上海地鐵旁通道凍結法施工技術 摘要:結合上海地區地鐵所處地層的特點,對旁通道的凍結施工作了詳細的分析。對水平凍結工藝、凍結施工、凍土開挖、凍脹融沉等幾方面提出了有參考價值的施工參數及控制措施。最后對施工的一些安全問題提出建議。 關鍵詞:軌道交通;旁通道;凍結法;施工 上海市地鐵區間隧道所處地層常常遇到松軟含水地層,穩定性差,因此,在旁通道土體開挖前,必須對周圍土體進行加固。用凍結法加固土體具有強度高、封水性好、安全可靠等優點,特別適用此類工程。由于傳統的垂直鉆進凍結孔在城市中施工缺乏打鉆空間,故以采用水平凍結[1,2]為宜。 1 旁通道施工 旁通道及泵站常設在地鐵區間隧道的最低點。其由與上、下行線正交的水平通道和通道中部的集水井組成。通道為直墻圓弧拱結構,集水井為矩形結構。 在凍結法施工過程中[3],通常用“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:在隧道內利用水平孔和傾斜孔凍結加固地層,使旁通道及泵站外圍土體凍結,形成強度高、封閉性好的凍土帷幕,然后根據“新奧法”的基本原理,在凍土中采用礦山法進行旁通道及泵站的開挖構筑施工。地層凍結和開挖構筑施工均在區間隧道內進行。 2水平凍結工藝 2.1凍結帷幕設計 凍土帷幕厚度設計,通常根據類似工程施工經驗和設計試算,然后采用有限元對凍土帷幕受力與變形進行驗算,直到滿足要求。 2.2凍結孔的設置 根據凍結帷幕設計及旁通道的結構,凍結孔按上仰、近水平、下俯3種角度布置在旁通道和泵站的四周,在通道下部布置2排凍結孔,加強通道凍結效果,把泵站和通道分為2個獨立的凍結區域。通常凍結孔的布置根據管片配筋情況和鋼管片加強筋位置,在避開主筋的前提下可適當調整。 2.3制冷設計 1)確定凍結參數。 (1)設計鹽水溫度為-25～-30℃。 (2)凍結孔單組流量≥3 m3/h。 (3)凍結孔應避開管片接縫、螺栓、主筋和鋼管片肋板,開孔位置誤差≤100 mm。 (4)通常設置4個對穿孔,用于冷凍排管和凍結孔供冷。 (5)凍結孔有效深度(管片表面以下凍結管循環鹽水段長度)不小于凍結孔設計深度,凍結管管頭碰到凍結站對側隧道管片的凍結孔,不能循環鹽水的管頭長度≤150 mm。 (6)凍結孔最大允許偏差150 mm,凍結帷幕交圈時間為18~22 d,達到設計厚度時間為40 d。 (7)積極凍結達到開挖時間一般取為40 d,維護凍結時間為30 d。 (8)分別在通道內外和兩側隧道內布置18個測溫孔(深2～6 m),其中對側隧道布置8個;在凍結帷幕中間布置4個泄壓孔(上、下行線各2個,利用管片上預留注漿孔)。 2)用式⑴計算出的凍結需冷量為14 878 kJ/h。 Q=1.2·π·d·H·K (1) 式中:d為凍結管直徑,0.089 m;H為凍結總長度;K為凍結管散熱系數,71.7 kJ/(h·m2)。 3)選用JYSLGF300Ⅱ型螺桿機組2臺套(1臺備用),設計單臺機組工況制冷量為21 000 kJ/h,電動機功率為110 kW。 3 凍結施工 3.1 凍結孔施工 1)為了保證旁通道及泵站開挖時的安全,通
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