第一篇：蘇州地鐵聯(lián)絡(luò)通道加固方式比選研究

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摘 要:聯(lián)絡(luò)通道施工是盾構(gòu)隧道施工中的事故多發(fā)階段，如何選擇合理的周邊土體加固方式是保證聯(lián)絡(luò)通道施工安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文介紹了聯(lián)絡(luò)通道的結(jié)構(gòu)形式和常見的施工方法，詳細比較了各種加固方式的利弊。結(jié)合蘇州地鐵一號線各個聯(lián)絡(luò)通道所處地層情況，給出了各個聯(lián)絡(luò)通道擬采用的加固方式。實踐證明采用水平凍結(jié)加固方式，可以保證聯(lián)絡(luò)通道施工的安全。最后給出了幾點體會與建議。

關(guān)鍵詞:蘇州地鐵 聯(lián)絡(luò)通道 加固方式 比選研究

城市地鐵聯(lián)絡(luò)通道一般位于各段區(qū)間盾構(gòu)隧道的中部，常與集水、排水泵站合并修建。其位置應(yīng)選在地面交通量和地下管線較少處。其斷面尺寸一般為跨度2.0 ～ 3.0 m，墻高 2.5 ～ 3.5 m，可以做成矩形，也可做成圓形和直墻拱型。為使結(jié)構(gòu)受力合理、節(jié)約工程造價、降低施工難度，聯(lián)絡(luò)通道斷面一般采用直墻拱型。蘇州地鐵一號線聯(lián)絡(luò)通道斷面都為直墻拱型。在一號線修建時，風(fēng)險較大的關(guān)鍵工程有許多，聯(lián)絡(luò)通道施工為其中之一。如何選擇安全的聯(lián)絡(luò)通道加固方式、提高土體強度、降低土層滲透性等是需要解決的關(guān)鍵課題［1-2］。

1常見聯(lián)絡(luò)通道施工方法

聯(lián)絡(luò)通道常用施工方法為明挖法、暗挖法和先明挖后暗挖法［3］。當聯(lián)絡(luò)通道埋深較淺且場地周圍環(huán)境允許，可采用明挖法施工。由于地鐵線路所經(jīng)地區(qū)通常交通繁忙、商業(yè)繁華，故在城市中修建地鐵聯(lián)絡(luò)通道一般采用暗挖法。聯(lián)絡(luò)通道暗挖法施工可劃分為以下幾類: ①采用攪拌樁(或旋噴樁)在地面加固，隧道內(nèi)礦山法開挖構(gòu)筑;②隧道內(nèi)先采用凍結(jié)法加固土體，再用礦山法開挖構(gòu)筑;③從盾構(gòu)隧道內(nèi)采用頂管法開挖構(gòu)筑;④管棚法。先明挖后暗挖法是新近出現(xiàn)的聯(lián)絡(luò)通道施工方法，也叫豎井暗挖法，該法是在兩條主隧道中間的加固土體上方采用人工挖孔樁的方法或者其他支護方法施工一個豎井至聯(lián)絡(luò)通道設(shè)計高程，由豎井分別向兩條主隧道方向采用礦山法掘進施工形成聯(lián)絡(luò)通道，再打開主隧道中封口的鋼管片。待 聯(lián)絡(luò)通道施工完成后，回填豎井，或?qū)⒇Q井改造為排風(fēng)、排水通道。

城市地鐵聯(lián)絡(luò)通道修建時，在市郊場地開闊地段，可采用深層攪拌樁或注漿加固礦山法施工，而市區(qū)施工場地狹小，又不允許阻礙交通和對環(huán)境造成影響，應(yīng)選用凍結(jié)法和頂管法。聯(lián)絡(luò)通道常用施工方法綜合比較如表 1 所示。

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2常見聯(lián)絡(luò)通道加固方式

城市地鐵聯(lián)絡(luò)通道開挖前一般應(yīng)在地面或隧道內(nèi)對通道周圍土體進行地層加固。常見聯(lián)絡(luò)通道加固方式有地面加固法、隧道內(nèi)注漿加固法和凍結(jié)加固法3 種。

地面加固法是指在場地地面環(huán)境允許的情況下，采用深層攪拌樁或旋噴樁從地面對聯(lián)絡(luò)通道周圍地層進行加固。該法較成熟，加固效果易保證，費用也相對較低。隧道內(nèi)注漿加固是指在盾構(gòu)隧道即將開口部位打設(shè)注漿加固管，對周圍地層進行加固。從目前的施工技術(shù)看，對于飽和砂性地層，洞內(nèi)注漿效果不穩(wěn)定，質(zhì)量不容易保證。隧道內(nèi)凍結(jié)法加固在技術(shù)上是一種比較成熟的地層加固法，其加固對象是含水介質(zhì)，尤其適合于飽和砂層和淤泥等含水率高的不穩(wěn)定地層。在［4］全國地鐵的施工中，凍結(jié)法都得以應(yīng)用，基本上是成功的。這 3 種加固方式技術(shù)經(jīng)濟比較見表 2。

3蘇州地鐵聯(lián)絡(luò)通道所處地層及加固方式

蘇州地鐵一號線全線共有 24 座車站，全部為地下車站。各區(qū)間均設(shè)一座聯(lián)絡(luò)通道(其中星港街站 ～ 會展中心站區(qū)間設(shè)置 2 座聯(lián)絡(luò)通道)，加上車輛段站 ～木瀆站區(qū)間盾構(gòu)法施工段設(shè)置的一個聯(lián)絡(luò)通道及排水泵房，共有 25 個聯(lián)絡(luò)通道。

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在這 25 個聯(lián)絡(luò)通道的施工中，除華池街站 ～ 星湖街站區(qū)間的聯(lián)絡(luò)通道采用明挖法施工外，剩下的 24 個聯(lián)絡(luò)通道均采用暗挖法施工，均需對聯(lián)絡(luò)通道周圍土體進行加固，以確保聯(lián)絡(luò)通道的施工安全。

蘇州地鐵一號線 24 個暗挖法施工的聯(lián)絡(luò)通道覆土深度在 11 ～ 16 m。聯(lián)絡(luò)通道所處地層多為粉質(zhì)黏土和粉砂，其所處地層孔隙率比較大、含水豐富、承載力低、容易壓縮、在動力作用下易流變，開挖后天然土體本身難以自穩(wěn)，多數(shù)區(qū)域內(nèi)地下水具微承壓性或承壓性，土層含水多、水壓大、滲透性好，容易引起突水涌砂［5-6］。

水平凍結(jié)技術(shù)有許多成功應(yīng)用的先例。綜合對比表 1 和表 2 可知，在蘇州地鐵聯(lián)絡(luò)通道施工中隧道內(nèi)水平凍結(jié)加固將是一個相對優(yōu)化的方案。根據(jù)蘇州地鐵一號線沿線的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、周圍環(huán)境、現(xiàn)場施工條件等因素，擬決定將這 24 個聯(lián)絡(luò)通道主要采用凍結(jié)法加固周圍土體。所有聯(lián)絡(luò)通道所處地層與擬選加固及開挖方式分類如表 3。

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4結(jié)語與建議

目前為止，蘇州地鐵一號線大部分聯(lián)絡(luò)通道都已順利竣工。實踐證明，蘇州地區(qū)盾構(gòu)隧道聯(lián)絡(luò)通道采用水平凍結(jié)法加固時，能夠形成自立性和抗?jié)B透性較好的加固區(qū)，起到很好的止水和穩(wěn)定地層的作用，從而保證了聯(lián)絡(luò)通道施工的安全性。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，結(jié)合一號線施工經(jīng)驗，提出幾點建議:

1)所有聯(lián)絡(luò)通道加固方案均應(yīng)通過專家評審。

2)為了確保聯(lián)絡(luò)通道施工的安全，在即將修筑聯(lián)絡(luò)通道時，應(yīng)該召集建 使命：加速中國職業(yè)化進程

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設(shè)、施工、設(shè)計、監(jiān)理、質(zhì)檢等單位，召開聯(lián)絡(luò)通道施工節(jié)點驗收專題會。

