王学明
广州轨道交通建设监理有限公司 广东广州 510010
摘要：以广州地铁九号线清塘站为例，介绍了地铁建设先隧后站，采用垂直冷冻施工进行围护结构止水，开孔，后浇环梁及管片修复工作，结合地质条件提出在高富水、岩溶发育地区，采用冷冻施工技术处理站隧接口实施过程中的运用，可以对类似条件施工提供参考。
关键词：先隧后站；冷冻施工；止水；后浇环梁
1、概述
在广州轨道交通九号线清塘站工程建设中，建设工况复杂，高富水、岩溶发育明显，该工程先隧后站明挖施工采取垂直冷冻施工技术确保管片和咬合桩围护结构接口的位置止水效果，冷冻技术的实施降低围护结构开孔、洞门环梁现浇和管片修复期间的施工安全风险，该方案丰富先隧后站采取矿山法施工站隧接口的应用范围，促进了地铁施工技术和产业的发展。
2、工程项目介绍
广州市轨道交通九号线一期清塘站为九号线既有盾构隧道基础上新增车站，位于花都区迎宾大道下方，东西向布置，车站总长160米，采用双柱三跨框架结构，标准段宽29.25m，基坑深度15m，底板下卧主要是砂层。
结构底板主要位于<3-1>粉细砂层，<3-2>中粗砂层，站址位置岩溶发育明显，根据地质勘察报告显示：溶土洞见洞率高达50.7%，且地下水丰富，车站底板下卧层大部分为细砂、中粗砂地层。
清塘站先隧后站明挖车站施工，分既有盾构隧道保护、端头咬合桩施工、冷冻止水及后浇环梁施工等方面关键施工技术
车站土建施工于2016年6月正式开工，冷冻止水区域位于咬合桩外侧，完成设计冻结位置冷冻止水及对应位置主体结构的中板浇筑施工，再进行封堵体咬合桩（围护结构）局部破除，最后进行后浇带洞门环梁浇筑，待强度满足条件后，解除冻结，冷冻施工期为2017年5月至7月份，包含积极冷冻及维护冷冻两个阶段。
3、局部冷冻概况
清塘站局部冷冻运用于清塘站东西端头隧道与车站结合位置，采用垂直冻结处理方案，冻结区域位于咬合桩外侧，利用设置在东西端头外侧的两排竖向冷冻孔实施冻结，在洞门破除前，完成设计冻结位置冷冻，纵向冻结范围为远离车站方向2m，高程方向冻结范围为隧道以外2.5m，洞门环梁及主体结构相邻流水段的中板完成施工后，解除冻结。
车站端头冻结加固图
4、冷冻施工
施工工艺流程：盐水垂直冷冻积极冻结→洞门环梁上导洞围护结构凿除清理→洞门环梁下导洞盐水冻结转液氮冻结→洞门环梁上半环结构后浇施工→洞门环梁下导洞围护结构凿除→洞门下半环结构后浇施工→环梁周围地层融沉注浆
盐水垂直冷冻：隧道端头围护结构外侧设计A、B共2排竖向冻结孔，第一排冻结孔设置于咬合桩素桩内，共7个冻结孔，间距为1300mm，孔深15919mm~16192mm（贯穿隧道），第二排冻结孔与第一排冻结孔之间间距 0.8m，第二排冻结孔排内间距为650~1150mm不等，单孔长度7419mm~21344mm（不打穿隧道），共11个，其中9个为垂直打设的冻结孔， 2个为斜孔，在隧道边线以外4m位置设置，倾斜角度为70°，主要设计参数如下：冻结帷幕设计厚度2000mm，冻土平均温度-10°C； 冷冻竖面范围为：隧道底、顶、左、右外边界以外2.5m范围内； 冻结孔垂直于管片布置，设置A、B两排，共计18根；测温孔均匀布设在A排，共计3个，位于隧道边线以外的与A排冻结孔同深，位于隧道顶上方的，与B排冻结孔同深；积极冻结30天，维护冻结40天（凿除及结构施工）。
