地铁隧道首试冷冻法施工 抽地下水节水80万立方米

第一篇：地铁隧道首试冷冻法施工 抽地下水节水80万立方米

地铁隧道首试冷冻法施工 抽地下水节水80万立方米

在地铁6号线二期工地，一位工人正在用冷冻法施工。

本报记者 涂露芳

初夏时节，地铁6号线二期玉带河大街站至会展中心站的地下隧洞寒气袭人，穿着厚夹克干活的工人们正忙着给刚成型的车轨双向隧道间的应急联络通道浇筑混凝土。深入洞壁的管线附近，厚厚的冰坨白得耀眼。这是北京地铁首次尝试冷冻施工，将饱含地下水的砂层冻得坚如磐石，既确保暗挖隧洞的安全，又免去传统降水施工对地下水的浪费。

记者从市轨道交通建设管理公司获悉，6号线二期共设8个应急联络通道，有一半采用了冷冻施工法，到明天将全部完工，为线路铺轨腾出了作业空间。

冻砂成岩撑起暗挖隧洞

地铁双向隧道每隔600米左右，就需要一个暗挖小通道实现“握手”，以方便乘客应急疏散和避险。这些长不过数米的小通道看似不起眼却暗藏施工大风险，尤其在6号线二期地下水丰富的细中砂地层，一旦联络通道涌水坍塌，将破坏已贯通的行车隧道结构并危及年底全线开通运营的目标。

玉带河站以东的1号联络通道，更是6号线二期的重要风险源。这条暗挖隧洞，长约7米，宽不过2.5米，却地处北运河和京哈铁路夹角处的敏感地带。

“虽然是在20多米的地下开挖，但距离北运河40米，距离京哈铁路只有24米，地下水源源不断，传统降水施工不仅效果很难保证，还容易造成地面沉降影响京哈铁路的运营安全。”中铁六局6号线二期14标项目书记张晓磊告诉记者，经过周密论证，项目部为确保安全决定尝试冷冻施工的新方法。

正在装修的玉带河站，老远就听见嗡嗡的机器轰鸣声，管道密布的大型冷冻机24小时运转，将-28℃至-30℃的盐水输送到地下隧洞。记者注意到，粗大的输送管道被包裹得严严实实减少冷量损耗，抵达联络通道施工现场时，干线管道再分出十几组小管道与洞壁内暗藏的细钢管衔接。

这条联络通道开挖土体的周围，三个多月前就密密麻麻埋了一圈细钢管，低温盐水在双层钢管内循环流动，将砂层中的热量带走，地下水和流沙慢慢冻结得跟岩石一样坚硬。“含水砂层从冷冻管周围开始结冰，一天只能推进三四毫米。”项目部总工程师刘俊洋透露，88天后，2米厚的冻土墙成为暗挖作业的坚固支撑，工人们这才开始了联络通道的开掘。

冻得坚硬无比的冰砂层看起来有些晶莹剔透，却给暗挖施工带来了新麻烦。灯光照射中，工人们必须手持风镐才能奋力凿开“岩壁”，推进速度仅为常规暗挖隧洞的四分之一。

不过，低温作业环境并不影响隧洞混凝土支护层的凝固效果。虽然冻土墙平均温度-10℃，但工人土方开挖区域的温度约为-2℃，喷射混凝土前会先铺一层隔温材料，确保洞壁结构施工在5℃的安全温度环境中进行。

保护地下水资源

冷冻法确保暗挖隧洞施工安全的同时，保护地下水资源的环保效益也非常突出。据粗略估算，6号线二期4条联络通道的暗挖施工，共节省了约80万立方米的地下水。

“一条联络通道需要从地面打至少30口降水井，每口井一小时排水3.2立方米，24小时不间断的降水要持续3个月，浪费的地下水就达到20万立方米左右。”刘俊洋分析，如果地铁降水施工开始征收水资源费，更多工地会尝试冷冻施工。

地铁施工最怕水，因此传统降水施工被广泛使用。除隧道盾构施工不用降水管片拼装隧洞直接成型外，明挖基坑和暗挖施工普遍需要先降水再动土，将施工区域内的地下水基本排干以降低作业面坍塌风险。

