天津地鐵聯(lián)絡通道冷凍法施工技術(shù)風險管理研究
　　周順方
　　天津地鐵建設(shè)發(fā)展有限公司天津市300051
　　摘要：通過天津地鐵聯(lián)絡通道冷凍法施工經(jīng)驗，總結(jié)聯(lián)絡通道冷凍法施工技術(shù)風險關(guān)鍵控制點，減少施工風險。
　　關(guān)鍵詞：地鐵聯(lián)絡通道技術(shù)風險管理研究
　　引言
　　天津地區(qū)地下構(gòu)造比較復雜，聯(lián)絡通道所處地層土體多為粉質(zhì)粘土、粉土和細沙，且含水豐富、水壓大、滲透性好，在動力作用易流變，開挖時易引起涌水、涌砂，造成開挖面坍塌、地面沉降、地上建筑物損壞等風險。為防范風險發(fā)生，應從聯(lián)絡通道冷凍法施工技術(shù)上下手，掌控關(guān)鍵技術(shù)風險點位和管理方法。
　　正文
　　一、聯(lián)絡通道冷凍法施工方案的編制、審核和專家論證
　　施工單位應嚴格按照設(shè)計文件、標準規(guī)范等編制依據(jù)編寫施工方案，方案編制后應經(jīng)其上級單位審核，并組織方案專家論證會，按專家論證意見對方案進行修改，修改后的方案經(jīng)總監(jiān)審批通過后，組織相關(guān)技術(shù)人員進行施工方案技術(shù)交底，組織實施。
　　二、組織聯(lián)絡通道開挖條件驗收
　　開挖施工過程中，由于地質(zhì)條件差，特別是凍土帷幕邊界條件極為復雜，凍土帷幕存在薄弱環(huán)節(jié)，一旦在開挖時凍土帷幕發(fā)生漏水，凍土帷幕將融化，可能發(fā)生災難事故。為此，聯(lián)絡通道開挖條件驗收是技術(shù)風險管控的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
　　如何正確判斷聯(lián)絡通道是否具備開挖條件，我認為可以根據(jù)以下五點進行判斷。
　　1、防護門按設(shè)計要求完成安裝并進行了水密性試驗。
　　2、測溫孔：可根據(jù)測溫孔實測數(shù)據(jù)，推算出凍土發(fā)展速度，算出交圈時間，進而算出在該凍結(jié)時間下的凍土發(fā)展半徑，從而算出凍結(jié)帷幕厚度，并通過測溫孔復核帷幕厚度，再根據(jù)此厚度用公式法得出凍結(jié)帷幕平均溫度，若各個層位、各個部位的凍結(jié)帷幕的厚度和平均溫度均達到設(shè)計要求，即可進行開挖。
　　3、卸壓孔：在積極冷凍過程中，卸壓孔有兩個作用，一是起到卸載凍脹壓力的作用，另一方面它所顯示的壓力一定程度上可以作為判斷凍結(jié)帷幕是否交圈的重要依據(jù)。一般來說，在凍結(jié)初期，卸壓孔的壓力是原始地層壓力，隨著凍土的逐漸擴展，水分不斷遷移，交圈后凍土形成一個封閉的土體，凍脹壓力得不到釋放，而逐漸增加，它的外在表現(xiàn)即為卸壓孔壓力的劇增，而且打開卸壓閥卸壓再關(guān)閉后能逐漸回到原數(shù)值，卸壓孔的數(shù)值交圈前后差別為0.1—0.2Mpa。
　　4、探孔：正式開挖前應進行探孔檢查，探孔應打在凍結(jié)帷幕薄弱處，探孔處無涌水、涌砂現(xiàn)象（該處會有稀泥因凍脹壓力的作用而緩慢流出，流量穩(wěn)定，此為釋放壓力屬正常現(xiàn)象），地層穩(wěn)定帷幕凍結(jié)正常，測溫效果良好，即可正式開挖。
　　5、鹽水去回路溫差：由于交圈后冷耗較交圈前要少，因此交圈前鹽水去、回路溫差要比交圈后大，倘若某一時期鹽水去、回路溫差（其他凍結(jié)參數(shù)不變）突然變小，或鹽水溫度在某一階段徘徊數(shù)天后突然下降，則很可能已經(jīng)交圈，不過此現(xiàn)象僅作為判斷交圈的參考，要確定開挖，還需要結(jié)合測溫孔資料，卸壓孔壓力、探孔情況等方面綜合考慮。
　　三、加強聯(lián)絡通道施工監(jiān)測
　　1、環(huán)境風險監(jiān)測的目的
　　聯(lián)絡通道施工對環(huán)境的影響主要是：地表沉降，一是發(fā)生在凍結(jié)孔鉆孔和安裝凍結(jié)管階段；二是發(fā)生在聯(lián)絡通道永久支護結(jié)構(gòu)施工及其完畢凍結(jié)停止后的融沉，土體的凍融作用導致地表沉降，包括凍土墻與支護結(jié)構(gòu)的空隙影響。地表的隆起主要發(fā)生在積極凍結(jié)階段，隆起程度受埋深的影響。凍脹引起的隆起垂直位移最大值為10mm左右，出現(xiàn)在聯(lián)絡通道中心線附近。為了更加有效、及時的掌握環(huán)境風險狀態(tài)，并針對施工各階段的出現(xiàn)的風險采取措施，我們還應加強聯(lián)絡通道冷凍法施工監(jiān)測，讓監(jiān)測數(shù)據(jù)指導施工，杜絕施工風險的發(fā)生。
　　2、監(jiān)測內(nèi)容
　　聯(lián)絡通道施工監(jiān)測的項目主要為以下幾項：
