南京地铁试验段联络通道及排水泵房冻结加固施工技术及分析.pdf
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1、7 0 探矿工程( 岩土钻掘工程 ) 2 0 0 8年第 9期 南京地铁试验段联络通道及排水泵房 冻结加固施工技术及分析 陈裕康 , 何 立军 ( 1 上海隧道工程股份有限公司, 上海 2 0 0 0 3 0 ; 2 上海申元岩土工程有限公司, 上海 2 0 0 0 1 1 ) 摘要: 结合南京地铁试验段联络通道及排水泵房冻结法施工, 分析总结了冻结法在冻结管施工、 冻结 、 开挖构筑 等阶段的施工技术难点及对策, 同时, 对施工监测进行分析, 探讨了冻结过程中温度、 地面变形、 冻胀压力等的变化 规律, 可以为今后南京地铁旁通道冻结法施工及监测提供一定的参考。 关键词: 南京地铁; 隧道;
2、冻结法; 温度; 冻胀; 旁通道 中图分类号 : U 4 5 5 4 文献标识码 : A 文章编号 : 1 6 7 2 7 4 2 8 ( 2 0 0 8 ) 0 9 0 0 7 00 6 Te c h n o l o g y a n d An a l y s i s o n Fr e e z i n g Co n s o l i d a t i o n Co n s t r u c t i o n i n S i d e Ch a n n e l s a n d P u mp i n g S t a ti o n o f t h e T e s t S e c t i o n o f N a
3、 n j i n g S u b w a y C H E N Y u k a n g ,H E L i -j u n ( 1 S h a n g h a i T u n n e l E n g i n e e ri n g C o L t d ,S h a n g h a i 2 0 0 0 3 2 ,C h i n a ; 2 S h a n g h a i S h e n y u a n G e o t e e h n i e a l E n g i n e e r i n g , S h a n g h a i 2 1 0 0 1 1 ,C h i n a ) A b s t r a c
4、 t : C o m b i n i n g t h e f r e e z i n g m e t h o d c o n s t r u c t i o n o f s i d e c h a n n e l s o f t h e t e s t s e c t i o n o f N a n j i n g s u b w a y t h e p a p e r g a v e t h e an a l y s i s a n d s u mma r y f o r s o me t e c h n i c a l p r o b l e ms a n d c o u n t e r
5、me a s u r e s o f t h e f r e e z i n g me t h o d i n d i f f e r e n t c o n s t r u c t i o n s t a g e s s u c h a s c o n s t ruc t i o n o f f r e e z i n g p i p e s , f r e e z i n g ,e x c a v a t i o n a n d S O f o r t h,d i s c u s s i o n wa s ma d e o n t h e v a r i a t i o n r u l e
6、 s o f t he t e mpe r a t u r e i n t he f r e e z i n g,de f o r ma t i o n o f t h e g r o u nd s u r f a c e a n d s t r e s s o f f r o s t u ph e a v a l ,t h e c o n c l u s i o n c a n b e r e f e r e n c e f o r f u t u r e f r e e z i n g m e t h o d c o n s t ruc t i o n a n d mo n i t o r
7、 i n g o f s i d e c h a n n e l s i n N a n j i n g s u b w a y Ke y wo r d s :N a n j i n g s u b w a y ;t u n n e l ; f r e e z i n g m e t h o d ; t e mp e r a t u r e ; f r o s t u p h e a v a l ; s i d e c h ann e l 1 工程概况 双线地铁隧道长度 1 k m 时, 一般需要 在上 、 下行隧道之 间设置联络通道和泵站 , 用于意外事故 时人员疏散和渗漏水排放。地铁 联络
