论文部分内容阅读
摘要：结合北京地铁6号线二期玉郝区间联络通道工程实例，总结联络通道冻结法施工过程中存在的风险，并从冻结施工的钻孔施工、积极冻结施工、冻土开挖施工三个阶段提出了相应的防范措施。
关键词：联络通道;钻孔;冻结;应对措施
一、联络通道的施工风险分析及应对措施
以北京地铁6号线二期玉郝区间1#联络通道为例，区间盾构隧道中心距离13.342m，内径5.4m，管片厚度0.3m，联络通道中心标高-1.2m，地下水位标高3.65m[1]。该联络通道位于北运河与京哈铁路夹角的三角区域，地下水丰富且流速大，地面沉降要求高。通过综合考虑地层特点和工程特征，采用人工冻结法[2]加固地层、矿山暗挖法施工，以确保施工安全和减轻对周围水文地质环境的影响。
通过查阅资料及对以往的工程事故综合分析联络通道施工风险，从钻孔、冻结、开挖三个阶段分析施工风险，并提出相应应对措施。
（一）、钻孔阶段
1、风险分析：
1）钻孔施工时孔口处出现孔口管脱落，涌水涌砂现象。
2）冻结管接缝不太密实，在冻结过程中，接缝处盐水泄漏，使盐水进入地层影响冻结效果，冻结帷幕无法形成，导致冻结失败。
3）冻结孔施工深度及施工偏差过大，引起冻结帷幕发展薄弱。
2、应对措施：
1）采用冻结孔开孔分为两次开孔，冻结孔开孔采用Φ121mm金刚石取芯钻。每个钻孔安装孔口管，孔口管头部加工250mm长的鱼鳞扣，安装时在鱼鳞扣外面缠绕麻丝。钻进时，在孔口管尾端连接孔口密封装置。安装孔口管时管片要留100mm以上的保护层，并安装球阀及压紧密封装置。
若在施工过程中出现涌水涌砂，出水出砂量较少的情况下，及时的更换新盘根并压紧。出水出砂量较大的情况下，及时的对孔口及土层进行双液浆进行封堵。
2）采用水平钻进，在允许的情况下，优先采用无水钻进。
冻结孔钻进施工时，当土体流失量不大于冻结管体积，则用孔口密封装置口上的注浆阀门对土地进行单液浆充填压浆。
3）钻孔前，技术人员检查冻结孔深度、孔位、钻孔角度、钻孔方向，并记录实施数据。施工人员要固定导轨与钻机机架，调整钻机方向。在钻孔过程中，严格控制冻结孔焊接质量，经检验合格后方可钻进，成孔后，用测斜仪进行测斜，然后复测冻结孔深度，并进行打压试漏。冻结孔试漏压力不低于0.8MPa，经试压30min压力下降不超过0.05MPa，再延续15min压力保持不变为合格。对终孔间距超出设计范围的则进行补孔。
（二）、积极冻结阶段
1、风险分析：
1）因供电、供水中断、冷冻机组或其他辅助设备的机械故障，而中断冷冻施工，使冻结帷幕温度回升或融化，强度降低。
2）个别测温孔温度偏高，局部冻结壁厚度不够。
3）因冻结盐水浓度过小而结晶发生堵管，造成盐水循环中断，甚至发生盐水管胀裂事故。
4）冻结过程中，因发生断管事故而造成盐水泄漏入加固土体内，使土体不易冻结，强度降低，易出现薄弱环节，造成冻结失败。
2、应对措施：
1）在现场制作蓄水池，平时灌满水，一旦发现供水中断时，及时联系供水部门，尽快协调解决断水故障，并调整现场的用水量，保证用水安全;每个冻结站安装二套冷冻机组，两套机组间为并联安装，并安装两个机组间的切换阀门。当一台机组出现故障时，及时启动另一台机组继续冷冻，并抢修故障机组。
2）按要求对冻结孔进行分组，并监测各组流量，确保每组盐水流量在设计范围之内;按要求敷设冷冻排管及保温材料，确保冻结帷幕与隧道管片交界面处冻结效果;及时排除管路内的空气，确保冷冻机有足够的冷量储备。
3）加强冻结过程中对盐水浓度的检测，要求其比重控制不小于1.26（29.8Beo），其结晶温度在-38.6℃。一旦浓度偏小，及时补充CaCl2。
4）合理选择冻结管连接长度，接头处避开砂性土与粘性土层交界处;加强质量管理，确保冻结管焊接强度、密封性及同心度;冻结过程中，加强盐水液位监测，若发现向土体内渗漏的可能，要迅速查清组号并关闭相应组阀门，向原冻结管内下放套管继续冻结。
（三）、冻土开挖阶段
1、风险分析：
1）联络通道开挖后，地层中原有的应力平衡受到破坏，引起通道周围地层中的应力重新分布，这种重新分布的应力不仅使上部地层产生位移，而且会形成新的附加荷载作用在已加固好的冻结帷幕上，冻结帷幕及冻结管在这种应力作用下会产生蠕变。蠕变变形量过大，则会引起冻结管断裂，使冻结不能继续进行，直至冻结帷幕破坏。