市轨道交通建设管理公司四中心副总张成满表示，6号线尝试冷冻法施工，很大程度上是希望探索减少地下水浪费的施工方法。不过，受制于成本太高，冷冻施工只能局部应用，地下车站的开掘作业面太大，还是主要借助传统降水方法。

记者了解到，中铁六局负责施工的两条联络通道，每天为冷冻支付的电费就高达1.5万元，加上其他设备和物资成本，两条总长16米的暗挖隧洞，冷冻施工成本高达1200万元，比常规降水施工工法高出七成多。但如果考虑打降水井的征地拆迁费用，综合成本差距会小得多。

新闻链接

4条新线动车调试陆续启动

今年年底，北京将新开4条地铁新线，总里程约62公里。市轨道交通建设管理公司计划调度部部长王毅宏透露，6号线二期、7号线、14号线东段、15号线西段将陆续启动动车调试，确保年底顺利开通。

7号线自北京西站至焦化厂站，长约23.7公里，全为地下线，共设车站21座，已实现全线隧洞贯通，7月底之前全线动车调试；6号线二期从一期工程终点草房站延伸至东小营站，全长12.4公里，9月1日起全线动车调试；14号线东段自金台路站至马泉营车辆段，全长约15.8公里，共设车站12 座，已有8座封顶，预计6月15日全线隧洞贯通，9月15日全线动车调试。

由北京快轨公司负责施工管理的15号线西段，自望京西站至清华东站，全长约10.3公里，共设车站8座，目前车站全部封顶，预计6月底轨道贯通，9月1日全线动车调试。

除这四条即将通车的线路外，北京地铁在建线路还有145.7公里，包括14号线中段、昌平线二期、西郊线、燕房线、6号线西延、8号线三期、S1线、16号线，但明年能开通运营的线路较少。

第二篇：地铁矿山法隧道施工过程中的接口处理

地铁矿山法隧道施工过程中的接口处理

目前，在已投入使用的地铁矿山法隧道中．除地 铁正线隧道断面外，其服务隧道断面的尺寸由使用 功能决定。它们大小各异，如施工横通道的截面尺 寸就受到排风、限界及拱顶土层状况的影响。由于 施工顺序的不同，就会在竖井、正线隧道、横通道和 联络通道之间形成各种不同的接口形式，以及产生 不同的接口结构处理方法。矿山法隧道接口一般分为：由施工竖井破洞，施 工横通道的接口；由横通道破洞，施工正线隧道的接 口及由正线隧道破洞，施工联络通道的接口。三种 接口形式中前两种在地铁施工过程中较为常见，第 三种情况比较少见，经常出现在矿山法暗挖车站内。

1.从施工竖井破洞，施工横通道的接口

矿山法隧道施工时，一般先要做一个竖井，再在竖井内破墙，施工一条垂直于正线隧道的施工横通道。施工竖井一般采用钻孔桩（或人工挖孔桩）加拉锚或内支撑的形式进行基坑支护（少数竖井所处 地层地质情况较好，基坑围护可采用喷锚钢架支护＋浅部软弱土层搅拌桩加固止水帷幕或采用吊脚桩 的围护形式）。对于在岩层中的拉锚，在需要破洞门的范围内不施作预应力锚杆（索），而为方便日后施工横通道时的截桩、破洞，破洞门范围内几根围护桩的桩内钢筋只需在洞门的上方布置，没有钢筋的下部桩体全部填充素？昆凝土。当岩层为泥质粉砂岩时，不适宜采用吊脚桩。

根据广州地铁的作法，施工竖井在完成施工阶段的 任务后，通常需要

施作竖井二衬，作为风井来使用。如果没有通风要求，横通道的净高度无需加高，它和竖井也不用做二衬，隧道施工完毕后进行回填即可。

施工时，竖井基坑向下开挖至洞门内一定深度时（一般至横通道能拼出上半环拱顶钢架的高程），就开始破墙施工横通道的上台阶。如果横通道高度较大，或岩层本身自稳性不强，需要在拼出初支钢架后施工横联或在拱脚部位垫设槽钢及施工锁脚锚杆，避免钢架变形过大。两种方式的选取 主要根据岩层的具体情况，因为在Ⅳ、Ｖ、Ⅵ级围岩中锚杆能起的作用是有限的。在地层较差的地区也有将竖井内部结构全部施工完毕后，再搭建平台施工上台阶的作法。

