1 工程概況
鄭州市軌道交通1號線一期工程東(dong) 明路站—民航路站區間隧道，其聯絡通道及泵站工程左右線線間距為(wei) 1410mm，工程位於(yu) 區間隧道左線裏程DK23+513.925、右線裏程DK23+512.000，聯絡通道地麵標高約92m，聯絡通道埋深21.61m，底板標高70.39m。
聯絡通道所在位置的隧道管片為(wei) 鋼管片(左、右線各2環)，管片內(nei) 徑為(wei) 5400mm，厚300mm。通道采用二次襯砌方式，初次支護的混凝土(C25、P6)厚度為(wei) 250mm；二次襯砌：通道拱部結構層、通道側(ce) 牆和泵房結構層厚度均為(wei) 500mm，通道底板厚度為(wei) 700mm。臨(lin) 時支護層和永久結構層之間設防水層，在聯絡通道結構層底部左、右線各預埋1根DN250球墨鑄鐵管作為(wei) 排水管。
聯絡通道及泵站結構示意圖見圖1。
圖1 聯絡通道及泵站結構示意圖
2 聯絡通道所處土層及周邊環境
1)聯絡通道主要處於(yu) ⑨粉質黏土層、(13)粉土層、(14)粉砂層和(16)粉砂層中。
2)聯絡通道及泵站位於(yu) 金水路、未來路交叉口東(dong) 側(ce) ，金水路下方管線較多，有110kV電力隧道、DN1200和DN1000的混凝土雨水管、DN800混凝土汙水管、DN800鑄鐵給水管，其中110kV電力隧道與(yu) 盾構隧道外邊緣的水平淨距約5.8m，左線隧道結構外邊緣與(yu) 電力隧道豎向淨距約8.5m。
3 聯絡通道凍結施工
根據土層資料與(yu) 類似工程施工經驗，在隧道內(nei) 采用凍結法加固地層，使連接聯絡通道外圍土體(ti) 凍結，形成強度高、封閉性好的凍結壁，然後在凍結壁中采用礦山法進行通道及泵站的開挖構築施工。用凍結法加固地層的突出優(you) 點是：凍結壁均勻性好且與(yu) 隧道管片結合嚴(yan) 密，加固與(yu) 封水效果良好，施工安全可靠。
3.1 凍結施工難點
本區間聯絡通道所處地層情況複雜，在凍結孔施工過程中會(hui) 出現以下情況：
1)鑽孔時孔口易出現湧水、湧砂；
2)此聯絡通道距離較長(14.1m)，凍結孔施工過程中可能出現偏移，影響凍結孔施工精度；
3)鑽孔過程中可能導致地表沉降過大。
3.2 凍結加固方案
1)因聯絡通道周圍管線較多，故施工過程中必須控製鑽孔、開挖及凍脹、融沉對地層的擾動，嚴(yan) 格控製地麵沉降。
2)聯絡通道底部在(16)粉砂層，含微承壓水，在鑽孔和開挖時，要采取嚴(yan) 密的防範措施，嚴(yan) 防突水湧砂等嚴(yan) 重事故發生。
3)通道結構的施工環境差，空間狹小，拱頂混凝土不易澆搗密實，但必須保證結構不滲漏水。
4)為(wei) 安全抵禦土壓和水壓作用，根據計算及類似工程經驗，其聯絡通道凍結壁的設計厚度為(wei) 2.2m。
3.2.1 凍結孔布置原則
1)凍結孔布置要求能達到凍結壁設計厚度。
2)凍結孔開孔位置誤差不宜大於(yu) 100mm，應避開管片接縫、螺栓、主筋和鋼管片肋板。
3)聯絡通道泵房底部用“V”字形布孔方式，開挖時泵房外圍凍結管不割除。
4)聯絡通道沿凍結壁與(yu) 對側(ce) 隧道管片交接麵均敷設冷凍排管5排。
3.2.2 凍結孔施工
1)在凍結孔施工前，根據施工基準點，按凍結孔施工圖布置凍結孔，孔位偏差控製在100mm之內(nei) ；凍結孔實際鑽進深度比設計深度深0.3m。