2）冻结帷幕与隧道管片交界面处局部有泥水渗出或挤出。
3）因冻结帷幕各部分发展速度的不平衡、冻结土体周围有暗流水流过、冻结管盐水泄漏入冻结土体内、与管片的胶结不好、大量的超挖冻土体，都会引起冻结帷幕出现薄弱点，在开挖过程中，引起流水、流泥砂等现象。
4）开挖中停电或设备故障停止冻结，开挖面及测温孔温度回升较快。
5）在开挖过程中，联络通道现场应配备应急沙包、水泥、麻丝、木板、聚氨酯等，抢险物资应堆放整齐，搬运方便。
2、应对措施：
1）调整相应部位冻结管盐水流量以加强冻结;加强冻结帷幕温度监测，适时掌握冻结帷幕的稳定性;墙部采用聚乙烯保温板加强保温，减少冷量损失;减小开挖步距，提高支护强度，减小收敛变形;
2）立即在相应部位铺设盐水或液氮冻结管，进行加强冻结，并在冻结管外敷设保温板;若变形速率发展快，且水量增大，考虑关闭防护门重新冻结。
3）用水泥黄沙迅速充填满已开挖区域，同时作好关闭应急防护门的准备;在通道开挖区域由内向外充填完成后，最后关闭通道防护门，在最短时间内拧紧螺栓压紧密封条，并向开挖区域内持续充气平衡水土压力;
4）开挖时，配置备用设备;一旦停止冻结，立即将已开挖区段喷射混凝土，进行一次支护，并对开挖面进行保温，减少冷量散失。
二、结语
本文在从联络通道工程特征、水文地质条件、周边环境和施工工艺及施工能力等主要风险影响因素出发，分析了联络通道施工中存在的风险。同时，归纳了联络通道施工中风险事件产生的原因、后果，并提出了相应的应对措施。做到有效规避或控制联络通道建设风险，减少风险事故的发生，降低因风险事故造成的损失，进而达到工程建设安全、质量、进度、效益和环境保护等各项目标。
参考文献：
[1]北京地铁6号线二期玉带河大街站～郝家府站区间1#联络通道施工图[R]，2013.7
[2]王鹏.地铁施工中冻结法地基加固可行性研究.城市轨道交通研究[J]，2007.
[3]曾丰姿，李兆平。区间盾构隧道联络通道施工对隧道结构和周围地层安全性影响的研究[J]，中国安全科学学报，2006
关键词：联络通道;钻孔;冻结;应对措施
一、联络通道的施工风险分析及应对措施
以北京地铁6号线二期玉郝区间1#联络通道为例，区间盾构隧道中心距离13.342m，内径5.4m，管片厚度0.3m，联络通道中心标高-1.2m，地下水位标高3.65m[1]。该联络通道位于北运河与京哈铁路夹角的三角区域，地下水丰富且流速大，地面沉降要求高。通过综合考虑地层特点和工程特征，采用人工冻结法[2]加固地层、矿山暗挖法施工，以确保施工安全和减轻对周围水文地质环境的影响。
通过查阅资料及对以往的工程事故综合分析联络通道施工风险，从钻孔、冻结、开挖三个阶段分析施工风险，并提出相应应对措施。
（一）、钻孔阶段
1、风险分析：
1）钻孔施工时孔口处出现孔口管脱落，涌水涌砂现象。
2）冻结管接缝不太密实，在冻结过程中，接缝处盐水泄漏，使盐水进入地层影响冻结效果，冻结帷幕无法形成，导致冻结失败。
3）冻结孔施工深度及施工偏差过大，引起冻结帷幕发展薄弱。
2、应对措施：
1）采用冻结孔开孔分为两次开孔，冻结孔开孔采用Φ121mm金刚石取芯钻。每个钻孔安装孔口管，孔口管头部加工250mm长的鱼鳞扣，安装时在鱼鳞扣外面缠绕麻丝。钻进时，在孔口管尾端连接孔口密封装置。安装孔口管时管片要留100mm以上的保护层，并安装球阀及压紧密封装置。
若在施工过程中出现涌水涌砂，出水出砂量较少的情况下，及时的更换新盘根并压紧。出水出砂量较大的情况下，及时的对孔口及土层进行双液浆进行封堵。
2）采用水平钻进，在允许的情况下，优先采用无水钻进。
冻结孔钻进施工时，当土体流失量不大于冻结管体积，则用孔口密封装置口上的注浆阀门对土地进行单液浆充填压浆。
3）钻孔前，技术人员检查冻结孔深度、孔位、钻孔角度、钻孔方向，并记录实施数据。施工人员要固定导轨与钻机机架，调整钻机方向。在钻孔过程中，严格控制冻结孔焊接质量，经检验合格后方可钻进，成孔后，用测斜仪进行测斜，然后复测冻结孔深度，并进行打压试漏。冻结孔试漏压力不低于0.8MPa，经试压30min压力下降不超过0.05MPa，再延续15min压力保持不变为合格。对终孔间距超出设计范围的则进行补孔。
