凍結(jié)施工方案設(shè)計

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　　由于穿越段開挖范圍內(nèi)有近4m厚的超細粉砂層，且地下水水壓較高，施工時很容易發(fā)生水砂突出災(zāi)難性事故。尤其是穿越段上方緊挨原地鐵車站，要求施工引起的原地鐵車站結(jié)構(gòu)沉降要控制在毫米級以內(nèi)，對施工方案選擇提出了很高的要求。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，目前在隧道工程施工中經(jīng)常采用的降水、注漿、管棚以及頂管等工法在該工程中都難以實施，或存在極大的風(fēng)險，因而必須尋找一種新的施工方法，以徹底解決堵水、加固和有效控制周圍地層及建筑物變形的難題。

　　地層凍結(jié)法是用人工制冷的方法使含水地層凍結(jié)，形成凍土，從而提高地層穩(wěn)定性和止水性的地層加固方法，適用于飽和砂土、淤泥等各種復(fù)雜地層加固。地層凍結(jié)法技術(shù)可靠，對施工條件要求寬，國際工程界認為它是在其他地層加固方法難以應(yīng)用時的最終解決方案。

　　盡管地層凍結(jié)法有很多優(yōu)點，但根據(jù)分析，在穿越段工程中應(yīng)用該項技術(shù)還存在一些技術(shù)難題。首先是地層凍結(jié)時會產(chǎn)生凍脹變形，最大凍脹量可以達到凍土體積的7%以上，而凍土解凍時又會發(fā)生收縮融沉，且收縮量可以超過凍脹量，從而使周圍地層出現(xiàn)明顯隆起和沉降現(xiàn)象，引起周圍建筑物移位或產(chǎn)生變形破壞。其次是穿越段工程凍結(jié)邊界條件極為復(fù)雜，凍結(jié)區(qū)與地鐵一號線車站底板、圍護地下連續(xù)墻等易散熱物體直接接觸，使得接觸面處特別容易出現(xiàn)凍結(jié)薄弱區(qū)，從而影響凍結(jié)維護結(jié)構(gòu)的強度與封水性。第三是在擬開挖隧道周圍施工凍結(jié)鉆孔和安裝凍結(jié)管難度較大，鉆孔時容易發(fā)生水砂突出事故。

　　下行線隧道與上行線隧道均采用“田”字形斷面的凍結(jié)壁形式，凍結(jié)設(shè)計參數(shù)見附表。凍結(jié)系統(tǒng)設(shè)計最低鹽水溫度為-28～-30℃，維護凍結(jié)鹽水溫度為-20℃，單孔鹽水流量為5～7m3/h.每條隧道計算需冷量為470MJ/h，實際裝機制冷量為700MJ/h.

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