行业要闻

 

摘　要　地铁隧道联络通道冻结施工的最薄弱环节为隧道开挖对侧顶部区域的冻结。目前，该区域的冻结存在单排长孔冻结和长孔加短排加强孔冻结两种布孔方式。通过对杭州、上海的３个不同布孔方式的地铁联络通道工程现场温度数据的收集，冻结、开挖期间冻结效果的观测，以及钻孔施工情况的分析与对比，发现采用短排加强孔的冻结效果有明显的提升，但是过度密集的布孔可能会造成断管问题的出现。

关键词　地铁隧道；联络通道；冻结孔；布孔方式

 

      自２０世纪９０年代后期以来，冻结法施工以其加固土体的强度高、封水性好、安全可靠及超强的可控性等特点，被广泛应用于地铁隧道旁通道的施工中。在上海、杭州等沿海城市，冻结法已经成为复杂地层条件下地铁隧道联络通道最为可靠的施工方法^{［１－４］}。

      冻结法施工是在待加固区域周围形成一圈有效的冻土帷幕，以达到封水、承压的目的。冻土帷幕的形成状况决定着整个工程的成败^［５］。在整个冻土帷幕中，最薄弱的环节为开挖隧道对侧的顶部区域。目前，冻结孔的布置一般采用从冻结站一侧向另一侧打一排长孔，并在对侧通过冷冻排管及保温板保温。但目前部分工程中出现了为加强对侧顶部的冻结，在对侧加入一排较短冻结孔来加强该区域的冻结。本文通过对杭州地铁某联络通道工程（含两个联络通道）的冻结过程，对不同布孔方式造成的冻结效果、成孔控制程度等因素进行分析，讨论短孔加强冻结的有效性。

 

      杭州地铁１号线某隧道工程区间内设置联络通道２个及泵站１个。１^＃联络通道左、右线中心（圆心）标高分别为－２３．４９５ｍ、－２３．５５２ｍ；２^＃联络通道左、右线中心 （圆心）标高分别为－１９．００６ ｍ、－１８．９８４ｍ。两单线隧道中心距均为１２．００ｍ。其中１^＃联络通道所处土层为⑥_２淤泥质粉质黏土层、⑧_２淤泥质粉质黏土层、⑨_１粉质黏土层、细砂层及圆砾层。２^＃联络通道所处土层为④_３淤泥质粉质黏土层、⑥_２淤泥质粉质黏土层、⑨_２淤泥质粉质黏土层及⑨_１粉质黏土层。两处联络通道开挖对侧顶部的短排孔均处在⑥_２层淤泥质粉质黏土层中。为了对比不同布孔方式的区别，本文另选取了一处两单线隧道中心距为１３．００ｍ的联络通道（简称３^＃联络通道）及泵站工程进行数据的收集。３^＃联络通道开挖对侧顶部区域为⑤_２粉质黏土层。３^＃联络通道开挖对侧顶部采用长孔进行冻结，并敷设冷冻排管及保温板。

      １^＃联络通道于２０１０年８月３日首先开始冻结孔施工，２０１０年９月１７日冻结孔施工完成，９月１９日正式开始冻结。冻结初期，发现右线上部短排冻结孔盐水流量未满足要求，后于透孔处增加管道泵加强循环，达到了盐水流量的设计要求。２０１０年１０月５日发现该排冻结管部分孔位出现化冻现象，并有盐水滴落。经打压测试，发现该排孔的两个冻结孔发生断裂，盐水沿冻结管渗漏至土体外，出现化冻现象。随后，于１０月８日、１０月１６日再次有２根冻结管出现上述现象。最终决定对该排冻结孔进行下套管处理。

      经过分析认为，出现上述状况的主要原因为：右侧上部较以往旁通道工程多布设了一短排冻结孔，因冻结孔数多、间距小，且冻土体积大、冻胀压力大、冻结孔之间的挤压力大，最终引起冻结管断裂。

      上述断管发生时间为冻结壁交圈期间，冻结管之间产生相互挤压。另外，由于整个上部区域出现了一个封闭的三角形区域（如图１），使冻胀压力无法释放，最终造成了断管现象。

      由于２^＃联络通道在上部冻结孔布置中采用了与１^＃联络通道相同的布置方式，根据１^＃联络通道的经验，对２^＃联络通道该排冻结孔采取了在开机１０天后停止冻结１０天，使图１中封闭三角区的四周不会产生封堵过死的问题，以达到避免断管的目的。于是在２^＃联络通道积极冻结１０天后，即２０１０年１０月１５日对右线隧道上部孔Ｄ６３～Ｄ７４停止冻结１０天，至２０１０年１０月２６日再次开始冻结。经此处理后，直至开挖前未发生冻结管断裂现象。

      作为对比工程，３^＃联络通道于２０１１年３月１９日开始冻结，共积极冻结５０天，冻结期间冻结设备、测温系统运转正常，具有较好的可对比性。