冻结法技术在盾构区间长距离联络通道施工中的应用
冻结法技术在盾构区间长距离联络通道施工中的应用
冻结法技术在盾构区间长距离联络通道施工中的应用摘要：福州市地铁二号线紫阳站—五里亭站盾构区间联络通道线间距为66.046m，通过方案比选，最终确定采用双侧冻结加固方案，就冻结壁厚度、冻结孔布置、冻结系统设计和冻结孔施工冻结站安装及运转等几个问题重点论述，然后从去回路盐水温度、冻结帷幕温度、地表变形3个方面总结工程监测的变化规律，并对冻结效果、风险评估进行分析。
关键词：盾构隧道联络通道双侧冻结冻结加固冻结孔0 引言冻结法施工技术在国内已被广泛应用于城市建设中，近年来，人工冻结技术被越来越多地应用到复杂地质条件下的矿山、地下铁道、建筑物基础工程、港口工程以及水工工程中，特别是在地下水位埋深较浅、地层软弱（如淤泥、淤泥质土等）的复杂环境下，冻结法因其具有可有效隔绝地下水和形成的冻土强度高等特点，应用较为广泛。
目前，地铁联络通道一般线间距10～13m，冻结法施工时多采用的是单侧冻结的模式，且应用技术相对成熟。
福州市地铁二号线紫阳站—五里亭站盾构区间联络通道线间距长达66.046m受冻结孔放射性布置特点影响，单侧布孔间距较密，冻结孔偏斜很难控制，设备制冷量要增加，施工风险控制难度大，在福州市地铁建设中首次采用双侧冻结加固技术，实践证明，该方法安全可常，技术可行性强。
1 工程概况紫五区间联络通道及泵站长度为66.046m，埋深18.8m；位于五里亭立交西侧，贯穿五里亭立交桥墩基础，联络通道距临近桩基最近处约6.4m，桥墩基础为400×400预制方桩（摩擦型桩），桩长32m；开挖面主要地质为：<2-4-4>淤泥夹砂、<2-5>（含泥）中细砂。
位于联络通道及泵站上方的管线有：通信、电力、自来水、燃气及雨污水等市政管线，左侧上方有多处浅基础老旧建筑物。
地面环境控制要求高。
9 结论与讨论根据福州市地铁二号线紫阳站—五里亭站区间超长联络通道采用冻结法施工的实例，阐述了水平冻结法在地铁联络通道施工中的应用。
冷冻法在地铁盾构区间联络通道施工中的应用关键要点
冷冻法在地铁盾构区间联络通道施工中的应用关键要点摘要：在地铁盾构区间联络通道施工中，要注意实现安全联络，做好暗挖施工作业，发挥搅拌桩与旋喷桩的作用，确保压力注浆质量。
与此同时，要制定科学的施工方案，发挥冷冻法的作用，对于隧道倒塌、地表沉降、洞门塌陷、地铁隧道涌水、涌砂与始发架失稳等安全事故，必须加强防范，努力降低施工风险。
本文将以某地铁隧道工程为例，简单介绍冷冻法的基本概念，并从做好施工前期准备工作，确保管片壁后注浆质量，优化管片钻冻结管孔工艺，科学安装冻结管，实施积极冻结等方面分层浅谈冷冻法在地铁盾构区间联络通道施工中的应用关键要点。
关键词：冷冻法；地铁盾构区间；联络通道施工；应用关键要点在某地铁隧道施工期间，所选用的管片外径为8500毫米，配备使用的盾构机为土压平衡盾构机，其直径长达88分米。
在施工过程中，该隧道顶部和地面之间的距离在23米左右。
为了确保地铁盾构区间施工安全，施工技术人员参照拟定好的施工方案充分发挥冷冻法的作用，使施工质量与效率得以大幅度提高。
一、冷冻法基本概念从基本概念来讲，在地铁盾构区间联络通道施工中的冷冻法应用主要是借助冷冻机为冷冻液降温，同时，科学布置冷冻孔，经过所敷设的循环管路把冷冻液输送至要被冷冻的地层里，确保低温能够向外扩散，让土体在被冻结后形成帷幕，进而优化土体加固效果。
图一就是某地铁隧道施工期间的冷冻孔布置结构图：图一某地铁隧道施工期间的冷冻孔布置结构图从应用现状来看，运用冷冻法开展地铁盾构区间联络通道施工作业，有助于加固土体，避免占用路面，改善封水性能，确保施工安全性与可靠性[1]。
