(3)合理安排冻结顺序,减小冻胀引起的地层变形。根据不同位置冻结壁受力分布情况以及不同位置地层的冻胀和强度特性变化,分5步进行冻结。其中一号线上体馆站底板下第2、第3个冻结孔晚开冻7d,以便形成缓冻层,减小冻胀力。
(4)在积极冻结过程中,待地铁一号线车站底板隆起接近警戒值时,立即减少车站底板下1~2m范围内冻结孔的供冷量,使冻土温度升高,利用高温冻土在荷载作用下容易蠕变和应力松弛显著的特点,迅速减小冻结壁作用在车站底板上的冻胀力,从而达到减小车站底板隆起量的目的。
(5)在靠近上体馆车站底板附近冻结壁墙界面上水平布置冻胀变形释放孔。根据车站底板变形监测情况,必要时可拔出冻胀释放孔内的钢管,使土体内的冻胀力得到释放。
(6)对冻结过程中车站结构的变形或受力变化情况进行监测,分析冻结施工对车站结构的最终影响,为调整冻结施工参数提供依据。通过调整盐水流量和盐水温度来控制冻结壁厚度,使其保持在设计值左右。
(7)由于冻结壁解冻时有少量收缩,从而使地层产生融沉,可能给上部一号线上体馆站带来不良影响。为此,施工时在隧道衬砌上预留注浆管,在冻结壁化冻过程中进行注浆,以补偿地层融沉。
(8)停冻后采取强制化冻措施,以尽快化冻,恢复穿越段附近地层的水土压力,减小地铁一号线车站底板沉降,缩短融沉补偿注浆工期。
4、冻结壁质量保证措施
(1)冻结壁边界保温。穿越段顶部和东西两侧均为原地铁车站混凝土结构,属易散热体。为了保证冻结壁质量,施工中对这3侧混凝土结构暴露面采用现场喷涂聚胺脂泡沫层的方法保温,收到了较好效果。
(2)在冻结壁两端处的地铁一号线车站地下连续墙表面敷设冷冻排管,以加强冻结壁与连续墙交界面处的冻结。
(3)控制冻结孔与地铁一号线车站底板间的距离。由于混凝土散热比土层要容易得多,会严重影响车站底板和地下连续墙附近土层的冻结速度和冻土强度,进而影响冻结壁的整体稳定性和封水性。为此,设计要求位于地铁一号线车站底板下的冻结孔要尽量靠近底板布置,并在车站底板下挨近底板布置两个冻结孔,确保车站底板下的冻结壁厚度与温度达到设计要求。
(4)为了确保冻结壁与对侧地下连续墙之间没有影响安全的薄弱环节,穿越段外围冻结壁侧墙和底板的主冻结孔必须穿透对侧地下连续墙,同时冻结管进入对侧地下连续墙内不得小于400mm。
(5)加强冻结过程中的检测和控制。通过检测和控制各冻结孔的盐水流量和盐水温度,使冻结壁快速均匀发展。在穿越段开挖过程中,通过对冻结壁暴露面和支护层的温度、变形以及地铁一号线上体馆站结构变形等的监测,判断冻结壁质量是否满足设计要求,冻结施工是否会对地铁一号线上体馆站的正常运行和穿越段开挖造成不良影响,并根据具体情况,及时调整冻结时间、冻结盐水温度和盐水流量,确保开挖施工安全顺利。
5、结语
(1)穿越段冻结施工中提出的“田”字形冻结壁设计,夯管法与钻进法相结合的冻结孔施工技术,控温冻结与间歇冻结相结合的冻胀控制技术,以及冻结壁界面处加强冻结措施,符合工程特点,地层加固效果好,为穿越段安全顺利施工创造了良好条件,同时确保了穿越段上方地铁一号线车站结构稳定及地铁运营安全。
(2)采用夯管法结合钻进法的冻结孔施工技术,解决了在流砂地层中施工冻结孔时(尤其是穿透对侧地下连续墙时)容易发生水砂突出的问题;并且施工工艺简单,效率较高,施工质量完全能满足冻结施工安全的需要。
(3)实测显示,冻胀引起的地铁一号线车站底板隆起主要发生在冻结壁交圈期间;车站底板冻胀隆起总量在3mm以内,与预计值接近,未超过规定值。这表明控温冻结和间歇冻结等抑制冻胀的措施对控制地层冻胀隆起具有明显的作用。
(4)施工中合理布置冻结孔,同时采取在冻结壁易散热界面上喷涂聚胺脂泡沫层和敷设冷冻排管等保温与加强冻结措施,使冻结壁与老结构之间基本不存在冻结薄弱区,对保证施工安全具有重要意义。
(5)隧道开挖时,开挖区地层已基本冻实,开挖面稳定,冻结壁具有足够的承载力,可保证施工安全。开挖时实测的冻结壁变形量不超过2mm,初期支护承受的压力也不大。
(6)下行线隧道停冻后的监测表明,由于冻结壁解冻时采取尽快化冻,恢复水土压力和融沉补偿注浆等措施,地层冻融引起的地铁一号线车站底板基本上未发生沉降。