破洞后，横通道在进口3m范围内的初支钢架间距较密，一般是每0.5m一榀，并在洞口处（围护桩桩径范围内）施作几榀并排钢架。该处钢架内、外侧纵 向联系筋（０２２）的环向间距为0.5m，具体接口处理形式见图３。为保证破洞门后的施工安全，初支钢架的纵向联系筋必须与围护桩的竖向钢筋进行焊接。此时，纵向联系筋一般放在钢筋的内侧），两者的选择主要取决于横通道拱顶处岩层的情况。工字钢钢架先期强度比格栅钢架高，格栅钢架只有在施工的喷射｝昆凝土达到一定强度后其整体强度才能体现出来。但是工字钢钢架在喷射？昆凝土时不易密实，它的加工相对比较麻烦，冷弯时容易造成工字钢强度的降低。因此，当横通道高度较大、且拱顶为Ｖ、Ⅵ级围岩时建议采用工字钢钢架。

横通道施工，待上台阶施工完一段距离并喷射混凝土后再开挖横通道下部围岩。开挖时，应根据现场岩层的实际情况，采取有针对性的方式进行施工。

避免下台阶一次性掘进纵向长度过大，应使初支钢架尽快封闭成环。只有在岩层自稳性较好，且裂隙水较少时才可以适当增加下台阶掘进的纵向长度.2.从横通道破洞，施工正线隧道的接口由横通道施工正线隧道时，会出现下列两种情况：一是横通道的顶标高低于正线隧道的顶标高；二是横通道的顶标高高于正线隧道的顶标高。一般来说，横通道与正线隧道的截面形式是不同的，横通道的截面大多为直墙拱形式，正线隧道的截面基本为马蹄形。当它们相交时只要横通道拱顶标高高于正线隧道拱顶标高一定距离，那么相交所产生的交线就位于同一竖平面内。这类接口在施工时，由于正线隧道范围内的横通道初支在没有全部拼装成环的情况下，要向外拆除钢架，施工正线隧道初支，因此施工风险相对要大。若横通道内的围岩按台阶法分上下两次开挖后才能将钢架完全拼接成环，则在开挖了上半部分围岩后，应立即拼接上半环初支钢架并绑扎上半环正线洞口环框梁的钢筋，待此部分初衬及环框梁施工完毕后，拆除钢架（须拆除的局部钢架可以不喷射混凝土，日后也不施作其下半部分钢架，但对横通道下台阶开挖后暴露出的岩面须作喷｝昆凝土封闭），开挖正线隧道上部围岩并安装上半环钢架。应注意 在该类接口处正线隧道的初支钢架也需要加密布置。待正线隧道上半环围岩开挖了一定纵向长度 后，再开挖横通道内下半部分围岩，此时上半环初支及正线环框梁已经全部施工完毕。因为开挖下部围 岩后，已经喷｝昆凝土完成的上半环环框梁及其上部初支会局部失去下部围岩的支承作用，所以需要根据实际地质情况确定纵向一次性掘进长度，确保横通道初支变形在控制范围以

内（在施工过程中，已完成的上半环环框梁及其上部的初支有一段时间是局部悬空的，此时横通道初支主要靠背后的系统锚杆、岩石的摩擦力及初支壳体的纵向空间受力来保持稳定）。下部岩层掘进一定深度后，立即绑扎正线下半环环框梁的钢筋及拼装横通道下半环初支钢架，使其尽快封闭成环。上、下半环环框梁的受力主钢筋可以用接驳器进行连接。

当横通道的高度小于正线隧道的时候（因为有些施工竖井只在施工时作出土用，此时横通道只须满足施工要求即可，所以截面尺寸较小，日后也不施作二衬），需要在正线隧道附近挑高横通道截面高度（见图４），从而由大隧道施工小隧道。破洞门时按上述第二种情况的方法进行施工，但挑高横通道截面时会直接遇到地质较差的拱顶围岩。此时，施工中需要对初支拱顶的变形进行仔细的观测，若初支变形超过了一定界限，需要加１～２道横撑来稳定变形，在初支全部完工后须及时施工二衬。在实际的工程中，也有因为拱顶岩层强度很高，而不挑高横通道断面直接破洞的做法。这时，接口位置被打断的钢架只能靠洞口密集型加长锚杆的悬吊支承来自 稳。该法适用的情况较少，故不推荐使用。

