论文部分内容阅读
摘 要：通过地铁盾构区间联络通道的工程实例，从联络通道的主要施工阶段，对地层加固、管片稳定措施、开挖与初期支护、防水结构、二衬施工等关键施工技术进行了探讨，下面以天津地铁2号线机场延长线工程小里程端始发井-区间风井1#联络通道为例，对冻结效果及开挖节点条件验收进行汇报。为工程的进展做好基础技术准备和前期保障，总结的技术经验为类似工程提供借鉴和参考。
关键词：地铁；盾构区间；联络通道；施工技术
中图分类号：U231+.2文献标识码： A
1工程概况
1.1 工程概述
天津地铁2号线机场延伸线工程从地铁2号线终点空港经济区站起点，往东延伸至地铁2号线空港经济区车辆段西侧，向南（拟建隧道位于机场大道西侧约500m）至天津滨海国际机场航站楼北侧地下交通中心，工程全长4.45km，包括1站1区间（空港经济区出入段线终点～机场站区间及机场站，区间设风井一座）、地下停车场、连接T1航站楼的通道、连接T2航站楼的交通中心共享大厅。
本工程采用盾构法施工，衬砌采用预制钢筋混凝土管片，错缝拼装。管片内径：5500mm；管片外径：6200mm；管片厚度：350mm；管片宽度：1200mm。
空港经济区出入段线终点～区间风井之间长1885.7m，设联络通道2个，分别为1#联络通道及泵站和2#联络通道，两个联络通道之间相距646.8m。
1.2 地质条件
（1）地质条件
根据地质资料，1#联络通道及泵站从上至下依次为：①素填土、④黏土、⑥4粉质粘土夹粉土、⑧2含粘性土粉砂、⑨1粉质粘土、⑨2含粘性土粉砂。联络通道底板以上位于⑧2含粘性土粉砂层中，集水井位于⑨1粉质粘土中。
（2）水文条件
⑧2含粘性土粉砂层属于中等透水层，连续分布，为第一层承压水，主要接受降水入渗及侧向径流补给，以侧向径流方式排泄。
（3）地面建筑及地下管线
1#联络通道及泵站上方为耕地，距成林道约80m。
1.3 联络通道及泵站结构
1#联络通道及泵站左线位置里程为DK24+691.627（右线位置里程为DK24+691.600），联络通道处左线隧道中心标高为-12.610m（右线为-12.580m），左线、右线盾构隧道中心距12.367m，地面标高约+3.60m。联络通道由与隧道钢管片相连的喇叭口、水平通道及泵站构联络通道由与隧道钢管片相连的喇叭口、水平通道及泵站构成。
联络通道的水平通道为直墙圆弧拱结构，通道采用的初次衬砌（钢支架喷射混凝土）厚度为270mm，二次衬砌厚度为500mm的C35-P8模筑防水钢筋混凝土，1#联络通道及泵站的开挖轮廓高约为5.940m，宽约为4.340m，开挖区标高范围约为-10.470m~-16.810m；
联络通道详细结构以设计院施工图为准。
图1-1联络通道及泵站结构平、剖面图
2 冻结孔施工和机房安装
2.1 冻结孔施工
2.1.1 冻结孔和测温孔设置
本工程共设冻结孔64个，其中冻结站侧（右线49个(含4个透孔)，冻结站对侧（左线）15个。测温孔8个，左线6个，右线2个；左右线隧道联络通道处冻结帷幕内的测温孔到冻结管距离均在0.85～0.95m之间。卸压孔4个，左、右线各2个。自2013年7月2日开始钻孔，至2013年7月24日，所有冻结孔造孔施工完成。冻结孔、测温孔及卸压孔的布置详见图2-1-（1）、图2-1-（2）。
2.1.2钻孔打压试验
所有冻结孔都经过压力试验，试验压力均达到0.8MPa以上， 并且在30分钟内压力均无变化。从各孔的打压实验记录看，各钻孔压力试验均达到设计要求，全部合格。
2.1.3钻孔测斜
所有冻结孔都经过严格的测斜，且测斜结果均符合设计要求，偏斜量控制在150mm以内。
3 冻结站运转状况
3.1制冷系统运行状况
