地铁联络通道扰动土体冻结法技术与监测

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1、地铁联络通道扰动土体冻结法技术与监测1绪论1.1问题的提出和课题研究的背景和意义伴随着我国国民经济的高速发展，我国的城市化进程已经进入到飞速发展的阶段，尤其大城市人口膨胀迅速，城市人口密度加剧，城市中心区的密集开发和人口的极度集中，使得交通出行问题剧增；随着城市不断的增大，城市边缘地区和郊区地区将出现密集的中长距离的出行要求;因此，地铁的修建成为城市正常运转，高速发展不可或缺的基础建设[1]0地铁險道中联络通道设置的必要性：地铁联络通道一般位于地铁上、下行隧道的中间，可视情况设置1~2个，常常与集水井、排

2、水粟设置在一起，有疏散乘客的作用。地铁联络通道施工是地铁隧道施工过程中的必不可少一道工序，施工难度非常大，尤其是在富水的软土地层中，联络通道的施工还存在着坊塌、透水的施工危险[2]；因此，在联络通道开挖之前，很有必要对施工现场周围的土体进行加固处理。目前，较常使用的土体加固方法有：人工冻结法、矿山法、旋喷桩法加固、顶进法等。人工冻结法加固土体在国内外的城市地下工程和矿建建设中已有100多年的应用历史，近几年随着冻结施工技术的发展和优化，作为一种比较有效的土体加固方法，其防水性好、整体性好、对周围环境影响较

3、小等众多优点在北京、广州、上海等城市地铁中得到了应用人工土层冻结法在施工中的特殊性：人工冻结法是一种比较特殊的施工工法，比如钻孔工序的施工、冻土的物理性质和冻结帷幕的特点、土体冻胀、融沉等自然现象。由于这些特点的存在，人工冻结法在冻结孔安装施工、土体冻结、土体开挖等过程中都存在发生事故的可能性[4]。因此，冻结法施工在地铁施工中是一种有工程风险的施工方法，施工中处处都有可能酿成大错。例如上海地铁四号线施工中出现江堤塌陷事故，就是在用人工冻结法联络通道施工中出现隧道塌方并造成了整个隧道被毁的严重事故，造成人

4、员和财产的损失，也增加了工期压力。1.2国内外研究的现状及发展趋势冻土，通常是指0°c或0°c以下含有冰的岩石和土碌的总称。利用人工冻结技术冻结的土岩成为人工冻土[5]。在工程建设的特定的施工环节，常利用人工土层冻结法改变土层的物理性质，如不透水性、强度髙与整体性好等特点，创造较有利的施工条件，从而安全的进行工程施工。人工土层冻结法一般是在复杂的水文地质条件下开挖各类地下工程时，通过热交换，在其周围建造出临时冻结帷幕，以保障在复杂的水文地质条件下改良施工条件。适用于立井、地铁險道、地下空间

5、及各类大型建筑物下的深基坑等。人工地层冻结技术源于天然冻结现象1862年英国威尔士首次将人工冻结法用于建筑基础支护土体加固的工程。但人工冻结法施工技术正真广泛地应用是在钻井工程中。1880年德国工程师F.H.Poeteh首先提出了人工冻结法理论，并在1883年在德国阿尔巴里煤矿成功地采用冻结法建造井筒。至此，这中人工冻结法加固地层的技术被应用到世界许多国家和地区的地铁隧道、深基坑、市政工程、矿井建设及其它地下空间建设中，成为地下空间施工的首选施工方法。冻结法加固土层的原理，是利用人工制冷的方法，将低温送入

6、地层，进行热交换，把将要施工的土体四周的地层冻结成封闭性好，整体性强的冻结帷幕，以支撑土体自重、并隔绝地下水与施工土层之间的联系，形成整体性好、稳定性好、封闭性好的冻结帷幕，之后在冻结帷幕的临时保护下，进行开挖施工的一种非常规地层加固方法[7]。.2依托工程背景及冻结法施工方案2.1依托工程背景沈阳地铁二号线是指沈阳市城市交通系统的第2号线路，是继沈阳地铁一号线运营成功之后中国东北地区载客运营的第二条城市地铁，由于主体部分与沈阳的城市金廊走向基本一致，纵贯沈阳的沈北、于洪、皇姑、沈河、和平、浑南六大市辖区

7、，贯通沈阳南北通过沈阳最具潜力的发展地段和大学城，因此也被响亮地称为金廊线。如图1所示。工程学院站一辽宁大学站区间里程右K5+283.200-K6+589.100，区间长度1300.9双延米，底板埋深16-22m，区间内采用联络通道与泵房合建结构，联络通道拟采用人工冻结加固土体，随道内暗挖和构筑施工。联络通道所处位置的險道内径为cp5.4m，钢筋混凝土管片厚度300mm。结构采用二次衬棚方式：初次支护、支架和C25喷射混凝土结构衬砌，厚度300mm;二次衬砲为厚度300mm，C30的现绕钢筋混凝土结构（除

8、了栗房底板与侧墙400mm外）。防水层设置在临时和永久结构层之间。栗房建在联络通道的下面，并在结构层下预埋两条左、右DN250mm球墨铸铁管作为排水管道，联络通道及泵站结构图见图2。工程学院站-辽宁大学站区间基本沿京沈街曲线向前，区间險道有一定的弧度，至辽宁大学站止，起止里程为右K5+283.200-K6+584.100。区间全长约为1300.9双线米。分别在k5+750和k6+195设置两个联络通道（1#、2#)，其中1#联