CN107524459A - 一种地铁暗挖车站竖井和横通道的冻结止水结构和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地铁暗挖车站竖井和横通道的冻结止水结构和方法，所述冻结止水结构包括：竖井帷幕冻结管、站内帷幕冻结管和横通道帷幕冻结管，所述竖井帷幕冻结管布置在竖井的井口锁口处，所述横通道帷幕冻结管在横通道导洞内与所述站内帷幕冻结管相交。
Description
技术领域
本发明涉及地层挖掘止水技术领域，特别是涉及地铁暗挖车站竖井和横通道的冻结止水结构和方法。
背景技术
城市地下空间的开发和利用已经成为人类扩大生存空间的重要手段和发展趋势，地铁工程首当其冲，成为城市地下空间开发利用的排头兵。以北京为例，现已开通18条地铁运营线路(17条地铁线路和1条机场轨道)，总里程达到527公里。根据北京市交通委规划，至2020年，北京地铁总运营线路将增加至30条，里程增加至1050公里，届时地铁将分担55％以上的公共交通出行量，中心城区轨道站点750米半径覆盖率达到90％。随着地铁工程如果如荼的开工建设，地铁车站埋深逐渐增大，地层逐渐由浅部粉土、粘土逐渐转变为深部的砂土、砂卵石地层，地下水由上部滞水、潜水逐渐转变为层间水、承压水，地层性质和地下水环境的变化必然给施工带来新的工程问题。其中，地下水的防治就是首先需要解决的问题。一般埋深较浅的车站多抽水降水法、帷幕+局部注浆降水法，地下连续墙+抽水降水法等方法，但这些方法在浅部、含水量小、渗透性小的地层能取得较好的效果，但在高富水、高渗透性的砂卵石地层，常规的降水方法在经济效益和可行性方面将大大折扣，甚至无法使用。
冻结法作为最有效的地层止水方法，广泛应用于煤矿工程，自1880年，冻结法在德国问世以来，已经有100多年的应用历史，我国1955年引进冻结法施工，并成功应用于700多座矿井工程，已经取得了丰富的工程经验，但冻结法在城市地下工程中应用较少，以长三角和珠三角地区粉质粘土、淤泥质粘土地层的地铁联络通道为主，但这些冻结工程冻土体量较小、冻结范围小、冻结工期短，而城市地下空间开发常见的建筑基坑、地铁车站等大型工程采用冻结止水技术的工程案例却鲜有报道。
因此，冻结法在技术上应用于大型地下空间开挖止水领域是切实可行的，但应根据不同的工程类别、地质条件、地下水赋存环境等差异性优化冻结结构与工程结构的布置方式、施工工序等细节。
因此希望有一种地铁暗挖车站竖井和横通道冻结止水结构和方法，能够适用于高富水和高渗透砂卵石地层的止水支护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地铁暗挖车站竖井和横通道冻结止水结构和方法来克服现有技术中存在的上述问题。
为实现上述目的，本发明提供一种地铁暗挖车站竖井和横通道冻结止水结构，所述地铁暗挖车站竖井和横通道的冻结止水结构包括：竖井帷幕冻结管、站内帷幕冻结管和横通道帷幕冻结管，所述竖井帷幕冻结管布置在竖井的井口锁口处，所述横通道帷幕冻结管在横通道导洞内与所述站内帷幕冻结管相交。
优选地，所述横通道导洞的直墙外扩1.5m，以确保冻结管钻机正常施工。
本发明还提供一种地铁暗挖车站竖井和横通道的冻结止水方法，所述冻结止水方法包括以下步骤：
(1)地铁竖井开挖至井口锁口处，将进液管、回液管与隔板连接并插入冻结管局部冻结位置，隔板上方填充聚氨酯保温材料，并在聚氨酯保温材料上方覆盖盖板，以完成单根冻结器的连接工作，重复以上步骤，直至竖井周边帷幕冻结器全部施工完毕；
(2)竖井继续向下开挖至临时封底，横通道导洞开挖，保持原有直墙半圆拱结构形式，降低直墙高度，使得导洞两侧向外各扩1.5m，待导洞初衬施工完成，根据横通道内冻结设计要求施工组装冻结器，完成横通道内帷幕冻结器的施工；
(3)使用PBA施工工法施工车站主体内部结构，当施工作业面达到地下水位以上0.5m处，停止施工，进行底板冻结器的安装工作；
(4)根据步骤(1)施工底板冻结器；
(5)待步骤(4)安装完成后，将冻结器的进液管连接，形成配液管，配液管与制冷站连接，集液管一端连接冻结器的回液管，另一端连接制冷站，形成回路，检查管路连接，确认无误后，开启制冷站；
(6)在确保制冷系统正常运行的前提下，启动所有制冷机组，使低温CaCl2溶液在冻结器内循环，进入积极冻结期，通过测定预先埋置的测温管和水文管数据，确定冻结壁的温度和厚度，当冻结壁达到设计厚度时，降低制冷机工作效率，进入维护冻结期，地下工程可正常进行施工作业，施工过程中应保护冻结系统不被损坏，直至地下工程完工；
(7)待地下构筑物施工完成后，可自然解冻，也可人工快速解冻，恢复地下水流速后，回收冻结器，冻结孔进行人工回填，完成整个地下工程施工作业。
