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1工程概況

某項目位于北京市區的西北方位，屬典型的地鐵區間站階段性工程，周邊非建筑物密集區，故依據項目的實際作業環境現狀，技術人員特選用暗挖法對該區間段展開相關施工作業。線路下穿南區二號路、南區三號路，根據項目施工期間的城市建設狀況可知，道路下方已建設Φ300給水管、Φ300污水管、2000mm×2000mm電力管溝等多條管線。

2結構設計要點

2.1凍結孔的設計

凍結孔的設置需要依照相關標準科學合理地設計及布置，具體位置建議在結構的左右兩側。出入口及風道施工期間增設1排橫向凍結孔，加強防護效果，以免凍結帷幕失穩［1］。出入口的跨度較大，安全保障至關重要，鑒于此項要求，于中間區域設垂直向凍結孔。此過程中要時刻保持凍結壁的壁部厚度在3m范圍值以內。

2.2凍結參數的設計

開挖環節，凍結鹽水溫度－30℃～－28℃，在此溫度區間內保證凍結壁的穩定性。所涉及的外圍凍結孔的終孔距離要確定在1m以下方算合格。為取得預期的凍結效果，嚴格控制凍結需冷量Q，具體按以下方式計算而得:Q=1.3×π×d×l×k(1)式中，d為凍結管直徑m;l為凍結總長度m;k為凍結管散熱系數。

3凍結施工流程

3.1凍結孔開孔

1)凍結孔施工順序。以透孔為作業的首要步驟依次展開，此過程中遇偏孔現象，要隨即對其展開調整，確保參數回歸至規定的范圍值以內;隨后以現有的孔位作為基礎依據，通過從上到下的順序逐一開孔，避免不安全事故的產生。

2)凍結孔定位。開孔結束后，緊接著對凍結的孔位做定位處理，以前期的測量基準點和設計圖為根據，由前到后逐一開展定位工作。在整個定位放線作業中，還要隨時觀察現有的管片配筋情況，按照實際的配筋標準對放線展開合理的調整。

3)開孔部位及孔口處的封閉配置。①混凝土管片上:遇管片內部含鋼筋的情況下，可借助專業的鉆機，配上規格為Φ133mm的金剛石鉆芯對孔位展開適時的調整處理，待深度抵達0.3m位置時即刻停止鉆進，緊接著割斷巖心并取出，將規格為Φ133×5mm的孔口管依次放入管片內;②管片上:孔口管要以焊接的方式與現有管片實現連接并安好一定數量的球閥，隨后方可開展相應的鉆進工作;③孔口裝置安裝:通過專業的螺絲工具實現孔口裝置與閘閥的連接，并安裝一定的墊片加以密封。

3.2凍結管鉆進與凍結器安裝

在開孔作業全部結束后，緊接著要利用專業的鉆機展開相關的造孔工作。值得一提的是，為確保凍結孔的合格程度，在鉆進過程中，機械設備的選擇尤為關鍵，本次凍結管鉆進作業中，特選用規格為Φ89×8mm的凍結管作為鉆機的鉆桿，管與管之間利用專業的套管絲實現扣連，最后以焊接的方式加以固定，在孔口密封裝置配備齊全后，隨即完成整個凍結器的安裝工作。為了保證鉆進精度，開孔段是關鍵。且在整個開孔作業中，遇偏孔情況要及時糾正。

3.3凍結站安裝

1)設備就位施工措施:設備就位后，進行操平找正，相同的設備一定要整齊劃一，各類型循環泵需與地面固定;對于現場組裝的制冷設備，安裝前應將設備零部件及附屬管道清洗干凈，并檢查零部件表面有無損傷及缺陷，合格后方可按設備裝配圖紙進行組裝。

2)管道系統安裝施工措施:該項系統的組建離不開閥門的整體運用，故從閥門的類型選擇、安裝方式等方面著手，結合前期的設計方案及現有管道的實際情況，將閥門合理安裝在各不同部位之上;并在制冷管道組裝前，以人工處理的方式將管內現存的雜質予以去除，確保管道內部干凈的同時，還要將其放置于干燥地段。