不可忽视的是，冷冻法施工需要的成本较高，施工时间长，容易滋生冻融问题，因此，要拟定合理的施工技术方案，促进施工流程的紧密衔接，在确保施工质量的基础上降低成本，科学处理冻融问题。
二、冷冻法在地铁盾构区间联络通道施工中的应用关键要点（一）做好施工前期准备工作准确把握冷冻法在地铁盾构区间联络通道施工中的应用关键要点，加固土体结构，确保施工安全，首先要做好施工前期准备工作，明确施工流程。
长距离水平冻结孔施工在地铁联络通道施工中的应用
长距离水平冻结孔施工在地铁联络通道施工中的应用发表时间：2019-04-02T15:56:40.977Z 来源：《防护工程》2018年第35期作者：孙凡皓司磊张志彬万超吴波[导读] 纠偏等方面采取措施，解决了长距离水平冻结孔施工精确度难以控制的难题。
中交隧道工程局南京分公司南京 210000摘要:福州市地铁二号线紫阳站—五里亭站盾构区间联络通道线间距为66.046m，采用双侧冻结法施工，单侧水平冻结孔长达37m，地质条件复杂，地下水文丰富，施工难度大。
通过对该工程特点，在设备选取、冻结孔钻进、纠偏等方面采取措施，解决了长距离水平冻结孔施工精确度难以控制的难题。
关键词: 联络通道双侧冻结水平冻结孔0 引言日本1962年首次在大阪市应用冻结法安全建成一个过河隧道，至今大约有340多项冻结工程，主要用于隧道、地铁、污水道工程等困难和特殊条件下的各类工程，其中最大的一项工程是80年代建设的东京地铁10号线和11号线冻结工程，在日本桥川河下施工，其冻结改良土体达37000m3，水平冻结长度47m，共计水平冻结管总长度达13750m。
1998年在北京地铁国贸站隧道进行的45m水平冻结加固的成功标志我国水平地层冻结施工进入城市地下工程的一个新阶段；之后上海、广州、深圳等地铁联络通道也相继使用了地层冻结法。
地层冻结技术已全面进入我国城市地下工程领域。
福州市地铁二号线紫阳站—五里亭站盾构区间联络通道线间距为66.046m，单侧水平冻结孔长达37m，水平孔数为201根，总长度为3332.9m，偏斜控制要求250%以内，精确度要求高，孔数多，施工难度大。
1 工程概况紫五区间联络通道及泵站长度为66.046m，埋深18.8m；位于五里亭立交西侧，贯穿五里亭立交桥墩基础，联络通道距临近桩基最近处约6.4m，钻孔主要地质为：<2-4-4>淤泥夹砂、<2-5>(含泥)中细砂。
位于联络通道及泵站上方的管线有：通信、电力、自来水、燃气及雨污水等市政管线，左侧上方有多处浅基础老旧建筑物。
地铁盾构区间联络通道冷冻法施工
地铁盾构区间联络通道冷冻法施工摘要：地铁盾构法隧道施工时，联络通道可能会因为施工地质和地域气候的原因，采取不一样的加固方法。
在高温气候地区，联络通道常用地面旋喷桩加固。
而在地质松软地区，联络通道常用冷冻法加固。
冷冻法施工技术比传统加固技术更具优势，现被我国地铁区间联络通道施工广泛采用。
本文就此举例分析了地铁盾构区间联络通道的冷冻法施工，探讨了冷冻法施工的要点，为冷冻法在我国北方地区的使用积累经验。
关键词：地铁盾构；区间联络通道；冷冻法施工1 导言地铁盾构区间联络通道暗挖施工的地基加固工程中，经常使用的方法有搅拌桩、旋喷桩、压力注浆等。
但是，在富水的粉细砂地层中，由于很难控制水泥浆的流失，采用上述的施工方法往往达不到预期的加固效果；联络通道一般都处在繁华街道的路面以下，地面交通繁忙，无法占用路面进行钻孔和桩体施工，因而，冷冻法就成了地基加固的较好选择。
2 冷冻法施工技术冷冻法施工工艺流程：施工准备→管片壁后注浆→钻冻结管孔→冻结管安装→冻结系统安装→监测系统安装→“积极冻结”→“维持冻结”→联络通道和废水泵房开挖、衬砌→解冻→拆除冻结系统。
2.1施工准备冻结法施工前应根据地质情况制定冻结法施工方案，在报请监理审批后实施。