（二）、积极冻结阶段
1、风险分析：
1）因供电、供水中断、冷冻机组或其他辅助设备的机械故障，而中断冷冻施工，使冻结帷幕温度回升或融化，强度降低。
2）个别测温孔温度偏高，局部冻结壁厚度不够。
3）因冻结盐水浓度过小而结晶发生堵管，造成盐水循环中断，甚至发生盐水管胀裂事故。
4）冻结过程中，因发生断管事故而造成盐水泄漏入加固土体内，使土体不易冻结，强度降低，易出现薄弱环节，造成冻结失败。
2、应对措施：
1）在现场制作蓄水池，平时灌满水，一旦发现供水中断时，及时联系供水部门，尽快协调解决断水故障，并调整现场的用水量，保证用水安全;每个冻结站安装二套冷冻机组，两套机组间为并联安装，并安装两个机组间的切换阀门。当一台机组出现故障时，及时启动另一台机组继续冷冻，并抢修故障机组。
2）按要求对冻结孔进行分组，并监测各组流量，确保每组盐水流量在设计范围之内;按要求敷设冷冻排管及保温材料，确保冻结帷幕与隧道管片交界面处冻结效果;及时排除管路内的空气，确保冷冻机有足够的冷量储备。
3）加强冻结过程中对盐水浓度的检测，要求其比重控制不小于1.26（29.8Beo），其结晶温度在-38.6℃。一旦浓度偏小，及时补充CaCl2。
4）合理选择冻结管连接长度，接头处避开砂性土与粘性土层交界处;加强质量管理，确保冻结管焊接强度、密封性及同心度;冻结过程中，加强盐水液位监测，若发现向土体内渗漏的可能，要迅速查清组号并关闭相应组阀门，向原冻结管内下放套管继续冻结。
（三）、冻土开挖阶段
1、风险分析：
1）联络通道开挖后，地层中原有的应力平衡受到破坏，引起通道周围地层中的应力重新分布，这种重新分布的应力不仅使上部地层产生位移，而且会形成新的附加荷载作用在已加固好的冻结帷幕上，冻结帷幕及冻结管在这种应力作用下会产生蠕变。蠕变变形量过大，则会引起冻结管断裂，使冻结不能继续进行，直至冻结帷幕破坏。
2）冻结帷幕与隧道管片交界面处局部有泥水渗出或挤出。
3）因冻结帷幕各部分发展速度的不平衡、冻结土体周围有暗流水流过、冻结管盐水泄漏入冻结土体内、与管片的胶结不好、大量的超挖冻土体，都会引起冻结帷幕出现薄弱点，在开挖过程中，引起流水、流泥砂等现象。
4）开挖中停电或设备故障停止冻结，开挖面及测温孔温度回升较快。
5）在开挖过程中，联络通道现场应配备应急沙包、水泥、麻丝、木板、聚氨酯等，抢险物资应堆放整齐，搬运方便。
2、应对措施：
1）调整相应部位冻结管盐水流量以加强冻结;加强冻结帷幕温度监测，适时掌握冻结帷幕的稳定性;墙部采用聚乙烯保温板加强保温，减少冷量损失;减小开挖步距，提高支护强度，减小收敛变形;
2）立即在相应部位铺设盐水或液氮冻结管，进行加强冻结，并在冻结管外敷设保温板;若变形速率发展快，且水量增大，考虑关闭防护门重新冻结。
3）用水泥黄沙迅速充填满已开挖区域，同时作好关闭应急防护门的准备;在通道开挖区域由内向外充填完成后，最后关闭通道防护门，在最短时间内拧紧螺栓压紧密封条，并向开挖区域内持续充气平衡水土压力;
4）开挖时，配置备用设备;一旦停止冻结，立即将已开挖区段喷射混凝土，进行一次支护，并对开挖面进行保温，减少冷量散失。
二、结语
本文在从联络通道工程特征、水文地质条件、周边环境和施工工艺及施工能力等主要风险影响因素出发，分析了联络通道施工中存在的风险。同时，归纳了联络通道施工中风险事件产生的原因、后果，并提出了相应的应对措施。做到有效规避或控制联络通道建设风险，减少风险事故的发生，降低因风险事故造成的损失，进而达到工程建设安全、质量、进度、效益和环境保护等各项目标。
参考文献：
[1]北京地铁6号线二期玉带河大街站～郝家府站区间1#联络通道施工图[R]，2013.7
[2]王鹏.地铁施工中冻结法地基加固可行性研究.城市轨道交通研究[J]，2007.
[3]曾丰姿，李兆平。区间盾构隧道联络通道施工对隧道结构和周围地层安全性影响的研究[J]，中国安全科学学报，2006