3)采用凍結(jié)法施工時應(yīng)委托具有資質(zhì)的第三方實施對凍結(jié)系統(tǒng)和周圍環(huán)境的監(jiān)測，采用地層凍結(jié)實時監(jiān)測系統(tǒng)，自動定時檢測凍土帷幕溫度和凍結(jié)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)狀況。

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第二篇：地鐵區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)加固的風(fēng)險管理

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摘 要:本文分析了凍結(jié)法在聯(lián)絡(luò)通道施工過程中的風(fēng)險要點，重點闡述了施工過程中風(fēng)險管理的應(yīng)急處理措施和對策，以規(guī)避施工風(fēng)險，達到安全施工的目的。關(guān)鍵詞:隧道地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)加固風(fēng)險管理

凍結(jié)法基本不受支護范圍和支護深度的限制，以及能有效防止涌水和城市挖掘、鉆鑿施工中相臨土體變形，是城市地鐵施工的重要方法之一。其具有安全可靠性好、適應(yīng)性莊靈活性好、可控制好、污染小、經(jīng)濟合理等優(yōu)點，在我國城市地鐵施工中得到越來廣泛的應(yīng)用，并取得大量成熟經(jīng)驗和研究成果。由于地下工程的復(fù)雜性和凍結(jié)法施工的特殊性，在施工中常會遇到一些險情，除對凍結(jié)理論進行系統(tǒng)研究、嚴格各個環(huán)節(jié)的施工工藝外，還需對施工過程中進行風(fēng)險分析，并采取相應(yīng)的對策和處理措施，以將施工過程中的安全隱患消除在萌芽狀態(tài)。

1施工總體方案

天津地鐵某區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道所穿越土層孔隙較大、含水豐富、承載力低、容易壓縮、在動力作用下易流變，開挖后天然土體本身難易自穩(wěn)，容易引起水、砂突涌。根據(jù)工程地質(zhì)條件及其它施工條件，確定采用“隧道內(nèi)鉆鑿，布設(shè)水平孔、近水平孔凍結(jié)臨時加固土體，礦山法暗挖構(gòu)筑”的施工方案，即:在隧道內(nèi)利用水平孔和部分傾斜孔凍結(jié)加固地層，使聯(lián)絡(luò)通道及集水井外圍土體凍結(jié)，形成強度高，封閉性好的凍土帷幕，然后根據(jù)“新奧法”的基本原理，在凍土中采用礦山法進行聯(lián)絡(luò)通道及泵站的開挖構(gòu)筑施工。

聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)加固施工主要技術(shù)指標:(l)凍結(jié)鹽水溫度:積極期:一30一犯℃，維護期:一22一28℃。(2)凍土墻平均溫度:鎮(zhèn)一10℃。(3)凍土強度:單軸抗壓3.6MPa，抗折ZMPa，抗剪1.SMPa。(4)凍土墻厚度:1.6m。

聯(lián)絡(luò)通道地層凍結(jié)的冷凍機組布置在地面，通過冷凍管輸送至隧道內(nèi)凍結(jié)加固，開挖構(gòu)筑施工在區(qū)間隧道內(nèi)進行，施工總工期在90一110d。其主要施工順序為:

施工準備一凍結(jié)孔施工(同時安裝凍結(jié)制冷系統(tǒng)，鹽水系統(tǒng)和檢測系統(tǒng))一進行隧道支撐一積極凍結(jié)一探孔試挖一拆鋼管片一聯(lián)絡(luò)通道掘進與臨時支護一聯(lián)絡(luò)通道永久支護一泵站開挖與臨時支護一泵站永久支護一結(jié)構(gòu)注漿一進行融沉注漿充填。

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2工程風(fēng)險分析

基于隧道聯(lián)絡(luò)通道的地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)特點，采用凍結(jié)法施工，施工過程中存在如下工程風(fēng)險: 2.1凍結(jié)孔施工過程中的特殊風(fēng)險點

(l)由于聯(lián)絡(luò)通道所處位置的工程地質(zhì)狀況，若凍結(jié)孔施工不當，易造成孔口涌砂、冒水，進而引起地面的沉降。(2)凍結(jié)孔施工質(zhì)量直接影響到下一步的凍土帷幕質(zhì)量，給開挖和結(jié)構(gòu)構(gòu)筑帶來風(fēng)險。(3)凍結(jié)管連接強度不夠，造成開挖過程中凍結(jié)管斷裂。2.2凍結(jié)施工過程中的風(fēng)險點

(1)凍脹對隧道結(jié)構(gòu)的影響:由于凍結(jié)工法特點，凍脹會對隧道結(jié)構(gòu)造成一定的影響，使隧道產(chǎn)生凍脹變形，嚴重時可能造成管片的破壞及較大的凍脹變形，還可能會造成聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)的滲漏，所以在運轉(zhuǎn)過程中，采取控制凍結(jié)技術(shù)，控制凍結(jié)產(chǎn)生的凍脹。(2)凍結(jié)設(shè)備損壞，維修不及時造成凍土融化風(fēng)險。(3)凍土結(jié)構(gòu)和隧道兩側(cè)管片膠結(jié)強度不夠造成接觸面漏水。

2.3開挖和結(jié)構(gòu)施工過程中的風(fēng)險點

(l)凍結(jié)帷幕質(zhì)量不好。(2)凍結(jié)帷幕變形過大。(3)施工過程中的停電、機器發(fā)生故障使凍結(jié)機組停止運轉(zhuǎn)超過規(guī)定時限，凍結(jié)過程中斷。(4)開挖過程由于凍結(jié)帷幕局部薄弱漏水、漏砂。(5)排水管敷設(shè)中的突發(fā)涌砂涌水現(xiàn)象。

3凍結(jié)孔施工風(fēng)險處理措施

3.1凍結(jié)孔施工中涌砂、冒水風(fēng)險處理措施

凍結(jié)孔在打設(shè)過程中，由于所處地質(zhì)富含豐富的地下水，有涌砂、冒水可能，相應(yīng)的風(fēng)險處理措施:

(l)正式開孔前，施工現(xiàn)場要配備Φ125mm、Φ109mm等規(guī)格的木楔、2m3在砂袋和6T水泥(含IT速凝水泥)及注漿設(shè)備。(2)凍結(jié)孔開孔分一、二次控制泥漿涌出。首先孔位避開硅管片內(nèi)受力主筋，然后用開孔器(配金剛石鉆頭取芯)按設(shè)計角度開孔，開孔直徑130mm，預(yù)留不小于100mm的管片厚度時停止取芯鉆進，安裝帶填料密封盒的孔口管，通過管側(cè)的Φ40mm旁路閥門，防止孔口噴砂;其次將孔口管固定、密封好，并裝上DN125閘閥;最后將閘閥打開，用開孔器從閘閥內(nèi)二次開孔，開孔直徑為108mm，一直將硅管片開穿，出現(xiàn)涌 使命：加速中國職業(yè)化進程

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砂就及時關(guān)閉閘門。(3)在二次開孔后，若出現(xiàn)大量涌砂，通過孔口管的旁路閥門對地層注雙液漿封堵，必要時用木塞封堵鉆桿管口。(4)在孔口管裝置脫落時，立即在凍結(jié)管上加焊擋環(huán)，用管錘或鉆機將孔口管頂住，然后通過孔口管側(cè)的旁路閥門注雙液漿封堵，再用膨脹螺栓將孔口管重新固定在隧道管片上。(幼在未進人承壓水層時，采用強力水平鉆機無泥漿鉆進。(6)對旁通道所在地面進行觀測，若鉆進時出現(xiàn)大量涌砂、涌水事件，須加大地面的監(jiān)測頻率，出現(xiàn)單次沉降3mm及以上，立即對地面的注雙液漿充填。(7)為防止開孔及鉆進期間涌水、涌砂現(xiàn)象的發(fā)生，還須采取以下措施:A、加大鉆具推力，強行頂人套管;B、利用原鉆具系統(tǒng)注人1:1的水泥一水玻璃雙液漿;C、必要時壓緊孔口管密封裝置，封閉該孔。3.2凍結(jié)管滲漏或斷裂風(fēng)險處理措施

