水平冻结法在 地铁联络通道施工中的应用 口文／李文丽 摘 要：文章介绍了水平冻结法在地铁联络通道施工过程中的应用，内容主要包括冻结孔 施工、冻结站安装、积极冻结和维护冻结的施工方法及控制要点。 关键词：地铁联络通道；水平冻结法；积极冻结，维护冻结 工程概况 天津市区至滨海新区快速轨道交通工程中山门西 段ＳＺｏ标盾构区间位于河东区十二经路与十五经路之 间六纬路下，起讫里程为ＤＫ４＋２９１．４～ＤＫ５＋５２６．６， 操作要点 冻结孔、测温孔、泄压孑Ｌ布置 冻结孔按上仰、近水平、下俯３种角度布置。冻结 管选用４８９ ｍｍ Ｘ８ ｍｍ、２０ 低碳钢无缝钢管，共布置 冻结孔６６个，其中冷冻站侧５３个，对侧１３个。 左、右线隧道中心距离１３ ｍ，隧道外径６．２ ｍ，内径５．５ ｍ，采用错缝拼装，在ＤＫ４＋８５３处设一座联络通道。 联络通道采用二次衬砌方式，临时支护层和永久 结构层之间设防水层，拱顶覆土厚度约１ ７．５ ｍ，开挖区 域内主要为粉质粘土层、粉土层和粉砂层。采用水平冻 结法施工。 测温管选用４３８ ｍｍ Ｘ３．５ ｍｍ无缝钢管；管前端 焊接密封；共布置３个，其中冷冻站侧１个，对侧２个。 泄压管选用４：；６３８ ｍｍ Ｘ３．５ ｍｍ无缝钢管；管前端 开口，进入土体段钻孔呈梅花状；共布置４个，即冷冻 站侧和对侧各２个。 工艺流程 施工工艺流程见图１。 冻结孑Ｌ施工 在开孔范围内先打若干小探孔，探测地层稳定情 况，若发现砂层，立即进行双液注浆，以提高孔口附近 土体稳定性。 （１）冻结孔的定位。待开孔条件具备后，依据施工 基准点，按冻结孔施工图进行孔位放线并逐个编号。开 孔间距误差控制在±１ ５ ｍｍ内。 图１ 水平冻结法施工工艺流程 （２）冻结孔开孔及孔口密封装置。首先用钻机在管 天津建设科技２ＯｌＯ・ＮＯ．ｊ固 片上开出一个稍大￣，９７Ｌ（４，１３０ ｍｍ、钻进约３０ ｃｍ），用 钢楔楔断岩心，取出后，打入加工好的孔１：３管，孔Ｅｌ管 一冷系数选配制冷设备。 冻结需冷量（．）＝１．２・７ｒ・ｄ・Ｈ・Ｋ 式中：ｐ——冻结需冷量，ｋＪ； 端安装阀门或球阀并在侧面设旁通球阀。冻结７ＬＴＬ 口密封装置见图２。 膨胀螺丝 ／｜ ／／ ～ 重／／ ＩＥｌ 卜 ＼ 图２冻结孔孔Ｅｌ密封装置不恿 （３）冻结孔钻进与冻结管安装。钻孔设备采用 ＭＤ一５０钻机，配用ＢＷ２５０型泥浆泵，利用（ｂ８９ ｍｍ× ８ ｍｍ冻结管作钻杆。每个冻结孔钻进前，先根据各孔 的具体参数调整钻机，调整好后，将冻结管慢慢挺进已 安装好的密封装置内，拧紧密封装置的螺栓，再将孔口 管上的大球阀打开。利用安装在冻结管上的取芯钻头 将剩下的管片钻通。正常钻进采用现场加工的简易钻 头。冻结管加长时，冻结管之间采用套管丝扣连接，接 头螺纹紧固后再用手工电弧焊焊接，确保其同心度和 焊接强度。冻结管到达设计深度后冲洗单向阀并密封 冻结管端部。下好冻结管后，进行冻结管长度复测，用 灯光测斜仪进行测斜并绘制钻孔偏斜图。以冻结管作 为回液管，在冻结管内插入供液管，将冻结管端盖焊接 密封并安装好循环液的去、回路羊角。在钻进过程中， 如出现水土流失的情况，可根据每日监测情况，及时通 过安装在孔Ｅｌ管部位的旁通阀对土体进行补压浆，以 控制钻孔对周边环境的影响。冻结管安装完后进行水 压试漏。试漏初压力０ ８ ＭＰａ，经３０ ｍｉｎ压力下降＜ ０．０５ ＭＰａ，再延长１５ ｍｉｎ，压力不下降即为合格，否则 就近重新钻孔下管。 冷冻站安装及管路敷设 （１）制冷设备选型。根据理论需冷量并按１．５倍制 圃天津建设科技２０１９－ＮＯ．Ｊ 日——冻结总长度，ｍ； 冻结管直径，ｍ； ——冻结管散热系数。 （２）设备安装与调试。