冻结法施工必须由专业施工队伍来完成。
因此，应该选择有专业资质、信誉好、有类似工程施工经验的队伍完成这项任务。
2.2管片壁后注浆为防止在管片上钻冻结孔时发生涌砂、涌水，钻孔之前先对管片壁后进行水泥—水玻璃双液注浆。
两种浆液的体积比为１∶１，其中水泥浆的水灰比为１∶１；水玻璃浆液为Ｂ３５～Ｂ４０水玻璃加同体积水的稀释液。
上、下行线需要进行管片壁后注浆的管片各１２环，分别是联络通道处的４环钢管片和前后各４环混凝土管片。
管片壁后注浆为半截面注浆（即只对联络通道所在一侧的土体进行注浆）。
每环管片设５个注浆孔，分别布置在：上行线管片的１２点、１．５点、３点、４．５点、６点的位置；下行线管片的１２点、１０．５点、９点、７．５点、６点的位置。
湖底盾构区间联络通道水平冻结加固施工技术应用
湖底盾构区间联络通道水平冻结加固施工技术应用以杭州某地铁区间联络通道工程为背景,根据联络通道的设计、工程地质及水文情况、施工方案、冻结加固设计、冻结孔布置及制冷设计等情况进行了研究并结合实际测温效果,分析了冻结加固的实施效果，冻结法的设计和施工方案是安全可行的，但工程地质和水文地质安全系数较大,后续设计及施工方案应进行优化,测温孔分析出冻结发展速度较快,施工工期也据此得到了进一步压缩。
经实践表明，冻结法在湖底盾构区间联络通道施工中的应用是可行且成功的。
关键词:地铁；联络通道；冻结法引言联络通道一般位于地铁区间隧道或公路隧道的中间，通常与集、排水泵站连在一起，共同起着隧道连结、排水和防火等作用。
联络通道土体开挖前，必须对周围土体进行加固。
冻结法是岩土，工程施工中的一种辅助手段，目前我国很多城市都在进行大规模的地铁建设，冻结法作为软土地层加固的一种措施，已经得到广泛的应用并取得很好的效果[1-2]。
1 工程概况及施工难点1.1联络通道概况杭州某地铁区间单线长度954.87m。
区间沿靑六路南北向敷设，主要下穿靑六北路，侧穿景观湖及景观湖桥，联络通道处通惠湖下方，青六北路东侧，通道上方地面标高约为+1.82m，岸边地面标高约+6.10m。
通惠湖（东湖）为大江东范围内最大的人工湖，勘探期间测得湖面标高为2.51m，湖水深度约为1.2～2.4m，湖底标高0.5～2.8m，隧道顶距离湖底最小约11.5m。
根据提供管线图和现场踏勘排查，区间管线主要集中在车站南端头200m范围内的非机动车道、机动车道和绿化带内，排污管埋深比较深，距离通道相对较近，施工时需密切检测路面沉降情况，出现变化及时处理。
为满足区间防灾及疏散要求，本区间设置1座联络通道，隧道中心线间距为13.321m，隧道中心覆土埋深约为11.5m，采用水平冻结法加固地层，矿山法暗挖施工。
构筑联络通道所在位置为钢质管片，隧道内径φ5.5m，管片厚度350mm。
冻结法在地铁盾构隧道联络通道的应用
截 面 ｌ ２ ３ ４ ５
在这 个工程 中 ， 地下通 道的设 计通 道设计 净 宽为 ２ ． ５ ｍ， 净高
为 ２ ． ７ ５ ｍ（ 泵房处高 ５ ． ３ ３ ｍ） 。联 络 通 道 采 用 的都 是 二 次 支护 方 式 。初 期 支护 采 用 ２ ５ ０ ａｍ 厚 Ｃ２ ｒ ５喷 射 混 凝 土 ． 二 次 衬 砌 采 用
弯矩 ４ ＃ Ｍ（ ｋ Ｎ・ ｍ） 轴力４ ＃ Ｎ（ ｋ Ｎ）
３ ４ １ ３ ２ ７
－ ４ ９ ８ ７ ２ ８
４ ２ ７ ２ ８
— ５ １ １ ７ ２ ８
４ ２ ６ ３ ４ ６
１ ． ３ 水文地质条件
５座 联 络 通 道 所 处地 层 主 要 为 处 地 层 主 要 为㈤ ， 粉 土层 、
弯矩 ２ ＃ Ｍ（ ｋ Ｎ・ Ｉ ｎ）
轴力２ ＃ Ｎ（ ｋ Ｎ）
３ ０ ２
２ ６ ３
－ ４ ５ ｌ
６ ７ ２
３ ４