冻结站于2013年8月4号正式开机运行，至2013年8月10日（冻结第7天）盐水温度降至-22℃以下，至2013年8月18日（冻结第15天）盐水温度降至截至-25℃以下。从2013年8月25日起，盐水温度一直保持在-28℃以下，至2013年10月25日已累计运转83天，盐水温度已将至-30℃以下，各冻结孔头部去回路温差在1.0℃左右，说明各冻结器工作正常。根据盐水去、回路温度、温差来看，盐水降温趋势正常。
4. 冻结壁发展情况
4.1 测温孔降温情况
4.1.1 右线各测温孔降温情况
右线设置2个测温孔（C1 C2），测温孔均设在设计冻结壁界面处，每个测温孔设4个测点。目前两个测温孔各测点均降至-10℃以下，除一个紧靠管片测点温度为-5.6℃。
4.1.2 左线测温孔温度变化
左线设置6个测温孔（C3~C8），测温孔均设在设计冻结壁界面处，每个测温孔设4～6个测点。目前测温孔各测点均降至-10℃以下。
4.2 冻土发展状况
4.2.1 冻土发展半径
根据左右线各测温孔降温情况，推算出冻土最慢发展速度为20mm/d，截止至10月25日冻结83天时冻土最慢发展半径为1096.0mm。
4.2.2冻结壁厚度
根据冻土发展状况，画出C-C、D-D、E-E三个不同截面（见图4-1）处冻土发展交圈图（见图4-2~4-4）。从冻结壁交圈情况来看，冻结帷幕最薄有效厚度分别为2.07m、1.92m、1.98m，达到设计要求（冻结壁设计厚度为1.8m）。
4.2.3冻结壁平均温度分析
通过成冰公式对冻结壁的温度场的计算得到通道处冻结壁的平均温度为-14.5℃，达到设计要求（冻结壁设计平均温度为-10℃）。
附：成冰公式
=-14.5℃
其中：t＝冻土平均温度， ℃
tb＝盐水温度，℃
l＝孔间距， m
E＝冻土厚度， m
tB＝开挖面温度，℃
4.2.4 結果
通过选取联络通道处C截面、D截面、E截面3个控制截面进行计算，3个截面上冻结壁的有效厚度和平均温度见表4-1。
表4-1三个截面有效厚度及平均温度表
截面 C D E
冻结壁有效厚度(mm) 2070 1920 1980
平均温度（℃） -15.3 -14.5 -15.3
注：实际厚度指的是所取截面中的最小冻结壁厚度；实际温度指的是所取截面中最小的平均温度。
综合实测温度经验推断、成冰公式的计算，冻结帷幕最薄有效厚度为1.92m，平均温度-14.5℃，目前的冻结壁厚度和平均温度均达到设计要求。
4.3卸压孔
4.3.1卸压孔设置
根据实际情况，左右线各设了2个卸压孔，其位置见图2-1。
4.3.2卸压孔压力
从8月4日起，对卸压孔压力进行全面监测，其压力从0.01MPa增加至0.15MPa。
从10月1日起，左右线卸压孔打开后均无泥沙涌出，也无水滴下，说明冻结帷幕里土体有了很强的自立性。
5开挖前的准备工作
（1）联络通道处的预应力支架在积极冻结前已安装完成，掘砌施工用的工作平台已搭建完毕。
（2）联络通道安全门已安装完成，开关灵活。于10月20日进行气密性试验，充气压力0.30MPa，约30分钟压力后稳定在0.27MPa（设计值0.22 MPa），安全门气密性试验压力符合设计要求。
（3）石子、砂袋、水泥、速凝剂等施工材料和双快水泥、聚氨酯、棉纱等应急材料已准备充足，摆放在施工现场。
（4）风镐、空压机等施工机具和注浆泵、备用冷冻机等应急机具已准备到位。
（5）联络通道开挖人员已到位24人，满足24小时开挖要求。开挖期间，项目部管理人员实行24小时现场和办公室值班制。
（6）内线电话、远程监控系统已安装并投入使用。
（7）设计图纸、设计交底、图纸会审、方案编制、方案专家审查、技术交底等技术工作已准备完毕。
（8）联络通道开挖应急预案已审批，应急应急材料和设备已到位，应急组织已成立，分工到人，责任到人。
6 结论