制冷设备主要包括冷冻机 组、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及配电控ＮｔＥ等。 为确保冻结施工顺利进行，冷冻站必须安装一套备用 制冷机组。见图３。 皤ｌ踌） ⑧ 遣 二 辅 黟苫 回躇） 一 盐水 统Ｊ ■ ］ ｌ｛ｌ 臻煎 图３冷冻站安装示意 （３）冻结站布置。根据施工现场实际情况，冻结站 设置在车站端头井中板上。联络通道两端均布置有冻 结孔，但只需在一侧布置冻结站，冻结站内的低温盐水 通过４个透孔中的供液管输送到对面的冻结孑Ｌ中，而 回水可通过透孔的环形空间流回到冻结站重新降温。 （４）管路形式。供液管选用４，４５ ｍｍ Ｘ ３．５ ｍｍ钢 管；盐水干管和集配液圈选用 １５９ ｍｍ Ｘ ６ ｍｍ无缝 钢管；冷却水管选用西１３３ ｍｍ Ｘ４．５ ｍｍ无缝钢管。 （５）管路连接。管路用法兰连接，隧道内的盐水管 用管架敷设在隧道管片斜坡上，以免影响隧道通行。在 盐水管路和冷却水循环管路上要设置阀门、测温仪、压 力表等测试组件。 （６）管路保温。盐水管路用保温板保温，厚度为５ ｃｍ，保温层的外面用塑料薄膜包扎。集配液圈与冻结 管的连接用高压胶管。冷冻机组的蒸发器及低温管路 用棉絮保温，盐水箱和盐水干管用５ ｃｍ厚的保温板保 温。 （７）联络通道两侧管片保温。由于混凝土和钢管片 相对土层散热快，为加强冻结帷幕与管片交结，将钢管 片格栅内用素混凝土填充密实，然后采用ＰＥＦ保温板 强度，探孔处无涌沙突水现象、地层稳定、测温效果良 好，即可正式开挖。 对冻结帷幕发展区域内管片进行隔热保温，以减少冷 量损失。 停止冻结 待结构施工完成、二次衬砌混凝土强度达到９０％ 后即可停止冻结。停止冻结３～７ ｄ后，开始进行充填 注浆和融沉注浆。 积极冻结与维护冻结 （１）积极冻结。充分利用设备能力，尽快加速冻土 发展，在设计时间内把土层温度降到设计温度。冻结系 统运转正常后进人积极冻结，此阶段为冻结帷幕的形 成阶段，盐水温度一般控制在一２８—一３０。Ｃ，要求冻结 孔单孔流量《５ ｍ。／ｈ。积极冻结时间一般为４０ ｄ。 当口 ；五 口 近年来，城市地下工程施工进入了高峰，复杂的施 工环境使一些大型的设备往往束手无策，而冻结法这 种仅在施工范围内钻孔就可解决问题的简易手段正好 有了用武之地。经过实践证明，冻结法具有占用场地 小、布置灵活、不污染环境、加固强度均匀、施工工期短 等特性，具有广阔的应用前景。 口■ （２）维护冻结。通过对冻结系统运行参数的调整， 提高或保持盐水温度，降低或停止冻土的继续发展，保 证联络通道开挖、构筑施工的安全。维持冻结阶段盐水 温度一般控制在一２５—一２８℃之间，维护冻结贯穿联 络通道开挖、初期支护和二次衬砌施工。 联络通道开挖应具备的冻结条件 联络通道开挖前应根据下列条件判断冻土帷幕是 否交圈、冻结厚度等是否达到设计要求。 （１）若某一时期盐水去、回路温差（其他冻结参数 不变）突然变小或盐水温度在某一阶段徘徊教天后突 然下降，则很可能已经交圈。 （２）根据测温孔实测数据，推算冻土发展速度，算 出交圈时间，从而算出冻结帷幕厚度，再用公式法或作 图法得出冻结帷幕平均温度。冻结帷幕厚度和平均温 度均达到设计要求。 （３）卸压孔的压力数值在交圈前后差别为０．１～ ０．２ ＭＰａ。 口中图分类号：Ｕ２３１ ３ 口文献标识码：Ｃ 口文章编号：１ ００８—３１ ９７（２０１ ０）０１—５３—０３ 口收稿日期：２０１ ０—０２—０５ 口作者简介：李文丽／女，１９７３年出生，工程师，天津市泰达工程 设计有限公司，从事工程管理工作 （４）正式开挖前通过打水平探孔检查冻土厚度及 炙津建设科技２０１Ｏ－ＮＯ．Ｊ Ｉ圄