(l)發(fā)生凍結(jié)管滲漏或斷裂時，停止作業(yè)(必須正常運轉(zhuǎn)的設(shè)備和系統(tǒng)除外)，立即逐級匯報，采取下放套管、關(guān)閉孔口閥、壓緊孔口裝置、實施注漿等措施。(2)現(xiàn)場采取妥善地保護措施，防止事態(tài)擴大。

4凍結(jié)施工風(fēng)險處理措施

(l)開機前對各系統(tǒng)進行嚴格調(diào)試，在開機前做到設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。為保證凍結(jié)和開挖期間凍結(jié)運轉(zhuǎn)的連續(xù)，凍結(jié)系統(tǒng)設(shè)備采用新型凍結(jié)設(shè)備，并準備一套備用設(shè)備，當一臺設(shè)備出現(xiàn)故障時，啟用另一臺設(shè)備運轉(zhuǎn)，保持凍結(jié)的連續(xù)進行。同時，對故障設(shè)備進行維修，確保始終有一套設(shè)備備用。(2)預(yù)備二路供電電源(備用發(fā)電機);預(yù)備備用冷凍機和相關(guān)備件;安裝各類計量和檢測儀表并預(yù)留備件;鹽水正常循環(huán)前進行管路施壓滲漏檢測，清洗后用橡塑材料保溫;做好凍結(jié)管的打壓試驗;在左線和右線隧道管片內(nèi)側(cè)鋪設(shè)冷凍板和保溫層，確保凍土帷幕不存在薄弱環(huán)節(jié)。(3)按照方案及時對冷凍各系統(tǒng)參數(shù)進行監(jiān)測，并保持記錄，做到每天一測，關(guān)鍵參數(shù)多次監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題立即處理。(4)每班測量凍結(jié)孔系統(tǒng)供液情況，確保每組凍結(jié)孔鹽水流量)5m3/h，否則通過手動調(diào)節(jié);每天對鹽水去回路溫度進行監(jiān)狽(，去回路溫差在凍結(jié)壁交圈后小于1.5℃。(幼準備沖孔的必需設(shè)備，保持卸壓孔的暢通。(6)利用泄水壓孔每天放水泄壓，逐漸將聯(lián)絡(luò)通道開挖土體內(nèi)水放出，消除凍結(jié)對隧道管片和臨近建筑物的凍脹影響。

5聯(lián)絡(luò)通道開挖條件驗收

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5.1聯(lián)絡(luò)通道地面環(huán)境驗收

(l)聯(lián)絡(luò)通道所在地面的建筑物和管線是否穩(wěn)定。(2)聯(lián)絡(luò)通道所在的地質(zhì)及開挖地層否含承壓水。5.2凍結(jié)效果驗收

(l)設(shè)計積極凍結(jié)時間為45d。積極凍結(jié)7天鹽水溫度降至一18℃以下;積極凍結(jié)15d鹽水溫度降至一24℃以下;開挖時鹽水溫度降至一28℃以下。(2)各凍結(jié)孔組的去、回路鹽水溫差不大于1.5℃。(3)檢查凍結(jié)孔鹽水流量情況:要求凍結(jié)孔單孔流量不小于5m3/h，每米凍結(jié)管(包括冷凍排管)的設(shè)計散熱量不應(yīng)小于100kcal/h，鹽水系統(tǒng)循環(huán)總流量在積極凍結(jié)期間達到設(shè)計值。如鹽水溫度和鹽水流量達不到設(shè)計要求，應(yīng)延長積極凍結(jié)時間。(4)泄壓孔壓力上漲超過7d，或打開泄壓孔閥門確認無泥水流出。(幼聯(lián)絡(luò)通道凍土厚度大于1.6m的設(shè)計厚度，開挖區(qū)外圍凍結(jié)孔布置圈上凍結(jié)壁與隧道管片交接面處溫度不高于一5℃，凍結(jié)壁有效土平均溫度要達到一10℃以下;并進行探孔測溫檢測。根據(jù)測溫孔測溫結(jié)果計算，凍土帷幕的平均溫度和厚度達到設(shè)計值。(6)在鋼管片打開前，先在凍結(jié)可能存在有最薄弱部位打幾個探孔，以確定凍土強度是否達到設(shè)計值，并無水砂流出即可正式開挖。如果達不到開挖條件，應(yīng)組織有關(guān)專家、技術(shù)人員等進行現(xiàn)場分析研究，找出原因合理延長凍結(jié)期，待凍結(jié)壁完全達到設(shè)計厚度方可正式開挖。5.3開挖時其他條件驗收

(l)通信系統(tǒng)安裝完畢。整個施工期間，在施工現(xiàn)場安裝直撥電話，并安排專人進行線路維護，便于對施工現(xiàn)場的監(jiān)督和管理。(2)防護門安裝完畢。防護門安裝在聯(lián)絡(luò)通道開挖側(cè)，門框直接焊接在預(yù)留洞口鋼管片上，在門框與門邊接觸處設(shè)置密封橡膠條。同時確認防護門啟閉功能正常，接好供氣管。(3)完成隧道支撐加固。(4)冷凍機等機電設(shè)備及電源等完好的檢查報告。(幼對開挖作業(yè)人員進行了安全教育培訓(xùn)和安全技術(shù)交底工作。(6)搶險物資和施工材料準備就緒并運到現(xiàn)場，包括:砂袋、水泥、鋼支撐、支護木背板、木楔等。

6開挖施工處風(fēng)險理措施 6.1應(yīng)急液氮

在聯(lián)絡(luò)通道附近儲備移動式液氮罐的連接管路和保溫材料，并與廠商簽訂協(xié)議，保證液氮在12h內(nèi)連續(xù)供應(yīng)至工地。

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6.2開挖面滲水風(fēng)險處理措施

開挖過程中，開挖面有水滲出時，立即停止施工。第一時間由當班工長通知值班管理人員，同時對滲水點進行處理。如果出水量小，只是滴漏，未形成線流，利用快干水泥或注人聚氨醋封堵。如果滲水量大，利用液氮進行快速凍結(jié)。

冷凍站人員及時對滲水點觀察，立即查找原因，調(diào)整凍結(jié)參數(shù)。6.3涌水、涌砂風(fēng)險處理措施

開挖時出現(xiàn)涌水、涌砂等情況時，用砂袋和粘土袋壓住出水點，封閉通道，上報項目總工和經(jīng)理。(2)當出現(xiàn)無法控制的突發(fā)局面時，重要電機設(shè)備立即進行轉(zhuǎn)移，同時迅速組織人員撤離現(xiàn)場，關(guān)閉防護門。同時，對地面沉降情況進行檢測。并分析原因，制訂措施報請業(yè)主、監(jiān)理和總包單位審批后實施。6.4停水、停電風(fēng)險處理措施

(l)在積極凍結(jié)期間突然停電，凍結(jié)帷幕不會很快融化，對凍結(jié)效果影響也不大;如停電時間較長，應(yīng)增加積極凍結(jié)時間，直到凍結(jié)帷幕完全交圈為止。(2)在開挖期間突然停電，立即停止掘進，把暴露的土體用保溫材料完全覆蓋，進行保溫?，F(xiàn)場人員及時通知供電部門，排查故障原因，在30min內(nèi)供電正常對旁通道的凍結(jié)及開挖沒有影響。如不能及時恢復(fù)供電，立即啟用備用發(fā)電機，保證冷凍站凍結(jié)系統(tǒng)正常工作。(3)凍結(jié)補充水每天補充一次，斷水24h一般不影響凍結(jié);凍結(jié)時保證清水箱充滿水。另外在停水后，可以從別處運水補充至清水箱或在車站端頭井蓄水，緊急時抽水至清水箱，保證凍結(jié)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。6.5工作人員打破凍結(jié)管風(fēng)險處理措施

施工人員在開挖至凍結(jié)管附近時，由凍結(jié)值班人員向其標識凍結(jié)管的具體位置。如出現(xiàn)打破凍結(jié)管的情況，停止開挖，并通知凍結(jié)維護人員關(guān)閉鹽水閥門，防止鹽水外流融化凍土，由電焊工焊及時對凍結(jié)管補焊后繼續(xù)施工。6.6凍結(jié)管去、回路鹽水溫差大于1.SOc風(fēng)

