福州地鐵隧道首試“冷凍法”施工 “冰箱”造凍土

　　盾構(gòu)上接收架

東快訊（記者許才芳）地下含水的巖土經(jīng)過特殊處理，可以變成堅(jiān)硬的凍土。在福州地鐵一號(hào)線秀山至羅漢山站間，福州地鐵施工首次采用了“冷凍加固法”，幫助地鐵隧道的挖掘和成形。和其余區(qū)間不同的是，秀羅區(qū)間下行線是冷凍法在福州地鐵實(shí)施的首個(gè)成功案例。

昨日，東南快報(bào)記者從福州市地鐵公司獲悉：繼地鐵1號(hào)線秀山站-羅漢山站盾構(gòu)區(qū)間上行線順利貫通，目前正加快進(jìn)行附屬結(jié)構(gòu)施工，盾構(gòu)機(jī)也已轉(zhuǎn)場(chǎng)至羅漢山站-福州火車站站區(qū)間繼續(xù)掘進(jìn)；近日，該區(qū)間下行線的盾構(gòu)機(jī)又順利脫離接收井洞門，完成掘進(jìn)。至此，該區(qū)間實(shí)現(xiàn)雙線貫通。

據(jù)了解，目前，福州地鐵1號(hào)線秀山站等14個(gè)站點(diǎn)已完成車站主體結(jié)構(gòu)施工，象峰站等7個(gè)站點(diǎn)正進(jìn)行基坑開挖及車站主體結(jié)構(gòu)施工。

1號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間總里程數(shù)37.2公里，已完成21.5公里，占比57.8％；礦山法隧道總里程數(shù)2.97公里，已完成2.58公里，占比86.9％。截至目前全線共21臺(tái)盾構(gòu)機(jī)下井施工，其中秀山站-羅漢山站、斗門站-樹兜站、上藤站-三叉街站、白湖亭站-葫蘆陣站、葫蘆陣站-黃山站、黃山站-排下站以及城門站-三角埕站7個(gè)區(qū)間實(shí)現(xiàn)雙線貫通；象峰站-秀山站上行線、排下站-城門站下行線、三角埕站-臚雷站上行線區(qū)間、臚雷站-福州南站站下行線實(shí)現(xiàn)單線貫通。

探秘：

為何采用場(chǎng)地有限新技術(shù)上馬

地鐵1號(hào)線的秀山站-羅漢山站區(qū)間處于榕城北部秀峰路的地下空間內(nèi)，線路總長(zhǎng)度630米左右。在轉(zhuǎn)向下行線盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，施工單位中鐵四局集團(tuán)有限公司發(fā)現(xiàn)了特殊情況。

由于下行線盾構(gòu)接收井所處的地面位置正好緊鄰著希爾頓酒店的規(guī)劃用地，和地鐵征地紅線重合，隧道50米范圍內(nèi)有臨時(shí)建設(shè)的希爾頓兩層活動(dòng)板房，解放溪也在50米左右的地方，場(chǎng)地十分有限。

因?yàn)檫@樣的特殊情況，下行線接收井上的地面不具備加固條件，原先慣用的旋噴樁端頭井加固形式便無法使用。經(jīng)過仔細(xì)勘察，確定了采用水平冷凍法加固，可以說為迎接下行線盾構(gòu)機(jī)出洞打造一扇人工“凍門”。

　　人工破除洞門第一層混凝土

有何效果

增加土層強(qiáng)度杜絕施工崩塌隱患

據(jù)該負(fù)責(zé)人介紹，所謂的“冷凍法”，就是一種通過冷凍，將天然巖土變成凍土的工法，可以增加土層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，隔絕地下水，杜絕施工過程中崩塌等安全隱患，給地鐵增戴上了“頭盔”確保安全，同時(shí)對(duì)地面環(huán)境的影響也較小。

