某隧道旁通道水平冻结方案.pdfVIP

某站旁通道 水平冻结法施工初步方案 1. 工程概况 某站旁通道所处位置的隧道中心埋深约 16m，两隧道中心相距 17 米。旁通道位置未设 泵站。只起上、下行隧道间的联络作用和必要时乘客安全疏散的功能，工程结构由两个与 隧道相交的喇叭口及通道组成。联络通道通过土层已经使用旋喷法进行过加固，地层的整 体稳定性较好，有利于冻结施工，但由于开挖中间超前小井时发生多次涌砂，对局部地层 破坏较大，同时并不排除有钢筋、混凝土块等杂物进入冻结范围，对冻结孔施工可能增加 一些困难，同时由于超前小井开挖深度已经进入联络通道，因此冻结孔钻进前应进行回填。 2.施工方案 确定采用“隧道内钻孔，冻结临时加固土体，矿山法暗挖构筑”的施工方案，即：在 隧道一侧钻进水平孔，内置冻结器，通过一定时间形成通道形状的冻结加固圈，使联络通 道外围土体冻结，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开挖，地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行，其主要施工顺 序为： 施工准备→旁通道连通地面的垂直水管施工→冻结孔施工(同时安装冻结制冷系统，盐 水系统和检测系统) →进行隧道支撑→积极冻结→探孔试挖→拆钢管片→联络通道掘进与 临时支护→联络通道永久支护→注浆充填。 冻结孔施工和联络通道临时支护施工为本工程的关键工序。冻结检测和温度，土体变 形，压力监测及联络通道永久支护施工为特殊工序。 3.冻结法设计 3.1 联络通道冻结帷幕设计 虽然地层经过加固，但有局部薄弱点，位置也很难判定，因此冻土帷幕设计还是按原 始地层的水土压力和原始地层的冻土强度进行。盾构中心埋深 16.0m，旁通道底板埋深 17.5m，冻结帷幕中心的埋深为17.5m+0.8m=18.3m。 按公式: P=0.013H 式中: P—地压，Mpa； H—埋深，m。 计算下部地压238KPa，上部地压137Pa。 计算旁通道的上部荷载和侧向荷载，则旁通道冻结帷幕结构荷载如图 1 所示。计算 模型采用矩形刚架(冻结孔布置按矩形布置,顶部两拐角作圆弧处理)。 设冻土帷幕厚度为1.6m，通道开挖轮廓高为4.24m，宽3.20m，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。 冻土结构的弯矩及轴力见表1及图2。 表1 冻土结构内部的弯矩及轴力 截面 1 2 3 4 5 弯矩M (KN.m) +171 -521 +351 -535 +160 轴力N (KN) 570 580 580 580 635 由图 2 可见，旁通道的上、下角点处弯矩较大，因此该处的压应力和拉应力也大，是比 较危险的截面，在施工中应给予足够的重视。 １ 弯矩图（KN.m) 截面1 轴力图（KN） 521 (一) 截面2 171 截面3 351 (一) 截面4 160 635 (一) 535 截面5 图2 冻土结构各截面承受的弯矩及轴力 将各截面的应力结果和冻土的强度相比较,得 出安全系数,结果列于表 2。 表 2 联络通道中冻土结构各截面安全系数 截面 1 2 3 4