險處理措施在開挖和結(jié)構(gòu)施工期間，保證每組鹽水的進、回路流量，一旦發(fā)現(xiàn)鹽水的去、回路溫差大于1.5℃，應(yīng)及時調(diào)整該組鹽水管路的流量，保證各個凍結(jié)管鹽水流量均衡，使凍結(jié)管去、回路鹽水溫差滿足要求。6.7開挖工作面化凍風(fēng)險處理措施

掘進施工人員如果發(fā)現(xiàn)已開挖的暴露面不斷有土塊掉下，且影響面積較大，而且周圍 使命：加速中國職業(yè)化進程

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土體有松動現(xiàn)象，立即通知凍結(jié)施工人員，由凍結(jié)施工人員根據(jù)判斷情況，加強冷凍，同時做好開挖面的保溫工作。6.8承壓水不良作用風(fēng)險處理措施

按不利原則分別考慮高、低水位，微承壓含水層呈帶狀不連續(xù)分布。因此制定本處理措施:

(l)凍結(jié)過程中，針對不安全部位多布置測溫孔加強溫度監(jiān)測，及時對所測數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計，對凍結(jié)帷幕的發(fā)展狀況做出相應(yīng)的預(yù)計。(2)開挖前對開挖條件嚴格把關(guān)，一旦發(fā)現(xiàn)有不合格條件，及時進行分析和排查，確實是凍結(jié)問題，采取加大局部凍結(jié)孔的流量，增加凍結(jié)時間，以提高局部凍結(jié)質(zhì)量，直至滿足所有開挖條件才可開挖。(3)開挖過程中，派專人對開挖工作面的凍土質(zhì)量及溫度進行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)問題及時土報給項目經(jīng)理，經(jīng)核查后啟動涌水處理措施。

6.9排水管預(yù)留洞口處風(fēng)險處理措施

敷設(shè)排水管時，預(yù)留洞口處已失去通道防護門的保護，如出現(xiàn)突發(fā)的涌水、涌砂現(xiàn)象，除關(guān)閉通道防護門外，洞口處也要封閉。具體的操作方法如下:可采用與通道防護門相似的做法，即在穿過的鋼管片隔腔處設(shè)置一可關(guān)閉的小型防護門，以增加洞門的密閉性，如出現(xiàn)突發(fā)現(xiàn)象，立即關(guān)閉此門，并加以固定。6.10其它處理措施

(l)做好信息化處理，通過監(jiān)測指導(dǎo)施工。A、位移的監(jiān)測工作在凍結(jié)孔施工前，建立監(jiān)測原始基準數(shù)據(jù)，凍結(jié)孔施工時，開始第一天監(jiān)測，直至凍結(jié)帷幕融化后。B、凍結(jié)系統(tǒng)及凍結(jié)壁的溫度等指數(shù)監(jiān)測，自凍結(jié)運轉(zhuǎn)開始，直至凍結(jié)停凍。C、(3)測溫孔溫度監(jiān)測，凍結(jié)開機后每天監(jiān)測一次。D、監(jiān)測的各種數(shù)據(jù)及時反饋分析處理，以便指導(dǎo)施工，采取措施。(2)為了控制支架間凍結(jié)帷幕的變形，減少凍結(jié)帷幕冷量損失，所有鋼支撐架后采用木背板密背，背板必須同凍結(jié)壁緊貼，盡量減少支護間隙，木背板不能松動，當支護間隙較大時，可增加背板厚度和木撅子，以提高支護效果。(3)開挖過程中，如發(fā)現(xiàn)土體加固強度不夠，影響正常掘進時，可以采取縮短進尺加強支護等措施處理。(4)成立搶險領(lǐng)導(dǎo)小組和救援隊伍，搶險領(lǐng)導(dǎo)小組輪流值班，當現(xiàn)場出現(xiàn)緊急情況時，能及時并有效不紊的實施工程搶險。

7配備應(yīng)急材料及設(shè)備

使命：加速中國職業(yè)化進程

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現(xiàn)場需配備的應(yīng)急材料及設(shè)備包括:(l)水泥(包括速凝水泥)、水玻璃、粘土袋、砂袋、方木、木楔等常用材料;(2)凍結(jié)備用設(shè)備(包括冷凍機、鹽水泵和清水泵)、雙液注漿泵、空壓機、混凝土噴射機、千斤頂、電鋸、手拉葫蘆、電焊機等設(shè)備。

8結(jié)語

凍土是對溫度十分敏感且性質(zhì)不穩(wěn)定的土體，施工過程中重點做好循環(huán)鹽水的溫度和流量、凍土墻的溫度、開挖期凍土墻體的變形量、地面凍脹和融沉量的監(jiān)測，及時掌握施工質(zhì)量。由于地下工程的復(fù)雜性，及時發(fā)現(xiàn)施工過程中存在的隱患，根據(jù)制定對策和措施采取正確的方法，才能堵絕事故苗頭，確保施工安全。

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第三篇：地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工技術(shù)

聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工技術(shù)

摘要:結(jié)合上海地區(qū)地鐵所處地層的特點,對聯(lián)絡(luò)通道的凍結(jié)施工作了詳細的分析。對水平凍結(jié)工藝、凍結(jié)施工、凍土開挖、凍脹融沉等幾方面提出了有參考價值的施工參數(shù)及控制措施。最后對施工的一些安全問題提出建議。關(guān)鍵詞:軌道交通;聯(lián)絡(luò)通道;凍結(jié)法;施工

上海市地鐵區(qū)間隧道所處地層常常遇到松軟含水地層,穩(wěn)定性差,因此,在聯(lián)絡(luò)通道土體開挖前,必須對周圍土體進行加固。用凍結(jié)法加固土體具有強度高、封水性好、安全可靠等優(yōu)點,特別適用此類工程。由于傳統(tǒng)的垂直鉆進凍結(jié)孔在城市中施工缺乏打鉆空間,故以采用水平凍結(jié)[1,2]為宜。

1、聯(lián)絡(luò)通道施工

聯(lián)絡(luò)通道及泵站常設(shè)在地鐵區(qū)間隧道的最低點。其由與上、下行線正交的水平通道和通道中部的集水井組成。通道為直墻圓弧拱結(jié)構(gòu),集水井為矩形結(jié)構(gòu)。

在凍結(jié)法施工過程中[3],通常用“隧道內(nèi)鉆孔,凍結(jié)臨時加固土體,礦山法暗挖構(gòu)筑”的施工方案,即:在隧道內(nèi)利用水平孔和傾斜孔凍結(jié)加固地層,使聯(lián)絡(luò)通道及泵站外圍土體凍結(jié),形成強度高、封閉性好的凍土帷幕,然后根據(jù)“新奧法”的基本原理,在凍土中采用礦山法進行聯(lián)絡(luò)通道及泵站的開挖構(gòu)筑施工。地層凍結(jié)和開挖構(gòu)筑施工均在區(qū)間隧道內(nèi)進行。

2、水平凍結(jié)工藝 2.1凍結(jié)帷幕設(shè)計

凍土帷幕厚度設(shè)計,通常根據(jù)類似工程施工經(jīng)驗和設(shè)計試算,然后采用有限元對凍土帷幕受力與變形進行驗算,直到滿足要求。2.2凍結(jié)孔的設(shè)置

根據(jù)凍結(jié)帷幕設(shè)計及聯(lián)絡(luò)通道的結(jié)構(gòu),凍結(jié)孔按上仰、近水平、下俯3種角度布置在聯(lián)絡(luò)通道和泵站的四周,在通道下部布置2排凍結(jié)孔,加強通道凍結(jié)效果,把泵站和通道分為2個獨立的凍結(jié)區(qū)域。通常凍結(jié)孔的布置根據(jù)管片配筋情況和鋼管片加強筋位置,在避開主筋的前提下可適當調(diào)整。2.3制冷設(shè)計 1)確定凍結(jié)參數(shù)。

(1)設(shè)計鹽水溫度為-25～-30℃。

(2)凍結(jié)孔單組流量≥3 m3/h。

(3)凍結(jié)孔應(yīng)避開管片接縫、螺栓、主筋和鋼管片肋板,開孔位置誤差≤100 mm。

(4)通常設(shè)置4個對穿孔,用于冷凍排管和凍結(jié)孔供冷。

(5)凍結(jié)孔有效深度(管片表面以下凍結(jié)管循環(huán)鹽水段長度)不小于凍結(jié)孔設(shè)計深度,凍結(jié)管管頭碰到凍結(jié)站對側(cè)隧道管片的凍結(jié)孔,不能循環(huán)鹽水的管頭長度≤150 mm。