2)由於(yu) 管片中鋼筋較密集，在使用開孔器開孔前，根據管片施工圖確定隧道管片內(nei) 的結構鋼筋的位置，合理避開鋼筋，調整開孔位置。
3)采用2次開孔方法，在開口處安裝防噴、防湧密封裝置(見圖2)。其施工流程為(wei) ：用口徑120mm的金剛石取芯鑽在管片上鑽進200mm左右→埋設孔口管→固定孔口管→在孔口管上連接閘閥→用口徑95mm的金剛石取芯鑽透隧道管片→移走開孔鑽機、關(guan) 閉閥門。
4)在凍結孔施工完成後，對凍結孔周圍地層進行注漿加固，漿液采用水泥漿液。
圖2 鑽孔防噴裝置示意圖
3.3 凍結參數的確定
1)凍結設計參數見表1。
表1 凍結設計參數表
2)其他凍結施工設計參數，如凍結壁交圈時間、旁通道凍結管長度、凍結需冷量如下：
(1)凍土發展速度平均按20mm/d計算，旁通道交圈時間約為(wei) 20～23d。
(2)按施工圖設計，旁通道凍結管和冷凍排管長度分別為(wei) 686m和115m，總長度為(wei) 801m。
(3)凍結管散熱係數取1.36×103J/h·m2，冷量損耗取20%，聯絡通道凍結管總長度為(wei) 801m，凍結總需冷量為(wei) 3.95×106J/h。
3.4 凍結施工過程
1)聯絡通道鑽孔施工於(yu) 2012年3月21日開始，到4月23日結束，右線隧道共鑽孔64個(ge) ，其中對穿孔4個(ge) ，非對穿凍結孔54個(ge) ，測溫孔4個(ge) ，卸壓孔2個(ge) 。左線隧道共累計完成28個(ge) ，其中完成凍結孔17個(ge) ，測溫孔4個(ge) ，卸壓孔2個(ge) ，補孔5個(ge) 。打壓試漏全部合格；凍結站及鹽水管路和集、配液圈於(yu) 4月24日全部安裝完成。
圖3為(wei) 凍結孔布孔位置詳圖。
圖3 凍結孔布孔位置詳圖
2)2012年4月25日至6月13日為(wei) 積極凍結，凍結曆時50d。
3.5 凍結效果分析
1)深、淺測溫點測得降溫曲線見圖4、圖5。
圖4 深測溫點溫度隨時間的變化曲線
圖5 淺測溫點溫度隨時間的變化曲線
在聯絡通道的左右線各布置了4個(ge) 測溫孔，每個(ge) 測溫孔布置2個(ge) 測溫點，淺測溫點位置均在深0.5m處，深測溫點位置為(wei) 設計深度位置(C1、C5測溫孔深度2.7m，C2、C3、C6、C7測溫孔深度3.5m，C4、C8測溫孔深度3.8m)。
2)根據測溫孔測得的數據，可以認為(wei) 凍結最慢發展速度為(wei) 23mm/d。以該發展速度計算，自2012年4月25日到6月13日，其凍土發展半徑為(wei) 1150mm。
3)以發展半徑作圖分析，聯絡通道處凍結帷幕厚度為(wei) 2.3m，大於(yu) 設計凍土帷幕厚度2.2m。
4)運用經驗公式可以算出：與(yu) 管片交界麵凍土帷幕平均溫度為(wei) -10.3℃，低於(yu) 設計凍結帷幕平均溫度-10℃。
無論是凍土帷幕厚度和凍土帷幕平均溫度均已滿足設計要求，達到開挖標準。
4 聯絡通道施工
經建設、監理、監測、設計、施工等單位各方協商確認，並經施工條件驗收合格後，開始聯絡通道開挖。
4.1 開挖方式
對於(yu) 未凍結的鬆軟土層，可采用鐵鍬開挖；當土層已凍結，且強度高、無法用鐵鍬開挖時，采用風鎬開挖，在開挖施工中根據揭露土體(ti) 的加固效果及施工監測信息，及時調整開挖步距和支護強度。
4.2 臨(lin) 時支護
開挖過程中要對暴露段的土體(ti) 及時施加支護層，其既能對凍結壁起到保溫和隔熱的作用，又能承受凍土壓力和控製凍結壁的位移。臨(lin) 時支護采用型鋼支架加木背板和250mm厚的C25噴射混凝土。
