保安全降風險,地鐵施工首試“冷凍法”
地下含水的巖土經“冷凍法”后,就會變成堅硬的“凍土”,這樣更便于鑿洞開挖。地鐵1號線南湖站—金湖廣場站盾構區間(以下簡稱“南—金區間”)首次采用了這種“冷凍法”施工,并于5月3日成功建設完成了一條地鐵聯絡通道,這在南寧地鐵建設中尚屬首次。
何為“冷凍法”施工?南—金區間為何使用該施工法?有何效果?帶著一連串問題,5月7日,記者在南寧軌道交通集團有限責任公司(以下簡稱“南寧軌道公司”)相關專家的帶領下,深入該區間建設現場探秘。
如何“凍土”——“冰箱”制凍80根管注入
昨日,我市的氣溫并不像前段時間那么悶熱,但地面溫度也超過了30℃。
上午9時許,記者從南湖站施工現場的風井入口下到地下約18米的站臺層,走進已經貫通的隧道內。因為隧道圓滑,記者走起來比較困難,工人們卻如履平地,一撥又一撥地快步從記者身邊經過。
行走約5分鐘后,記者看到了南—金區間聯絡通道施工點:施工人員都穿著長袖長褲,正忙著給應急聯絡通道澆筑混凝土;施工點的隧道墻壁上插著一根根白色管子,管子周圍用泡沫包住,用手一摸很是冰冷;深入洞壁的管線附近一看,厚厚的冰堆寒氣逼人……
“這些管子有80多根,兩臺冷凍機產生的冷鹽水就通過這些管子注入土層深處。”南寧軌道公司項目主管任攀峰介紹說,其冷凍原理和電冰箱差不多,先用氟利昂降低鹽水溫度,冷鹽水沿一根根打入土層的管道進行循環,把土層中的熱量帶出來,土層慢慢降溫直至最后被凍得硬邦邦的,就跟冰棍一樣,這時就可以鑿洞開挖了。凍結時間一般需要45到50天,最后土層溫度可降到零下28℃到零下30℃。
效果如何——增加土層強度杜絕隱患
南—金區間的聯絡通道為什么要用“冷凍法”施工?任攀峰介紹,“冷凍法”施工工藝最早出現在歐洲,在礦井施工中廣泛使用,適用于涌水、流沙淤泥等松散含水復雜地層條件的施工,其工藝就是利用冷凍機對冷凍液進行降溫,并通過循環管路輸送到需要冷凍的區域,保持溫度,使溫度向外擴散產生凍結效果。近年來,在地鐵區間聯絡通道施工中,“冷凍法”工藝被廣泛運用,該法可以增加土層的強度和穩定性,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,同時對地面環境的影響也較小。
“傳統工藝從地面打樁,把水泥灌下去,和土層結合形成混凝土塊,再鑿洞開挖。這需要有一定的壓力,如果聯絡通道埋深超過一定距離,壓力就達不到。”任攀峰告訴記者,該區間附屬的聯絡通道處于獨特的全斷面圓礫地層,該地層具有含水量高、空隙比大、自穩性差及透水性強等特點,采用常規工法開挖存在風險高、難度大的問題。因此,軌道公司積極組織各方認真研究分析,并多次邀請國內知名專家論證把關,最終確定采用“冷凍法”施工該聯絡通道。
應用前景——將在地鐵施工中逐步推廣
“地鐵有兩條隧道,一來一回,兩條隧道之間,用很多聯絡通道相互溝通,每隔一段距離就有一個聯絡通道。其作用主要是用來逃生,萬一這條地鐵隧道發生事故,乘客就可以通過聯絡通道及時逃到另一條隧道中去。”任攀峰介紹道,南—金區間聯絡通道長10.4米,是“冷凍法”在南寧地鐵實施成功的首例,標志著冷凍法這一先進工藝已被南寧地鐵建設者掌握并成功應用。
據悉,“冷凍法”施工工藝對我市處于全斷面富水圓礫層中聯絡通道的地鐵施工提供了寶貴經驗和科學依據,對南寧地鐵1、2號線及后期其他線路聯絡通道的施工提供了很好的工程實例借鑒,為今后南寧地鐵建設增加了安全保障,同時也為南寧地鐵建設探索開辟了一條新的道路,以后將會在地鐵施工中逐步推廣。
記者了解到,截至4月25日,地鐵1號線建設工程進度除朝陽廣場站主體結構施工外,其余24座車站主體結構均已封頂,并已進入附屬結構施工階段。目前全線共計完成23個出入口和25個風亭。始發盾構24臺,盾構掘進累計完成44175米,累計15個區間雙線貫通,7個區間單線貫通。正進行西鄉塘、屯里鋪軌基地建設工作,南湖鋪軌基地已建成并開始鋪軌。