凍結(jié)技術(shù)的原理：

凍結(jié)法施工的原理是:沿開挖斷面周邊布置與通道方向基本平行的凍結(jié)孔,然后在凍結(jié)孔中循環(huán)低溫鹽水,使凍結(jié)孔附近的含水地層結(jié)冰,形成強(qiáng)度高、封水性好的凍土帷幕,然后在凍土帷幕的保護(hù)下進(jìn)行隧道暗挖施工。凍結(jié)原理見圖1 。

凍結(jié)技術(shù)的發(fā)展：

1955 年我國首次將凍結(jié)技術(shù)應(yīng)用于礦井建設(shè)中,并取得了成功。隨著近年來地下工程的迅速發(fā)展,凍結(jié)加固技術(shù)因為其防水效果好,對周圍環(huán)境影響小等特點而越來越多的被應(yīng)用于城市地鐵建設(shè)中,特別是對環(huán)境保護(hù)要求高、又處在軟土地質(zhì)條件下的聯(lián)絡(luò)通道加固和盾構(gòu)始發(fā)、到達(dá)端頭的加固,其應(yīng)用更為廣泛。

凍結(jié)法施工的優(yōu)點

• ①凍結(jié)帷幕強(qiáng)度較高: – 10 ℃時凍結(jié)粘土的抗壓強(qiáng)度一般可達(dá)5MPa ,凍結(jié)砂土的抗壓強(qiáng)度一般可達(dá)8MPa 以上。
• ②凍土帷幕的止水性好,并且容易通過在凍土帷幕內(nèi)設(shè)水文孔來檢驗。
• ③對所處地層擾動較小,地面沉降控制把握性大。
• ④不必占用地面場地。

凍結(jié)法施工的缺點

• ①施工周期長。
• ②造價高。
• ③凍脹、融沉?xí)斐梢欢ǖ牡孛媛〕痢?/li>

凍結(jié)法施工對周圍環(huán)境的影響及預(yù)防措施

• ①凍脹和融沉引起聯(lián)絡(luò)通道附近管片變形、位移、開裂等。
• ②引起地面隆沉,地下管線、地面建筑物隆沉,甚至破壞。
• ③解凍期間沉降原因分析:
  • a. 凍脹土體消融引起地層沉降。
  • b. 在結(jié)束維護(hù)凍結(jié)的第五天,南京市發(fā)生20 年不遇的特大暴雨,致使聯(lián)絡(luò)通道處隧道內(nèi)積水達(dá)2m多深。受此因素影響,未能按計劃及時進(jìn)行襯砌背部的二次注漿,雖然在積極排水以后馬上對襯砌背部進(jìn)行了跟蹤注漿,但地面及管片沉降在約兩個月后才達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
  • c. 聯(lián)絡(luò)通道上方為十多路公交車頻繁停靠的公交站臺,車輛制動荷載導(dǎo)致地表沉降。

預(yù)防措施

根據(jù)各個施工階段的特點,采取以下措施保護(hù)

周圍環(huán)境的安全。

• ①為增強(qiáng)管片的整體穩(wěn)定性,通道開挖前所加預(yù)應(yīng)力鋼架支撐,需待結(jié)構(gòu)達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度,解凍結(jié)束后方可拆除。
• ②施工前對前后共計10 環(huán)管片螺栓進(jìn)行復(fù)緊,并焊接鋼管片間縱環(huán)向接縫。
• ③在鉆孔階段涌水涌砂較厲害時,采取注漿止水。
• ④為減小土層凍脹,隧道上下對稱布置凍結(jié)孔,在適當(dāng)部位設(shè)卸壓孔,并采用小開孔距,較低鹽水溫度,較大鹽水流量以加快凍結(jié)速度。
• ⑤加強(qiáng)監(jiān)測,包括地表沉降、隧道變形、通道收斂變形、凍土壓力、凍土和鹽水溫度等監(jiān)測,以監(jiān)測結(jié)果指導(dǎo)聯(lián)絡(luò)通道的施工。
• ⑥做好凍結(jié)和開挖的配合工作,及時封閉薄弱的凍結(jié)壁,并根據(jù)開挖后凍結(jié)帷幕變形情況及時調(diào)整開挖構(gòu)筑工藝。
• ⑦開挖階段凍結(jié)壁變形較大,應(yīng)及時封閉工作面,采取注漿或強(qiáng)制凍結(jié)的方式進(jìn)行處理。
• ⑧在襯砌施工時預(yù)留足夠的背部注漿孔,在解凍期間根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對凍結(jié)區(qū)域進(jìn)行跟蹤注漿,從而減小融沉造成的地層損失。