陳汝翔 黃曉偉

摘 要：隨著城市軌道交通的飛速發(fā)展，旁通道冷凍法也更廣泛的應(yīng)用在地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道的施工中。本文著重介紹了水平冷凍法中凍結(jié)孔的施工方法，具體到凍結(jié)孔和凍結(jié)管的施工流程及工藝要點，以及鉆孔施工中的風險防治及處理方式，為水平鉆孔的施工提供了一些成功經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：冷凍法；凍結(jié)管；鉆孔

一、前言

凍結(jié)法是先布置好凍結(jié)孔，并且在孔中反復低溫鹽水，進而導致凍結(jié)孔周邊的含水地層結(jié)冰，產(chǎn)生極強的高度以及極好的封閉性的凍結(jié)壁是指凍土帷幕，有便于在凍結(jié)壁的維護下實行隧道、豎井以及地下工程的挖掘和襯砌的特殊施工技術(shù)。該實質(zhì)其實就是運用人工技術(shù)對巖土的情況進行提高。現(xiàn)凍結(jié)法已普遍運用在我們國家每一項地下工程當中，就是一項綠色環(huán)保的施工方法。

凍結(jié)法按照凍結(jié)壁的形成方向分為水平凍結(jié)法及垂直冷凍法，本文著重于介紹地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道施工中水平凍結(jié)孔鉆孔施工工藝。

二、水平鉆孔施工

2.1 凍結(jié)孔布置

地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)孔布置一般是根據(jù)上仰、水平、下俯 這三種角度進行布置，同時為減小土層凍脹，隧道一般是根據(jù)上下對稱對凍結(jié)孔進行布置。隧道兩側(cè)均布置孔位，兩側(cè)的凍結(jié)管周圍土體在積極凍結(jié)完成后均形成完整封閉的凍土帷幕，設(shè)計凍結(jié)孔位置時應(yīng)考慮左右線凍結(jié)孔在交界位置均勻交錯布置，避免在通道正中間位置出現(xiàn)凍土帷幕不封閉的情況發(fā)生。

2.2 施工準備

鉆孔前先按照圖紙要求預制凍結(jié)管、孔口管和堵頭等材料部件，并保證現(xiàn)場“三通一平”，利用木板在聯(lián)絡(luò)通道的位置對施工場地進行鋪設(shè)，根據(jù)搭設(shè)施工腳手架進而更好的方便鉆孔在施工的時候運用。

2.3 測量放線

建立一個專門對放線進行測量的小組，對儀器和工具的測量應(yīng)當事先進行檢驗和按期校正。測量之后精準的位開透孔，先對聯(lián)絡(luò)通道兩邊隧道的透孔進行施工，檢驗隧道管片上留有洞門的響應(yīng)位置。依照實際開透孔的差異對凍結(jié)孔施工方位進行調(diào)動，進而降低該結(jié)孔的偏斜值并且在隧道兩側(cè)進行i點，利用拉線的形式進行校驗以及掌控凍結(jié)孔的位置。

2.4 凍結(jié)孔開孔及孔口密封裝置

2.4.1 凍結(jié)孔開孔

開孔位置分為砼管片及鋼管片兩種：

砼管片：在開口較易的地方可以采用一次開孔直接到位的方法，若開孔難度較大，采用二次開孔：第一是要利用開孔機該直徑是在130mm，其深度大約為280mm左右，掌控不得鉆穿管片而且更好的防止砼管片內(nèi)受力主筋，并且加入加工完成的孔口管，利用超出四個之上固定點穩(wěn)固在管片上（固定點利用膨脹螺絲進行穩(wěn)固），膨脹螺絲穩(wěn)固之后，將螺母去掉，安裝DN125閘閥，并且將其打開，利用開孔器由閘閥當中進行第二次的開孔，該直徑在108mm左右，一直把砼管片全面開穿，若發(fā)生涌砂那么應(yīng)該立即將閘門關(guān)閉。

鋼管片：在鋼管片上焊接好孔口管，在該管上焊接好閘閥以及孔口的安置，利用鉆機焊接金鋼石鉆頭，經(jīng)過孔口，將鋼管片鉆進進行切割。

2.4.2 孔口裝置安裝

利用螺絲把孔口安置在閘閥上面，防止加好密封墊片。詳見圖2。

2.5 凍結(jié)孔鉆進

①、鉆孔設(shè)備使用鉆機，配用泥漿泵，鉆具運用凍結(jié)管當作鉆桿，根基整體施工的設(shè)計應(yīng)該選擇利用各種鉆桿；

②、凍結(jié)管間運用套管絲扣進行連接，接頭螺紋穩(wěn)固之后應(yīng)該用人工技術(shù)進行焊接，進而保證該同心度以及焊接強度，焊接之后實行粗打磨，確保焊縫沒有任何的突起不平。

