北京市政路桥股份有限公司工程总承包二部 北京 100068
摘要：盾构联络通道位于富水区，优选采用冷冻暗挖法施工。冻结法施工时应进一步探明地下水流动情况，如流动速度过大时需采用钻孔注浆等方法对地层进行改良，以防出现冻结发展速度过小或冻结难以交圈情况出现。
关键词：地铁；联络通道；冷冻法施工；暗挖施工
1.冷冻法施工的关键
选用冷冻法施工，必然是工程量较小，并且工程处于地下富水区，为保证无水作业，优选冷冻发加固暗挖施工的工法。冻结法施工时应进一步探明地下水流动情况，如流动速度过大时需采用钻孔注浆等方法对地层进行改良，以防出现冻结发展速度过小或冻结难以交圈情况出现。
水平孔冻结帷幕技术性能必须满足联络通道施工的安全和质量要求，加固土体应遍达待加固区域；水平孔冻结方案应符合现场实际条件，具有可操作性；施工方案应在满足工程要求工期的前提下具备优化潜力；施工方案中考虑关联公共设施的位置及其安全保障，满足城市环境保护及节能要求；减小冻胀与融沉的危害，采取自然解冻融沉注浆措施控制联络通道和管片变形在允许范围内；严格按照暗挖隧道施工十八字原则进行施工和控制。
2.工程概况及施工难点
首经贸站～丰益桥南站的地理位置位于北京市丰台区，自首经贸站北端引出后，沿芳菲路向北延伸，下穿西三环南路及京沪铁路后接入与16号线换乘的丰益桥南站。首经贸站～丰益桥南站的线路区间右线设计起点里程SK28＋577.761，设计终点里程SK29+464.594，长度886.833m。区间设置1处联络通道，不设置废水泵房。联络通道中心里程SK29+050.000，地面标高约44.56m，拱顶覆土约21m，采用暗挖法施工。联络通道所处地层从上至下依次为⑤卵石、⑥卵石、⑥/3圆砾。本区间联络通道结构断面为拱顶平底直墙断面，初支开挖高度3.82m，开挖宽度3.9m，初支结构厚度0.25m，采用台阶法施工，二衬结构净高2.6m，净宽2.8m，顶板、侧墙厚度为300mm，底板厚度为350m，采用暗挖法施工。
土层富水性强，施工时有较大的出水冒砂的风险。设计采用水平冻结法加固地层，矿山暗挖法施工以确保施工安全，施工前应做好地面管线调查，施工过程中做好必要的保护措施，加强监测，以减轻对周围地面环境的影响。
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3.冻结帷幕及冻结孔设计
设计冻结壁平均温度为-10℃，设计冻结壁有效厚度2米。根据联络通道结构断面特点、冷冻量计算结果及相关规范要求，冻结孔布置按上仰、近水平、下俯三种角度布置在通道的四周，布设冻结孔。
首～丰区间联络通道冻结设计共布设70个冻结孔。其中冻结站左线隧道内冻结孔数46个，右线隧道内24个，共计70个（包括4个透孔）。设计测温孔8个（其中冻结站左线隧道2个，右线隧道6个。测温孔深度2～4米），卸压孔4个（深度4米），每侧隧道各布置2个。冻结孔布置如下（详见冻结设计图纸）：
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联络通道及泵房冻结孔立面透视图
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联络通道及泵房冻结孔、测温孔、泄压孔及冷冻排管立面布置图
1.区间联络通道冻结参数表
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冻结孔特征一览表
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其他冻结孔特征一览表
4、施工方案及工艺流程
本工程联络通道采用冻结法加固土层，即用人工制冷方法使联络通道外围的土层降温冻结，形成一个封闭的冻土帷幕结构，然后在冻土帷幕结构中进行联络通道的掘砌施工。采用冻结法施工具有如下几个优点：
1）安全可靠性好，可有效的隔绝地下水；
2）适应面广。适用于任何含一定水量的松散岩土层，在复杂水文地质如软土、含水不稳定土层、流砂、高水压及高地压地层条件下冻结技术有效、可行；
3）灵活性好。可以控制冻结体的形状和扩展范围，必要时可以绕过地下障碍物进行冻结；可控性较好。冻结加固土体均匀、完整；
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冷冻法加固施工工艺流程
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联络通道施工工艺流程图
根据工程地质条件及其它施工条件，确定采用“隧道内钻凿，布设水平孔、近水平孔冻结临时加固土体，矿山法暗挖构筑”的施工方案，即：在隧道内利用水平孔和部分倾斜孔冻结加固地层，使联络通道外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻土帷幕，然后根据“新奥法”的基本原理，在冻土中采用矿山法进行联络通道及泵房的开挖构筑施工，地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行，其主要施工顺序为：
