富水砂層冷凍法施工設計分析

導語：富水砂層冷凍法施工設計分析一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】以某地鐵4號線一期土建工程為例，介紹了其工程概況和地質水文條件，并對其冷凍法施工方案進行了詳細的研究和分析。希望通過研究和分析，可以對我國富水砂層冷凍法施工的進一步普及和發展有一定的借鑒意義和促進作用。

【關鍵詞】富水砂層；冷凍法；地鐵施工

1工程概況

1.1工程簡介。本標段為南京地鐵四號線一期工程土建工程D4-TA02標，包括2個盾構區間，即：龍江站～南藝•二師•草場門站區間、南藝•二師•草場門站區間～云南路站區間。龍江站～南藝•二師•草場門站盾構區間隧道起于草場門大街與江東北路交叉口，沿草場門大街東行至草場門橋，在草場門橋南側下穿秦淮河，并與草場門橋東側轉至北京西路，止于北京西路江蘇教育學院職工宿舍北門附近，隧道兩側為商業和住宅區；龍江站～南藝•二師•草場門站盾構區間為雙洞雙線，左線設計起止里程CK11+234.500～CK12+544.400、右線設計起止里程CK11+234.500～CK12+583.700，左線長1304.339m、右線長1349.2m；區間分別在左CK11+752.263、左CK12+184.531位置設置1#座聯絡通道兼泵房、2#聯絡通道。本工程的聯絡通道所在位置的隧道管片為鋼管片，龍江站~草場門站1#聯絡通道兼廢水泵房在加固后采用礦山法施工。聯絡通道及泵房開挖前采用洞內水平凍結加固。1.2工程條件。1.2.1工程地質條件。龍江站~草場門站區間跨越2個地貌單元，在施工現場巖土的巖土層分布相對較為錯亂復雜，加之不同程度的人類活動的影響，使其填土層厚度為1.5~6.6m，變化較大。區間包括漫灘沖積平原地貌單元，填土層以下深度為37.0～61.5m范圍為全新世中晚期漫灘相沉積的飽和軟土、軟弱黏性土、軟弱黏性土與粉土、粉細砂交互層，局部為薄層狀或透鏡狀分布的砂土層，其下為全新世早期沉積的③4e含卵礫石粉質黏土。全線下伏基巖層面埋深變化較大：隧道穿越的河流以西埋藏較深，巖面相對平緩，最大埋深在61.8m；河流以東埋藏較淺，巖面起伏較大，最小埋深僅1.8m。場地基巖為白堊系沉積巖，巖性包括：泥巖、泥質粉砂巖、粉細砂巖以及含礫砂巖、砂礫巖，巖體完整性亦有差異，局部巖體較破碎[1]。1.2.2水文地質條件。1）潛水潛水含水層為①層人工填土和②層淤泥質粉質黏土、粉質黏土以及淤泥質粉質黏土夾粉土沉積層。含水層厚度大。潛水的補給來源主要為大氣降水及管道滲漏補給，同時靠近河邊區域還有河水補給，以蒸發、側向徑流和逐漸下滲方式排泄。該河流以東地段潛水穩定水位在地面以下1.5~4.0m，高程為7.01~9.54m（吳淞高程系），水位起伏和地形起伏基本一致。水位受季節性變化及某河水位影響較大，年變化幅度約為1.0m。2）承壓水承壓水含水層包括2層②5d粉細砂及③4e含卵礫石粉質黏土，因土層滲透性差異大具承壓性。隔水頂板為滲透性弱的黏性土，隔水底板為下伏巖層。鉆孔中揭露的承壓水含水層主要分布于長江漫灘沖積平原地貌單元，層頂深度為32.0~60.3m，含水層厚度一般不大。因軟塑~流塑粉質黏土夾粉土中，砂（粉）土比例不一致，部分地段為粉質黏土與粉土、粉細砂交互層，尤其該河底部及東岸地段砂性土比例大，為粉土、粉細砂夾粉質黏土，因此，該軟塑~流塑粉質黏土夾粉土與層頂的流塑粉質黏土、淤泥質粉質黏土及層底的軟塑~流塑粉質黏土滲透性略有差異，具有微承壓性。

