地铁联络通道冻结监测分析

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翻新时间：2022-12-21

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地铁联络通道冻结监测分析

摘要：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。

关键词：地铁；联络通道；冻结法；监测

1 前言

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0.7 m ，冻结孔58 个。冻结孔的布置见图1 所示。

3.2 冻结参数

（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.1 Layout of the freezing hole in the soil

4 监测成果分析

4.1 盐水温度监测分析4.2 土层温度监测分析测试结果如图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400 mm 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15 d，冻土平均发展速度为26.7 mm/d；第2# 测孔距冻结主面为450 mm，12 月19 日该处温度降到－0.2℃，此时冻结时间为20 d ，冻土平均发展速度25.0 mm/d；第5# 测孔距冻结主面700 mm，12 月27 日其温度降到－0.2℃ ，此时冻结了27 d ，冻土平均发展速度27.8 mm/d 。以上3 个孔的冻土平均发展速度为26.5 mm/d ，按此推算，到2003 年1 月8 日实际开挖时，冻结时间为39 d，冻土形成厚度2.06 m，超过设计厚度0.46 m 。

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2 m。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

（a）

（b）

图3 土体测温孔平面图(单位：m)

图4 下行线土体测孔温度随时间的关系 4.4 冻涨压力及卸压孔压力测试分析

图5 上行线土体测孔温度随时间关系

图6 联络通道地表变形测点布置e

(a) 纵向测点

(b) 横向测点

图7 地表变形随时间的变化关系