地铁联络通道冻结监测

地铁联络通道冻结监测分析

南京地铁一期工程联络通道采用冻结法施工中，对冻结盐水温度、冻土温度、地表变形等方面进行了跟踪监测；通过对监测结果进行分析研究，获得了冻结盐水温度、冻土温度、冻涨压力、卸压孔压力的变化规律，在此基础上提出了联络通道冻结施工的建议。研究成果可供其他工程参考。

1前言

地铁联络通道一般位于区间隧道的中间，通常南京地铁一期TA4标隧道，北起钓鱼台工作与集、排水泵站连在一起，共同起着两隧道连结、井北侧，南至三山街车站南端头井，由左线（下行集、排水和防火等作用。联络通道土体开挖前，必线）和右线（上行线）隧道组成，左、右线均由572须对其周围土体进行加固。冻结法加固土体是一种环管片拼装而成。隧道外径6.2m，内径5.5m，每行之有效的方法，在北京、上海、广州等城市地铁块管片宽为1.2m，厚为0.35m。联络通道位于两中都成功得到了应用[1-3]。最近，在南京地铁一期工站区间隧道中间，隧道中心埋深13.13m。联络通程TA4标中，联络通道施工首次成功采用了冻结施道及泵站采取合并建造模式，它既保证上、下行隧工。在冻结施工过程中，对冻结盐水温度、冻土温道间的联络作用和必要时乘客安全疏散的功能，又度、地表变形等方面进行了跟踪监测。文中分析了起到地铁运营中两车站之间的集、排水作用。工程冻结盐水温度、冻土温度、冻涨压力、卸压孔压力结构由两个与隧道相交的喇叭口、通道以及集水井的变化规律，并提出了有利于工程施工的建设性意等组成。联络通道所处的主要土层参数如表1所示。表1

土层物理参数

2工程概况

从表1看出，土层平均渗透系数小，透水性差，是冻结施工较为有利的土层；同时，土层中含有粉砂层，冻结法也能更好处理流砂问题。经研究采用“隧道内钻孔冻结加固，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土层，使联络通道以及集水井外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻土帷幕；采用矿山法，进行联络通道及泵站的开挖构筑施工。土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→联络通道连通地面的垂直水管施工→冻结孔钻孔施工（同时安装冻结制冷系统）→安装冻结盐水系统和检测系统（同时在隧道内联络通道洞口附近进行支撑，其目的是，冻结过程中隧道受冻土力的作用会发生隧道横向断面变形，从而影响隧道的椭圆度。为了减少这一变形，故在冻结前进行隧道内壁支撑）→积极冻结→探孔试挖→拆钢管片→联络通道掘进与临时支护→联络通道永久支护→泵站开挖与临时支护（联络通道支护是，对泵站位置进行预留，在联络通道永久结构施工完毕后，再开挖泵站土体作临时的支护，在永久性结构完工并达到要求强度后，最后拆除暴露在泵站内的冻结管。）→泵站永久支护→必要时进行土层注浆充填。

3水平冻结设计

3.1水平冻结孔布置

根据冻结帷幕设计及联络通道的结构，冻结孔的倾角采用上仰、近水平、下俯三种角度布置。开孔间距为0.7m，冻结孔58个。冻结孔的布置见图1所示。

3.2冻结参数

选用YSLGF300Ⅱ型螺杆压缩机组一台套，设计工况：制冷量为87500Kcal/h，电机功率110kW。地层冻结供冷工艺参数和指标：①积极冻结盐水温度为－28℃～－30℃；②冻结孔单孔流量不小于4m3/h；③冻结帷幕交圈时间为20d，达到设计厚度的时间为30d；④积极冻结时间为30d，维护冻结时间为35d。测温孔10个（4个兼作卸压孔）。

（a）冻结孔布置的横断面图(mm)

（b）冻结孔布置的纵断面图（括号内数字为孔长及倾角）

图1冻结孔布置Fig.1Layoutofthefreezingholeinthesoil

结系统辅助设备：①盐水循环泵选用IS125-100～200型2台，流量200m3/h，电机功率45kW，还有一台备用；②冷却水循环选用IS125-100～200C型2台，流量120m3/h，电机功率30kW，一台备用；冷却塔选用NBL-100型一台，补充新鲜水15m3/h。4监测成果分析

4.1盐水温度监测分析

冻结工程于2002年11月30日开机冻结，到2003年1月8日已经冻结39d，超过设计冻结时间（35d）4d。盐水降温曲线如图2所示。去路盐水温度－33℃，回路盐水温度开机2d降到－20℃，降温幅度较大。2003年1月7日盐水的去、回路温度差已从2002年12月24日的平均2℃降到0.5℃，说明土层的热负荷减少，冻土帷幕形成良好。

4.2土层温度监测分析

在上、下行线隧道联络通道洞口两侧共布置10个测温孔，在下行隧道中布置了4个，上行隧道中布置了6个，开挖是从下行隧道开始的，每个测温孔内设3个测点，每个测点间距为600mm，测温孔深为2m。测温孔如图3所示。

测试结果如图4，图5所示。研究表明，同一孔内3个测点的温度相差不大，呈现出孔越深温度降低越大的趋势。根据第3#测孔的实测资料，在距冻结主面400mm的降温幅度最大，到2002年12月14日该处温度降到－0.5℃，冻结时间为15d，冻土平均发展速度为26.7mm/d；第2#测孔距冻结主面为450mm，12月19日该处温度降到－0.2℃，此时冻结时间为20d，冻土平均发展速度25.0mm/d；第5#测孔距冻结主面700mm，12月27日其温度降到－0.2℃，此时冻结了27d，冻土平均发展速度27.8mm/d。以上3个孔的冻土平均发展速度为26.5mm/d，按此推算，到2003年1月8日实际开挖时，冻结时间为39d，冻土形成厚度2.06m，超过设计厚度0.46m。

4.3地表变形监测分析

测点布置如图6，各测点之间的距离为2m。从图7可以看出，在钻孔、安装冻结管阶段，地表

图2部分冻结管盐水温度与时间关系

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图7地表变形随时间的变化关系

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