2施工方案制定與實施

2.1施工方案概述。龍江站~草場門站1#聯絡通道兼廢水泵房采用預先對聯絡通道的周邊土體進行冷凍法加固，然后拆除聯絡通道洞門鋼管片，采用礦山法開挖聯絡通道。聯絡通道采用人工開挖，保證掌子面穩定，開始施工后，及時進行初期支護和臨時支護工作，盡早對斷面進行封閉。進行聯絡通道施工時，要遵循短進尺、強支護、盡早封閉成環的原則，同時在施工過程中，需要對洞內的各項變化進行實時監督和測量，具體需要注意以下方面：（1）在鉆孔施工期間，必須保證孔口密封裝置的有效性，加強對孔口管的固定，至少固定4個點，使孔口管與隧道管片連接在一起；（2）在開孔鉆進前，要確保孔口密封和防噴裝置已安裝完畢；（3）透孔施工；（4）穿透孔穿透面的密封；（5）使用密封裝置和盤根將孔口管、凍結管進行密封處理；（6）對鉆進水壓和進出水量進行嚴格的控制；（8）施工凍結孔時，土體流失量不得大于凍結孔體積，否則要進行注漿處理；（9）使用大功率鉆機進行施工，避免泥漿鉆進問題的出現；如若出現泥水流失，需要補漿充填；（10）加強凍結期的溫度監測和保溫，確保凍結效果。（11）開挖期間組織勞動力，迅速施工，確保凍結帷幕暴露時間最短；（12）細化各種應急預案，并在現場配備足夠的搶險應急物資，各種搶險設備保證完好，并設專人管理。2.2凍結加工處理。2.2.1凍結帷幕厚度在本方案中，凍結帷幕的設計厚度為1.8m，平均溫度低于-10℃，其中凍土的相關參數為：單軸抗壓高于3.6MPa，彎折抗拉高于2MPa，抗剪高于1.5MPa；其中，特別需要注意的是其和管片膠各處的帷幕溫度要保持在-5℃左右。一般來說，我國凍結帷幕厚度計算公式為：E=α0.56pσσσ+1.33pσσσσσ2式中，E為凍結壁厚度；σ為凍土的容許應力；α為凍土極限抗壓強度；p為永久地壓。2.2.2凍結孔、測溫孔、泄壓孔布置凍結孔、測溫孔與泄壓孔的布置應注意以下要點：（1）凍結孔布置。使用上行和下行隧道兩側布孔的方式進行處理，預計布控總數為67個,凍結長度總數為572.323m；在整個通道的中間部位布置4個穿透孔；在與凍結站相對的隧道上方沿凍結壁方向設置5排冷凍排管。（2）測溫孔布置。在聯絡通道中設置8個測控，用于對凍結帷幕中不同部分溫度的監督和把控，為施工安全提供一定的保障。（3）卸壓孔布置。沿凍結帷幕密封部分的上行線和下行線設置4個卸壓孔。2.2.3其他設置及參數其他設置及參數如表1所示。

3結語

我國地域遼闊，國土面積廣大，因此，地質條件和水文條件也相對較為復雜。隨著我國社會的不斷進步和城市化進程的不斷開展，我國在施工方面遇到了一大難題，即富水砂層地區的施工。本文主要研究和分析了在富水砂層地區施工的主流方法之一，冷凍法施工，希望通過本文的研究和分析可以對我國相關方面的施工起到一定的促進作用。

【參考文獻】

【1】于輝.黃土地區全斷面砂層地鐵聯絡通道凍結法施工技術[J].建筑安全,2018(5):37-40.

作者:黃冉 單位:中鐵十一局集團城市軌道工程有限公司