③、在一般的情況下，在鉆頭裝置一個特制的單向閥門，利用帶水鉆進；凍結(jié)管鉆進到達設(shè)計深度之后應(yīng)該將單向閥處理干凈，并且將其完全封閉。

④、鉆進時應(yīng)該嚴格掌控凍結(jié)孔所具有的測斜問題，若出現(xiàn)應(yīng)該盡快糾偏，在凍結(jié)管下好之后，應(yīng)該對其長度的復測進行凍結(jié)，并且利用燈光測斜儀實行測斜進而制作出鉆孔偏斜圖。

⑤、在凍結(jié)管中放置供液管，并且和該端蓋和去以及回路羊角進行焊接。

2.6 封閉孔底部

利用絲堵將其凍結(jié)孔底部完全封閉，主要方式為，運用接長桿把絲堵至在孔的底部，運用反扣以及卸扣時，把絲堵完全封閉。

2.7 打壓試驗

將其孔口完全封閉，利用手壓泵打水至孔內(nèi)，在壓力取得1.0Mpa點的時候，應(yīng)該立刻打壓，將閥門完全關(guān)閉，觀察壓力所具有的變化，半個小時之內(nèi)變化<0.05MPa則為通過。

2.8 施工注意事項

1）施工透孔主要是根據(jù)復核對側(cè)隧道預留口位置的偏差和鉆孔施工質(zhì)量，若超出100mm應(yīng)應(yīng)當根據(jù)確保凍結(jié)壁設(shè)計厚度對其布置實行相應(yīng)的調(diào)動。

2）凍結(jié)孔鉆進深度不能低于設(shè)計深度。鉆頭若觸及隧道管片的，不加入制冷循環(huán)的長度不能低于150mm。

3）鉆孔的偏斜應(yīng)控制在150mm以內(nèi)。

4）凍結(jié)管長度以及偏斜通過之后應(yīng)該實行打壓試漏，壓力應(yīng)該掌控在0.8MPa左右，前15分鐘的壓力耗損應(yīng)該低于0.05MPa，后半個小時壓力沒有任何變化的則為通過。沒有通過的，能夠?qū)鼋Y(jié)管拔出再從新實施鉆孔，或者下套管實行處量。

5）再對凍結(jié)孔進行施工的時候土體流失量不能低于凍結(jié)孔的整體面積，不然應(yīng)該盡快注漿對地層的下降進行掌控。

6）若凍結(jié)孔在鋼管片上時，認定孔位之后，應(yīng)該充填水泥，再進行焊接鋼板，焊接完好之后，待水泥穩(wěn)定之后再實行開孔。

三、風險防治及補救措施

3.1 凍結(jié)鉆孔漏水涌砂

3.1.1 形成原因

在地鐵聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)進行施工時，一般會遇到極大的地下水壓力的含水砂層。在該地層施工貼近水平凍結(jié)孔，若出現(xiàn)鉆孔漏水噴砂的問題，那么就會產(chǎn)生極為嚴重的地層下降，因此也對隧道管片以及地表建筑形成一定的耗損，乃至還會發(fā)生隧道垮塌等事件。引起鉆孔漏水噴砂的原因主要有：孔口管松懈以及分離、凍結(jié)管接頭脫落以及孔口止水安置耗損等等。起初在對凍結(jié)孔進行施工的時候得出孔口管分離以及凍結(jié)管脫落、鉆頭逆止閥無效以及孔口止水裝置耗損等這些問題基本沒有，不過在凍結(jié)孔施工之后，因為地層干擾過大，具有極強的滲透性，極易導致塌孔抱鉆，很可能出現(xiàn)以上情況。

3.1.2 補救措施

若由于孔口管疏松或者分離所導致該孔口管和管片之間出現(xiàn)漏水的情況，那么應(yīng)該立刻停止鉆進，在凍結(jié)管安置一個裝管卡，利用鉆機促進凍結(jié)管把孔口管完全頂實，或是運用膨脹螺栓等使其孔口管進行穩(wěn)固。利用棉紗將孔口管和管片的漏水位置進行賭賽，并且經(jīng)過孔口管旁通實行壓漿賭賽。注漿材料主要是運用化學漿液，還能夠利用水泥一水玻璃漿液。在特殊的情況下，能夠直接將其灌入凍結(jié)管當中。

