刘洋
中铁一局集团天津建设工程有限公司 天津市 300250
摘要：结合区间联络通道施工实例，阐述冻结孔施工工序，提出施工质量和安全措施。
关键词：联络通道；冻结孔；施工；措施
引言
截至2020年底，全国内地共45个城市开通轨道交通，其中地铁运营线路6280.8公里，占比78.8%（图1）；57个城市在建轨道交通，地铁5662.2公里，占比83.3%（图2）；67个城市已获批规划轨道交通，地铁5426.8公里，占比76.58%（图3）。地铁建设依然是未来城市轨道交通的重点。
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1工程概况
天津地铁1号线东延第4标段东沽公路站～纬三路站区间里程右DK41+892设置1号联络通道，隧道中心线间距为16.661m，隧道中心高程左线为-18.916m、右线-18.935m；里程右DK42+492设置2号联络通道兼泵房，隧道中心线间距为15.341m，隧道中心高程左线为-22.190m、右线-22.235m。
在联络通道施工范围内的粉质黏土、粉土、粉砂层中含承压水，会发生涌水涌砂等形式的渗透变形，从而造成开挖掌子面不稳定或突涌。联络通道采用冷冻法（氯化钙盐水做为冷媒剂）加固地层，矿山暗挖法施工，本文以2号联络通道兼泵房为例，论述联络通道冻结孔施工。
2冻结孔布设
2.1冻结帷幕设计参数
2.1.1冻土强度设计指标：单轴抗压≥3.6Mpa，抗折≥2.0Mpa，抗剪≥1.5Mpa(-10℃)。
2.1.2冻结帷幕有效厚度为2.0m，喇叭口为1.5m，平均温度为-10℃。
2.2冻结孔布设
2号联络通道兼泵房冻结孔数共计62个(左线隧道49个包括4个透孔、右线隧道13个)，8个测温孔，4个泄压孔。冻结孔安照上仰、水平、下俯三种角度布置在联络通道的四周。如图4、图5所示。
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图5冻结孔布置平面图（2号联络通道）
3冻结孔施工
3.1冻结孔施工工序
定位、开孔及安装孔口管→安装孔口装置→钻进→测斜→封闭孔底→压力试验。
3.2定位、开孔及安装孔口管
首先施工透孔，根据透孔偏差修正钻进参数。根据施工基准点，按施工图从上到下布设冻结孔，可防止因下层冻结孔施工引起上部地层扰动。根据各个孔位的定位（误差不大于50mm），在管片上开孔，采用经纬仪定位孔口管的方位和倾斜角，保证开孔钻进精度。为避开管片接缝、螺栓、主筋和钢管片肋板，可适当调整，偏差不大于100mm。
在混凝土管片上施工时避开主筋，可以适当调整冻结孔的孔位。使用J-200型钻机，配套Ф133mm金刚石取芯钻头，开孔角度满足设计要求。采用二次开孔工艺，先开孔到300mm时停止钻进，岩心取出后安装孔口管（使用Ф133×5mm无缝钢管加工而成），其头部有250mm鱼鳞扣。安装孔口管：首先将孔口切平，安装不少于5个膨胀螺丝（锚固深度不少于60mm），然后用麻线或棉线缠绕孔口管鱼鳞扣，将孔口管夯进孔口并用膨胀螺丝拧紧，拧紧后卸掉螺母并装上DN125球阀，打开球阀并用Ф110mm金刚石钻头从球阀内钻孔，钻穿混凝土管片。
用Ф133mm金刚石取芯钻头钻透隧道内侧钢管片钢板，将孔口管夯入钻孔并采用满焊的方式焊接在钢管片上，用微膨胀水泥填实隔仓，在孔口管上装好球阀，用Ф110mm金刚石钻头在球阀内钻进并切割隧道外侧钢管片钢板。
3.3安装孔口装置
将孔口装置装在球阀上用螺丝紧固，并装好密封垫圈。当第一个孔钻透后，没有涌水、涌砂可继续钻进。为应对突发涌水、涌砂的情况，后续开孔仍要安装孔口装置。孔口管及孔口装置如图6所示。
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图6孔口管及孔口装置
