文档介绍：广州地铁联络通道冻结监测分析
0 引言
地铁联络通道一般位于区间隧道的中间,通常与集、排水泵站连在一起,共同起着两隧道连结、集、排水和防火等作用。联络通道土体开挖前,必
须对其周围土体进行加固。冻结法加固土体是一种行之有效的方法,在北京、上海、广州等城市地铁中都成功得到了应用[1-3]。最近,在广州地
铁二、八号线延长线工程中,南浦站~洛溪站区间隧道联络通道施工成功采用了冻结加固技术。在冻结施工过程中,对冻结盐水温度、冻土温度、
隧道变形等方面进行了跟踪监测。文中分析了冻结盐水温度、冻土温度、冻胀压力的变化规律,并提出了有利于工程施工的建设性意见。
1 工程概况
广州地铁二、八号线延长线工程南浦站~洛溪站区间长度920m,联络通道设置在里程YDK6+ 处,上方中心为花坛。联络通道顶部埋深
,,穿越地层主要为粉细砂层。联络通道上方是:粉细砂层、淤泥及杂填土等地层,下方是:淤泥质土、硬塑粘土、全风
化红岩、强风化红岩等。洞身上覆土层为粉细砂层、下卧土层为淤泥质土、粉细砂层。联络通道地层及隧道上覆地层均为透水地层。由于地层渗透
性强,又距离江边较近,联络通道位置地下水与三枝香水道有直接水力联系。根据施工条件,结合地铁联络通道施工经验,经技术经济比较,拟采
用水平孔冻结加固土体、隧道内开挖构筑的施工方案。联络通道采用矿山法施工,结构形式为初期支护+二次衬砌。联络通道结构所示。
考虑到加固地层地下水流动性较强且位于砂层,如果加固效果不理想,在矿山法施工过程一旦出现漏水涌砂通道,则有可能淹没隧道。为了保险起
见,设计先联络通道开挖,后切割隧道管片的方法,即在隧道内利用水平孔和部分倾斜孔冻结加固土层,使联络通道以外围土体冻结,形成强度
高,封闭性好的冻土帷幕;地层加固后,在地面两隧道之间先施工一竖井( 的钢护筒)至联络通道位置,然后再使用矿山法开挖联络通
道,在联络通道初衬完成后,最后切割管片连通隧道并施工永久支护。
其主要施工顺序为:施工准备→冻结孔钻孔施工(同时安装冻结制冷系统)→安装冻结盐水系统和监测系统→积极冻结(同时在隧道内联络通道洞
口附近进行支撑,其目的是,冻结过程中隧道受冻土力的作用会发生隧道横向断面变形,从而影响隧道的椭圆度。为了减少这一变形,故在冻结前
进行隧道内壁支撑)→探孔试挖→竖井施工→联络通道掘进与临时支护→拆钢管片→联络通道永久支护→必要时进行土层注浆充填。
2 水平冻结设计与施工
冻结孔布置
根据冻结帷幕设计及联络通道的结构,冻结孔的布置采取从两侧隧道打孔方式进行。冻结孔按上仰、水平、下俯三种角度布置,共布置冻结孔64
个,其中设置4 个穿透孔。冻结孔施工前,根据管片配筋情况和钢管片加强肋的位置,适当调整冻结孔的布置位置,以避开管片接缝、螺栓、主筋
和钢管片肋板。冻结孔布置展开图及冻结孔剖面布置分别所示。
冻结参数
制冷设备选择 1 台W-YSLGF300Ⅱ型螺杆压缩机组,设计工况:×104Kcal/h,电机功率110KW。选用CaCl2 盐水溶液为冷媒剂,选
用***利昂F-22 为制冷剂。冻结系统辅助设备:盐水循环泵选用IS150-125-315 型1 台,流量200m3/h,电机功率30KW。冷却水循环选用IS150-
125-315 型1 台,流量200m3/h,电机功率30KW。冷却塔选用KST-80型2 台,补充新鲜水10m3/h。
地层冻结参数和技术指标:积极冻结盐水温度为-28℃~-30℃,冻结孔单孔流量大于5m3/h。冻结帷幕交圈时间为43d,达到设计厚度的时间
为51d,积极冻结时间为51d。维护冻结盐水温度为-25℃~-28℃,维护冻结时间为34d。
冻胀控制
冻结过程中的冻胀控制主要采取冻结释压的方法。为减小冻结施工对主隧道和周围环境的影响,在上、下行线共布置4 个卸压孔,具体布置见。
3 监测成果分析
盐水温度
冻结工程于2009 年9 月21 日开机冻结,至2009 年11 月11 日为积极冻结期,共51天;2009 年11 月12 日~12 月15 日为维护冻结期,共34 天。
盐水温度曲线如所示。10月1 日盐水温度降至-20℃以下,10 月7 日降至-25℃以下,10 月23 日~12 月9 日,盐水温度基本维持在-28 以下。
土层温度
为了解不同时期温度场的发展情况,掌握冻结锋面的扩展速度、冻结壁形成状况以及开挖施工时间,对温度进行了同步监测。在上、下行线共布置
了7 个测温孔(其中上行线为C1~C5,下行线为C6~C7),主要位于冻结壁薄弱部位附近,每个测温孔内布置4~8 个测点。测温孔具