(6)凍結(jié)孔最大允許偏差150 mm,凍結(jié)帷幕交圈時間為18~22 d,達到設(shè)計厚度時間為40 d。

(7)積極凍結(jié)達到開挖時間一般取為40 d,維護凍結(jié)時間為30 d。

(8)分別在通道內(nèi)外和兩側(cè)隧道內(nèi)布置18個測溫孔(深2～6 m),其中對側(cè)隧道布置8個;在凍結(jié)帷幕中間布置4個泄壓孔(上、下行線各2個,利用管片上預(yù)留注漿孔)。

2)用式⑴計算出的凍結(jié)需冷量為14 878 kJ/h。

Q=1.2·π·d·H·K(1)式中:d為凍結(jié)管直徑,0.089 m;H為凍結(jié)總長度;K為凍結(jié)管散熱系數(shù),71.7 kJ/(h·m2)。

3)選用JYSLGF300Ⅱ型螺桿機組2臺套(1臺備用),設(shè)計單臺機組工況制冷量為21 000 kJ/h,電動機功率為110 kW。

3、凍結(jié)施工 3.1 凍結(jié)孔施工

1)為了保證聯(lián)絡(luò)通道及泵站開挖時的安全,通常采用在2條隧道分別鉆孔的方案。凍土帷幕拱頂布置3排凍結(jié)孔(喇叭口上方有2排凍結(jié)孔),集水井底部用“V”字形布孔方式,即在另一條隧道底部打2排孔,將聯(lián)絡(luò)通道和泵站封閉。

2)布置凍結(jié)孔位的管片在開孔前,監(jiān)理需對每個孔位進行確認(混凝土管片內(nèi)外層主筋不會被打斷,確保管片結(jié)構(gòu)的安全)。3)凍結(jié)孔施工工序為:定位開孔→孔口管及孔口裝置安裝→鉆孔→測量→封閉孔底部→打壓試驗。

4)采用經(jīng)緯儀和水準儀監(jiān)測開孔前和鉆孔時的上下仰俯角及方位角,鉆孔的偏斜應(yīng)控制在0.8%以內(nèi),在確保凍土帷幕厚度的情況下,終孔偏斜≤150 mm。采用每鉆進3 m后測量1次偏斜(如偏斜大,應(yīng)進行糾偏;如偏斜超過設(shè)計要求,應(yīng)根據(jù)地層情況及時拔除凍結(jié)孔,重新鉆孔,直到滿足設(shè)計要求;考慮地壓大、摩擦力大等因素,若凍結(jié)孔無法拔出時,應(yīng)在超設(shè)計孔的偏斜間距間補打1個孔,以保證終孔間距不大于設(shè)計要求)。3.2 冷凍站安裝

1)占地面積約80 m2的凍結(jié)站設(shè)置在隧道內(nèi),站內(nèi)設(shè)備主要包括冷凍機、鹽水箱、鹽水泵、清水泵、冷卻塔及配電控制柜等。

2)管路用法蘭連接。隧道內(nèi)的鹽水管用管架敷設(shè)在隧道管片斜坡上,以免影響隧道通行。鹽水管路經(jīng)試漏、清洗后用聚苯乙烯泡沫塑料保溫,保溫層厚度為50 mm,保溫層的外面用塑料薄膜包扎。

3)在鹽水管路和冷卻水循環(huán)管路上要設(shè)置伸縮接頭、閥門和測溫儀、壓力表、流量計等測試組件。

4)集配液圈與凍結(jié)管的連接用高壓膠管,每根凍結(jié)管的進出口各裝1個閥門,以便控制流量。聯(lián)絡(luò)通道四周主凍結(jié)孔為2個串聯(lián)在一起,其他凍結(jié)孔為3個串聯(lián)在一起。

5)冷凍機組的蒸發(fā)器及低溫管路用棉絮保溫,鹽水箱和鹽水干管用50 mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板保溫?？紤]兩側(cè)喇叭口凍結(jié)的效果以及管片的散熱,對上下行線隧道管片內(nèi)側(cè)安裝冷凍板,來加強凍結(jié)。

6)設(shè)備安裝按使用說明書的要求進行,考慮冷凍機運轉(zhuǎn)的連續(xù)性,不能停機檢修,在運轉(zhuǎn)前應(yīng)聯(lián)系廠家來人檢修冷凍機,以保證冷凍機可靠、連續(xù)運轉(zhuǎn)。3.3 凍結(jié)系統(tǒng)試運轉(zhuǎn)

設(shè)備安裝完畢后進行調(diào)試和試運轉(zhuǎn)。在試運轉(zhuǎn)時,要隨時調(diào)節(jié)壓力、溫度等各狀態(tài)參數(shù),使機組在有關(guān)工藝規(guī)程和設(shè)備要求的技術(shù)參數(shù)條件下運行。在凍結(jié)過程中,定時檢測鹽水溫度、鹽水流量和凍土帷幕擴展情況,必要時調(diào)整凍結(jié)系統(tǒng)運行參數(shù)。凍結(jié)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常后進入積極凍結(jié)。3.4 凍結(jié)效果的監(jiān)測

1)在積極凍結(jié)過程中,要根據(jù)實測溫度數(shù)據(jù)判斷凍土帷幕是否交圈和達到設(shè)計厚度。

2)積極凍結(jié)期間內(nèi),鹽水去路溫度應(yīng)穩(wěn)定地保持在-25～-30℃以下;運轉(zhuǎn)時間應(yīng)保證超過30 d。

3)各凍結(jié)孔組的回路溫差≤1.2 K,鹽水循環(huán)系統(tǒng)去回路溫差≤2 K;鹽水系統(tǒng)循環(huán)總流量達到設(shè)計值;聯(lián)絡(luò)通道凍土有效厚度>1.6 m,通道凍結(jié)壁有效凍土平均溫度要達到-10℃及以下。3.5 試挖與維持凍結(jié)

1)測溫判斷凍土帷幕交圈并達到設(shè)計厚度后再進行探孔試挖;開挖前先在鋼管片上開一探測觀察口,判定水和泥從有到無,確認凍土帷幕內(nèi)土層無流動水后(飽和水除外)再進行正式開挖。

2)泄壓孔達到升壓條件,進行放壓觀測試驗。

3)正式開挖后,根據(jù)凍土帷幕的穩(wěn)定性,以及保證聯(lián)絡(luò)通道的開挖安全,不提高鹽水溫度,進入維持的積極凍結(jié),鹽水溫度仍保證在-25～-30℃。

4、凍土開挖及構(gòu)筑施工

開挖施工之前,需在隧道的聯(lián)絡(luò)通道開口處搭設(shè)工作平臺,利用隧道作為排渣及材料運輸通道。4.1簡易預(yù)應(yīng)力隧道支架安裝

1)積極凍結(jié)期間,需在聯(lián)絡(luò)通道開口處兩側(cè)隧道中設(shè)置簡易預(yù)應(yīng)力隧道支架,以減輕聯(lián)絡(luò)通道開挖構(gòu)筑施工對隧道產(chǎn)生的不利影響。簡易預(yù)應(yīng)力隧道支架為矩形支架形式,上下行線聯(lián)絡(luò)通道開口兩側(cè)各架2榀鋼支架(組合結(jié)構(gòu)),間距為2.4 m。

2)2榀鋼支架在聯(lián)絡(luò)通道兩側(cè)沿隧道方向?qū)ΨQ布置,安裝在聯(lián)絡(luò)通道預(yù)留洞兩側(cè)的第一條管片環(huán)縫處,偏離管片環(huán)縫截面的距離≤20 mm。架設(shè)時要有專人負責(zé)指揮,拼裝時螺栓必須擰緊。