在有些设计中，正线隧道洞门环框梁的放置位置受力明确，环框梁基本没有偏心受力。但在实际施工过程中该方式较难实施，尤其是在横通道初支使用工字钢钢架时，环框梁的受力主钢筋在钢架内很难布置安放成环，需要对工字钢进行一部分切割，且大多数施工单位在施工该环框梁时采用喷射混凝土的办法，而不是模筑。一般来说，横通道底面比正线隧道底面略高，这主要是因为通道底

板面高程受正线隧道轨面高程的制约，在实施时只需要在横通道初支的拱脚部位进行一定量的超挖，使横通道下部的正线隧道环框梁得以施工。最终需要将横通道中正线隧道范围内高于正线隧道底面的围岩全部挖除，然后再施工两隧道十字交叉处的一块筒形曲面底板（初支及二衬），但是这个过程要等到相邻的横通道二衬及左右两侧正线隧道二衬施工完以后才能实施。

3.从正线隧道破洞，施工联络通道的接口

这种情况比较少见，一般发生在暗挖的地铁车站中，由各人口进站的乘客选择乘坐上、下行的列车 及下车的乘客选择不同的出口，所以必须设置联络通道以满足客流疏散。

在这种类型的接口形式中，由于正线隧道截面为马蹄形，导致与联络通道（一般联络通道为直墙式截面，其尺寸小于正线隧道截面）接口的交线为一条空间三维曲线，按此曲线施工环框梁难度较大。施工中一般是由一条正线隧道破洞后施工联络通道，再由联络通道施工另一条正线隧道，所以这种接口又分两种形式：一种是由正线隧道施工横通道的接口。

在由正线隧道破洞施工联络通道的接口中，采取何种施工方式主要取决于岩层的好坏。如果开挖面岩层自稳能力较强（围岩级别≤Ⅲ级），可以在正线隧道初衬施工完毕后直接破洞施工联络通道。此时，在洞口不施作环框梁仅施作纵、向直过梁，接口处的安全完全靠岩石自稳及初支拱顶加密、加长系统锚杆的作用。在强度不高的残积层、全风化层及强风化层中，特别是裂隙水发育比较严重的地

方，则不宜采用上述方法。为保证正线隧道及联络通道拱顶的安全，较为普遍的一种方式是先浇筑正线隧道二衬，在接口处的二衬上预留 一个施孔洞，将来由此破洞施工联络通道。隧道二衬在此可起到支承接口处松散岩层的作用。采用 该法施工时，需保证正线隧道二衬达到设计强度后才能进行破除初支的工作。

在由联络通道施工正线隧道的接口中，由于正线隧道的截面大于联络通道截面，施工时也是由小截面施工大截面。这种接口有多种设计、施工的方法。

总的施工过程首先要挑高联络通道横截面，施工时做到以大吊小。为了将来方便施工，安装正线隧道的初支钢架，挑高的临时联络通道初支钢架做成门式，并在两支脚处打设锁脚锚杆，确保门架变形在控制范围以内；其次是架设正线隧道的上部初支钢架（此时初支钢架的自重均悬吊在门式初支钢架上），将来，在下部初支钢架拼装完成后，再将门式框架破除。因为在接口处正线隧道的上部初支无法成环受力，所以在开挖正线隧道上半环围岩时临时做一个门式支架，对不能成环的上部初支起到支承作用。待上半环正线隧道初支安装完毕，然后喷射混凝土；对先前安装门式钢架超挖的部分也用混凝土填实。等上半环初支达到强度后，再进行下部围岩的开挖。下部开挖不宜一次性开挖较多围岩，应少量多次的开挖，开挖后立即安装下部初支。需要注意的是，门式框架柱脚下部的围岩需等到门式框架中正线隧道下部的初支钢架拼接完毕后才能凿除，开挖下部围岩时，要保留门式框架基座下的围岩。开挖后上部初支变形较大，还需要增加临时施工措施对初支进行支撑，钢架全部拼接完毕及喷混凝土后立即浇注接口处的二

衬。

4.结语

以上列举了地铁建设中矿山法隧道多种接口的不同处理方式。由于矿山法隧道大多是人工开挖各类接口也没有统一的标准形式，因此在处理各种接口时，最重要的是根据接口处实际的地层情况，选择最适合的开挖方式进行破洞开挖。