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浅覆土条件下地铁出入口冻结法暗挖施工技术

文档作者：付财，韩圣铭，韩玉福文档来源：北京中煤矿山工程有限公司		点击数：	更新时间： 2025年05月08日
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2014年4月上
第43卷第7期
施工技术
CONSTRUCTl0N TECHNOLOGY 91
DOI：10．7672／s舀s201407009l
浅覆土条件下地铁出入口冻结法暗挖施工技术木
付财，韩圣铭，韩玉福
(北京中煤矿山工程有限公司，北京100013)
[摘要]通过工程实例，介绍了在地面交通繁忙、地下市政管线众多、周边环境复杂的情况下，利用冻结法对上海某
地铁出入口进行地基加固，然后采用暗挖法进行施工的全过程。从冻结孔施工、积极冻结、冻胀控制措施、地层融
沉注浆等方面对冻结法施工进行了详细介绍。
[关键词]地铁车站；冻结法；暗挖法；施工技术
[中图分类号]u231．4 [文献标识码]A [文章编号]l002-8498(2014)07-009l加3
Mining Method with Freezing Method Used in Subway Passageway
Under Shallow CoVering Condition
Fu Cai，Han Shengming，Han Yufu
(占e彬昭傩iM Co口Z^fi肥E昭inee^ng Co．，nd．，Be彬增100叭3，C妇m)
Abstract：Based on the engineering practice， this paper mainly introduced the construction process of
fbundation strengthening in the subway exit and entrance under complicated conditions in Shanghai． The
freezing method was introduced in detail from freezing hole construction， active freezing，f而st heaVing
control measures and stratum thaw settlement grouting．
Key words：subway stations；freezing method；mining metIlod；construction
随着我国国民经济的增长，城市建设的不断发
展，城市交通拥堵的问题日益严重，人们对城市公
共交通发展的需求和要求不断加大，城市轨道交通
发展迅速。在城市地铁施工中采用明挖的方法，严
重干扰了地面交通，并破坏环境。浅埋暗挖法是一
种在离地面很近的地方施行各种地下结构暗挖施
工的方法，对地面交通影响较小¨’31。但因施工中
场地环境、地下管线错综复杂，如何在有效加固地
层的基础上，防止施工过程中土方坍塌并有效控制
地表和管线沉降，是暗挖工程施工中经常遇到的难
题之一‘4别。
本文通过工程实例，详细介绍了在地面交通繁
忙、地下市政管线众多、周边环境复杂的情况下，利
用冻结法对上海某地铁出入口进行地基加固、然后
采用暗挖法进行施工的全过程。
1 工程概况
上海某地铁出人口位于交通繁忙的金沙江路
上，由于地铁车站施工原因，出人口所处路段为单
·中国煤炭科工集团有限公司科技创新基金项目(2012Ms024)
[作者简介】付财，硕士研究生，助理工程师，E—mail：fucaigzyxi@
163．com
[收稿日期】2013．08．2l
向两车道，车流量大。出人口顶板覆土较浅，仅为
6．4m，管线众多，主要有西300mm上水管，
咖500mm煤气管道，咖800mm雨污水管道以及7孔
高压电缆等。综合考虑交通影响、管线安全、施工
安全及施工工期等因素，决定采用冻结法进行
施工。
出人口所处地层为②。砂质粉土、②¨灰色砂质
粉土、④淤泥质黏土及⑤¨黏土层，出入口土层及管
线位置如图1所示。
图1 土层及管线位置示意
Fig．1 S0il and pipeline positiOn
万方数据
92 施工技术第43卷
2 工程难点
1)土层条件差根据地质资料，灰色砂质粉
土具有高含水量、高压缩性、高灵敏度、低强度的
特性，在钻孔和开挖施工时易造成坍孔等不良
现象。
2)周边环境复杂出入口位于上海市交通繁
忙的主干道，人、车流量大。出人口顶板覆土较浅，
仅为6．4m。出入口结构顶部覆土内管线众多，包含
上水、煤气、雨水、电力等重要市政管线，且距离本
出入口东侧9m位置为6层居民楼，一旦发生管线
破损或地面沉降过大造成楼层沉降，将会造成严重
的社会影响。
