摘要：結合實際工程，筆者分析了隧道旁通道及泵站工程的基本概況及地質條件，探討了凍結孔布置及制冷設計以及凍結孔施工，可供相關技術人員參考。
　　關鍵詞：凍結法、隧道、通道、泵站
　　
　　
　　1工程概況及地質條件
　　1.1工程概況
　　上海市軌道交通楊浦線（M8線）工程是上海市重點工程，西藏南路站～周家渡站（過江）區間隧道旁通道及泵站工程是其工程的一個重要組成部分。該工程位于黃浦江下部，距江底約12米。該旁通道及泵站采取合并建造模式，它既具有保證上、下行線隧道間聯絡和必要時乘客安全疏散的功能，又在地鐵運營中起到集、排水作用。旁通道所在位置為：下行線里程XK23+427.45，上行線里程SK23+423。
　　1.2工程地質及水文地質條件
　　根據上海市隧道公司提供的工程地質勘察報告，距旁通道位置較近的地勘孔是Q23G6地質鉆孔，根據該孔的資料并參考附近的地勘孔的地質情況，對本工程地質及水文地質條件描述（見表1）。
　　
　　表1各地層特征表
　　                        　　
　　旁通道施工范圍內土層主要為第⑤1-2灰色粘土、⑥1暗綠色粘土、⑦1-1草黃色粘質粉土。該土層具有中壓縮性、低強度、靈敏度高、透水性強等特點，其中，⑦1-1粘質粉土層又為承壓含水層，旁通道所處位置乘壓水壓力約為0.27MPa，對隧道有突涌的破壞作用，同時在承壓動水頭壓力下會發生流砂、崩塌現象，影響開挖面穩定，在盾構掘進至689環（鋼管片684、685環）時，螺旋機有涌水情況發生。
　　綜上所述，在該地層內進行旁通道開挖構筑，須對土體進行穩妥、可靠的加固處理。根據我公司以往越江隧道連接通道施工的成功經驗，用凍結法加固土體具有強度高，封水性好，安全可靠的優點，極適于本工程。
　　采用“隧道內水平凍結加固土體、隧道內礦山法開挖構筑”的全隧道內施工方案。，即：在隧道內利用水平孔和部分傾斜孔凍結加固地層，使旁通道及集水井外圍土體凍結，形成強度高，封閉性好的凍土帷幕。在凍土中采用礦山法進行旁通道及泵站的開挖構筑施工，地層凍結和開挖構筑施工均在區間隧道內進行。
　　2凍結孔布置及制冷設計
　　2.1凍結孔的布置
　　根據凍結帷幕設計及旁通道的結構，采用兩側隧道打孔方式，凍結孔按上仰、近水平、下俯三種角度布置，以形成一個全封閉凍結加固區域。開孔間距為0.5m～1.0m，凍結孔數80個。凍結孔的布置詳見附圖7凍結孔施工平面圖及附圖8凍結管布置剖面圖，并根據鉆機情況、管片配筋情況和旁通道擬開管片的實際位置，對鉆孔孔位作少量調整。
　　2.2測溫孔與卸壓孔布置
　　共布置8個測溫孔，兩端各布置4個，目的主要是測量凍結帷幕范圍不同部位的溫度發展狀況，以便綜合采用相應控制措施，確保施工的安全。
　　測溫孔管材選用Φ32×3.5mm20#低碳鋼無縫鋼管。
　　卸壓孔布置6個，上行線布置4個，下行線布置2個。
　　2.3制冷設計
　　2.3.1凍結參數確定
　　（1） 積極凍結期鹽水溫度為-28℃～-30℃。
　　（2） 維護凍結期溫度為-25℃~-28℃；
　　（3） 凍結孔終孔間距Lmax≤1200mm，凍結帷幕交圈時間為25天（見附圖9凍結帷幕形成示意圖），達到設計厚度時間為45天。
　　（4） 積極凍結時間為45天，維護凍結時間為30天。
　　（5）凍結孔布置80個，其中上行線布孔56個，下行線布孔24個其位置與上行線相對應，為避開對側凍結孔其方位角均向一側偏0.2°，凍結管總長度為570m。布孔位置見附圖7。
　　（6）測溫孔布置8個，上行線和下行線隧道各布置測溫孔4個，深度為1~3m，測溫孔一般定在終孔間距較大的位置。
　　（7）卸壓孔布置6個，開挖一側布置4個，對側布置2個，深度1~2m。
　　2.3.2需冷量和冷凍機選型