施工准备→冻结孔施工（同时安装冻结制冷系统，盐水系统和监测系统）→积极冻结→进行隧道支撑→探孔试挖→拆管片→联络通道掘进与初期支护→联络通道永久支护→结构充填注浆→进行自然解冻融沉注浆充填→撤场。
冻结孔施工和联络通道初期支护施工为本工程的关键工序；排水管的敷设及与管片的连接为重要控制点；冻结监测和温度，土体变形，压力监测及联络通道永久支护施工为特殊工序。根据首丰区间联络通道结构图纸内容要求，主要施工工序有：联络通道冷冻法加固、管片破除、超前支护与加固、隧道开挖支护等施工。联络通道采用“隧道内冻结加固，矿山法开挖”，即用人工制冷方法使联络通道外围的土层降温冻结，形成一个封闭的冻土帷幕结构。施工方向均为由左线向右线单向开挖，在初期支护达到设计强度并根据监测结果基本稳定后，施作防水层和二次衬砌。
主要工法施工步序
联络通道断面采用上下台阶法施工。上台阶开挖完成后，才能开挖下台阶。上台阶环形开挖留核心土。
第一步：施作联络通道冻结加固地层。
第二步：开挖上台阶（留核心土），施作上半断面初期支护。
第三步：下台阶土方开挖，施做下半断面初期支护。
第四步：施工联络通道二衬。
5.监控量测
应用人工制冷技术冻结加固联络通道周围的土体，使之发展为封闭的冻土结构，为联络通道的正常施工创造一个可靠的维护结构。在整个施工过程中，包括从冻结开始到掘进以及永久支护结构形成的整个时期，冻结土体的热力学性质经历了剧烈的变化，并由此对施工环境产生影响。若干重要参数的现场监测，为适时掌握和控制施工过程提供了依据，是工程安全的重要保证。
5.1冻结监测内容
钻孔施工监测；冻结系统监测；冻结壁监测
监测项目及布点要求：
监测项目及布点要求
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监测说明
1）位移的监测工作在冻结孔施工前，建立监测原始基准数据，冻结孔施工时，开始第一天监测，直至冻结帷幕融化后。
2）冻结系统及冻结壁的温度等指数监测，自冻结运转开始，直至冻结停机。
3）测温孔温度监测，冻结开机后每天监测一次。
4）监测的各种数据及时反馈到项目部总工程师和生产技术部进行分析处理，以便指导施工，采取措施。
5.2开挖施工过程监测
周边环境监测项目：地下水位、地表沉降、管线的沉降、周围建（构）筑物等。
支护结构体系监测项目：初期支护拱顶沉降、初期支护结构侧壁收敛等。
隧道开挖过程中各项监测项目控制标表7.1
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联络通道开挖过程中对于沉降异常、管片拆除时加强地面沉降及洞内净空收敛监测频率，建立地上地下联动措施，及时根据地表监测情况调整开挖进展，增加影响注浆措施，确保施工安全。
6、冻结孔封孔处理
1.冻结结束后（通道结构完成后）割除隧道管片上的孔口管和冻结管，隧道管片上割除孔口管深度要求进入管片不得小于60mm。
2.混凝土管片上割除孔口管或冻结管后留下的孔口立即用速凝堵漏剂封堵，并预埋注浆管进行注浆堵漏。
3.所有冻结孔用压缩空气吹干管内盐水，用强度不低于M10的水泥砂浆压实充填封孔，孔口段充填长度不小于1500mm，孔口采用厚度10mm钢板焊接密封。
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混凝土管片冻结孔封堵详图
7、结论
冷冻法暗挖施工，其实关键的施工步骤为冷冻（加固使工作环境处于无流水状态）；矿山法暗挖施工；监控量测；解冻封孔。本文主要论述了冷冻暗挖法施工的技术及工艺流程，主要的参数指标没有详述。目前北京市地下水位不断上涨，这就使盾构区间处于富水区；而联络通道的施工，注浆加固不能满足施工要求的前提下，冷冻法暗挖施工技术优选用于盾构联络通道的施工。本施工技术相对比较成熟，尤其在南方地铁施工中应用广泛；近几年由于北京地下水位上涨，再加上换乘地铁隧道埋深较深，所以在今后的北京地铁施工中也会得到推广。
参考文献：
[1]、《旁通道冻结法技术规程》（DG/TJ08－902－2016，J10851－2016 参考设计依据）
[2]、《轨道交通车站工程施工质量验收标准（修订版）》（QGD-006-2018）
[3]、《城市轨道交通工程测量规范》（GB/T 50308-2017）
[4]、《城市轨道交通隧道工程注浆技术规程》（DB11/1444-2017）
[5]、《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086-2015）