本发明提供了一种地铁暗挖车站竖井和横通道冻结止水结构和方法，能够适用于高富水和高渗透砂卵石地层的止水支护。
附图说明
图1是地铁暗挖车站竖井和横通道冻结结构布置平面示意图。
图2是竖井冻结结构剖面示意图。
图3是横通道冻结结构横剖面示意图。
图4是地铁暗挖车站竖井及横通道冻结结构剖面示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明一宽泛实施例中，一种地铁暗挖车站竖井和横通道冻结止水结构，所述地铁暗挖车站竖井和横通道的冻结止水结构包括：竖井帷幕冻结管、站内帷幕冻结管和横通道帷幕冻结管，所述竖井帷幕冻结管布置在竖井的井口锁口处，所述横通道帷幕冻结管在横通道导洞内与所述站内帷幕冻结管相交。
如图1－4所示，地铁暗挖车站竖井和横通道的冻结止水结构包括：竖井帷幕冻结管1、站内帷幕冻结管3和横通道帷幕冻结管4，所述竖井帷幕冻结管1布置在竖井的井口锁口处，所述竖井帷幕冻结管1形成竖直冻结壁，防止地下水从侧壁涌入开挖区域，所述横通道帷幕冻结管在横通道导洞内与所述站内帷幕冻结管相交，为了方便冻结管施工、检修及设备和开挖土体的运输，横通道导洞直墙外扩一定距离(约1.5m左右)，确保冻结管钻机正常施工，采用局部冻结技术，使得地下水位以下区域为冻结区域，地下水位以上区域为非冻结区域。
底板冻结管2形成水平底板，防止地下水从底部涌入开挖区域，此类冻结管布置地下水位以下，采用局部冻结技术，底板以下土体冻结成设计厚度，底板以上土体不冻结，节约成本和工期。
本发明还提供一种地铁暗挖车站竖井和横通道的冻结止水方法，所述冻结止水方法包括以下步骤：
(1)地铁竖井开挖至井口锁口处，将进液管、回液管与隔板连接并插入冻结管局部冻结位置，隔板上方填充聚氨酯保温材料，并在聚氨酯保温材料上方覆盖盖板，以完成单根冻结器的连接工作，重复以上步骤，直至竖井周边帷幕冻结器全部施工完毕；
(2)竖井继续向下开挖至临时封底，横通道导洞开挖，保持原有直墙半圆拱结构形式，降低直墙高度，使得导洞两侧向外各扩1.5m，待导洞初衬施工完成，根据横通道内冻结设计要求施工组装冻结器，完成横通道内帷幕冻结器的施工；
(3)使用PBA施工工法施工车站主体内部结构，当施工作业面达到地下水位以上0.5m处，停止施工，进行底板冻结器的安装工作；
(4)根据步骤(1)施工底板冻结器；
(5)待步骤(4)安装完成后，将冻结器的进液管连接，形成配液管，配液管与制冷站连接，集液管一端连接冻结器的回液管，另一端连接制冷站，形成回路，检查管路连接，确认无误后，开启制冷站；
(6)在确保制冷系统正常运行的前提下，启动所有制冷机组，使低温CaCl2溶液在冻结器内循环，进入积极冻结期，通过测定预先埋置的测温管和水文管数据，确定冻结壁的温度和厚度，当冻结壁达到设计厚度时，降低制冷机工作效率，进入维护冻结期，地下工程可正常进行施工作业，施工过程中应保护冻结系统不被损坏，直至地下工程完工；
(7)待地下构筑物施工完成后，可自然解冻，也可人工快速解冻，恢复地下水流速后，回收冻结器，冻结孔进行人工回填，完成整个地下工程施工作业。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (3)
1.一种地铁暗挖车站竖井和横通道的冻结止水结构，其特征在于，包括：竖井帷幕冻结管、站内帷幕冻结管和横通道帷幕冻结管，所述竖井帷幕冻结管布置在竖井的井口锁口处，所述横通道帷幕冻结管在横通道导洞内与所述站内帷幕冻结管相交。
2.如权利要求1所述的地铁暗挖车站竖井和横通道的冻结止水结构，其特征在于，所述横通道导洞的直墙外扩1.5m，以确保冻结管钻机正常施工。
3.一种地铁暗挖车站竖井和横通道的冻结止水方法，其特征在于，所述冻结止水方法包括以下步骤：
(1)地铁竖井开挖至井口锁口处，将进液管、回液管与隔板连接并插入冻结管局部冻结位置，隔板上方填充聚氨酯保温材料，并在聚氨酯保温材料上方覆盖盖板，以完成单根冻结器的连接工作，重复以上步骤，直至竖井周边帷幕冻结器全部施工完毕；
(2)竖井继续向下开挖至临时封底，横通道导洞开挖，保持原有直墙半圆拱结构形式，降低直墙高度，使得导洞两侧向外各扩1.5m，待导洞初衬施工完成，根据横通道内冻结设计要求施工组装冻结器，完成横通道内帷幕冻结器的施工；
(3)使用PBA施工工法施工车站主体内部结构，当施工作业面达到地下水位以上0.5m处，停止施工，进行底板冻结器的安装工作；
(4)根据步骤(1)施工底板冻结器；
(5)待步骤(4)安装完成后，将冻结器的进液管连接，形成配液管，配液管与制冷站连接，集液管一端连接冻结器的回液管，另一端连接制冷站，形成回路，检查管路连接，确认无误后，开启制冷站；
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