下导洞外侧液氮冻结补强：A排洞门范围外的冻结孔（两侧）及B排冻结孔继续维持盐水冻结； A排洞门范围内的冻结孔进行液氮冻结补强，每个冻结孔单独一组，用不锈钢软管连接；在原冻结管（108*8mm低碳钢无缝钢管）内下放76*3mm，R304不锈钢管作为液氮冻结管，液氮冻结管比盐水冻结管高30cm左右，以便方便安装；下放32*2mm，R304不锈钢管作为液氮供液管，供液管下放至冻结管底部，在距离供液管管底位置30cm、60cm分别打一对透孔进行液氮输送，以保证下部冻结的均匀性，然后将每个冻结管的供液管连接液氮分配器。通过分配器把液氮从罐车分配给每一个冻结管。
洞门上导洞破除后，A排洞门范围内的具备液氮冻结条件的冻结孔采用单孔单组并联方式。下部冻结管割除前提前将地面液氮冻结系统安装完毕，底部冻结管依次割除并用空压机吹干盐水，同步下放液氮冻结管、供液管并进行头部焊接、液氮管路连接，从冻结管割除到可以具备液氮冷冻条件，控制在6个小时以内，防止时间较长引起局部冻结壁融化。A排底部垂直冻结深度4.5m，管片以下2.5m。
5、施工进程及隧道监测
基坑围护结构施工完成前，对车站东、西端头处端头30m范围内管片做好洞内拱顶下沉、洞内收敛等变形监测，且对测量结果及时进行分析与反馈，若监测数据变化速度或达到预警值，及时停止影响管片变形的相关工作，加大监测频率，分析变形预警原因，根据实际监测情况制定相应的补救措施，监测项目如下表：
1拱顶
监测小结：监测工作于2016年8月10日测量初始值，至2017年9月13日，共监测399天，期间按设计要求的频率进行监测，监测过程中对隧道结构进行巡查，未发现裂缝等异常情况，洞门完成浇筑后至2017年9月13日约100天，各监测点的变形速率均在0.01～0.04mm/d，根据《建筑变形测量规范JGJ8-2016》3.1.6规定，可以判定隧道变形达到稳定状态，经各方协商同意自9月14日后停止隧道监测工作停止。
6、改进及补充
盐水冷冻管安装前期必须进行流量表测试，采用在低温下可以正常工作的流量计，确保每根管路的流量动态数据真实有效。
在积极冻结过程中，要根据实测温度资料判断冻结帷幕是否交圈和达到设计厚度，同时要监测冻结帷幕与隧道的胶结情况，测温判断冻结帷幕交圈并达到设计厚度且与隧道完全胶结后，可进入维护冻结阶段。
盐水冷冻无法满足效果的情况下采取液氮冷冻补强，已经完成了上半环的二衬混凝土施工后；在进行液氮冷冻前，先停止底部的混凝土破除工作；对现有的底部和顶部的冷冻管进行维护冻结，保证每个管（特别是底部管可以正常的循环，保证冷量的供给），保证现有洞门的底部安全。
液氮积极冻结期间，随时用气体检测仪进行洞门处是否有液氮泄露的问题发生，实施的监测C1、C3的温度和水平探孔的温度监测变化，温度下降到-30摄氏度，进行水平探孔到1.8m（距离开挖暴露面0.5m位置）温度测定，温度≤10℃进行开挖作业；开挖过程中24小时专人盯着开挖工人和监测空气中的氮气浓度，工人要求手套棉衣和防护眼镜进行作业。
结语：通过冷冻技术在清塘站的施工经验，说明车站开工审批滞后的情况下，先完成隧道施工，再进行端头盾构隧道保护、端头咬合桩支护、冷冻止水并后浇环梁施工完成车站后建工艺是可行的，冷冻施工方法可保证围护结构开孔及管片修复后浇环梁施工期间的止水及安全。
论文作者:王学明
论文发表刊物:《防护工程》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/30
标签：液氮论文; 隧道论文; 管片论文; 结构论文; 门环论文; 盐水论文; 车站论文; 《防护工程》2018年第15期论文;