3.4管路連接、保溫安裝

1)此時展開焊接作業，用以實現清水管路和鹽水干管二者之間的連接，同時在專用的作業平臺上架設管架并保持好與地面的相隔距離，這樣做可防止被水浸泡的不良后果，隨即開展相應的保溫工作，且保溫層的外面有塑料薄膜包扎。并用一定數量的高壓膠管實現集配液圈與凍結管的組裝。凍結孔最后以串聯的方式設置15組，長度要參照初始的孔數長度確定。

2)冷凍機組的處理:選用專業材質的PEF板對機組內部的蒸發器及低溫管路展開保溫，其他部位則可選用常規的保溫板套用。

3)隧道兼泵房兩側管片保溫:受土層外力的保護，外部的混凝土及管片散熱功能較為明顯，此時施工人員需要對此處的凍結帷幕實行加固保溫處理，起到實際的鎖溫效果，采用5cm厚度的橡塑保溫板，用保溫膠粘于管片，敷設范圍設凍結管外緣不小于2m，減少冷量損失。板材之間不得有縫隙。

3.5管路測試及積極凍結

此次暗挖施工作業中，為工程自身質量及效率的提升以及后期驗收的合格，在區間站內部的所有冷凍系統安裝后，隨即開展管路測試和凍結功能的測試。具體操作步驟為:①鹽水系統試運轉:將安裝好的冷凍機設置為停滯狀態，以12h為一個觀察時間段，對鹽水系統里的液體位置予以詳細記錄，由此確定制冷系統的合格情況;②電路檢查:上述①完成后，隨即開展冷凍電路系統和水循環參數的確認及調整，待機線在空轉的狀態下堅持3h之后是否仍處于工作狀態;③測試過程中，要隨時對能量、壓力及溫度等各項數值予以觀察并適當調整，確保其在一個正常的范圍值內運行。

3.6維護凍結

凍結系統在組裝運行之后，還會存在一個維護凍結的情況，此種狀況下內部的鹽水溫度會降低至－28℃，維護期間，施工人員不可任意將其放置不管，隨時要開展適當的監測工作，如遇維護期出現非正常運轉的情況，及時分析原因并出給解決方案，確保其的安全性。

3.7施工風險分析及應對措施

3.7.1鉆孔階段

在進行鉆孔施工作業時，應注意孔口管是否脫落以及水砂是否會從孔口處流出。控制凍結管的接縫質量，如果在進行凍結作業時，凍結管接縫不夠嚴密，極易導致接縫處鹽水漏出的情況。鹽水漏出至底層會降低凍結作業的質量，進而無法正常形成凍結帷幕，達不到凍結作業的預期效果。此外，應控制好凍結孔的作業深度，不可使其與方案設定值偏差過大，以提高凍結帷幕的形成質量。鉆孔作業的注意事項包括以下幾點。

1)凍結時的開孔作業應分兩次進行，開孔工具金剛石取芯鉆。在完成所有鉆孔作業后，需在孔口安設孔口管，同時在孔口管的頭部裝設250mm的魚鱗扣，為提高魚鱗扣裝設的穩定性，可在魚鱗扣外周纏繞鐵絲。在進行鉆進工作時，務必使孔口管的尾部連接好孔口密封裝置。在對孔口管的管片進行安裝處理時，需提前留出不低于100mm的保護層。在安設球閥時，應對密封裝置進行壓緊處理。此外，安排相關技術人員對孔口管進行觀察，如果發現孔口管存在水砂流出的情況，應及時派人對盤根進行更換，同時使用工具壓緊新盤根。

2)在進行鉆進作業時，選用水平鉆進的方式。在不影響施工作業的情況下，盡量選擇無水鉆進處理。對凍結孔進行鉆進時，注意土體的流失量，在土體流失量小于凍結管的體積時，用孔口密封裝置口上的注漿閥門對土體進行單液注漿作業，進行單液注漿作業。

3)在進行鉆孔作業前，應做好預備工作。對于凍結孔的深度、鉆入角度、鉆入方向等，需安排相關工作人員進行質量控制。在鉆孔過程中，確保凍結孔的焊接質量符合施工要求。在完成鉆孔作業后，仍需派相關技術人員對完工的孔進行質量檢測。