由于這是該工法在福州地鐵的首次使用，也給施工人員帶來不小的難題。“冷凍法對(duì)施工精度控制、質(zhì)量控制等都有很高的要求。”該負(fù)責(zé)人說，首先，秀羅區(qū)間所處地層為土質(zhì)主要以淤泥、碎卵石和殘積土層為主，一旦施工不仔細(xì)，就會(huì)產(chǎn)生凍結(jié)管侵入隧道、凍結(jié)體不能形成凍結(jié)環(huán)和凍結(jié)墻體、鹽水滲漏等問題。而如果盾構(gòu)機(jī)從進(jìn)入加固體到破洞門時(shí)間超出3天，就要重新恢復(fù)冷凍，風(fēng)險(xiǎn)、工期和成本都大大增加。

為了加快速度，施工人員調(diào)來了2臺(tái)冷凍機(jī)（一臺(tái)備用），冷卻塔、測(cè)溫儀、鉆機(jī)等機(jī)械設(shè)備輔助施工。2臺(tái)冷凍機(jī)，相當(dāng)于2臺(tái)“大冰箱”，先用氟利昂降低鹽水溫度，再把冷鹽水通過54根打入土層的冷凍管，使之進(jìn)入土層，不斷循環(huán)，將土層中的熱量帶出，給它“降溫”。通過對(duì)設(shè)備質(zhì)量、冷凍材料的反復(fù)檢驗(yàn)，終于，秀羅區(qū)間下行線接收井洞門水平冷凍法在8月25日正式開機(jī)冷凍。

未來前景

將在福州地鐵施工中逐步推廣

經(jīng)過1個(gè)月的不斷降溫，加固區(qū)土體終于達(dá)到-10℃以下，迎來了下行線盾構(gòu)機(jī)，經(jīng)過3天掘進(jìn)，盾構(gòu)機(jī)順利脫離洞門，秀羅區(qū)間下行線順利貫通。

“在接收盾構(gòu)過程中，洞門處沒發(fā)現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。”該負(fù)責(zé)人說，為了防止凍結(jié)過的土體解凍后，產(chǎn)生沉降問題，施工人員對(duì)洞門立即封堵注漿，目前地面累計(jì)最大沉降為15毫米。“可以說一切安全可控。”

秀羅區(qū)間下行線是冷凍法在福州地鐵1號(hào)線實(shí)施的首例，也是在福州特有富含水的碎卵礫石和殘積土層地質(zhì)下實(shí)施冷凍法成功的首例，為在平均溫度高于36℃的外部環(huán)境下，按設(shè)計(jì)要求圓滿完成施工任務(wù)積累了良好經(jīng)驗(yàn)。“本月中下旬，秀羅區(qū)間上下行線13.5米長(zhǎng)聯(lián)絡(luò)通道還會(huì)繼續(xù)采用冷凍法施工，以后會(huì)在福州地鐵施工中逐步推廣。”該負(fù)責(zé)人說。

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?? 地鐵秀羅區(qū)間 高溫天造“洞門”盾構(gòu)機(jī)嚼冰降火

　　洞門連接了５４條冷凍管進(jìn)行降溫加固。

福州新聞網(wǎng)10月13日訊　昨日記者從市地鐵公司獲悉，地鐵1號(hào)線秀山站至羅漢山站盾構(gòu)區(qū)間(下稱“秀羅區(qū)間”)雙線已全部貫通。據(jù)了解，此次該區(qū)間下行線盾構(gòu)機(jī)成功通過了經(jīng)水平冷凍法加固的接收井洞門，這是冷凍法在福州地鐵實(shí)施的第一個(gè)成功案例。

首造“凍門”

迎接盾構(gòu)出洞

據(jù)地鐵公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，地鐵1號(hào)線秀羅區(qū)間位于福州市北部秀峰路地下，線路長(zhǎng)度630米左右，施工單位為中鐵四局集團(tuán)有限公司。該區(qū)間在下行線施工中遇到一個(gè)特殊情況，即盾構(gòu)接收井所處地面位置緊鄰希爾頓酒店規(guī)劃用地，距離解放溪約50米，場(chǎng)地條件有限，所以施工單位將端頭井洞門加固形式由采用傳統(tǒng)的旋噴樁改為水平冷凍法，為迎接下行線盾構(gòu)機(jī)出洞打造一扇人工“凍門”。

