地铁联络通道冻结加固法施工浅析
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地铁联络通道冻结加固法施工浅析
摘要:在地铁联络通道施工前,对其周围的土体进行加固是必要工作。
冻结法是加固土体行之有效的一种方法,在目前各地的地铁建筑工程中应用很广泛,它以其特有的优势在城市交通轨道建设中发挥了重大作用。
本文对冻结加固法进行了简单介绍,指出了在地铁联络通道冻结加固施工过程中容易出现的问题,并且提出了几点自己的解决建议。
关键词:联络通道冻结加固冻胀融沉
在土地资源日益紧张的今天,地铁已经成为大城市交通中必不可少的一部分,地铁作为一种快捷、高效的交通方式,是广大市民出行的主要交通工具。
在地铁项目的规划设计中,上行隧道和下行隧道之间必须设置联络通道,在这条通道的施工过程中,既要考虑到联络通道本身的安全和它对地面建筑物的影响。
特别是在遇到周围地层为透水性强、承载能力低的软土层时,要对施工区域的土体进行加固,这样才能保证施工过程的安全,尽量降低对周围环境的影响。
1 冻结加固法施工工法应用的简单介绍
冻结加固法施工技术从诞生以来,以其独特的优势在松散含水层条件工程中发挥了重要作用,在地铁项目施工过程中功不可没,为我国经济建设做出了重大贡献。
人工制冷技术的发展和完善为冻结加固法的施工奠定了基础。
地层加固的一般程序为:通过人工制冷的应用把
地层中的水变成冰,从而把岩石或者土壤冻结成冻土,这样,经过连续冻结,周围的冻结区域就会形成结交圈,在施工区域形成相对封闭的连续冻土墙。
由于冻土的物理力学性质远远胜于岩层或水土层,因此,连续的冻土层能够形成一定强度的防护结构,从而抵抗周围的地压水压,以达到对施工安全性和稳定性的保证。
冻结法在地铁工程中的使用开始于20世纪70年代初北京地铁建设的施工中,冻结长度达80m,垂直深度达28m。
作为一种广泛应用的技术,冻结法的优势主要有:冻结效果比较好,在零下十度的条件下,冻结粘土和砂土的抗压强度分别可达5Mpa和10Mpa以上;冻结层具有良好的防水性,而且比较容易被检验,检验方法也很简单,在内部设检查孔即可;这种方法只会在很小程度上扰动地层,有利于控制地面沉降;在地下进行,节约了地面场地。
2 联络通道开始加固法的选择方案
在地铁联络通道工程的建设施工中,可供应用的加固方法主要有:冻结法、旋喷桩加固、深层搅拌桩加固等几个加固法,这几种方法在具体使用过程中各有优势和不足,他们各自适应的地层不同,其中,冻结加固法对含水软弱复杂的地形适应能力较强,并且具有技术可靠、经验丰富和影响环境小的特点,从而应用比较广泛。
苏州位于长江三角的南缘平原上,绝大部分是由第四纪松散的沉积土所组成,沉积厚度
由西向东逐渐增大,这种地质状况比较适合应用冻结加固法。
当前,在地铁联络通道的施工的冷冻加固施工中,主要有单侧冷冻加固模式和双侧冷冻加固模式两种,其中,单侧冷冻加固模式适用于联络通道较短的工程,而在联络通道较长的工程中,需要的冷量增大,安全风险增大,需要布置更多的设备,因此,就要采用双侧冷冻加固模式。
3 联络通道施工所要求达到的冻结条件
冻结帷幕交圈和合适的冻结厚度是联络通道开始挖掘的前提。
判断冻结帷幕是否交圈的依据是,在其他冻结参数不变的情况下,选某一特定时期,盐水去、回路温差突然变小,或者盐水温度突然下降,则表示冻土帷幕很有可能已经交圈。
利用测温孔实际测量出来的数据,来推算冻土的发展速度,从中推算出冻土的帷幕厚度,再利用公式或图表推算出冻结帷幕的平均温度。
冻结层的厚度和平均温度都必须达到设计所要求的标准。
卸压孔的压力数值的前后误差要保持在0.1MPa～0.2Mpa之内。
利用打水平探孔方法检测冻土的厚度和强度是否达到标准,另外,探孔处必须避免涌沙突水现象,地层稳定,测温效果良好,这样就达到了联络通道的开挖条件。
4 地铁联络通道冷冻加固施工过程中经常出现的情况
在土体冻结和融化时经常会出现冻胀和融沉的问题,出现这种情况的主要原因是水在结冰时体积要增大,并且会出现迁移。
在对粘性土质的土体进行冻结的过程中,比较容易出现冻胀现象,而砂土、砾石这样的土层一般不会有这种现象的发生。
影响冻胀的因素与冻土层本身的特点有很大关系,冻土层高度细碎土壤的矿物成分、土壤中所含阳离子的种类、冻结地层的亲水性和松散性都是影响冻胀的因素。
水分迁移是引起土体冻胀的主要原因,在对土体进行冷冻过程中,如果冷冻媒介温度不合适,土壤的初始含水率及水分向冻结面流动,土壤重复冻结,这样就会造成冻胀的发生。
冻胀、融沉容易造成地表移动,从而影响周围环境,危害很大。
土体冻胀量是随着水分迁移量的增大而增大,因此控制冻胀的重点就在于控制水分迁移。
控制水分迁移的主要方法是:在内部,减弱水分迁移动力,堵塞迁移通道;在外部,施加上当的压力、温度等来控制冻胀。
当前,防止冻胀和融沉的主要措施有:利用设置泄压孔的方法来减轻冻胀;预先留下注浆孔,在融化时对土体进行跟踪注浆。
在当前,虽然没有成熟的预计冻胀、融沉的公式,但是由经验可知,在有效控制冻土的体积、加强信息跟踪等措施下,完全可以控制冻胀、融沉现象的发生。
5 地铁联络通道冻结加工施工过程中应该注意的问题
首先,要做好开挖前的准备工作,协调好人员、设备和材料,从而确保施工能够顺利进行,这里有个细节值得注意,即在混凝土浇筑工作中,
要重视处理施工缝,这样有利于提高混凝土的自身防水能力。
要确定好土体的冻结时间,在挖掘的施工过程中,必须保证各种设备的正常运转。
同时,还要做好各项应急工作。
其次,做好施工监测点的位置设置工作,其检测频率要根据施工进度进行及时调整。
另外,在施工结束后,要进行高质量的注浆工作,控制地面沉降。
6 结语
总之,冻结加固法具有安全、可靠的特点,尤其适合在软土含水层应用。
冻结加固法在应用中可以达到高速、稳定加固的效果,这注定它有强大的生命力,在地铁事业蓬勃发展的今天,冻结加固技术通过不断地实践一定会取得更大发展,也会在地铁建设中发挥越来越大的作用,为城市基础设施建设做出突出贡献。
参考文献
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