　�。�1）凍結(jié)系統(tǒng)監(jiān)測：了解掌握凍結(jié)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)情況并判定凍土情況，控制凍結(jié)速度。
　�。�2）凍土帷幕監(jiān)測：分析研究判定土體凍結(jié)交圈狀況，確定開挖時間。
　　（3）卸壓孔壓力監(jiān)測：監(jiān)測土體凍脹壓力，判定凍土交圈狀況。
　�。�4）隧道變形監(jiān)測：監(jiān)測隧道變形狀況。
　�。�5）聯(lián)絡通道地表變形監(jiān)測（含建筑物、管線）：監(jiān)測地面及周邊建筑物、地下管線的變形狀況。
　　3、施工各階段風險監(jiān)測與預防處置的技術(shù)措施
　�。�1）凍結(jié)過程中的預防處置措施
　　凍結(jié)過程中，隧道受凍土力的作用會發(fā)生隧道橫斷面變形，從而影響隧道的橢圓度。為減少這一變形，在凍結(jié)前隧道內(nèi)安裝預應力隧道支架，即在上下行隧道的聯(lián)絡通道洞口兩側(cè)安裝兩榀預應力鋼支架，每榀支架有8個支點，均勻地支撐在隧道管片上，施工中可根據(jù)觀測到的隧道變形情況調(diào)整各支點的預應力，以控制隧道變形。
　�。�2）土體開挖過程中的預防處置措施
　　隧道鋼管片打開意味著聯(lián)絡通道土體開挖的開始，故須以凍土墻的厚度、凍土強度達到設(shè)計要求為前提。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進行分析判斷凍土墻厚度、凍土墻強度，主要與鹽水溫度、凍土溫度、卸壓孔的監(jiān)測結(jié)果有關(guān)，并輔以以下措施：
　　1）在要打開的鋼管片外加設(shè)防護鋼板門，且四周應設(shè)橡膠止水措施，鋼管片全部打開后，一旦發(fā)現(xiàn)土體有異�，F(xiàn)象，應立即關(guān)閉防護門，繼續(xù)凍結(jié)土體。
　　2）用探孔來判斷凍土壁是否凍結(jié)穩(wěn)定正常時，探孔應設(shè)在凍結(jié)壁薄弱處，探孔處應無大量涌砂、涌水現(xiàn)象。
　　3）隨挖隨臨時支護，臨時支護采用型鋼支架、木背板并噴射混凝土，能起到支護和凍土墻保溫的雙重作用。木背板與凍土墻的間隙用水泥砂漿填充，防止凍土解凍引起較大的地表沉降。若土體開挖過程中，出現(xiàn)流砂等異�，F(xiàn)象，應立即停止開挖施工，并封閉工作面，加大制冷量。
　�。�3）解凍過程中的預防處置措施
　　聯(lián)絡通道主體結(jié)構(gòu)施工完畢后停止供冷，凍土解凍可自然解凍，解凍過程中會引起地面沉降，若沉降過大，不但會對隧道且會對地面建筑和地下管線產(chǎn)生不利影響。為減小土體解凍產(chǎn)生的沉降量，可通過隧道及聯(lián)絡通道預留的注漿孔，采取跟蹤注漿的形式，根據(jù)觀測到的隧道及地層沉降情況，及時地對地層進行補償注漿。
　　（4）控制凍脹和融沉的措施
　　1）控制凍脹的措施
　　凍土產(chǎn)生的凍脹壓力與凍土的平均凍脹率及周圍土性的彈性模量、泊松比有關(guān)。解決凍脹的主要措施是：
　�、賰鼋Y(jié)卸壓：為減小凍結(jié)施工對已建隧道及周圍環(huán)境的影響，可在凍土體邊緣適當位置布設(shè)一定數(shù)量的凍結(jié)卸壓孔（2—4個），以使部分凍脹力得到釋放。
　�、谒淼李A應力支撐：即在凍結(jié)過程中所采取的保護措施。
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　　融沉主要是凍土融化時排水固結(jié)引起的，滯后于凍土的融化。凍土融化時的沉降量與融層厚度、融層土的特性有關(guān)，根據(jù)施工經(jīng)驗和土工試驗，凍土融化后，會發(fā)生一定的地面沉降。為減少融沉量，解凍后，可在隧道內(nèi)進行適當?shù)母�蹤注漿，減小凍結(jié)對周圍環(huán)境的影響。在凍結(jié)管拔出的同時，在孔內(nèi)灌注水泥—黏土漿，為防止低溫對注漿強度的影響，可在水泥—黏土漿內(nèi)摻防凍早強劑（2%—3%氯化鈣）。
　　永久結(jié)構(gòu)澆筑完成后，結(jié)構(gòu)與加固的土體之間有不同程度的空隙。從力學角度來說，以點接觸的方式承受外載對結(jié)構(gòu)不利。另外，這些空隙為地層提供了移動空間。為了改善結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，減少地層的沉降，提高結(jié)構(gòu)的防水抗?jié)B性能，通過事先預埋的注漿管對結(jié)構(gòu)進行壁后注漿填充。
　　結(jié)束語
　　隨著聯(lián)絡通道冷凍法施工技術(shù)的應用發(fā)展，風險防范的技術(shù)管理措施會更加完善，從而更有利于聯(lián)絡通道冷凍法施工的推廣普及，施工風險更加可控。

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