3)施工断面大出人口结构净尺寸为宽5．7m、
高2．55m，实际暗挖尺寸为宽7．5m、正常段高
4．8m、入口段高6．155m。开挖断面最大面积为
46m2，开挖施工不当极易引起塌方、冒顶等严重
后果。
4)冻胀融沉控制无有效施工经验可循本工
程开挖断面大，开挖长度较长，冻土体量大，结构面
顶部距离重要市政管线较近，冻胀融沉控制较为
困难。
如何减小冻结施工过程中冻胀对管线及地面
的影响，以及解决好暗挖施工过程中初期支护与二
次衬砌形成过程中受力体系转换及力的平衡，防止
结构变形及失稳破坏，避免出现地面过量沉降和坍
塌是本工程的重点。
3冻结设计
针对本工程的工程特点及施工控制要求，冻结
设计如图2，3所示。
泄压
泄压
解冻
图2工作井侧冻结孔布置
Fig．2 Freezing hoIes Iayout beside the wOrkiⅡg weU
主要冻结参数如下：冻结壁设计有效厚度
1．8m，冻结壁设计平均温度≤一10℃，积极冻结时
间40d，冻结孔91个，卸压孑L 37个，解冻孔10个，
测温孔19个。
螺鼎
F=甲簧譬i}；凇平’D。倾．-透孔
终孔位开孔位
．-解冻孔(Fp水平，Fx倾斜)
·泄压孔(xp水平，融倾斜)
·F干测温孔(Cp水平，cx倾斜)
终孔位开孔位
图3车站侧冻结孔布置
Fig．3 Freezing hOles Iayout beside the station
4冻结法施工
4．1施工工艺流程
施工准备-+冻结孔钻进_冻结管路连接_÷积
极冻结一冻结效果分析_+凿除工作井侧连续墙一
探孔检验一开挖施工一构筑施工一融沉注浆。
4．2冻结孑L施工
采用A0x-300Y-25型开孔钻机进行地下连续
墙开孔工作，利用H190型夯管锤进行夯管成孔，利
用经纬仪灯光测斜法进行冻结孔测斜工作。
冻结管选用咖89mm×8mm低碳无缝钢管，采用
内节箍对焊连接，供液管采用舭8mm×4．5mm焊接
钢管，卸压孔选用西108mm×8mm及西89mm×8mm
低碳无缝钢管，采取内接箍对焊连接。卸压孔采用
花管形式，管端部安装单向阀。测温管选用
咖89mm×8mm低碳无缝钢管。冻结孔施工完毕进
行管路打压试漏，试压合格后进行安装工作。
盐水干管和集、配液管均选用西159mm×5mm
焊接钢管，集、配液管与羊角连接选用1．5inch
(1inch=2．54cm)高压胶管。盐水干管每50m安装
1个控制阀门，阀门和干管之间用软接头连接。冷
却水管用西133mm×4mm焊接钢管。
4．3积极冻结
冻结管路安装完毕后，进行设备调试及试运
转，试运转正常后转入正式冻结。积极冻结7d，盐
水温度降至一18℃；积极冻结15d，盐水温度降至
一25℃。
4．4冻胀控制措施
出入口所处位置上部填土和②。灰色砂质粉土
万方数据
付财等：浅覆土条件下地铁出入口冻结法暗挖施i：技术
透水性高，含水量较丰富，采用冻结法施工极易产
生较大冻胀区，加之出入口上部覆土较浅，冻胀效
应更为显著。由于施工区域环境复杂，地面交通繁
忙，出入口顶板上方土层内有许多重要市政管线，
施工过程中采用了大量措施，以减轻冻胀对地面及
管线的影响。
在出入口地面主要管线的下部设置温控区域，
包含卸压孔、解冻孔、测温孔，孔位布置如图4所示。
滩篓正要硼蛩v薹。。：譬j1巴。。—。一。。一。。一。上一泄压脚孔篱x?x写l～’6，。7 解避冻压孔婺F蚤j卜pj整3扣重“重4巨一t“受1奠。!一邈“堕。郾一面。目。!萤一唾—甜藩一藻{芤⋯己⋯p’8j。14
叶一十一卸R一一一一一一■芏一一冻结
{}-·j’看蛀画简函蠢茹痞菡蕞蟊蔷盍姜： ’
l嘶I斯12DpIID—OD曲啪A口珥”瑰正咐呻啦即l』J埘
图4温控区孔位布置
Fig．4 Layout of hol船in tempemtIlre cont∞l area
通过对测温孔的观测，一旦测温孔温度降至
0℃以下，通过解冻孔进行人工强制解冻，有效控制
冻土发展半径，确保卸压孔周边土体不被冻结，保
证卸压孔有效性。
根据地面沉降监测，如地面出现持续隆起趋势
时，立刻打开卸压孔阀门，使用清水冲洗卸压孔。
卸压时，要利用电子自动采集系统实时采集地面变
形情况，避免单次卸压后，地面沉降过大。
4．5开挖施工
积极冻结46d，通过测温孔温度数据分析，冻结
效果达到设计要求。破除工作井侧混凝土地下连
续墙，进行试挖。试挖尺寸为400mm×400mm，挖
深500mm后，开挖区域内土体干燥，可见零星霜迹，
温度计测温值为一0．5℃，经分析具备正式开挖
条件。
开挖施工时，由于开挖断面较大，且出入口上
方道路为繁忙的交通要道，开挖不当易引起塌方，
采用分块分区域开挖可降低风险。根据本工程的
特点，将通道分为6块区域进行开挖，开挖分区如图
5所示。先进行I区‘的开挖及初期支护，开挖进尺
达3m后进行III区的开挖及初期支护。开挖步距
控制在0．5m，并及时安装钢支架、木背板等。I区
