上海地铁旁通道冻结法施工技术 摘要:结合上海地区地铁所处地层的特点,对旁通道的冻结施工作了详细的分析。对水平冻结工艺、冻结施工、冻土开挖、冻胀融沉等几方面提出了有参考价值的施工参数及控制措施。最后对施工的一些安全问题提出建议。 关键词:轨道交通;旁通道;冻结法;施工 上海市地铁区间隧道所处地层常常遇到松软含水地层,稳定性差,因此,在旁通道土体开挖前,必须对周围土体进行加固。用冻结法加固土体具有强度高、封水性好、安全可靠等优点,特别适用此类工程。由于传统的垂直钻进冻结孔在城市中施工缺乏打钻空间,故以采用水平冻结[1,2]为宜。 1 旁通道施工 旁通道及泵站常设在地铁区间隧道的最低点。其由与上、下行线正交的水平通道和通道中部的集水井组成。通道为直墙圆弧拱结构,集水井为矩形结构。 在冻结法施工过程中[3],通常用“隧道内钻孔,冻结临时加固土体,矿山法暗挖构筑”的施工方案,即:在隧道内利用水平孔和倾斜孔冻结加固地层,使旁通道及泵站外围土体冻结,形成强度高、封闭性好的冻土帷幕,然后根据“新奥法”的基本原理,在冻土中采用矿山法进行旁通道及泵站的开挖构筑施工。地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行。 2水平冻结工艺 2.1冻结帷幕设计 冻土帷幕厚度设计,通常根据类似工程施工经验和设计试算,然后采用有限元对冻土帷幕受力与变形进行验算,直到满足要求。 2.2冻结孔的设置 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3种角度布置在旁通道和泵站的四周,在通道下部布置2排冻结孔,加强通道冻结效果,把泵站和通道分为2个独立的冻结区域。通常冻结孔的布置根据管片配筋情况和钢管片加强筋位置,在避开主筋的前提下可适当调整。 2.3制冷设计 1)确定冻结参数。 (1)设计盐水温度为-25～-30℃。 (2)冻结孔单组流量≥3 m3/h。 (3)冻结孔应避开管片接缝、螺栓、主筋和钢管片肋板,开孔位置误差≤100 mm。 (4)通常设置4个对穿孔,用于冷冻排管和冻结孔供冷。 (5)冻结孔有效深度(管片表面以下冻结管循环盐水段长度)不小于冻结孔设计深度,冻结管管头碰到冻结站对侧隧道管片的冻结孔,不能循环盐水的管头长度≤150 mm。 (6)冻结孔最大允许偏差150 mm,冻结帷幕交圈时间为18~22 d,达到设计厚度时间为40 d。 (7)积极冻结达到开挖时间一般取为40 d,维护冻结时间为30 d。 (8)分别在通道内外和两侧隧道内布置18个测温孔(深2～6 m),其中对侧隧道布置8个;在冻结帷幕中间布置4个泄压孔(上、下行线各2个,利用管片上预留注浆孔)。 2)用式⑴计算出的冻结需冷量为14 878 kJ/h。 Q=1.2·π·d·H·K (1) 式中:d为冻结管直径,0.089 m;H为冻结总长度;K为冻结管散热系数,71.7 kJ/(h·m2)。 3)选用JYSLGF300Ⅱ型螺杆机组2台套(1台备用),设计单台机组工况制冷量为21 000 kJ/h,电动机功率为110 kW。 3 冻结施工 3.1 冻结孔施工 1)为了保证旁通道及泵站开挖时的安全,通
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