摘 要：簡(jiǎn)要介紹了上海地鐵明珠線上體場(chǎng)車站穿越原地鐵一號(hào)線上體館站段（簡(jiǎn)稱穿越段）凍結(jié)施工情況。在穿越段施工中，根據(jù)工程特點(diǎn)，采用了水平凍結(jié)孔施工技術(shù)和地層凍脹融沉控制技術(shù)，并采取了在凍結(jié)壁易散熱界面上現(xiàn)場(chǎng)噴涂聚胺脂泡沫層和敷設(shè)冷凍排管等保溫與加強(qiáng)凍結(jié)措施來(lái)保證凍結(jié)壁質(zhì)量，取得了良好效果，保證了安全順利施工，同時(shí)確保了穿越段上方地鐵一號(hào)線車站結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及地鐵運(yùn)營(yíng)安全。
關(guān)鍵詞：飽和粉砂；地鐵車站；凍結(jié)法；水平凍結(jié)孔；凍脹變形
1、穿越段工程概況
上海地鐵明珠線上體場(chǎng)車站穿越原地鐵一號(hào)線上體館站段（以下簡(jiǎn)稱穿越段）由上行線隧道和下行線隧道組成，隧道斷面尺寸6.16m×6.38m（高×寬），長(zhǎng)22.6m.穿越段與地鐵一號(hào)線斜交成79°，方向?yàn)橛蓶|向西。穿越段東端與明珠線上體場(chǎng)站相連，西端為明珠線區(qū)間隧道盾構(gòu)工作井。
穿越段附近地面絕對(duì)標(biāo)高+4.19m.穿越段結(jié)構(gòu)頂面標(biāo)高為-10.08m，緊貼地鐵一號(hào)線車站底板。穿越段結(jié)構(gòu)底面標(biāo)高為-15.82m.穿越段所處地層主要為飽和灰色淤泥質(zhì)粘土和砂質(zhì)粉土，地下水位與地面接近。穿越段施工采用凍結(jié)法加固地層，礦山法開挖的方案。
穿越段工程施工難度及風(fēng)險(xiǎn)均較大，主要原因一是穿越段上方為地鐵車站和城市干道立交橋，周邊有多幢住宅和重要公共建筑；二是穿越段結(jié)構(gòu)緊貼地鐵一號(hào)線車站底板，同時(shí)開挖范圍內(nèi)有近4m厚的超細(xì)粉砂地層，且地下水水壓較高；三是穿越段需穿透兩道厚0.8m的原地鐵一號(hào)線車站結(jié)構(gòu)圍護(hù)地下連續(xù)墻，開挖跨度較大。
2、凍結(jié)施工方案設(shè)計(jì)
由于穿越段開挖范圍內(nèi)有近4m厚的超細(xì)粉砂層，且地下水水壓較高，施工時(shí)很容易發(fā)生水砂突出災(zāi)難性事故。尤其是穿越段上方緊挨原地鐵車站，要求施工引起的原地鐵車站結(jié)構(gòu)沉降要控制在毫米級(jí)以內(nèi)，對(duì)施工方案選擇提出了很高的要求。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，目前在隧道工程施工中經(jīng)常采用的降水、注漿、管棚以及頂管等工法在該工程中都難以實(shí)施，或存在極大的風(fēng)險(xiǎn)，因而必須尋找一種新的施工方法，以徹底解決堵水、加固和有效控制周圍地層及建筑物變形的難題。
地層凍結(jié)法是用人工制冷的方法使含水地層凍結(jié)，形成凍土，從而提高地層穩(wěn)定性和止水性的地層加固方法，適用于飽和砂土、淤泥等各種復(fù)雜地層加固。地層凍結(jié)法技術(shù)可靠，對(duì)施工條件要求寬，國(guó)際工程界認(rèn)為它是在其他地層加固方法難以應(yīng)用時(shí)的最終解決方案。
盡管地層凍結(jié)法有很多優(yōu)點(diǎn)，但根據(jù)分析，在穿越段工程中應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)還存在一些技術(shù)難題。首先是地層凍結(jié)時(shí)會(huì)產(chǎn)生凍脹變形，凍脹量可以達(dá)到凍土體積的7%以上，而凍土解凍時(shí)又會(huì)發(fā)生收縮融沉，且收縮量可以超過(guò)凍脹量，從而使周圍地層出現(xiàn)明顯隆起和沉降現(xiàn)象，引起周圍建筑物移位或產(chǎn)生變形破壞。其次是穿越段工程凍結(jié)邊界條件極為復(fù)雜，凍結(jié)區(qū)與地鐵一號(hào)線車站底板、圍護(hù)地下連續(xù)墻等易散熱物體直接接觸，使得接觸面處特別容易出現(xiàn)凍結(jié)薄弱區(qū)，從而影響凍結(jié)維護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與封水性。第三是在擬開挖隧道周圍施工凍結(jié)鉆孔和安裝凍結(jié)管難度較大，鉆孔時(shí)容易發(fā)生水砂突出事故。