3)每榀支架有8個支點,由6個50 t螺旋式千斤頂提供預(yù)應(yīng)力。高處千斤頂應(yīng)系在主架上,防止脫落。施加預(yù)應(yīng)力時,每個千斤頂要同時慢慢地平穩(wěn)加壓,每個千斤頂以壓實支撐點為宜。4)安裝好預(yù)應(yīng)力支架后,頂實千斤頂,但每個千斤頂?shù)捻斄Α?00 kN,且各個千斤頂?shù)捻斄σ揪鶆?。根?jù)實測隧道收斂變形調(diào)整各個千斤頂?shù)捻斄?收斂大的部位要求千斤頂力大,不收斂的部位千斤頂不加力,隧道收斂達到報警值10 mm時,千斤頂頂力達到設(shè)計最大值500 kN。如千斤頂頂力達到設(shè)計最大值后隧道仍繼續(xù)收斂,則應(yīng)采取其他措施加強隧道支撐。4.2 防險門設(shè)計與安裝

為保證聯(lián)絡(luò)通道施工安全,預(yù)防突發(fā)事件的發(fā)生,在積極凍結(jié)期間,在聯(lián)絡(luò)通道口加設(shè)安全防險門。

1)防險門為普通碳素鋼結(jié)構(gòu),安裝在開挖側(cè)隧道預(yù)留洞口上;配備風(fēng)量≥6 m3/min的空壓機給防險門供氣。防險門安裝完畢,應(yīng)開關(guān)靈活可靠,并便于人工操作,且不影響施工。

2)安裝好防險門后進行氣密性試驗,要求在不?？諌簷C時,試驗氣壓能保持在設(shè)計值;開管片前應(yīng)作一、二次演習(xí),保證防險門的安全正常使用。

3)在集水井開挖前,在通道底板加預(yù)留(埋)件,對集水井另加工安裝1套防險門。4.3 開挖

1)經(jīng)探孔試挖確認可以進行正式開挖后,打開鋼管片,然后根據(jù)“新奧法”的基本原理,進行暗挖法施工。由于凍土強度較高,凍結(jié)壁承載能力大,因而開挖時(除喇叭口側(cè)墻和拱頂外)可以采用全斷面一次開挖。

2)開挖掘進采取分區(qū)分層方式進行[4]。其施工順序:先開挖通道,再開挖喇叭口,最后開挖集水井。

3)人工開挖的工具根據(jù)土體強度,可用風(fēng)鎬或手鎬。開挖步距視土體加固情況而定,一般控制在0.5 m左右,特殊情況下最大不超過0.8 m。

4)開挖時,集水井外圍凍結(jié)孔不割除,內(nèi)部只需割除4根凍結(jié)管(位于中部),以確保凍土的強度及安全。

5)由于通道中凍土溫度較低,風(fēng)鎬內(nèi)空氣中的水會凝結(jié)成冰屑,積集在管子的接頭或進風(fēng)口處,堵塞管路,故需將風(fēng)管懸吊起來,每隔1～2 h向風(fēng)管內(nèi)注入酒精,防止冰屑的出現(xiàn),以保證施工順利進行。6)開挖斷面嚴格按照施工圖進行,盡量避免超挖(控制在30 mm以內(nèi));開挖中心線偏差≤20 mm。喇叭口處考慮到斷面較大,而且一端凍結(jié)管分布較為密集,另一端凍土強度相對較弱,故該處采取分斷面開挖,縮短支護時間。4.4 支護

1)聯(lián)絡(luò)通道和泵站開挖后,地層中原有的應(yīng)力平衡受到破壞,引起通道周圍地層中的應(yīng)力重新分布。這種重新分布的應(yīng)力不僅使上部地層產(chǎn)生位移,而且會形成新的附加荷載作用在已加固好的凍土帷幕上。當凍土帷幕墻所承受的壓力超過凍土強度時,凍土帷幕及凍結(jié)管會產(chǎn)生蠕變。為控制這種變形的發(fā)展,凍土開挖后要對凍結(jié)壁進行及時的支護,確保施工安全。

2)聯(lián)絡(luò)通道開挖及支護完成后,為減少混凝土施工接縫,通道混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)一次性連續(xù)澆筑,而通道頂板內(nèi)的混凝土因澆筑困難,可分段澆筑,必要時可采用噴漿機對澆筑空隙進行充填。

3)上部結(jié)構(gòu)施工完成以后,混凝土強度達到設(shè)計值的60%以上,才可開挖集水井。泵站開挖到設(shè)計深度,首先對泵站底板進行封底澆筑,然后一次性完成泵站的鋼筋混凝土澆筑施工。根據(jù)設(shè)計要求采用商品混凝土,考慮到混凝土處于低濕環(huán)境中,必要時加入防凍劑等,以縮短混凝土凝固時間。

5、地層跟蹤注漿

1)聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)完成后,凍土在融化的過程中,會引起土體下沉。為控制融沉,必須對地層跟蹤壓密注漿,加固土體,減小對隧道的不利影響。

2)根據(jù)監(jiān)測反饋的信息,利用管片壓漿孔對隧道管片底部、喇叭口部位進行補壓漿;通過聯(lián)絡(luò)通道襯砌中的預(yù)埋注漿管進行跟蹤注漿,以補償融沉。結(jié)構(gòu)層施工結(jié)束、強度達到80%時,用J-200金剛石鉆機在結(jié)構(gòu)層中和隧道管片鉆孔至凍結(jié)帷幕外圍,埋設(shè)注漿管,從凍結(jié)帷幕外圍進行跟蹤注漿,控制融沉。

3)注漿順序:管片底部→喇叭口處→通道及集水井。每一注漿段中應(yīng)遵循先下部、后上部的原則,使加固的漿液逐漸向上擴展,避免死角。

4)為了增強壓漿的可注性,開始時可注黏土—水泥漿;二次補漿選用水泥—水玻璃漿液。

5)為了防止隧道管片及聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)受到影響,擬選用小壓力、多注次的方式;注漿壓力一般控制在0.2～0.5 MPa。6)根據(jù)經(jīng)驗,融沉注漿量一般控制在凍土體積的15%左右。

6、結(jié)語

凍結(jié)法施工工藝在我國城市地鐵工程聯(lián)絡(luò)通道建設(shè)上應(yīng)用不少。由于聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和凍結(jié)法施工技術(shù)的特殊性,在施工中常常會遇到一些意外險情,因此必須對凍結(jié)理論等作進一步深入、系統(tǒng)的研究。為此,在工程施工中要做好各個施工環(huán)節(jié),同時還應(yīng)制訂一套完善的應(yīng)急預(yù)案,以將施工險情消滅于萌芽狀態(tài)。

第四篇：應(yīng)用凍結(jié)法加固地鐵工程的結(jié)構(gòu)施工研究

應(yīng)用凍結(jié)法加固地鐵工程的結(jié)構(gòu)施工研究

摘要:主要介紹了上海地鐵明珠線藍村路站-浦東南路站區(qū)間隧道聯(lián)絡(luò)通道、泵站采用水平凍結(jié)加固情況下,隧道支護及結(jié)構(gòu)施工過程,分析了隧道內(nèi)礦山法施工旁通道對地表及隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響及解決措施,指出了礦山法施工技術(shù)在市政及地鐵工程施工中的技術(shù)可行性。

關(guān)鍵詞:水平凍結(jié);隧道支護;結(jié)構(gòu)施工 1 前言

由于受城市地面道路、建筑和地下管線的影響,在地鐵隧道施工中,傳統(tǒng)的明挖施工技術(shù)受到挑戰(zhàn),而隧道暗挖施工技術(shù),因其很少占用地面施工場地、無環(huán)境污染、施工安全性高等優(yōu)勢,在北京、廣州、上海等城市地鐵施工中得到推廣應(yīng)用。2002年6月至11月上海地鐵明珠線藍村路站-浦東南路站區(qū)間隧道聯(lián)絡(luò)通道、泵站工程采用全斷面水平凍結(jié)法加固、礦山法開挖支護施工順利完成。2概述 2.1工程內(nèi)容

