刘岗
中国电建市政建设集团有限公司 天津市 100000
摘要:地铁区之间的联系通道施工是由于空间限制，其施工有相当难度，洞顶地层薄弱，富水砂层，地层自承能力差，施工安全风险大，随着社会科技的进步，冷冻法技术有效的解决了此类问题。总结冷冻法技术在地下区间联络通道施工中的应用经验，为类似冷冻施工工程提供参考。
[关键词]：联络通道；冷冻施工；冻结制冷；循环盐水；解冻融沉注浆
1、工程概况
某区间左右线长大于1千米，区间采用盾构法施工，设置联络通道兼泵房。位于路与路交叉口，延既有路布置，周边现状以城市住宅为主。根据详勘地质钻孔资料，通道顶部现状埋深约30米，地面以下5米有水，其底板处于强风化混合花岗岩，拱部大部分位于砂（砾）质粘土层、顶部存在中粗砂层，洞身位于砂（砾）质粘土层和全风化混合花岗岩。净空为半圆拱直墙断面，采用喷锚构筑法施工，复合式衬砌。属于典型的富水软弱地层，地层自承能力薄弱，直接按照新奥法或矿山法开挖，洞顶难以承担上部重量，施工过程存在较大的安全问题。
2、施工方案选择
根据工程地质条件，选择并确定了“隧道内钻凿、水平孔及近水平孔，土体内水分结冰，做到临时加固土体效果，开挖喷锚衬砌施工”的有效施工方案。即在隧道内，并采用水平孔以及局部斜孔冻结加固地层的方法，使通道及泵站周围土体内水分结冰，从而土体冻结，根据新奥法的基本原理，形成高强度及密封性好的冻土帷幕，采用矿山法，并在冻土中进行开挖施工通道泵房。区间隧道采用地面冻结开挖施工。主要施工顺序如下：
进行施工准备工作→冻结孔进行施工→安装冷冻制冷装置及安装盐水装置及监测系统装置→隧道支护→主动冻结→探孔试开挖→管片拆除→通道掘进开挖及支护→通道要进行永久性固定支护→泵站开挖及支护→进行泵站永久固定支护→结构灌浆→进行自然解冻融沉注浆充填→清理清除场地。
3、冻结孔设计
根据通道结构图纸及冻结图纸，冷冻孔在通道周围以三个角度排列：向上，接近水平和向下，四周，外扩2.5米范围内土体为冷冻区域。设计冻结孔终孔间距要求通道两侧墙≤1.1；泵站侧墙≤1.3；底板≤1.0，共设置冻结孔110个，冻结孔允许偏斜15cm，采用Φ89×8冻结管。并设置10个测温孔，4个泄压孔，冻结管总长度840米，冷冻排管长度150米，170升冷冻机2台，其中1台备用。盐水泵选2台315(I)型，其中1台备用。冷却水循环均选用2台160型清水泵。
4、冻结参数、制冷系统设计
盐水温度为-28℃?-30℃。冻结孔单孔的流量应不小于5?8m3 / h冻结孔施工中终孔间距小于1.4米（泵站位置），冻土速度为25mm/D，冻结帷幕交圈时间为25～28天，达到设计厚度的时间为58天冻结站不能设置在通道上方，应设置一定的安全距离，引两趟盐水干管至通道位置，通道距离冻结机房较近，考虑一定量的冷量损失，冻结站需冷量经计算，机房选用170WDEDD型冷冻机机组满足要求。
要采用冷却塔系统装置进行有效冷却；在添加新鲜的水至15m3/h。冻结管，要选用优质低碳钢无缝钢管，丝扣连接，并辅以焊接，冷冻排管、测温孔管、供液管、清水干管选用钢管，盐水管以及集配液管，应要选用标准优质聚乙烯钢丝骨架管。
5、冻结施工
通道正式钻孔前要仔细核对地面钻孔在通道拱部实际位置，以防止冻结管打架；透孔开孔前要仔细计算隧道左右线的偏差，从而计算钻孔偏斜值。施工工艺：定位开孔→孔板口安装→孔板密封装置安装→钻孔→测量→孔底封孔→进行试压检测。
开孔时，请避免钢管节片的接头缝，螺栓，主筋和钢管肋开孔的位置最大为10cm，最大为15cm。冻结管长和偏斜检查合格后，压力达到0.8Mpa，且达到冻结工作面盐水压的1.5倍以上时，停止压力，关闭阀门，观测压力的变化，30分钟内压力无变化，为合格。