下行線隧道與上行線隧道均采用“田”字形斷面的凍結(jié)壁形式，凍結(jié)設(shè)計(jì)參數(shù)見附表。凍結(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)最低鹽水溫度為-28～-30℃，維護(hù)凍結(jié)鹽水溫度為-20℃，單孔鹽水流量為5～7m3/h.每條隧道計(jì)算需冷量為470MJ/h，實(shí)際裝機(jī)制冷量為700MJ/h。
關(guān)鍵詞：飽和粉砂；地鐵車站；凍結(jié)法；水平凍結(jié)孔；凍脹變形
1、穿越段工程概況
上海地鐵明珠線上體場(chǎng)車站穿越原地鐵一號(hào)線上體館站段（以下簡(jiǎn)稱穿越段）由上行線隧道和下行線隧道組成，隧道斷面尺寸6.16m×6.38m（高×寬），長(zhǎng)22.6m.穿越段與地鐵一號(hào)線斜交成79°，方向?yàn)橛蓶|向西。穿越段東端與明珠線上體場(chǎng)站相連，西端為明珠線區(qū)間隧道盾構(gòu)工作井。
穿越段附近地面絕對(duì)標(biāo)高+4.19m.穿越段結(jié)構(gòu)頂面標(biāo)高為-10.08m，緊貼地鐵一號(hào)線車站底板。穿越段結(jié)構(gòu)底面標(biāo)高為-15.82m.穿越段所處地層主要為飽和灰色淤泥質(zhì)粘土和砂質(zhì)粉土，地下水位與地面接近。穿越段施工采用凍結(jié)法加固地層，礦山法開挖的方案。
穿越段工程施工難度及風(fēng)險(xiǎn)均較大，主要原因一是穿越段上方為地鐵車站和城市干道立交橋，周邊有多幢住宅和重要公共建筑；二是穿越段結(jié)構(gòu)緊貼地鐵一號(hào)線車站底板，同時(shí)開挖范圍內(nèi)有近4m厚的超細(xì)粉砂地層，且地下水水壓較高；三是穿越段需穿透兩道厚0.8m的原地鐵一號(hào)線車站結(jié)構(gòu)圍護(hù)地下連續(xù)墻，開挖跨度較大。
2、凍結(jié)施工方案設(shè)計(jì)
由于穿越段開挖范圍內(nèi)有近4m厚的超細(xì)粉砂層，且地下水水壓較高，施工時(shí)很容易發(fā)生水砂突出災(zāi)難性事故。尤其是穿越段上方緊挨原地鐵車站，要求施工引起的原地鐵車站結(jié)構(gòu)沉降要控制在毫米級(jí)以內(nèi)，對(duì)施工方案選擇提出了很高的要求。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，目前在隧道工程施工中經(jīng)常采用的降水、注漿、管棚以及頂管等工法在該工程中都難以實(shí)施，或存在極大的風(fēng)險(xiǎn)，因而必須尋找一種新的施工方法，以徹底解決堵水、加固和有效控制周圍地層及建筑物變形的難題。
地層凍結(jié)法是用人工制冷的方法使含水地層凍結(jié)，形成凍土，從而提高地層穩(wěn)定性和止水性的地層加固方法，適用于飽和砂土、淤泥等各種復(fù)雜地層加固。地層凍結(jié)法技術(shù)可靠，對(duì)施工條件要求寬，國(guó)際工程界認(rèn)為它是在其他地層加固方法難以應(yīng)用時(shí)的最終解決方案。
盡管地層凍結(jié)法有很多優(yōu)點(diǎn)，但根據(jù)分析，在穿越段工程中應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)還存在一些技術(shù)難題。首先是地層凍結(jié)時(shí)會(huì)產(chǎn)生凍脹變形，凍脹量可以達(dá)到凍土體積的7%以上，而凍土解凍時(shí)又會(huì)發(fā)生收縮融沉，且收縮量可以超過(guò)凍脹量，從而使周圍地層出現(xiàn)明顯隆起和沉降現(xiàn)象，引起周圍建筑物移位或產(chǎn)生變形破壞。其次是穿越段工程凍結(jié)邊界條件極為復(fù)雜，凍結(jié)區(qū)與地鐵一號(hào)線車站底板、圍護(hù)地下連續(xù)墻等易散熱物體直接接觸，使得接觸面處特別容易出現(xiàn)凍結(jié)薄弱區(qū)，從而影響凍結(jié)維護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與封水性。第三是在擬開挖隧道周圍施工凍結(jié)鉆孔和安裝凍結(jié)管難度較大，鉆孔時(shí)容易發(fā)生水砂突出事故。
下行線隧道與上行線隧道均采用“田”字形斷面的凍結(jié)壁形式，凍結(jié)設(shè)計(jì)參數(shù)見附表。凍結(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)最低鹽水溫度為-28～-30℃，維護(hù)凍結(jié)鹽水溫度為-20℃，單孔鹽水流量為5～7m3/h.每條隧道計(jì)算需冷量為470MJ/h，實(shí)際裝機(jī)制冷量為700MJ/h。