近上体馆车站底板附近冻结壁墙界面上水平布置冻胀变形释放孔。
根据车站底板变形监测情况,必要时可拔出冻胀释放孔内的钢管,使土体内的冻胀力得到释放。
(6)对冻结过程中车站结构的变形或受力变化情况进行监测,分析冻结施工对车站结构的最终影响,为调整冻结施工参数提供依据。
通过调整盐水流量和盐水温度来控制冻结壁厚度,使其保持在设计值左右。
(7)由于冻结壁解冻时有少量收缩,从而使地层产生融沉,可能给上部一号线上体馆站带来不良影响。
为此,施工时在隧道衬砌上预留注浆管,在冻结壁化冻过程中进行注浆,以补偿地层融沉。
(8)停冻后采取强制化冻措施,以尽快化冻,恢复穿越段附近地层的水土压力,减小地铁一号线车站底板沉降,缩短融沉补偿注浆工期。
4、冻结壁质量保证措施(1)冻结壁边界保温。
穿越段顶部和东西两侧均为原地铁车站混凝土结构,属易散热体。
为了保证冻结壁质量,施工中对这3侧混凝土结构暴露面采用现场喷涂聚胺脂泡沫层的方法保温,收到了较好效果。
(2)在冻结壁两端处的地铁一号线车站地下连续墙表面敷设冷冻排管,以加强冻结壁与连续墙交界面处的冻结。
(3)控制冻结孔与地铁一号线车站底板间的距离。
由于混凝土散热比土层要容易得多,会严重影响车站底板和地下连续墙附近土层的冻结速度和冻土强度,进而影响冻结壁的整体稳定性和封水性。
为此,设计要求位于地铁一号线车站底板下的冻结孔要尽量靠近底板布置,并在车站底板下挨近底板布置两个冻结孔,确保车站底板下的冻结壁厚度与温度达到设计要求。
(4)为了确保冻结壁与对侧地下连续墙之间没有影响安全的薄弱环节,穿越段外围冻结壁侧墙和底板的主冻结孔必须穿透对侧地下连续墙,同时冻结管进入对侧地下连续墙内不得小于400mm。
(5)加强冻结过程中的检测和控制。
通过检测和控制各冻结孔的盐水流量和盐水温度,使冻结壁快速均匀发展。
在穿越段开挖过程中,通过对冻结壁暴露面和支护层的温度、变形以及地铁一号线上体馆站结构变形等的监测,判断冻结壁质量是否满足设计要求,冻结施工是否会对地铁一号线上体馆站的正常运行和穿越段开挖造成不良影响,并根据具体情况,及时调整冻结时间、冻结盐水温度和盐水流量,确保开挖施工安全顺利。
5、结语(1)穿越段冻结施工中提出的“田”字形冻结壁设计,夯管法与钻进法相结合的冻结孔施工技术,控温冻结与间歇冻结相结合的冻胀控制技术,以及冻结壁界面处加强冻结措施,符合工程特点,地层加固效果好,为穿越段安全顺利施工创造了良好条件,同时确保了穿越段上方地铁一号线车站结构稳定及地铁运营安全。
(2)采用夯管法结合钻进法的冻结孔施工技术,解决了在流砂地层中施工冻结孔时(尤其是穿透对侧地下连续墙时)容易发生水砂突出的问题;并且施工工艺简单,效率较高,施工质量完全能满足冻结施工安全的需要。
(3)实测显示,冻胀引起的地铁一号线车站底板隆起主要发生在冻结壁交圈期间;车站底板冻胀隆起总量在3mm以内,与预计值接近,未超过规定值。
这表明控温冻结和间歇冻结等抑制冻胀的措施对控制地层冻胀隆起具有明显的作用。
(4)施工中合理布置冻结孔,同时采取在冻结壁易散热界面上喷涂聚胺脂泡沫层和敷设冷冻排管等保温与加强冻结措施,使冻结壁与老结构之间基本不存在冻结薄弱区,对保证施工安全具有重要意义。
(5)隧道开挖时,开挖区地层已基本冻实,开挖面稳定,冻结壁具有足够的承载力,可保证施工安全。
开挖时实测的冻结壁变形量不超过2mm,初期支护承受的压力也不大。
(6)下行线隧道停冻后的监测表明,由于冻结壁解冻时采取尽快化冻,恢复水土压力和融沉补偿注浆等措施,地层冻融引起的地铁一号线车站底板基本上未发生沉降。
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