上海地鐵明珠線二期藍村路站—浦東南路站區(qū)間隧道旁通道及泵站(以下簡稱旁通道)位于兩站區(qū)間隧道中部。旁通道由與左右線隧道正交的水平通道及通道中部的集水井組成(圖1)。按設(shè)計,旁通道位置上、下行線隧道的中心標高分別為-15.007m和-15.806m,上、下行線隧道中心線間距13481.9mm。通道為直墻圓弧拱結(jié)構(gòu),集水井為矩形結(jié)構(gòu),通道和集水井均采用兩次襯砌,其中初襯厚度為200mm,通道墻、拱和集水井內(nèi)襯厚度為400mm,通道底板和通道與隧道連接處(喇叭口)內(nèi)襯厚度為1000mm。通道的開挖輪廓高約4.23m,寬3.2m,局部(喇叭口處)高4.83m,寬4.4m;泵站開挖輪廓長4.2m,寬3.2m,深2.2m。

2.2 工程地質(zhì)條件

旁通道位置地面標高為4m左右,隧道上覆土層厚度按19m考慮。根據(jù)附近地層情況,旁通道施工范圍內(nèi)土層主要按灰色淤泥質(zhì)粘土、灰色粘土和灰色粉質(zhì)粘土考慮,具有孔隙比大、含水豐富、承載力低、容易壓縮和在動力作用下易流變的特點,開挖后天然土體本身難以自穩(wěn)。2.3 工程難點

① 地質(zhì)條件差,淤泥質(zhì)粘土承載力低,含水率高,易流變;② 在盾構(gòu)區(qū)間隧道內(nèi)施工,施工點距區(qū)間隧道兩端車站均有1km左右的距離,施工場地狹小;③ 工程地處浦東新區(qū)東方路,通道上方地面為一棟二層樓的超市,通道開挖引起的地表沉降量必須嚴格控制,不能超過30mm。

因此,在該地層內(nèi)開挖構(gòu)筑旁通道,需要先對施工影響范圍內(nèi)的土體進行穩(wěn)妥、可靠的加固處理。經(jīng)反復(fù)論證決定采用水平凍結(jié)法加固。該工法具有安全性好,不污染環(huán)境等優(yōu)點。因此本工程設(shè)計包括旁通道周圍土層的凍結(jié)加固和開挖構(gòu)筑施工兩部分內(nèi)容。設(shè)計地層凍結(jié)加固體積約為2100m3,挖掘土方和澆注混凝土體積分別為220m3和120m3。采用這種加固方法就要求旁通道及泵站結(jié)構(gòu)施工中的開挖工藝、支護參數(shù)等與之相適應(yīng)。3 施工方法與施工工序

根據(jù)上述施工條件,并結(jié)合上海地鐵二號線旁通道施工經(jīng)驗,擬采用“隧道內(nèi)水平凍結(jié)加固土體,隧道內(nèi)開挖構(gòu)筑”的全隧道內(nèi)施工方案。即:在隧道內(nèi)采用凍結(jié)法加固地層,使旁通道外圍土體凍結(jié),形成強度高、封閉性好的凍土帷幕,然后在凍土帷幕中采用礦山法進行通道及泵站的開挖構(gòu)筑施工。

水平地層加固和開挖構(gòu)筑的主要施工工序:施工準備→隧道管片開孔和安裝孔口管→凍結(jié)孔鉆進,安裝凍結(jié)器與冷板,同時安裝凍結(jié)制冷系統(tǒng)→安裝凍結(jié)鹽水系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)→凍結(jié)運轉(zhuǎn),同時進行隧道支撐→探孔試挖,拆鋼管片→通道掘進與初襯→通道防水層施工與內(nèi)襯→泵站開挖與初襯→泵站防水層施工與內(nèi)襯→停止凍結(jié),封孔→壁后充填注漿。凍結(jié)孔施工和旁通道初襯施工為本工程的關(guān)鍵工序,防水層和旁通道內(nèi)襯施工為特殊工序。4 聯(lián)絡(luò)通道臨時支護參數(shù)

由于凍土具有明顯的蠕變特性,特別是粘性土層,這種特征更加明顯,隨著旁通道的掘進施工,凍結(jié)壁被暴露在空氣中,凍土的蠕變隨時間的延長而增加。為控制凍結(jié)壁的變形,要對凍結(jié)壁采取有效的臨時支護,以免凍結(jié)壁變形破壞。

將旁通道的支護結(jié)構(gòu)簡化成由三段簡支梁組成的一個半封閉結(jié)構(gòu)。由于拱頂部分的凍結(jié)壁較厚,凍結(jié)壁變形較小,作用在支架上的荷載主要作用在支架兩側(cè)的柱腿上。假設(shè)作用在支架腿上的載荷為均布荷載,最大彎距發(fā)生在柱腿中部,根據(jù)變形協(xié)調(diào)條件,柱腿中部的撓度f同凍結(jié)井壁的允許變形相等,即:

ua=f=5qL4/381EI

（1）

式中:ua為凍結(jié)壁的變形量;E為支架的材料彈性模量;I為支架慣性矩;L為支架柱腿的長度;q為作用在支架腿上的均布荷載,q值可根據(jù)式

ua=(1+u)(p-pi)a/A(t×τ)確定。

式中:τ為凍土的側(cè)壓力系數(shù);A為凍土的彈性模量;p為作用在凍土外側(cè)的壓力;pi為支架對凍土壁的反力;a為旁通道寬度的一半;t為凍結(jié)壁的溫度系數(shù);u為支架的間距。

已知ua=2cm=0.02m,u=1/2=0.5,A=40MPa,p=20×1.8×104=3.6×105Pa;a=1.7m Pi=P-A·Ua(t×τ)/α(1+u)=4.6×104Pa設(shè)支架的排間距為0.5m,則每個支架上的荷載為

q=pi/2=2.3×104Pa 由式(1)得

I=5qL4/381UaE

L=3.8m,q=2.3×104Pa,E=2.1×105MPa,Ua=0.02m代入上式得:

I=1498cm4

根據(jù)工字鋼的轉(zhuǎn)動慣量可知

I16=1130cm4 I18=1660cm4>1498cm4

故選用18號工字鋼作為支架的支護材料,考慮到支架的剛度及穩(wěn)定性,每個支架加有中梁及底梁。5旁通道開挖構(gòu)筑工藝

旁通道的開挖從占用隧道一側(cè)向另外一側(cè)隧道進行水平暗挖,根據(jù)凍土的發(fā)展規(guī)律,同時考慮工期、隧道占用時間等因素,旁通道的開挖構(gòu)筑施工應(yīng)盡量同凍結(jié)孔施工占用同側(cè)隧道。旁通道的開挖構(gòu)筑在一個完全封閉的凍土帷幕內(nèi)進行,凍土帷幕為一個底部較厚的直墻圓拱形,凍土墻設(shè)計厚度1.2m,凍土強度4～6MPa,旁通道及泵站的施工采取全斷面開挖。

在打開鋼管片前應(yīng)對各種量測資料及測溫孔中測得的凍結(jié)壁發(fā)展情況、凍結(jié)時間等進行綜合分析,當分析結(jié)果同設(shè)計基本相符時,即可進行試開挖。由于凍土強度較高,凍結(jié)壁本身起著臨時支承作用,開挖過程中為避免凍結(jié)壁暴露后產(chǎn)生蠕變,造成凍結(jié)管斷裂,在掘進過程中要及時對凍結(jié)壁進行臨時支護,并對凍結(jié)壁及時封閉,減少冷量損失。旁通道的開挖構(gòu)筑要充分利用凍土的強度特點,經(jīng)過科學(xué)施工,嚴格管理,將加固地層自身的穩(wěn)定性與合理的臨時支護有機的結(jié)合起來,控制開挖步距,加強工程監(jiān)測, 將整個通道的開挖及臨時支護完成之后,一次進行防水層和結(jié)構(gòu)混凝土澆筑施工。這樣不僅簡化了旁通道及泵站開挖構(gòu)筑施工工藝,縮短了工期,加快了施工速度,而且提高了工程質(zhì)量。上海軌道交通明珠線二期藍村路站-浦東南路站區(qū)間隧道旁通道及泵站施工情況

上海軌道交通明珠線二期藍村路站-浦東南路站區(qū)間隧道旁通道及泵站開挖構(gòu)筑工作自2002年10月6日開始施工,10月11日旁通道部分采用礦山法開挖挖通,11月17日整個旁通道及泵房結(jié)構(gòu)施工完畢。監(jiān)測結(jié)果顯示地表最大沉降量為16mm,隧道內(nèi)管片最大沉降量為6mm。這說明采用凍結(jié)法加固的情況下,用礦山法開挖地鐵旁通道對周邊環(huán)境的影響完全處在安全范圍內(nèi)。該旁通道工程的成功實施,為上海市區(qū)建筑物下地鐵隧道施工及過江隧道施工積累了有益的經(jīng)驗,是凍結(jié)法加固地層礦山法開挖在市政工程中的一次成功實踐。參考文獻: [1]陶龍光,巴肇倫.城市地下工程[M].北京:科學(xué)技術(shù)出版社,1999.[2]孫鈞.地下工程設(shè)計理論與實踐[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1996.[3]陳仲頤,周景星,王洪瑾.土力學(xué)[M].北京:清華大學(xué)出版社,1997.

