每个人都熟悉家里冰箱的制冷。然而,你听说过用冰箱的原理把土壤冻成“冰块”,然后在冻土上打洞吗?这种“冻结法”技术首次应用于我市地铁二号线一期工程联络通道的施工中。这种新技术既能保证施工安全,又能避免传统降水施工造成的地下水浪费,避免涌水涌砂的风险,减少施工过程中的扬尘。昨天,记者来到中铁十七局太原地铁二号线02标段项目部,感受这项新技术的神奇。

太原市地铁施工用上“冷冻法”

这个沟通渠道很有用

中铁十七局太原地铁二号线02段连续穿越两个盾构区间,正在修建两条联络通道。正是这两个沟通渠道采用了这种新的“冷冻法”。

沟通渠道是什么?该标段的项目秘书侯德彪表示,根据消防要求,地铁隧道长度每超过600米,就要建立一条通信通道。02标段有两个盾构区间,即华章街-通达街和通达街-康宁街。隧道长度在1千米至1.2千米之间,因此每段都有一条连接通道,位于两条盾构隧道的中点。

太原市地铁施工用上“冷冻法”

他说,沟通渠道的主要功能是横向逃生通道。当隧道有起火或坍塌的危险时,乘客可以通过通讯通道逃生,并疏散到隔壁隧道。

此外,长度超过600米的隧道一般将设计成两端高、中间低的“V”形,而不是大家想象的直线。本设计主要基于绿色节能运行的理念。地铁列车通过重力从出口加速下坡,从入口减速上坡。V形坡地铁隧道内的明水将汇集在隧道中部的最低点,需要用水泵抽排。为了节约工程成本,通信通道和废水泵房一般都建在一起,以便于抽水和排水。

太原市地铁施工用上“冷冻法”

冻土变成“冰块”

该标段工程总工程师唐表示,目前常用的联络通道施工方法有管棚法、水泥土垂直加固法和水平冻结加固法,前两种方法主要适用于无水地层或自稳性好的地层。太原地层的富水特征相当于冻结法的化弊为利。

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何说,这种冻结法在南方城市得到了广泛的应用,主要是因为它具有以下优点:冻结法施工的冻土帷幕强度高,土体强度可达8mpa以上,抗倒塌能力强。它具有施工安全性高、抗渗性好的优点,特别适用于水资源丰富、稳定性差的太原市。此外,冻结法不占用地面,可在单侧隧道内施工,占用空间小,布置灵活。避免道路封闭和地面建筑拆除,减少环境污染,不影响城市的正常生活和生产活动。

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另外,该技术用于施工时,仅在短时间内改变地层温度,不改变地层化学成分,对地层无污染,特别是不污染易扩散的地下水,是一种环保的施工方法。

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据唐介绍,通达街至康宁街段地下水丰富,多为细淤泥质土。从华章街到通达街,地下也富含水,多为粉砂和粉土。上述土质意味着土壤颗粒小,施工过程中容易产生流沙。基于以上综合考虑,项目部在这两个区间的联络通道施工中采用了“冻结法”。简而言之,人工制冷技术被用来冻结地层中的水,也就是说,土壤被冻结成坚硬的“冰块”,以增加其强度和稳定性。这样,就相当于把软土变成一个“保护壳”,在中间挖洞。

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至少40天的“冻结期”

“通讯通道位于地下20米处,日平均土壤温度约为20℃。冻结后,土壤平均温度可降至-10℃以下,形成2米厚的冻土帷幕,切断外部水土联系。这样,帷幕的中间部分就可以用“采矿法”挖掘出来。”根据唐的说法,这和用冰箱快速冷冻食物的原理是一样的,但是冷冻的时间更长,土壤层需要至少40天才能慢慢冷却下来,然后才能降到理想的温度。

太原市地铁施工用上“冷冻法”

“在冻结之前,应该在地下土层上开很多冻结孔,然后铺设冻结管。此时,有必要使用冷冻机。”他说冰箱相当于一个“大冰箱”,其工作原理与冰箱相似。首先,土壤的热量通过低温工业盐水的循环输出,然后用氟利昂降低盐水的温度,最后通过清水的循环散热。在这个过程中,随着工业盐水的温度逐渐降低,土壤热量不断被带进来,土壤层的温度越来越低,变得越来越硬。当工业盐水温度达到-28℃以下,平均温度在-10℃以下的冻土帷幕厚度达到标准时,即可开洞。

太原市地铁施工用上“冷冻法”

记者沿着地下隧道走到一个连接通道的施工现场,挖掘出来的洞穴很冷。墙壁变成巨大的“冰块”,地铁工作人员手持冲击钻“切冰”。据悉,在开挖过程中,“大冰箱”将保持冷却,直到开挖最终完成,钢筋混凝土结构施工完成,土层才会解冻。

太原市地铁施工用上“冷冻法”

唐表示,这种冻结施工技术应用广泛,安全可靠,污染小,根本不需要抽取和排放地下水,也在一定程度上减少了地下水资源的浪费。这一过程在我市地铁联络通道建设中尚属首次。我们的记者李涛

太原市地铁施工用上“冷冻法”

编者:于涛

标题:太原市地铁施工用上“冷冻法”

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