8、通道 、 泵站施 工是软土隧道设计 、 施工的难点 , 也是影响工程工期 的关键节点之一。 南京地铁试验段在里程 l ( 5+4 3 8 6 6 1处两条 隧道间设置联络通道及排水泵房即在原南京搪瓷厂 厂房( 已空置待拆迁 ) 以南的人行道 、 机动车道 以及 某汽车修理厂空场地进出道底下( 见图 1 ) 。隧道中 心埋深 1 3 1 3 3 m。联 络通道及排水泵房工程结构 由 2个与隧道相交 的喇叭 口、 通道及集水井等组成 。 由于处于人行道 、 机动车道下 , 为了减少对交通 的影响 , 结合工程地质条件及其它施工条件 , 确定采 用“ 隧道内钻孔冻结加 固, 矿山法暗挖构筑” 的施工
9、 方案 , 即: 在隧道内利用水平孔和部分倾斜孔冻结加 固地层 , 使联络通道及集水井外 围土体冻结 , 形成强 度高 , 封闭性好 的冻土帷幕 , 然后根据“ 新奥法 ” 的 基本原理, 在冻土中采用矿山法进行联络通道及泵 图 1 试验段联络通道及泵房位置示意图 站的开挖构筑施工 , 地层冻结和开挖构筑施工均在 区间隧道 内进行。 2 工程地质概况 南京地铁试验段地貌隶属于岗前洪积扇 一 古秦 淮河冲积漫滩平原 , 经人类长期堆填 , 除秦淮河岸边 场地外 , 现地势较为平坦 。 根据地质勘察报告 , 联络通道及泵房所处位置 的土层为粉土。 , 层、 粉质粘土 一 层、 游泥质 收稿 日期:
10、 2 0 0 8一 O 31 8 作者简介 : 陈裕康 ( 1 9 7 5一), 男( 汉族 ) , 浙江缙 云人 , 上海隧道工程股份有 限公 司第一项 目管理部副总工 程师 、 上海轨 道交通 7号 线常熟路 站项 目常务 副经理兼项 目总工程师 , 工程师 , 地质工程专业 , 工学硕士 , 从事地下工程施工方面的技术工作 , 上海市卢湾区龙华东路 6 6 0号 8号 楼 四层 , g h o s t c h y k 1 6 3 c o m。 2 0 0 8年第 9期 探矿工程( 岩土钻掘工程 ) 7 1 粉质粘 土 一 。 一 层 、 粉砂 一 出层 、 粉 土 一 层。土层透水性差
11、, 是旁通 道冻结施工较为有利的 土层 。各土层的物理力学性质如表 1 所示 。 表 1 联 络通道及 泵房 土层物理 力学性质指标 土层性质 k Pc k ) a ( 1 渗透 0- 6 c 系数 m _ I )凝眭 3 联络通道及泵房结构 介绍 联络通道结构 由通道及泵房组成 , 通道与隧道 钢管片接 口处为喇叭 口形状 。结构组成为 2 0 c n l 的 喷锚混凝土保护层 、 E V A防水层 、 4 0 c m的钢筋混凝 土结构。见图 2 。 F行线 J 线 街 站 盾 构推进 力 i 街站 一 一 一一 一 J 华门站 I r 华 门站 l l 图 2 联 络通道及泵房 结构示 意
12、图 4冻结 法加 固施 工 4 1 冻结帷幕设计 4 1 1 联络通道冻结帷幕 4 1 1 1 断面 、 荷载及冻土厚度 根据地质资料 , 地面标高为 +1 0 5 m, 隧道 中心 埋深 1 3 1 3 3 m, 按公式 P=1 3 H( k P a ) 计算 的旁通道 上部荷载和侧向荷载, 则旁通道冻结 帷幕结构荷载 如图 3所示。计算模型采用矩形刚架( 冻结孔布置 按矩形布置) , 设冻土帷幕 厚度为 1 6 i n , 通道 开挖 轮廓高为 4 2 4 n l , 宽 3 2 0 1 T I , 计算该结构内部 的弯 矩和轴力 , 进而求得截面内的压应力 、 拉应力的剪应 力 。 4
13、1 1 2 各截面的弯矩及轴力 联络通道中部冻土结构的弯矩及轴力见 图4 。 4 1 1 3 喇叭 口冻结帷幕 联络通道两端的喇叭口冻结帷幕断面形状与联 络通道类似 , 经同样设计步骤 , 得到冻土结构的断面 应力状况 , 在图 4所示 中截面 4和 5处要求冻土厚 度为 2 0 i n 。由于截面 4和 5为喇叭 口底部 的角点 的中点 , 所 以该处冻土厚度可由倾斜孑 L 得到加强。 I l , T七 。 l I 三_-,1 l E I 3 。 J : 耋 f I - : I z r_ 一 4踟 O f 1 f 卜 图 3 冻土帷幕受力简 图 截 3 截 i面 4 删 I J l J l
14、I l 截而5I 图 4 冻 土结构 各截 面承受的弯矩及轴力 4 1 1 4 泵房冻结帷幕 泵站集水井为矩形断面深约 3 4 m。经计算需 要的冻结帷幕为 1 8 m。其角点应力集 中, 在 布孔 时可采取加强措施。 4 2 冻结孔布置 根据冻结帷幕设计及联 络通道 的结构 , 冻结孔 按上 仰 、 近水平 、 下俯 3种角度布置。开孔间距为 0 6 0 7 m, 冻结孔数 5 8个。冻结孔的布置及钻进 参数详见图 5 、 表 2和图 6 。 隧道 穰 毽 且 鼐 号 【 3 2 00X2 1 X22 X 23 X2 4 X 25 二 依 次 是 : 、 、 、 、 , X3l 、 X 32
15、、 X 33、 X3 4、 X 35、 X36, X41 、 X 4 2 X 4 3 X 4 4 , X 4 5 , X 51 X 5 2 , X 5 3 X 5 4 、X 5 5 , X 5 6 图 5 冻 结孔布置 图 警 至 7 2 探矿工程( 岩土钻掘工程 ) 2 0 0 8年第 9期 表 2 冻结孔钻进参数表 冻结孔孔N m m 仰角( 。 ) 冻结孔 孔深 ram 仰角 ( 。 ) s 21一s 2 6 2 5 4 5 1 9 0 Z 7 Y7 7 7 9 3 6 Sl 1S 1 6 9 3 01 4 Z 8 Y8 8 3 3 3 4 Z1, Y1 9 3 01 4 Z 9, Y9
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