3.7.2積極凍結階段

在積極凍結階段，應做好風險評估分析。凍結作業的質量極易受到供電不足和供水不足的影響，從而使得凍結作業被迫停止。因此，項目工程組需確保供水與供電的途徑足夠穩定。除供電、供水外，冷凍設備的故障也會導致凍結作業中斷，從而降低凍結作業的質量。所以，在進行凍結作業前，需對凍結所用設備進行檢修。在這些設備停用時，應定期進行養護處理。凍結作業階段需注意以下要求。

1)為確保凍結作業的用水安全，需在每個凍結站處安設2套冷凍機組。若其中1臺發生故障，則可使用另一臺進行作業，確保凍結作業可持續進行。

2)應嚴格按照施工要求選用冷凍排管與保溫材料，以確保凍結帷幕與隧道管片交接處的凍結效果達到預期效果。對于孔管內部的氣體，應及時排除，從而使冷凍機內部的冷量儲備滿足凍結作業的所需量。

4暗挖法施工工藝分析

4.1基本施工思路

先使一條隧道初支貫通，在確認無誤的前提下施工另一條隧道的初期支護，并在此期間安排第一條隧道的二襯施工。以上下臺階法開挖，間距錯開3～5m，遇核心土部位，要將預留的長度控制在2m之外，按1∶(0.7～1.0)的要求對臺階進行放坡，具體根據現場土層的穩定狀態做合理的調整，見圖1。

4.2關鍵施工工藝

4.2.1深孔注漿

深孔注漿又被稱為二重管注漿作業，對此在材料的選擇上要極其細致，建議使用水泥+水玻璃的組合漿液。深孔注漿的具體要點如下。

1)準備工作。對掌子面做整平處理，搭建注漿平臺，配套注漿施工所需的注漿機，修筑合適尺寸的護壁泥漿池。以實際施工要求為準制備水泥漿，做到隨拌隨用。

2)測量定位。準確測出注漿孔的布設位置，用全站儀坐標法精準定位，設置醒目的標識，采取防護措施，作為后續施工的參照基準。

3)預埋定位套管。套管的具體位置要以前期確定好的注漿位置為依據，以預埋的方式展開規格Φ80的定位作業，外露部分0.1m、埋入部分0.4m，用棉紗封堵管口，避免雜物落入。

4)封閉掌子面。此時可通過梅花形式對掌子面加以封閉處理，同時增設規格為150×150mmΦ6.5mm的鋼筋網，由此開展混凝土的噴射工作。

5)鉆進成孔。根據鉆孔要求，安排鉆機就位，精細調整鉆進角度，保證鉆機位置準確且具有穩定性。向定位套管內插入二重管鉆桿，慢速鉆進，這期間用泥漿護壁，維持鉆孔壁的穩定性。根據鉆進作業進度，適時對鉆桿做接長處理。泥漿的配合比根據現場地質條件做靈活的調整，充分發揮出泥漿的護壁作用，以防塌孔。

6)上一孔注漿期間，隔2孔安排鉆孔，按照此方式循環作業。待各孔注漿工作完全落實到位，且土體得到有效的加固處理后(實測強度達標)，安排隔孔間的鉆孔、注漿。

4.2.2鎖腳錨管的設置

分別在各臺階處設1根長度為2m的Φ32mm鋼焊管，作為鎖腳錨管，從而避免格柵鋼架下沉。注漿的材料要選擇工程專用的水泥漿液為最佳，使用前要經過特定的試驗得出科學合理的配比參數，方可開展正式的注漿工作。

4.2.3噴射混凝土

深孔注漿前，先對開挖面做封閉處理，以免在注漿期間發生工作面漏漿的問題。止漿墻噴射厚度80mm，對上臺階全范圍內的掌子面做噴射處理，混凝土標號與初支部分一致。在地層條件不穩定的狀態下要加快混凝土的噴射速度，起到一定的穩固效果。因某些原因而導致中途長時間停工時，噴射混凝土，封閉工作面。在該項工作中，掛網噴設混凝土，選用Φ6@150×150mm鋼筋網，噴射厚度80mm。