６ ７ ２
— ４ ５ ６
６ ７ ２
３ ８ ７
３ Ｏ １
厚度 ４ ０ ０ ｍｍ Ｃ ３ ５模 筑 防水 混 凝 土 ， 抗渗等级为 Ｐ １ ０ 初 期 支护 与二 衬 之 间设 Ｅ Ｖ Ａ防水层 ， 冻 结 帷幕 设 计 厚 度 不 少于 １ ． ８ ｍ。
Ｈｘ 、 Ｈ ｓ — — 联 络 通 道 上 部 冻 结 管及 下 部 冻结 管到 其 中心
线距 离 ： ∈ — — 侧 压 力 系数 ， 取 ０ ． ７：
１ ． ２ 结构 形 式
联 络通 道 及 泵 房 均 为 直 墙 圆拱 型 结 构 ， 泵 房 为矩 形 结 构 。
冷冻法在地铁盾构联络通道施工中的应用
冷冻法在地铁盾构联络通道施工中的应用设置于地铁区间隧道中间的联络通道，起到连接两条隧道、集、排水、防火及疏散等作用，有时根据工程设计需要同时设置集水井。
联络通道施工不仅要考虑自身结构及地面环境安全，同时要考虑盾构隧道的安全与稳定。
所以，城市地铁联络通道开挖前必须对其周围土体进行加固。
冻结法加固土体既有效地保证了通道安全施工；又保证了工程的质量和进度。
随着我国轨道交通的迅猛发展，冷冻法的施工工艺必然在地铁工程中得到越来越广泛的应用。
标签：地铁；联络通道；冷冻法；施工技术地铁盾构区间联络通道暗挖施工的地基加固工程中，经常使用的方法有搅拌桩、旋喷桩、压力注浆等。
但是，在富水的粉细砂地层中，由于很难控制水泥浆的流失，采用上述的施工方法往往达不到预期的加固效果；联络通道一般都处在繁华街道的路面以下，地面交通繁忙，无法占用路面进行钻孔和樁体施工，因而，冷冻法就成了地基加固的较好选择。
冷冻法是利用冷冻机将冷冻液进行降温，通过敷设的循环管路将其输送到需要冷冻的地层中，保持低温向外扩散，使土体冻结形成帷幕，起到加固土体的作用，在已加固的地层中采用矿山法开挖联络通道和废水泵房。
用冷冻法加固土体虽然有工程造价高、工期长、上覆土体可能发生冻胀和融沉问题、需要有较高资质的专业队伍施工、需要使用专用的施工设备等缺点，但是，冷冻法加固的土体具有强度高、封水性好、安全可靠、不占用路面等优点，因此，在其它加固方法不能使用时，冷冻法用在联络通道这种小体量工程中还是可取的。
1工程概况某地铁盾构联络通道采用冷冻法施工。
该联络通道拱部埋深15m，净宽2 5m，净高2.6m，废水泵房净尺寸为3.85m（深）X2.1m（宽）X4.5m（长）。
联络通道处管片采用开口衬砌环（钢管片+A型钢筋混凝土管片）。
盾构区间的联络通道全环喷C25早强混凝土；全环中8钢筋网，全断面单层，网格间距150×150mm；通道设计格栅钢架纵向联结主筋中22（HRB400），环向间距0.5m。
冻结法在联络通道(旁通道)施工中应用
5 冻结帷幕计算
表中的安全系数K是由冻土强度与其相应的冻土结构相关 位置的应力比值。由于联络通道断面的土层以粉砂土为 主，故冻土强度以冻土平均温度为-10℃时的粉土强度为 准，σ压=4.0Mpa, σ拉=2.0Mpa,σ剪=1.7Mpa。从数据可见， 各截面的压应力安全系数K >2.19，拉应力安全系数K >1.94，剪应力安全系数K >3.64，安全储备较大 。
谢谢！
1 冻胀和融沉； 2 对土体加固为临时性质，不能长期起作用。
2 冻结原理
盐水循环------盐水吸收地层热量，在盐水箱内将热量 传递给蒸发器中的液氨；
氨循环------液氨变为饱和蒸气氨，再被氨压缩机压缩 成过热蒸气进入冷凝器冷却，高压液氨从冷凝器经 贮氨器，经节流阀流入蒸发器液氨在蒸发器中气化 吸收周围盐水的热量；
迄今为止，各国冻结井最大深度分别为：英国930m，美国915m， 波 兰 8 6 0 m， 加 拿 大 6 3 4 m， 比 利 时 6 3 8 m， 前 苏 联 6 2 0 m， 德国531m，法国550m，中国702m。