通过对冻结效果及开挖节点条件的验收，该联络通道在冻结83天（2013年10月25日）时，冻结帷幕最薄有效厚度为1.92m（设计1.8 m），平均温度-14.5℃（设计-10℃），达到冻结壁厚度和平均温度的设计要求，冻结帷幕已满足开挖需要。
关键词：地铁；盾构区间；联络通道；施工技术
中图分类号：U231+.2文献标识码： A
1工程概况
1.1 工程概述
天津地铁2号线机场延伸线工程从地铁2号线终点空港经济区站起点，往东延伸至地铁2号线空港经济区车辆段西侧，向南（拟建隧道位于机场大道西侧约500m）至天津滨海国际机场航站楼北侧地下交通中心，工程全长4.45km，包括1站1区间（空港经济区出入段线终点～机场站区间及机场站，区间设风井一座）、地下停车场、连接T1航站楼的通道、连接T2航站楼的交通中心共享大厅。
本工程采用盾构法施工，衬砌采用预制钢筋混凝土管片，错缝拼装。管片内径：5500mm；管片外径：6200mm；管片厚度：350mm；管片宽度：1200mm。
空港经济区出入段线终点～区间风井之间长1885.7m，设联络通道2个，分别为1#联络通道及泵站和2#联络通道，两个联络通道之间相距646.8m。
1.2 地质条件
（1）地质条件
根据地质资料，1#联络通道及泵站从上至下依次为：①素填土、④黏土、⑥4粉质粘土夹粉土、⑧2含粘性土粉砂、⑨1粉质粘土、⑨2含粘性土粉砂。联络通道底板以上位于⑧2含粘性土粉砂层中，集水井位于⑨1粉质粘土中。
（2）水文条件
⑧2含粘性土粉砂层属于中等透水层，连续分布，为第一层承压水，主要接受降水入渗及侧向径流补给，以侧向径流方式排泄。
（3）地面建筑及地下管线
1#联络通道及泵站上方为耕地，距成林道约80m。
1.3 联络通道及泵站结构
1#联络通道及泵站左线位置里程为DK24+691.627（右线位置里程为DK24+691.600），联络通道处左线隧道中心标高为-12.610m（右线为-12.580m），左线、右线盾构隧道中心距12.367m，地面标高约+3.60m。联络通道由与隧道钢管片相连的喇叭口、水平通道及泵站构联络通道由与隧道钢管片相连的喇叭口、水平通道及泵站构成。
联络通道的水平通道为直墙圆弧拱结构，通道采用的初次衬砌（钢支架喷射混凝土）厚度为270mm，二次衬砌厚度为500mm的C35-P8模筑防水钢筋混凝土，1#联络通道及泵站的开挖轮廓高约为5.940m，宽约为4.340m，开挖区标高范围约为-10.470m~-16.810m；
联络通道详细结构以设计院施工图为准。
图1-1联络通道及泵站结构平、剖面图
2 冻结孔施工和机房安装
2.1 冻结孔施工
2.1.1 冻结孔和测温孔设置
本工程共设冻结孔64个，其中冻结站侧（右线49个(含4个透孔)，冻结站对侧（左线）15个。测温孔8个，左线6个，右线2个；左右线隧道联络通道处冻结帷幕内的测温孔到冻结管距离均在0.85～0.95m之间。卸压孔4个，左、右线各2个。自2013年7月2日开始钻孔，至2013年7月24日，所有冻结孔造孔施工完成。冻结孔、测温孔及卸压孔的布置详见图2-1-（1）、图2-1-（2）。
2.1.2钻孔打压试验
所有冻结孔都经过压力试验，试验压力均达到0.8MPa以上， 并且在30分钟内压力均无变化。从各孔的打压实验记录看，各钻孔压力试验均达到设计要求，全部合格。
2.1.3钻孔测斜
所有冻结孔都经过严格的测斜，且测斜结果均符合设计要求，偏斜量控制在150mm以内。
3 冻结站运转状况
3.1制冷系统运行状况
冻结站于2013年8月4号正式开机运行，至2013年8月10日（冻结第7天）盐水温度降至-22℃以下，至2013年8月18日（冻结第15天）盐水温度降至截至-25℃以下。从2013年8月25日起，盐水温度一直保持在-28℃以下，至2013年10月25日已累计运转83天，盐水温度已将至-30℃以下，各冻结孔头部去回路温差在1.0℃左右，说明各冻结器工作正常。根据盐水去、回路温度、温差来看，盐水降温趋势正常。
