图为在地铁6号线二期工地,一位工人正在用冷冻法施工。
北京地铁6号线二期共设8个应急联络通道,有一半采用冷冻施工法。
冻砂成岩撑起暗挖隧洞
地铁双向隧道每隔600米左右,就需要设置一个联络通道。但是联络通道施工风险较大,尤其在6号线二期地下水丰富的细中砂地层,一旦联络通道涌水坍塌,将破坏已贯通的行车隧道结构并危及年底全线开通运营的目标。
玉带河站以东的1号联络通道,更是6号线二期的重要风险源。这条暗挖隧洞,长约7米,宽不过2.5米,却地处北运河和京哈铁路夹角处的敏感地带。
虽然是在20多米的地下开挖,但距离北运河40米,距离京哈铁路只有24米,地下水源源不断,传统降水施工不仅效果很难保证,还容易造成地面沉降影响京哈铁路的运营安全。施工部门为确保安全决定尝试冷冻施工的新方法。
正在装修的玉带河站,管道密布的大型冷冻机24小时运转,将-28℃至-30℃的盐水输送到地下隧洞。
在这条联络通道开挖土体的周围埋一圈细钢管,低温盐水在双层钢管内循环流动,将砂层中的热量带走,地下水和流沙慢慢冻结得跟岩石一样坚硬。含水砂层从冷冻管周围开始结冰,一天只能冷冻三四毫米。待88天后,形成了2米厚的冻土墙才能开始联络通道的开掘。
但冷冻的土层也给暗挖施工带来了新麻烦。挖掘速度仅为常规暗挖隧洞的四分之一。
保护地下水资源
冷冻法确保暗挖隧洞施工安全的同时,保护地下水资源的环保效益也非常突出。据粗略估算,6号线二期4条联络通道的暗挖施工,共节省了约80万立方米的地下水。
仅仅两条联络通道,每天为冷冻支付的电费就高达1.5万元,加上其他设备和物资成本,两条总长16米的暗挖隧洞,冷冻施工成本高达1200万元,比常规降水施工工法高出七成多。冷冻施工成本高,因此只能局部应用。若地下车站的开掘作业面太大,还是主要借助传统降水方法。
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