若由于凍結(jié)管接頭脫落以及鉆頭逆止閥無效所導致的漏水噴砂，那么能夠直接進行注漿。在利用鉆進的方法進行凍結(jié)的時候，能夠?qū)崿F(xiàn)預備一個可以和凍結(jié)管相互連接的注漿管接頭，進而，若出現(xiàn)漏水的情況，就能夠快速的安置好管接頭，實行注漿。在用夯管法下進行凍結(jié)管同時，能夠制備一個止?jié){塞實行堵水以及注漿。若沒有，能夠制備一個凍結(jié)管塞以及一截帶閥門的注漿管，在發(fā)生漏水的時候，就能夠運用其進行堵塞（用夯管錘把木塞夯人凍結(jié)管），并且在凍結(jié)管上焊接注漿管對其實行注漿處理。

3.1.3 注意事項

鉆孔若出現(xiàn)堵漏的時候必須要防范的是：①、要盡快發(fā)現(xiàn)，以免造成不好的影響；②、堵漏的速度要快，要控制好時機，疏堵整合；③、應(yīng)加快進行補償注漿進而掌控地層出現(xiàn)下降；④、提高隧道以及地層下降的監(jiān)管，盡快對隧道以及地面危害建筑實行穩(wěn)固。

3.2 凍結(jié)孔成孔偏斜過大

3.2.1 形成原因

凍結(jié)孔成孔最大的偏斜度在行業(yè)標準當中應(yīng)該有一定的標準，該成孔偏斜過大會嚴重降低凍結(jié)帷幕的厚度，作為所有帷幕當中的弱點，開挖時作為最大的隱患點；凍結(jié)孔偏斜過大一般是由于在凍結(jié)孔開孔和鉆孔時更好的掌控好開孔角度，沒有可以根據(jù)設(shè)計角度實行開孔。

3.2.2 補救措施

開孔器安裝完成之后應(yīng)該詳細核準開孔器的偏斜度以及開孔角度，進而更好的保證這兩個角度應(yīng)該符合設(shè)計需求。

鉆進時，應(yīng)該嚴格掌控鉆孔的質(zhì)量，鉆進完成之后，應(yīng)盡快對凍結(jié)孔實行相應(yīng)的測斜、打壓以及復測該深度。鉆孔偏斜要控制在200mm以內(nèi)，否則應(yīng)補孔。

凍結(jié)孔完成之后由于及時對凍結(jié)孔實行相關(guān)的檢漏實驗，確保證每一個凍結(jié)孔都是密封好的、沒有任何漏鹽水的現(xiàn)象。檢漏實驗的時候該壓力應(yīng)該掌控在1.0MPa，穩(wěn)定30min后則為合格。

3.3 實際案例

某地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道采用的水平凍結(jié)法進行施工，在冷凍管鉆孔施工過程中持續(xù)發(fā)生涌水涌砂現(xiàn)象，現(xiàn)場立即停止施工，并用木塞、棉絮等將孔口管堵死，防止涌水涌砂現(xiàn)象繼續(xù)發(fā)生。但由于該地段土層多為軟弱土，涌水涌砂導致通道的正上方形成了一個直徑3m的凹陷區(qū)域，凹陷平均深度約為20cm.在施工人員發(fā)現(xiàn)的第一時間將該區(qū)域封閉并用高標號混凝土填充了該區(qū)域。

為了更加安全、高效地完成凍結(jié)孔的鉆孔施工，施工單位決定對聯(lián)絡(luò)通道上方采取地面注漿處理、增設(shè)地表沉降點、增加地表沉降點的檢測頻率等措施確保事故不會進一步擴大。

地面注漿設(shè)12個注漿孔，分別位于聯(lián)絡(luò)通道的左邊線、中軸線、右邊線位置，3條線上均勻分布4個注漿孔，注漿深度為3m。采用鉆孔機打孔至3m后用注漿機進行注漿，確保每個孔注漿水泥用量不小于1t。

完成地面注漿后，凍結(jié)孔鉆孔施工正常進行，地表沉降的監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定，因此認為地面注漿是涌水涌砂造成的地面塌陷問題的有效的解決方法。

四、總結(jié)

水平凍結(jié)孔鉆孔施工工序較為復雜，是凍結(jié)法施工的難點之一，其施工質(zhì)量的好壞也直接關(guān)系著后期積極凍結(jié)的冷凍效果，因此其施工質(zhì)量是冷凍法施工的關(guān)鍵。并且水平凍結(jié)孔鉆孔施工的風險等級較高，在施工過程中時常伴隨著大大小小的事故發(fā)生，存在較大的安全隱患，因此建議在水平凍結(jié)管鉆孔施工時加強現(xiàn)場管理，進一步完成對鉆孔施工人員的安全教育，加強他們的安全意識。

（作者單位：中交第三航務(wù)工程局有限公司廈門分公司）