探究地鐵車站冷凍暗挖隧道防水施工技術
來源:用戶上傳
作者:
摘 要：隨著我國地鐵事業的發展，地鐵工程對隧道施工技術的要求越來越高。基于此，文章分析了冷凍法施工原理，從地質預報及資料核實、冷凍法施工要點、初期防護施工、開挖及支護與防水關系、規避混凝土襯砌裂縫等方面，探析了地鐵車站冷凍暗挖隧道防水施工技術。權作引玉之論，為相關研究提供參考。
關鍵詞：地鐵車站;冷凍法;隧道施工;防水技術
中圖分類號：U231.3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）11-0154-02
Abstract： With the development of subway industry in our country， there ishigher and higher requirement for tunnel construction technology in subway engineering. Based on this， this paper analyzes the construction principle of freezing method， from the aspects of geological prediction and data verification， key points of freezing method construction， initial protection construction， relationship between excavation and support and waterproofing， avoidance of concrete lining cracks， etc. This paper probes into the waterproof construction technology of frozen undercut tunnel in subway station， in order to provides a reference for related research.
Keywords： subway station; freezing method; tunnel construction; waterproof technology
在地鐵工程中，隧道防水施工直接關系工程成敗。在地鐵隧道施工中，隧道滲漏水是較為常見的質量通病，也是相關研究者亟待深入解決的問題。在地鐵車站隧道施工中，若采用冷凍暗挖隧道防水施工技術，就需要針對工程特點，結合當地水文地質情況，選擇適當的防水措施，以規避竣工后隧道內部出現滲漏水問題，促進隧道運營管理及后期維護。
1 冷凍法施工原理
在我國地鐵工程中，冷凍法施工技術的應用日益廣泛。在該技術應用初期，尚且存在造價較高的情況，然而隨著地鐵事業的發展，施工過程中所面臨的復雜地質情況越來越多，如隧道內含有大量的含水層粘土、卵石、淤泥等，故而冷凍法施工技術得以推廣。在此期間，我國科技飛速發展，冷凍法施工技術的造價逐漸降低，相關技術應用日益便利。探析冷凍施工原理，即是在地層中鉆孔，其后埋入鹽水，并采用人工制冷手段，使不穩定的含水圍巖結構，逐漸凍結成剛度性強、封閉性好的凍結壁層。究其原因，就在于凍結壁層可有效保證施工地層的穩定性，并起到隔離水層的作用。在實際施工中，探析冷凍法施工技術應用，一般情況會采用水平冷凍及垂直冷凍方式。在地鐵隧道施工中，若地下含水層高于10%，此種情況下就必須應用冷凍法施工技術[1]。同時，在實際施工中，冷凍法施工技術的應用，對施工專業度的要求較高，需要針對周圍土體結構，科學設計加固土層。因此，對于施工單位而言，應選擇專業的施工團隊進行地鐵隧道的施工作業。在地鐵隧道施工中，探析一般施工流程，即為提出開挖申請、相關部門審核、確定設計位置、凍結孔施工、回流量控制等。此外，在實際施工中，施工人員可在鉆孔操作后，采用埋設凍結管方式，促進循環冷媒的快速形成，使周圍地層迅速降溫并凍結，并形成一個系統的凍結帷幕，保證隧道施工的安全性。