實(shí)施冷凍法有什么作用呢?據(jù)這名負(fù)責(zé)人說，冷凍法是一種通過冷凍將天然巖土變成凍土的工法，可增加土層強(qiáng)度和穩(wěn)定性，隔絕地下水，杜絕施工過程中崩塌等安全隱患，對(duì)地面環(huán)境的影響也較小。

　　盾構(gòu)機(jī)破洞而出。

“冰箱”制凍

攻克加固難題

據(jù)其介紹，盾構(gòu)接收與冷凍法的配合施工應(yīng)在短短3天內(nèi)完成，也就是說，盾構(gòu)機(jī)從進(jìn)入加固體到破洞門時(shí)間若超出3天，需重新恢復(fù)冷凍，風(fēng)險(xiǎn)、工期、成本都會(huì)大大增加。施工單位嚴(yán)陣以待，提前做好充分的冷凍加固準(zhǔn)備，調(diào)來兩臺(tái)冷凍機(jī)(一臺(tái)備用)、冷卻塔、測(cè)溫儀、鉆機(jī)等機(jī)械設(shè)備輔助施工。“兩臺(tái)冷凍機(jī)相當(dāng)于兩臺(tái)大冰箱，其原理與冰箱差不多，先用氟利昂降低鹽水溫度，冷鹽水通過一根根打入土層的管道進(jìn)入土層，不斷循環(huán)，把土層中的熱量帶出來。土層慢慢降溫，凍得硬度足夠時(shí)就可以鑿洞開挖了。”施工人員在現(xiàn)場(chǎng)布置了54個(gè)凍結(jié)孔及一些測(cè)溫孔，連接了54條冷凍管。8月底，秀羅區(qū)間下行線接收井洞門水平冷凍法正式開機(jī)冷凍。

該負(fù)責(zé)人介紹說，冷凍施工中，遇到的一大難題是9月氣溫仍然較高，每日室外平均溫度在36℃以上，而最理想冷凍環(huán)境溫度應(yīng)為32℃內(nèi)。另一方面，加固土體內(nèi)存在流量較大的水，周邊又有滲漏情況，容易導(dǎo)致冷凍量的散失。針對(duì)此情況，施工方通過檢查接收井周邊環(huán)境及結(jié)構(gòu)，對(duì)洞門漏水進(jìn)行了封堵，并對(duì)周圍50米內(nèi)的降水井也進(jìn)行封堵，同時(shí)加大了冷卻水的流量。

另一難題是洞門防水裝置，由于接收井設(shè)計(jì)防水裝置為翻板加橡膠簾布板，受結(jié)構(gòu)尺寸限制，冷凍管距離洞門鋼環(huán)較近，翻板無法安裝，最終洞門處裝兩道4毫米厚彈簧板巧妙攻克密封性難關(guān)。

成功破凍

累積技術(shù)經(jīng)驗(yàn)

經(jīng)過約1個(gè)月的充分降溫準(zhǔn)備工作，加固區(qū)土體達(dá)到-10℃以下，迎來了下行線盾構(gòu)機(jī)，經(jīng)過3天奮戰(zhàn)，盾構(gòu)機(jī)順利脫離接收井洞門，完成秀羅區(qū)間下行線盾構(gòu)掘進(jìn)施工任務(wù)。在接收盾構(gòu)過程中，洞門處未發(fā)現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。

據(jù)介紹，此次福州地鐵秀羅區(qū)間下行線冷凍法加固是冷凍法在地鐵1號(hào)線實(shí)施的首例，也是在福州特有富含水的碎卵礫石和殘積土層地質(zhì)下實(shí)施冷凍法成功的首例，創(chuàng)造了在平均溫度高于36℃的外部環(huán)境下圓滿完成施工任務(wù)的良好經(jīng)驗(yàn)，拉開了福州地鐵后續(xù)使用冷凍法的序幕。

(福州晚報(bào)記者　邱泉盛　通訊員　謝丹婷　文/攝)