4.3 防水施工
1)在臨(lin) 時支護層與(yu) 結構層之間設置由無紡布緩衝(chong) 層、優(you) 質PV防水板、無紡布保護層共同組成的防水層。
2)鋪設防水層前，按設計尺寸找平支護層。
3)防水板接頭處必須采用雙縫焊接，並進行真空檢漏。
4)采用固定箍結合密封膠或丁基橡膠薄片，加強抗融沉注漿管穿越防水板的接頭處密封。
5)采用防水板、止水帶、預埋注漿管組成分區注漿係統，以加強聯絡通道的整體(ti) 防水。
6)在聯絡通道結構層與(yu) 隧道接頭處預留兜繞成圈的遇水膨脹止水條和預埋全斷麵出漿的注漿管，通過止水條的遇水膨脹功效、注漿管壓注化學漿液的止水功效，來保證接頭水密性。
7)聯絡通道變形縫中設置兜繞成環的外貼式止水帶(可與(yu) 防水板焊接為(wei) 一體(ti) )和中埋式止水帶，內(nei) 側(ce) 嵌填高模量密封膠，從(cong) 而形成完整的防水線。
4.4 結構施工
4.4.1 施工順序
1)結構施工順序為(wei) ：通道→泵房(含蓋板)。
2)通道混凝土澆築順序為(wei) ：底板→側(ce) 牆→拱頂(用人工和氣泵共同澆築)。
3)泵房混凝土澆築順序為(wei) ：底板→側(ce) 牆。
4.4.2 混凝土澆築
1)按結構設計圖紙進行鋼筋綁紮；聯絡通道與(yu) 鋼管片接觸部位應按規定焊接錨筋，縱筋與(yu) 鋼管片搭接處采用T形焊接。
2)按結構特征順序安裝鋼模板，應在鋼模板上均勻塗刷脫模劑；檢查鋼模板的垂直度、水平度、標高、鋼筋保護層的厚度以及結構層尺寸；合格後固定鋼模板。
3)商品混凝土由溜灰管輸入端頭井井下，然後由電瓶車運輸至工作麵，用人工法將混凝土送入支好的模板內(nei) ，並用插入式振搗棒反複均勻振搗。每次澆築混凝土時，在現場用試模製成標準試塊，用於(yu) 檢測混凝土強度及抗滲性。
4.5 充填注漿及融沉注漿
在注漿過程中遵照“多點、少量、多次、均勻”的循序漸進原則，並根據隧道沉降和解凍溫度場的監測，適時調整注漿量和注漿時間間隔，確保沉降穩定。
1)注漿采用單液水泥漿和C-S雙液漿，單液漿水泥等級強度為(wei) P.O.42.5級，水灰比為(wei) 0.8；雙液漿水泥等級強度為(wei) P.O.42.5級，水玻璃為(wei) 35～42°Be，將配好的水泥漿液和水玻璃漿液按照1:1混合注入。充填注漿采用水泥單液注漿，融沉注漿采用水泥、水玻璃雙液注漿。
2)注漿管在初期支護施工時預埋，預埋時穿透支護層。預留的注漿管頭部用絲(si) 堵擰緊，防止湧水漏砂。模板拆除後，鑿出注漿管，接上閥門。
3)充填注漿主要填充木背板和凍結壁之間的空隙，以及拱頂部的支護層與(yu) 結構層之間空隙。注漿方式為(wei) 自下而上，先打開所有閥門，注底層注漿孔，待上一層注漿孔返濃漿時，停止本層注漿，再進行上一層的注漿，頂部的注漿孔在最後完成。充填注入單液水泥漿，注漿壓力不大於(yu) 0.1MPa。注漿流量控製在15L/min左右。
4)融沉注漿需持續2～3個(ge) 月的時間，此後可根據變形及溫度場監測確定注漿時間延縮，融沉注漿注入水泥水玻璃雙液漿。融沉注入的雙液漿壓力為(wei) 0.3～0.5MPa，流量控製在15～20L/min。
5 結語
凍結技術在地鐵聯絡通道施工中的應用已十分成熟，本工程曆時120d，完成了鑽孔、凍結、開挖及支護、永久結構等工作。在整個(ge) 施工過程中，安全可控，未對周邊重要管線及建(構)築物產(chan) 生影響。
作者：蔡雯俊
轉自：《上海隧道》