4.2.4初支背后回填注漿

初期支護施工后安排初支背后注漿作業，選用水泥砂漿，經過注漿后使初支背后有足夠的嚴密性［2］。除此之外，注意對注漿位置的確定及部署安排，建議在離下臺階地段的5m距離同時展開注漿作業，由上到下順著隧道的邊墻位置依次開展，保持注漿孔的相互間隔距離在3.0m左右為最合適，遵守梅花形式布置，最后對初支不明顯的部位要加以處理。

4.2.5混凝土施工

首先是二襯鋼筋的綁扎處理，鋼筋選用提前加工的方式，以成品形態運至施工現場用以安裝和焊接。模板安裝環節，要求位置準確、模板穩定，尤為關鍵的是擋頭板，此部分不可跑模;擋頭板緊密拼接，?？p嚴密，以免由于板縫間漏漿而影響表面的完整性與平整性。及時修整拱架，清理附著在模板上的雜物，均勻刷涂脫模劑，以便后續可及時投入使用。就本項目而言，在具體的混凝土作業當中，施工人員通過“泵送入模”的方式展開相關操作，并借助分層澆筑的方式予以灌注、搗振，使其厚度均勻地控制在400mm以下。使相鄰兩層有效結合，層間澆筑間隔時間不超過1.5h，使相鄰兩層混凝土有效結合，得到完整的結構。混凝土卸料高度超2m時可能有離析現象，為此配套串筒或溜槽輔助作業，也可在澆筑面接水平導管。

4.2.6二襯背后回填注漿

1)針對初支與二襯的間隙做注漿填充處理，消除間隙，保證結構連接的完整性和穩定性。

2)對于塑料全包防水層的結構，注漿系統設在防水層表面，環向、縱向間距分別為3、5m。此外，還考慮到施工縫和變形縫兩處，在兩側各1.0m內設注漿系統，實現全方位的注漿。

3)底座和導管作為注漿系統的重要組成構件，其的作用不容小覷，單就底座的穩固方式來說，其可使底板與防水板形成穩定結合的關系，而后用塑料膠帶對底座四周做全方位的封閉處理，禁止形成空隙，否則混凝土灌注時材料可能經由該處進入，進而導致導管堵塞。注漿導管集中在兩側墻引出，或是根據實際需求調整為單個直接引出的方法，但需采取臨時封堵措施，并設置醒目的標記，以便后續可順利進行注漿作業。

4)注漿材料為高強無收縮水泥漿液，摻8%～10%膨脹劑，水灰比(0.8～1.0)∶1，按0.3～0.5MPa的注漿壓力有效注入。

5監測結果

1)最小凍結壁厚度3.72mm，平均溫度－14.2℃(出入口及風道開機凍結54d后的實測數據)。

2)凍結土層的力學性能方面，抗壓強度平均值4.03MPa，抗剪強度1.6MPa?？v觀凍結全流程，高壓管廊可始終保持穩定，有隆起、沉降現象，最大值分別為5、30mm，但均得到有效的控制，處于可控范圍內。通過對電力綜合管廊的觀察可以發現，其仍維持正常，不會由于施工而受到干擾?？傮w來看，凍結暗挖法在保證地層穩定性、營造施工安全性、減小對周邊設施的干擾等方面均有積極的作用，可行性較高。

6結語

在地鐵車站區間隧道風道結構的施工中，在應用凍結暗挖法后可有效優化地鐵車站的施工環境，提供安全的施工作業條件，降低對周邊環境現存建筑物及其他相關事物的侵擾。本文，經過分析后提出凍結暗挖法的具體應用要點，以供參考。

參考文獻:

［1］謝智．地鐵車站風道結構凍結暗挖法施工工藝［J］．工程技術研究，2021，44(8):101－102．

［2］曹小為．淺埋暗挖地鐵隧道施工技術與風險探究［J］．工程建設與設計，2020，68(12):98－99.

作者:侯永軍 單位:中鐵十六局集團地鐵工程有限公司