通道主动冻结时间暂定为58天。并冻结孔的盐水流量不应小于5M3/h；要进行冻结7天以后，盐水的温度要控制在-18℃以下；还要在进行冻结15天后，盐水温度在控制在-24℃以下，出口与回路盐水温差不大于2℃，开挖时盐水温度降至-28℃。如果盐水的温度和盐水的流量不能满足设计要求，冻结的土体强度不能保证施工安全，就要加长冻结时间。
在冷冻过程中，有必要根据测得的温度数据，并进行判断冷冻帷幕能达到设计厚度要求，同时进行监测冷帷幕与隧道之间的结合情况。 冻结帷幕交叉口达到相应标准的设计厚度，并与隧道进行完全固结后，它便可以进入维护冻结阶段。在冻结期间，温度要低于-28℃，相应的冻结时间，要贯穿于整体主体结构。
6、智能化冻结温控系统
采用冻结云平台监测系统，实现冻结工程温度监测、电话通讯、视频监控、机组控制全天候数字化、自动化。该系统由温度探头、温度采集模块以及地面办公室监控主机采集测温孔、阀组、机组、盐水干管等温度。由主控制箱和地面办公室的以太网交换机负责系统视频监控、语音电话以及各项数据的信号传输。由摄像头和地面办公室监控主机保存影像资料，方便电脑、手机查看实时画面查阅。由PLC、传感器、制冷机组等设备以及地面办公室监控主机实现就地、远程启停制冷机组、故障报警、停机并记录参数。
7、开挖与构筑
使用全面的焊接方法进行焊接所有焊接的装配接缝。预应力隧道支架进行安装：在隧道上下两端，并进行安装预应力支架装置。每个支架都包含8个支撑点，并均匀支撑在隧道管道上面。在进行施工过程中，可以观察检测隧道变形，来进行调节每个支撑点的预应力大小，来进行控制隧道的变形量。
通道土方开挖顺序：第一步开挖通道部分，采用全断面开挖土方，严格按照开挖步距要求及初期支护要求，及时进行初期支护，边角开挖可以待主要部位完成后修整；第二步完成喷射混凝土后，铺设防水层，施作正常段断面的二次衬砌；第三步开挖泵站，架设钢架支撑，施作初期衬砌；第四步完成喷射混凝土后，铺设防水层，施作泵房二衬。
8、结构充填注浆融沉注浆
主体在进行砌筑完成及底板砂浆平整操作之前，应进行浇注施工，浇注设备和材料放在通道开口附近的隧道中，施工时，在预约浇注管道上应进行安装节流孔连接系统装置以及控制阀装置。先试验压力观察顺畅的状态和连通状况，在进行浇注时，应先向内后外，然后先下后上，最后到达顶部。
冻结停止3~7天内，进行衬砌混凝土背后填充注浆。浇注时完成冻结封孔，要求内衬混凝土的强度达到混凝土设计强度的60%以上。
熔接补偿注浆是单液水泥浆。浇注结束后用二液浆封孔。 填充浇注压力在静水压力以下。 浇注遵循少量均匀性的原则。压力要求，应控制在静水压力的2倍，压力控制在0.4MPa以内。在地面沉降变形稳定后，融沉注浆浇注结束。冻结壁全部融化，不再浇注后实测地层的沉降，每半月持续0.5mm以下的话，可以停止沉降补偿浇注。
9、结语
根据现行标准要求，在两条单线区间隧道之间，隧道的连续长度超过600米时，应该设置联络通道。通道内空间狭小，再加上地层薄弱、富水砂层，施工难度较大、风险较高。冷冻法施工，能保证施工的可靠性及安全性，除了严格执行施工措施外，还加强全程监测，进行整理信息后，并判断冻结壁的强度、厚度及冻土幕的封闭程度。这是用冷冻机冷却冷冻液，利用管线输送冷冻液，需要冷冻的地区不断的循环，保持低温，温度扩散到外部，降低土体的温度，使土体中水分结冰，产生冻结效果，临时增加土体强度，确保施工安全的过程。
参考文献
[1]毕欣.盾构区间联络通道冷冻法施工技术[J].城市住宅,2020,27(05):205-207
[2]李杰.区间联络通道施工冷冻法技术应用研究[J].山西建筑,2020,46(04):131-133