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摘要：結合合肥市軌道交通4號線工程巢湖路站～和平路站區間隧道1#聯絡通道施工實例，介紹了凍結法在地鐵聯絡通道凍結法施工中關鍵的施工技術，對今后聯絡通道凍結法施工有一定的指導意義。

關鍵詞：凍結法；凍結壁；地面沉降

1工程概況

1.1工程概述

合肥市軌道交通4號線工程巢湖路站～和平路站區間隧道1#聯絡通道左、右行線盾構隧道里程為左K29+214.002、右K29+212.182，中心距為13.000m，左、右行線隧道中心標高約為-11.649m，聯絡通道所處位置左(右)行線地面標高約為+12.22m。聯絡通道將兩條隧道聯通起來，在一側發生火災或其他突發事件時可以將人員從另一側隧道及時安全疏散。聯絡通道處土層自上而下依次為：第四系晚更新統沖洪積層⑥3粉質黏土層、⑥5粉細砂層，古近系古新統定遠組地層⑧11全風化砂質泥巖夾泥巖層。根據現場勘查結果，次聯絡通道上方為五里廟石材城，其門面房距離聯絡通道最小水平距離約20m，無市政管線。

1.2施工方案

考慮聯絡通道所處地層條件、地面情況、施工條件等因素，確定采用“隧道內鉆孔，凍結臨時加固土體，礦山法暗挖構筑”的施工方案，即：在聯絡通道兩側隧道內打設凍結孔，通過凍結使聯絡通道周圍土體形成封閉的凍土帷幕，為聯絡通道的開挖準備好條件[1]。從一側隧道向另一側進行聯絡通道的開挖構筑，根據“新奧法”的基本原理，采用礦山法進行施工。

2設計凍結壁及凍結孔的布置

2.1設計凍結壁

凍結法的目的是形成凍結壁，凍結壁的形態、厚度、封閉性等對凍結效果起到決定性的作用。聯絡通道凍結壁既承擔著擋水的作用又承擔著承載的作用，凍結壁太薄則無法滿足承載的要求，凍結壁太厚一方面造成浪費，另一方面會造成較大的凍脹融沉現象，對工程反而不利。因此，需根據具體的工程有針對性地設計出合理的凍結壁厚度。通過理論計算及承載力復核最終確定聯絡通道凍結壁厚度：喇叭口處≥1.8m、通道段≥2.1m，凍結壁平均溫度為小于等于-10℃。聯絡通道凍結壁結構幾何尺寸見下圖（圖1）：

2.2凍結孔的布置

凍結孔的布置原則是按照設計要求可以形成設計的凍結壁。聯絡通道周圍的凍結孔按上仰、近水平、下俯三種角度布置，共設69個凍結孔（其中21個凍結孔布置在左行線隧道內，48個凍結孔布置在右行線隧道內），凍結管規格為Φ89×8mm，20#低碳無縫鋼管,兩根凍結管采用內襯箍連接。

2.3凍結參數

（1）凍結期間鹽水按梯度進行降溫，要求積極凍結7天鹽水溫度降至-18℃以下；積極凍結15天鹽水溫度降至-24℃以下；開挖時鹽水溫度降至-28℃以下，去、回路鹽水溫差不大于2℃；（2）流量要求為：凍結孔單孔流量不小于5m3/h，保證凍結孔流量才能使凍結管實時、均勻的與地層進行熱交換；（3）結合土層性質并參照以往工程經驗，凍土發展速度取22mm/d，積極凍結時間為52天[3]。

3監測結果及凍結效果分析

3.1測溫孔分析凍結工程會在關鍵位置及薄弱環節布置測溫孔，根據測得的溫度推算凍結壁的發展狀況，本工程共布置12個測溫孔，從測溫數據分析，開始凍結后，土體溫度從初始地溫開始快速下降，降溫曲線近似呈線性變化。當土體溫度下降至-10℃左右，降溫曲線明顯變緩，并且波動不大。隨著凍結鹽水溫度進一步降低至-28℃，土體溫度持續下降，在積極凍結階段后期，接近開挖時，土體溫度達到-15℃，降溫曲線接近水平，且鹽水去回路溫差在1℃左右，說明此時凍結壁處于熱交換穩定的狀態，凍結加固效果已達到設計的要求，可以進行下一步的開挖構筑。在開挖階段，由于開挖面土體暴露及對應保溫措施的破壞，且結構施工階段澆筑混凝土產生的水化熱，土體溫度有回升現象，但隨著初襯及二襯的依次完成，整體結構是安全的[4]。