及III区开挖至对侧地下连续墙后，进行II区的开
挖及初期支护工作，开挖进尺达3m后进行IV区的
开挖及初期支护。通道挖通后对顶部和侧墙喷射
C20素混凝土，以提高初期支护强度。
开挖下层通道时，临时钢支架要与上层通道钢
支架连接牢固，支架拼装采用摩擦型高强螺栓，上
下层支架连接采用中厚钢托板焊接连接，临时钢支
架形式如图6所示。
-------------------|-----------------J------------·-·-----一
a分区
3．300 F
《
l 工作井
《瀛i臻士《；i墓薹l地下连续培∽|i_；‘⋯斟嚼鞠糍：地rj王缨增
b开挖示意
图5通道开挖示意
Fig．5 Passage excaVation
图6临时钢支架结构形式
Fig．6 Stmctun of temporary steeI support
左右侧通道完全挖通并完成初期支护后，对侧
墙进行喷射c20素混凝土，最后进行V区和Ⅵ区的
开挖及初期支护工作。
4．6构筑施工
开挖施工完成后，进行防水施工。由于地铁工
程对防水等级要求很高，按设计要求，采用技术上
比较成熟的无钉孔铺设防水板的施工工艺。采用
PVC防水板进行全包防水处理，缓冲层采用土
工布。
防水施工完成后进行钢筋绑扎，钢筋绑扎完成
后安装模板并浇筑混凝土。出人口结构底板采用
C40，P8商品混凝土。考虑到出入口的防水等级要
求，结构侧墙及顶板采用C40自密实混凝土，以保
证结构密实性。
4．7地层融沉注浆
结构施工完成后进行了3个月的融沉补偿注浆
工作，注浆浆液以水泥-水玻璃双液浆为主，遵循多
点、少量、多次、均匀的原则，注浆范围为整个冻结
区域。
5 结语
施工期间管线最大隆起量为上水管线
11．4mm，最大沉降量为信息管线一8．5mm；地表深
(下转第117页)
雌
万方数据
2014 No．7 赵雪云：徕卡GNss在高层建筑施工测量中的应用117
表5高程数据对比
Table 5 Compa—son Of eleVa60n data
6垂直度计算及标高控制
高层建筑每层施工轴线点的正确引投与传递
是保证建筑物的竖向垂直度及其几何尺寸的关键。
若施工轴线点位含有较大误差，会直接造成高层建
筑物各部位产生较大的施工误差，由此导致高层建
筑的强度和稳定性降低∞1。
以本工程29号楼为例，根据文献[6]，每次观
测后，可计算各次观测相对于首次观测(±O．000)
时的垂直度，垂直度计算部分结果如表6所示。
表6垂直度计算结果
T曲le 6 C址cuh廿oⅡr嚣u№of ver岵cality
建筑标高的控制部分结果如表7所示。
表7标高控制结果
Table 7 Cmcula廿on瑚ulb of eleva60n controI
注：表中实测标高为施工层面上各基准传递点的大地高平均值
由表6，7可见，垂直度计算结果和标高控制结
果满足《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—
2010要求。
7结语
轴线、标高、垂直度类似于建筑物的经络。对
高层建筑来说¨1，常规方法在高层建筑基准传递中
各有利弊，对环境条件也有特定要求，并且随着建
筑总高度的升高，误差累积会加大，高精度垂直度
控制的难度越来越大。而GNSS定位技术作为～种
全新的测量手段，在工程控制测量中已得到普遍应
用，其技术的先进性、优越性已为广大测量工作者
所认同。
本文通过在某工程中运用徕卡Viva GSl5
GNSS接收机对高层建筑进行平面和高程基准传
递，同时在部分楼层使用常规方法进行施测，并及
时对两种方法观测数据进行对比分析，最后对垂直
度和高程控制进行了计算，结果吻合性较好，也很
好地满足了该工程项目的设计限差要求。
实践表明，GNSS系统经典静态相对定位法可
以满足高层建筑施工基准传递的需要，并且无需预
留楼层间基准传递通视孔，大大提高工作效率，同
时由于其控制基点的位置可设置在施工区外围，各
层基准值统一由地面控制点传递，可有效避免因分
阶段进行基准传递而引起的误差积累。随着建筑
总高度的不断增高，GNss定位的高精度、快速度、
工作方式灵活等优势会越来越明显。
参考文献：
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(上接第93页)
沉点垂直位移累计最大隆起量为10．1 mm，最大沉降
量为一12．4mm。冻胀融沉控制效果较为理想。
本地铁出入口暗挖段是在复杂环境条件下修
建的出人口，经监测，地表及结构沉降均满足安全
性要求。在工程施工中，在保证地面交通不中断且
管线保持正常使用的前提下，成功地运用冻结法，
修建了地铁出入口，为城市地下结构施工积累了成
功经验。
参考文献：
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