第五篇：卷煙機下煙通道的改進方式研究的論文

下煙流動理論分析

往復(fù)轉(zhuǎn)動的攪動輥將煙支導(dǎo)入下煙通道的同時，對煙支施加有作用力。由于攪動輥為棱柱設(shè)計，當煙支脫離攪動輥向下時，與煙支接觸的棱柱面角度隨機出現(xiàn)，故此作用力的方向亦具有不確定性。煙支在重力和作用力的共同作用下，下落時呈現(xiàn)加速、或減速、或斜向左、或斜向右的多樣化運動狀態(tài)，而煙支下煙通道的間距略大于煙支直徑，故煙支在通道內(nèi)的下落過程并不是有序的自然降落，而是不斷地與通道側(cè)壁發(fā)生碰撞、反彈和摩擦，產(chǎn)生跳躍式下降，在煙支剛剛進入下煙通道時此現(xiàn)象尤為明顯。隨著煙支逐漸下落，下煙通道的間距也逐漸變窄，同時受到上方煙支的重力擠壓作用，使煙支的下落運動趨于平穩(wěn)。根據(jù)煙支下落時的運動狀態(tài)，可將下煙通道內(nèi)的煙支流動情況簡化為流體流動模型。根據(jù)流體力學(xué)原理，若通道斷面面積一定，濕周最小時，流量最大［7］。由此可以看出，減少接觸面積，即理論意義上的濕周，可以有效減少下煙通道壁板對煙支的粘滯作用，提高煙支的下落速度，同時也可降低因下煙導(dǎo)板壁粘滯導(dǎo)致煙支下落不平衡的概率。

改進方法

分析煙支下落情況及通道結(jié)構(gòu)可知，在下落過程中，煙支的圓周面和煙支兩端面與下煙通道接觸的零部件，主要有與煙支圓周接觸的兩側(cè)下煙導(dǎo)板、與煙支煙絲端接觸的連接板及下?lián)醢?、與煙支濾嘴端接觸的前部有機玻璃門板。綜合考慮，僅對煙支圓周和煙絲端的接觸面進行了改進。

1改進連接板和下?lián)醢?/p>

連接板是安裝下煙導(dǎo)板的基板，同時也是煙支在上半下煙通道中長度方向上的定位板。下?lián)醢鍎t是煙支在下半通道中長度方向上的定位板。由于連接板與煙支的煙絲端相接觸，因此在保證連接板定位作用下盡可能減少接觸面積，同時在保證下煙通道對煙支的導(dǎo)向作用下，適當擴大下煙通道寬度。圖2可見，對應(yīng)于每一條下煙通道，在連接板上增加寬度為b，深度為t1，的槽，槽的方向與下煙通道方向即煙支流動方向一致，槽中心線與下煙通道中心線重合，圖中陰影區(qū)域即為煙支煙絲端與連接板接觸的區(qū)域。開槽參數(shù)是關(guān)鍵，開槽寬度應(yīng)使煙支在槽兩側(cè)均能與連接板接觸，從而保證連接板的定位作用不致使煙支歪斜，并且要保證煙支最小接觸面積，使煙支定位穩(wěn)定。此外，將連接板和下?lián)醢逵煞煮w設(shè)計改為連體設(shè)計，便于零件安裝定位及保證精確度。增加的槽切口不僅能起到減少煙支與連接板接觸面積的作用，使煙支下落順暢，且為煙支尾部脫落的煙絲提供了較大的下落空間，煙絲從槽切口落下，在連接板的導(dǎo)向作用下落入煙絲回收盒，可降低煙絲進入煙支模盒的概率。

2改進下煙導(dǎo)板和底板

下煙導(dǎo)板是下煙通道的主要零件，主要起煙支左右定位作用。在工作狀態(tài)下，煙支沿下煙導(dǎo)板側(cè)壁快速下落，下煙導(dǎo)板兩側(cè)面分別與左右兩邊的煙支圓周面相接觸，兩者之間的相互作用貫穿于煙支從進入下煙通道到下落至底板的整個過程，對煙支下落流動情況影響較大。因此，需要對整個下煙導(dǎo)板兩側(cè)面進行改進，在保證下煙導(dǎo)板側(cè)邊定位導(dǎo)向作用下盡可能減少接觸面積。下煙導(dǎo)板的基本形狀為楔形，從結(jié)構(gòu)上考慮，在每片下煙導(dǎo)板的兩側(cè)分別增加變截面槽切口，改進前后下煙導(dǎo)板起始端槽切口截面形狀及參數(shù)見圖3，圖中粗線為煙支圓周與下煙導(dǎo)板接觸的區(qū)域。根據(jù)下煙導(dǎo)板的楔形變化，在下煙導(dǎo)板末端，槽切口截面收縮為一段線段，中間截面呈線性變化。槽切口的增加使下煙導(dǎo)板側(cè)面由完整的支撐面轉(zhuǎn)變?yōu)橹挥袃蓚€支點的支撐架。與連接板的改進要求相似，下煙導(dǎo)板的槽切口應(yīng)使煙支與導(dǎo)板接觸面積盡量小，但又要保證有一定的接觸面積使煙支定位穩(wěn)定；兩個支點的位置及大小的選取應(yīng)滿足煙支下落的平衡性，結(jié)構(gòu)上還應(yīng)考慮導(dǎo)板的強度及安裝要求。此外，在原下煙通道部件中，每組下煙通道的下煙導(dǎo)板是近似等高的，導(dǎo)板最底部到底板上平面的距離略大于煙支直徑。改進后下煙通道底部結(jié)構(gòu)見圖4，將中間的下煙導(dǎo)板加長，可將落在底板上的煙支分為兩組，使底板上面的一排煙支更好地定位，從而有效降低在夾煙、推煙過程中出現(xiàn)的煙支歪斜現(xiàn)象。

改進效果

煙支直徑D=7.7～7.9mm，煙支長度L=70～100mm，對應(yīng)下煙通道入口寬度B1=9.0～9.2mm，出口寬度B2=8.65～8.85mm。對煙支參數(shù)取中間值，即直徑D=7.8mm，L=84mm進行改進。對于連接板槽切口，按式（1）取適當放大的下煙通道入口寬度B1=9.45mm，槽寬系數(shù)取0.6，計算可得開槽寬度b=4.95mm，取5mm；開槽深度t1取3mm。計算可得煙支與連接板的接觸面積減少約70%，同時下煙通道入口寬度B1由9.1mm放大至9.45mm，出口寬度B2由8.75mm放大至9.15mm，通道面積增加約4.4%，有利于煙支的順暢下落。對于下煙導(dǎo)板槽切口，按式（2）分別取導(dǎo)板寬度L2=75mm，支點跨距L3=60mm，支點長度l=4mm，槽切口起始深度t2=2.3mm。計算可得煙支與下煙導(dǎo)板的接觸面積減少約90%；同時加長中間下煙導(dǎo)板，以增加下煙、夾煙、推煙的穩(wěn)定性。改進設(shè)計后的下煙通道見圖5。改進后的下煙通道在出口印度尼西亞的ZB45型硬盒硬條包裝機組上進行了試驗，機器運行狀況良好，與原設(shè)計相比較，煙支下落順暢度及穩(wěn)定性有較大提高。在規(guī)定實物試車時間內(nèi)，因下煙不暢問題導(dǎo)致的停機時間減少了約36%，整機運行效率提高了約3%，提升了卷煙包裝質(zhì)量。