3.2泄壓孔分析

泄壓孔的布置一方面作為判斷凍結壁是否交圈的一個重要依據，另一方面可以及時排泄掉聯絡通道內的凍脹壓力。聯絡通道共布置4個卸壓孔，安裝好壓力表便可以測出土體的初始壓力，卸壓孔壓力在積極凍結17天后開始明顯上升，到第25天達到最大壓力值，說明此時凍結帷幕已交圈。此后，打開卸壓閥，卸壓孔壓力開始下降，卸壓孔不再流水和泥，卸壓孔保持常開狀態。

3.3測溫資料分析

分別在兩端喇叭口和中部位置選取三個特征面進行凍結壁有效厚度和平均溫度的分析計算，三個特征面的凍結壁有效厚度和平均溫度滿足設計要求（喇叭口位置凍結壁超過1800mm，正常段超過2100mm，平均溫度≤-10℃），通過作圖法和成冰公式驗證，凍結壁最小厚度為2.15m，最小平均溫度為-12.0℃。通過測溫孔、泄壓孔以及探孔可以判斷出凍結效果已滿足設計要求，開挖過程中土體結霜狀態良好，總上，此聯絡通道凍結效果較好，可以保證開挖構筑的安全施工。

4注漿施工

凍結法會產生凍脹融沉現象，如果凍脹融沉變形量超出允許的變形值，會導致地面沉降變形過大、結構破壞等災害，因此施工過程中，除進行凍土溫度監測外，還需要加強凍結壁后水土壓力監測、地面變形監測等。如果凍脹融沉變形量過大時可以通過注漿的方式來控制，因此凍結法施工過程中會存在注漿步驟。注漿管的布置、漿液的選擇、注漿順序等是控制注漿效果的關鍵。

4.1注漿管布置

在結構施工時預留注漿管，注漿管規格為2寸焊管，深度以到達初襯（初期支護）與凍土墻之間為宜。注漿孔沿通道軸線方向間距布置，共布置42個注漿管。

4.2注漿材料

融沉補償注漿主要采用水泥-水玻璃組成的雙液漿，而輔助使用單液水泥漿。水泥-水玻璃雙液漿配比為：水泥漿和水玻璃溶液體積比為：1:1，其中水泥漿水灰比為1:1，水玻璃溶液采用B35~B40水玻璃和加1~2倍體積的水稀釋[5]。凍結范圍區域都應進行注漿，注漿壓力不大于0.5MPa或結構要求的允許值。注漿施工過程中，漿液的壓力可通過注漿壓力表等綜合的監測數據對注漿參數進行實時的調整。

4.3注漿順序

先進行底板的注漿然后進行側墻的注漿。進行底板注漿時，通道中部的注漿孔最先開始注漿，然后按照從中間向兩端的方向依次進行注漿。

5結語

凍結效果直接決定著凍結法施工的成敗，從冷凍管的打設、成孔驗收、偏斜、到凍結系統的形成，凍結法施工的各個環節都必須嚴格把關。為減小冷量的損失，做好管路及冷凍面管片的保溫，同時保證鹽水的流量及溫度。為避免凍脹融沉引起結構的破壞，施工期間應加強聯絡通道、隧道及地面變形監測，一旦出現變形過大時應及時采取相應措施。以此聯絡通道凍結工程為例，對凍結法施工關鍵工序進行深入探討，為以后凍結工程提供一定的指導意義。

參考文獻

[1]鄭石.廣州富水砂層地區聯絡通道地層凍結技術[J].廣東建材，2013(2):76-79.

[2]李曉英等.地鐵區間泵房下穿既有地鐵結構凍結加固技術研究[J].鐵道建筑，2015(2):58-61.

[3]李戈.高承壓水粉細砂地層中地鐵隧道聯絡通道冷凍法施工技術[D].長安大學，2012.

[4]李方政.凍土帷幕的凍脹和蠕變效應與結構相互作用理論及應用研究[D].東南大學，2005.

[5]石磊.地鐵聯絡通道凍結加固融沉注漿研究[J].城市建設理論研究（電子版），2016(8):4255.

作者：高福華 單位：合肥城市軌道交通有限公司