2 地鐵車站冷凍暗挖隧道防水施工技術應用
2.1 地質預報及資料核實
在地鐵隧道施工中，通常情況下暗挖隧道周圍的施工條件較為復雜，即隧道往往處于交通要道或是建筑物之下，同時開挖施工所要求的斷面較大，進而增加了工程施工風險。因此，在實際施工中，施工單位應考量實際情況，采用切實可靠的施工技術措施，以保證連接通道的施工安全。在此期間，對于施工單位而言，應明確地質預報及資料核實工作的重要性，并將該工作貫穿于整個隧道施工過程中。經過地鐵隧道施工實踐，在隧道開挖過程中，相應的圍巖條件往往區別于勘探設計資料，若不能有效解決該問題，很有可能誘發突發性災害，如涌泥、涌水等，使施工人員措手不及，進而影響工程進度、投資及安全。因此，在地鐵隧道施工中，相應支護參數的設計，應切實符合實際的圍巖條件，有效規避突發性事件的發生。例如，在冷凍法施工中，相關人員應做好地質預報及資料的核實工作，切實保證施工安全。
2.2 冷凍法施工要點
關于科學把控冷凍法施工要點，應從凍結施工條件、凍結壁設計、檢測儀表安裝、凍結施工檢測、凍結孔施工等方面分析，具體可參考以下內容：
第一，凍結施工條件。在實際施工中，部分隧道頂板處于沖擊-洪積砂層中，且含水量較大，應進行凍結加固設計。同時，在整條隧道中，探析相應圍巖條件，即該隧道處于花崗巖硬塑-豎塑狀礫質粘土及花崗巖可塑狀礫質黏土中。由此，在隧道開挖施工中，針對該土層的凍漲性能、蠕變、強度、凍結發展等，應增強關注力度，并采取相應的預備措施。
第二，凍結壁設計。在隧道凍結壁設計中，相關設計應考量開挖區形狀，并保證兩者的相似性，使凍結壁具備承載力，并實現開挖區的均勻進入。此外，在凍結段前部，若凍結時間較長，凍結壁將大量擴入開挖區。由此，針對以上問題，相關人員應做好凍結孔設計，將之布置為放射狀結構。 第三，檢測儀表安裝。在冷凍法施工中，對于凍結要求，應具備可靠性高的特點。同時，在凍結管路系統設計中，應考量便于施工、控制及維護的要求。在凍結管路系統中，應安裝檢測儀表，對溫度、流量、壓力等狀態參數進行測量，并做好控制閥門設計，對凍結系統的運行實行監控，進而提升該系統的可靠性。
第四，凍結施工檢測。在實際施工中，施工人員應依據凍結孔的偏斜情況，選擇適當位置，做好測溫孔的布設工作。其后，在測量地層溫度變化的基礎上，有機結合凍結溫度場的模擬計算，對凍結壁的擴張情況進行預報及判斷。在封閉凍結壁層面，應將水文觀測及泄壓孔設置其內側。由此，針對凍結壁內側地層，就可測量相應的水壓變化，進而判斷是否存在交圈情況。
第五，凍結孔施工。在凍結孔施工中，施工人員應在開孔前，于布孔范圍內打若干小鉆孔，以明確地層穩定情況。在此過程中，若出現漏水冒砂問題，應采用化學漿液或是水泥-水玻璃雙液壁注漿方式，提升鉆孔附近地層的穩定性，隨之執行凍結孔鉆進操作。在鉆孔中都設有孔口管，并做好鉆孔密封裝置的安裝工作，以規避鉆進過程中出現大量出水出砂情況。在凍結孔施工完畢后，應將鋼板焊接在孔口管管口，以規避鉆孔孔口存在漏水問題。
2.3 初期防護施工
