凍結施工方案設計

1、2、凍結施工方案設計、凍結施工方案設計由于穿越段開挖范圍內有近4m厚的超細粉砂層，且地下水水壓較高，施工時很容易發生水砂突出災難性事故。尤其是穿越段上方緊挨原地鐵車站，要求施工引起的原地鐵車站結構沉降要控制在毫米級以內，對施工方案選擇提出了很高的要求。根據以往施工經驗，目前在隧道工程施工中經常采用的降水、注漿、管棚以及頂管等工法在該工程中都難以實施，或存在極大的風險，因而必須尋找一種新的施工方法，以徹底解決堵水、加固和有效控制周圍地層及

2、建筑物變形的難題。地層凍結法是用人工制冷的方法使含水地層凍結，形成凍土，從而提高地層穩定性和止水性的地層加固方法，適用于飽和砂土、淤泥等各種復雜地層加固。地層凍結法技術可靠，對施工條件要求寬，國際工程界認為它是在其他地層加固方法難以應用時的最終解決方案。盡管地層凍結法有很多優點，但根據分析，在穿越段工程中應用該項技術還存在一些技術難題。首先是地層凍結時會產生凍脹變形，最大凍脹量可以達到凍土體積的7%以上，而凍土解凍時又會發生收縮融沉，且

3、收縮量可以超過凍脹量，從而使周圍地層出現明顯隆起和沉降現象，引起周圍建筑物移位或產生變形破壞。其次是穿越段工程凍結邊界條件極為復雜，凍結區與地鐵一號線車站底板、圍護地下連續墻等易散熱物體直接接觸，使得接觸面處特別容易出現凍結薄弱區，從而影響凍結維護結構的強度與封水性。第三是在擬開挖隧道周圍施工凍結鉆孔和安裝凍結管難度較大，鉆孔時容易發生水砂突出事故。下行線隧道與上行線隧道均采用“田”字形斷面的凍結壁形式，凍結設計參數見附表。凍結系統設計

4、最低鹽水溫度為28～30℃，維護凍結鹽水溫度為20℃，單孔鹽水流量為5～7m3h.每條隧道計算需冷量為470MJh，實際裝機制冷量為700MJh。3、凍結施工關鍵技術、凍結施工關鍵技術3.1水平凍結孔施工技術水平凍結孔施工技術（1）采用二次開孔工藝，以防鉆透地下連續墻時大量出泥出水。一次開孔采用金剛石取心鉆在地下連續墻上鉆進300mm深左右，不鉆透連續墻。一次開孔鉆進完畢，下入孔口管并安裝閥門，接著進行二次開孔鉆進，直至鉆透連續墻。連續

5、墻鉆透后，立即退出開孔鉆頭，關閉閥門。（2）用夯管法下凍結管，夯管和鉆進時安裝類似軸封的孔口止水裝置。對于需要穿透的整體穩定性和封水性。為此，設計要求位于地鐵一號線車站底板下的凍結孔要盡量靠近底板布置，并在車站底板下挨近底板布置兩個凍結孔，確保車站底板下的凍結壁厚度與溫度達到設計要求。（4）為了確保凍結壁與對側地下連續墻之間沒有影響安全的薄弱環節，穿越段外圍凍結壁側墻和底板的主凍結孔必須穿透對側地下連續墻，同時凍結管進入對側地下連續墻內

6、不得小于400mm。（5）加強凍結過程中的檢測和控制。通過檢測和控制各凍結孔的鹽水流量和鹽水溫度，使凍結壁快速均勻發展。在穿越段開挖過程中，通過對凍結壁暴露面和支護層的溫度、變形以及地鐵一號線上體館站結構變形等的監測，判斷凍結壁質量是否滿足設計要求，凍結施工是否會對地鐵一號線上體館站的正常運行和穿越段開挖造成不良影響，并根據具體情況，及時調整凍結時間、凍結鹽水溫度和鹽水流量，確保開挖施工安全順利。5、結語、結語（1）穿越段凍結施工中提出

7、的“田”字形凍結壁設計，夯管法與鉆進法相結合的凍結孔施工技術，控溫凍結與間歇凍結相結合的凍脹控制技術，以及凍結壁界面處加強凍結措施，符合工程特點，地層加固效果好，為穿越段安全順利施工創造了良好條件，同時確保了穿越段上方地鐵一號線車站結構穩定及地鐵運營安全。（2）采用夯管法結合鉆進法的凍結孔施工技術，解決了在流砂地層中施工凍結孔時（尤其是穿透對側地下連續墻時）容易發生水砂突出的問題；并且施工工藝簡單，效率較高，施工質量完全能滿足凍結施工安

8、全的需要。（3）實測顯示，凍脹引起的地鐵一號線車站底板隆起主要發生在凍結壁交圈期間；車站底板凍脹隆起總量在3mm以內，與預計值接近，未超過規定值。這表明控溫凍結和間歇凍結等抑制凍脹的措施對控制地層凍脹隆起具有明顯的作用。（4）施工中合理布置凍結孔，同時采取在凍結壁易散熱界面上噴涂聚胺脂泡沫層和敷設冷凍排管等保溫與加強凍結措施，使凍結壁與老結構之間基本不存在凍結薄弱區，對保證施工安全具有重要意義。（5）隧道開挖時，開挖區地層已基本凍實，開