1 冻结法概述
冻结法的优点:
1 安全可靠性好,可有效的隔绝地下水； 2 适应面广。适用于任何含一定水量的松散岩土层，在复杂水文
1862年，英国首次在南威尔士的建筑基坑中使用了冻结法； 1880年，德国工程师F．H．Poetch在国际上首次提出并获得人工
冻结法专利； 1962年，日本从开始在岩土工程中应用人工地层冻结技术，随后
20年中约施工了250个冻结工程； 20世纪70～80年代，前苏联应用冻结法施工城市地铁、矿井和其
它工业建筑的大型工程达200余项。
1 冻结法概述
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冻结法技术在盾构区间长距离联络通道施工中的应用
发表时间：2019-04-03T10:24:11.640Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第34期作者：孙凡皓上官伟[导读] 福州市地铁二号线紫阳站—五里亭站盾构区间联络通道线间距为66.046m，通过方案比选
中交隧道工程局南京分公司南京 210000 摘要：福州市地铁二号线紫阳站—五里亭站盾构区间联络通道线间距为66.046m，通过方案比选，最终确定采用双侧冻结加固方案，就冻结壁厚度、冻结孔布置、冻结系统设计和冻结孔施工冻结站安装及运转等几个问题重点论述，然后从去回路盐水温度、冻结帷幕温度、地表变形3个方面总结工程监测的变化规律，并对冻结效果、风险评估进行分析。
关键词：盾构隧道联络通道双侧冻结冻结加固冻结孔
0 引言
冻结法施工技术在国内已被广泛应用于城市建设中，近年来，人工冻结技术被越来越多地应用到复杂地质条件下的矿山、地下铁道、建筑物基础工程、港口工程以及水工工程中，特别是在地下水位埋深较浅、地层软弱（如淤泥、淤泥质土等）的复杂环境下，冻结法因其具有可有效隔绝地下水和形成的冻土强度高等特点，应用较为广泛。
目前，地铁联络通道一般线间距10～13m，冻结法施工时多采用的是单侧冻结的模式，且应用技术相对成熟。
福州市地铁二号线紫阳站—五里亭站盾构区间联络通道线间距长达66.046m受冻结孔放射性布置特点影响，单侧布孔间距较密，冻结孔偏斜很难控制，设备制冷量要增加，施工风险控制难度大，在福州市地铁建设中首次采用双侧冻结加固技术，实践证明，该方法安全可常，技术可行性强。
1 工程概况
紫五区间联络通道及泵站长度为66.046m，埋深18.8m；位于五里亭立交西侧，贯穿五里亭立交桥墩基础，联络通道距临近桩基最近处约6.4m，桥墩基础为400×400预制方桩（摩擦型桩），桩长32m；开挖面主要地质为：<2-4-4>淤泥夹砂、<2-5>（含泥）中细砂。
位于联络通道及泵站上方的管线有：通信、电力、自来水、燃气及雨污水等市政管线，左侧上方有多处浅基础老旧建筑物。
地面环境控制要求高。
9 结论与讨论
根据福州市地铁二号线紫阳站—五里亭站区间超长联络通道采用冻结法施工的实例，阐述了水平冻结法在地铁联络通道施工中的应用。
冻结法施工所形成的冻结帷幕具有均匀性好、强度高、隔水性好等优点。
在多数地区和地层中，水平冻结实施联络通道施工已取得极大成功，此法已成为安全可靠的施工工艺。
针对本联络通道距离长、地面管线多、地质条件及外部条件复杂、双面冻结开挖等特点进行水平冷冻法施工硏究探索可填补以往联络通道冷冻法在此种错综复杂条件下的施工空白，进步完善冷冻法在地铁施工中的应用，有效地降低开挖构筑的施工风险，为今后类似联络通道施工提供可靠的依据及技术支持。
参考文献
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