在隧道防水施工中，施工人員應注重初期防護施工，提高噴射混凝土的密實度，進而提升其防水能力。在初期支護施工中，若產生滲漏水，不僅會影響防水隔離層的鋪設，還會影響二次襯砌混凝土的施工質量，進而導致結構防水施工以失敗告終。因此，在初期支護施工中，施工人員應在防水隔離層鋪設前，做好滲漏水的仿作施工工序[2]。在實際施工中，探析主要技術措施，應包括受噴面清理、外加劑選擇、漏水地段處理等層面的施工技術。具體而言，所謂受噴面清理，即是在噴射混凝土施工前，施工人員應認真清理受噴面，保證圍巖與噴射混凝土始終處于密貼狀態。所謂外加劑選擇，即是施工應選擇適當的外加劑，進而增強噴射混凝土的防水能力。所謂漏水地段處理，即是在初期支護施工中，對于支護表面的漏水地段，應采取適當的處理方式，如表面封堵處理、回填注漿處理等，進而規避地下水的滲漏問題。
2.4 開挖及支護與防水關系
關于開挖及支護與防水關系，應從隧道開挖施工、格柵鋼架安裝、噴射混凝土、仰拱部位施工等方面分析，具體可參考以下內容：
第一，隧道開挖施工。在實際施工中，若隧道拱頂處于軟弱地段，應采用小導管注漿方式，做好超前支護、預先加固、防水措施，有效規避圍巖坍塌情況。同時，針對小導管的角度、位置、間距、注漿參數等，應進行嚴格控制，并重視注漿壓力及封堵措施。
第二，格柵鋼架安裝。在初期防護施工中，格柵鋼架的安裝質量，直接關系支護的形位尺寸及受力條件。因此，對于螺栓連接質量，應進行嚴格控制，并把握好內凈空尺寸、高程、中線等關鍵問題。
第三，噴射混凝土。在格柵鋼架安裝前，應進行第一次噴凝土噴射作業，進而封閉圍巖表面，保證鋼架背后保護層的厚度。在混凝土噴射作業中，應對準格柵鋼架的鋼筋空間，掌握好噴射方向及噴射點，有效規避混凝土空洞問題，進而提升初期支護的防水性能。
其四，仰拱部位施工。在仰拱部位施工中，該部位較容易出現造泥及積水問題，應在噴射混凝土前，做好泥漿清除及積水疏干操作，堅持自上而下的噴施操作，自覺規避帶水噴射作業。
2.5 規避混凝土襯砌裂縫
在隧道防水施工中，防水混凝土受水泥水化熱影響，其體積會產生膨脹或收縮現象，加之二襯混凝土受到初期支護及混凝土內部的約束力，就會導致襯砌裂縫的產生。同時，在實際施工中，若初期支護及圍巖并未穩定，在此情況下過早的進行二次襯砌，也會引發襯砌裂縫問題。在隧道防水施工中，探析主要技術措施，應包括監控測量、防水隔離層鋪設、采用鋼筋混凝土、配套作業等層面的施工技術。所謂監控測量，即是施工人員采用監控測量手段，確認初級支護處于穩定狀態，隨之執行二次襯砌施工[3]。所謂防水隔離層鋪設，即是通過防水隔離層的鋪設，有效規避二襯防水混凝土產生裂縫。所謂采用鋼筋混凝土，即是在二次襯砌施工中，采用鋼筋混凝土，不僅可以增強結構的耐久性，還能有效防止襯砌裂縫的產生。所謂配套作業，即是在隧道拱墻襯砌施工中，施工人員應配備混凝土輸送泵及穿行式襯砌鋼膜臺車，進行全斷面配套作業，增強施工的機械化屬性，確保二次襯砌混凝土的施工質量。
3 結束語
綜上所述，在地鐵隧道施工中，施工單位考量當地水文地質條件，并在此基礎上進行施工材料、施工管理、施工工藝的科學規劃。在冷凍法施工中，引排水標準應參考當地水文地質資料及地面周圍環境。在施工條件惡劣區間，冷凍法施工要領，應把握好初期支護作業及二次襯砌施工。同時，施工管理質量關系工程防水質量，駐地監理應加強監理力度，健全管理制度。
參考文獻：
[1]彭智勇.運營條件下盾構區間擴建地鐵車站關鍵結構力學狀態研究[D].北京交通大學，2016.
[2]李淑.基于變形控制的北京地鐵車站深基坑設計方法研究[D].北京交通大學，2013.
[3]吳占瑞.盾構擴挖地鐵車站地層與建筑物變形規律及控制研究[D].西南交通大學，2013.
[4]周正宇.地鐵鄰近既有橋梁施工影響分析及主動防護研究[D].北京交通大學，2012.
[5]鄭建國.土巖組合地層大跨度淺埋暗挖車站施工環境效應研究[D].中國海洋大學，2011.
[6]余宏亮.基于工程圖紙的地鐵車站施工安全風險自動識別研究[D].華中科技大學，2011.
轉載注明來源:http://www.hailuomaifang.com/1/view-14870472.htm