3.4钻进、测斜及封闭孔底
把冻结管作为钻杆，第一节钻杆最前端安装一个特制单向阀，冻结管之间采用内接丝扣加接缝焊接，保证其同心度和连接强度。采用长冻结管，减少接头数量。
按冻结孔的施工定位要求，需要调整并固定钻机位置（如图7所示），将冻结管放入孔口装置内并将盘根压紧在盘根盒内（如图6所示）。优先采用干式钻进，当无法钻进时在钻头位置安装单向阀，从钻机上注水钻进并打开阀门，观察出水、出砂等情况，操作阀门开关控制出水量，防止地面下沉。达到设计深度后清洗单向阀，用丝堵密封孔底部。
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图7钻机固定
为确保钻进精度，冻结管钻进前2m时须反复校核冻结管角度，采用经纬仪灯光测斜法检测钻孔的上下仰府角及方位角，合格后继续钻进（如图8所示）。每钻进2m测斜一次，如不符合设计要求，则立刻调整钻孔角度和钻进参数进行纠偏。如发现钻孔偏斜超过设计最大允许150mm要求时，应及时拔除冻结孔，重新钻孔，直到满足设计要求；考虑地压大、摩擦力大等因素，冻结孔无法拔出，在超设计的孔间距之间立即补孔，成孔后复测偏斜和深度，记录各孔位的实际偏斜。
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图8偏斜测斜
3.5压力试验
冻结管下孔前配管并保证冻结管同心度。下好冻结管先测斜（如图8所示），再复测冻结孔深度并进行压力试验（如图9所示）。试验压力为0.8～1.0MPa，稳定30分钟压力无变化，或者30分钟内压降<0.05MPa，后15分钟不下降则压力试验合格。
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图9压力试验
供液管在冻结管内下放（如图10所示）。在供液管底端加工150mm长的斜口，安装冻结管端盖和去、回路羊角。冻结管安装完成后，封堵冻结管与孔口管之间的间隙并拆除孔口密封装置。
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图10供液内管示
4冻结钻孔施工质量及安全技术措施
4.1在冻结孔开孔前，在布孔范围内打Φ32mm小口径探孔，探测地层情况，以判断地层是否稳定，是否涌水、涌砂，以便做好应急措施。如严重涌水、涌砂，先进行水泥－水玻璃双液帷幕注浆后再施工冻结孔。
4.2混凝土管片上采用二次开孔工艺，控制泥浆涌出。一次开孔用金刚石取芯钻头钻进300mm，安装孔口管及球阀后，开始二次开孔一直将混凝土管片钻透。
4.3透孔钻杆与管片间的密封：在钻杆(冻结管)上预焊环形钢楔，钻透对面混凝土管片时可堵住钻杆(冻结管)与管片的间隙，再把冻结管与管片的环形间隙充填麻丝或棉线，采用双快水泥密封。
4.4透始开打前，提前将开孔对侧相应位置的钢管片隔仓用微膨胀水泥完全填充，考虑钻孔误差，将对应位置上下左右四个隔仓全部填充并焊上盖板。
4.5压力试验不合格的冻结管须进行处理，重新进行压力试验并满足要求才使用。如钻进时无水无砂涌出，可逐根取出冻结管并打压，找出泄漏处及原因，及时补焊并作好记录，二次下孔后并重复压力试验直到满足要求。因地层条件不能取出冻结管，采取在不合格冻结管内下套管或补孔的措施，只要条件允许，优先考虑补孔，确保冻结效果。
5结语
冻结孔施工是冷冻法的首道工序，其施工质量是冻结帷幕和联络通道开挖施工的基础，因此在施工过程中，可以采取相应的质量安全措施，控制冻结孔施工质量，进而确保冻结帷幕效果和联络通道开挖施工安全。
参考文献：
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