4. 冻结壁发展情况
4.1 测温孔降温情况
4.1.1 右线各测温孔降温情况
右线设置2个测温孔（C1 C2），测温孔均设在设计冻结壁界面处，每个测温孔设4个测点。目前两个测温孔各测点均降至-10℃以下，除一个紧靠管片测点温度为-5.6℃。
4.1.2 左线测温孔温度变化
左线设置6个测温孔（C3~C8），测温孔均设在设计冻结壁界面处，每个测温孔设4～6个测点。目前测温孔各测点均降至-10℃以下。
4.2 冻土发展状况
4.2.1 冻土发展半径
根据左右线各测温孔降温情况，推算出冻土最慢发展速度为20mm/d，截止至10月25日冻结83天时冻土最慢发展半径为1096.0mm。
4.2.2冻结壁厚度
根据冻土发展状况，画出C-C、D-D、E-E三个不同截面（见图4-1）处冻土发展交圈图（见图4-2~4-4）。从冻结壁交圈情况来看，冻结帷幕最薄有效厚度分别为2.07m、1.92m、1.98m，达到设计要求（冻结壁设计厚度为1.8m）。
4.2.3冻结壁平均温度分析
通过成冰公式对冻结壁的温度场的计算得到通道处冻结壁的平均温度为-14.5℃，达到设计要求（冻结壁设计平均温度为-10℃）。
附：成冰公式
=-14.5℃
其中：t＝冻土平均温度， ℃
tb＝盐水温度，℃
l＝孔间距， m
E＝冻土厚度， m
tB＝开挖面温度，℃
4.2.4 結果
通过选取联络通道处C截面、D截面、E截面3个控制截面进行计算，3个截面上冻结壁的有效厚度和平均温度见表4-1。
表4-1三个截面有效厚度及平均温度表
截面 C D E
冻结壁有效厚度(mm) 2070 1920 1980
平均温度（℃） -15.3 -14.5 -15.3
注：实际厚度指的是所取截面中的最小冻结壁厚度；实际温度指的是所取截面中最小的平均温度。
综合实测温度经验推断、成冰公式的计算，冻结帷幕最薄有效厚度为1.92m，平均温度-14.5℃，目前的冻结壁厚度和平均温度均达到设计要求。
4.3卸压孔
4.3.1卸压孔设置
根据实际情况，左右线各设了2个卸压孔，其位置见图2-1。
4.3.2卸压孔压力
从8月4日起，对卸压孔压力进行全面监测，其压力从0.01MPa增加至0.15MPa。
从10月1日起，左右线卸压孔打开后均无泥沙涌出，也无水滴下，说明冻结帷幕里土体有了很强的自立性。
5开挖前的准备工作
（1）联络通道处的预应力支架在积极冻结前已安装完成，掘砌施工用的工作平台已搭建完毕。
（2）联络通道安全门已安装完成，开关灵活。于10月20日进行气密性试验，充气压力0.30MPa，约30分钟压力后稳定在0.27MPa（设计值0.22 MPa），安全门气密性试验压力符合设计要求。
（3）石子、砂袋、水泥、速凝剂等施工材料和双快水泥、聚氨酯、棉纱等应急材料已准备充足，摆放在施工现场。
（4）风镐、空压机等施工机具和注浆泵、备用冷冻机等应急机具已准备到位。
（5）联络通道开挖人员已到位24人，满足24小时开挖要求。开挖期间，项目部管理人员实行24小时现场和办公室值班制。
（6）内线电话、远程监控系统已安装并投入使用。
（7）设计图纸、设计交底、图纸会审、方案编制、方案专家审查、技术交底等技术工作已准备完毕。
（8）联络通道开挖应急预案已审批，应急应急材料和设备已到位，应急组织已成立，分工到人，责任到人。
6 结论
通过对冻结效果及开挖节点条件的验收，该联络通道在冻结83天（2013年10月25日）时，冻结帷幕最薄有效厚度为1.92m（设计1.8 m），平均温度-14.5℃（设计-10℃），达到冻结壁厚度和平均温度的设计要求，冻结帷幕已满足开挖需要。