　　凍結需冷量計算：Q=1.2•π•d•H•K
　　式中:H—凍結總長度；
　　d—凍結管直徑；
　　K—凍結管散熱系數；
　　將上述參數代入公式得：
　　Q=1.2•π•d•H•K=43155Kcal/h
　　選用W-YSLGF300Ⅱ型螺桿機組一臺套，設計工況制冷量為8.75×104Kcal/h，電機功率100KW。另外備用W-YSLGF300Ⅱ型螺桿機組一臺。
　　2.3.3凍結系統輔助設備
　　（1）鹽水循環泵選用IS125-100～200型1臺，流量200m3/h，電機功率30KW。
　　（2）冷卻水循環選用IS125-100～200C型1臺，流量200m3/h，電機功率30KW。冷卻塔選用NBL-50型二臺，補充新鮮水15m3/h。
　　2.3.4管路選擇
　　（1）凍結管選用Φ89×8mm,20#低碳鋼無縫鋼管,絲扣連接,另加手工電弧焊焊接。單根長度1m~1.5m。
　　（2）測溫孔管選用Φ32×3.5mm,無縫鋼管。
　　（3）供液管選用1.5″鋼管，采用焊接連接。
　　（4）鹽水干管和集配液圈選用Φ159×6mm無縫鋼管。
　　（5）冷卻水管選用Φ133×4.5mm無縫鋼管。
　　2.3.5用電負荷
　　總用電負荷約200kw/h。
　　2.3.6其它
　　（1） 冷凍機油選用N46冷凍機油。
　　（2） 制冷劑選用氟立昂R-22。
　　（3） 冷媒劑選用氯化鈣溶液。
　　3凍結孔施工
　　3.1凍結孔定位與管片開孔
　　根據總包方提供的施工基準點，按凍結孔施工圖進行凍結孔孔位放線，提請注意的是：孔位布置首先要依據管片配筋圖和鋼管片加強筋的位置，在避開主筋的前提下可適當調整，一般不應大于100mm。詳見開孔措施，其中包括4個穿孔。
　　（1）在正式開孔前，利用隧道管片上的補漿孔鉆Ф38mm小孔徑探孔，檢查地層穩定性。
　　（2）開孔選用J-200型金剛石鉆機，配φ130mm金剛石取芯鉆頭進行鉆孔，深度約300mm，以不鉆穿管片控制。用鋼楔楔斷巖心、取出后，打入加工好的孔口管，并固定，每個孔口管要至少有4個固定點固定在管片上。
　　3.2凍結孔施工順序
　　根據旁通道施工的孔位，采用由上向下的順序進行施工：即先施工穿透孔，根據穿透孔的偏差，進一步調整有關的鉆進參數，再按由上向下的順序施工，這樣可防止因下層凍結孔的施工引起上部地層擾動，減小鉆孔施工時的事故發生率。
　　3.3鉆孔偏斜和終孔控制
　　鉆孔的偏斜應控制在1%以內，在確保凍土帷幕厚度的情況下，相鄰終孔間距不得大于1.2m，否則應補孔。
　　凍結孔鉆進深度應不小于設計深度，不大于設計深度0.3m（鉆頭碰到隧道管片者除外）。
　　3.4凍結孔鉆進與凍結管設置
　　（1）鉆孔設備使用MD-50鉆機一臺，配用BW250型泥漿泵，鉆具利用φ89×8㎜凍結管作鉆桿；凍結管之間采用套管絲扣連接，接頭螺紋緊固后再用手工電弧焊焊接，確保其同心度和焊接強度。
　　（2）正常情況下，鉆進時安裝簡易鉆頭，如果鉆進困難遇到砂層，為防止鉆進中返砂，在鉆頭部位安裝一個特制單向閥門。
　　（3）凍結管到達設計深度后沖洗單向閥，并密封凍結管端部。
　　（4）鉆進過程中嚴格監測孔斜情況，發現偏斜要及時糾偏，下好凍結管后，進行凍結管長度的復測，然后再用燈光測斜儀進行測斜并繪制鉆孔偏斜圖。凍結管長度和偏斜合格后再進行打壓試漏，壓力控制在0.8Mpa，穩定30分鐘壓力無變化者為試壓合格。
　　（5）在凍結管內下供液管,然后焊接凍結管端蓋和去、回路羊角。
　　
　　參考文獻：
　　[1]沈華軍.凍結法在云南九溪隧洞施工中的應用[J].西部探礦工程,2009(2)
　　[2]劉瑞鋒,張慶賀,胡向東,譚麗華.水平地層凍結法在上海地鐵修復工程中的應用[J].安徽建筑工業學院學報,2008(3).