某穿黄轨道下穿黄河, 全长404m, 此河段里程为YDK13+841—YDK14+245 (北岸河堤里程:YDK14+245) 。规划线路时, 从大桥上由下通过, 双线同边尽量绕开银滩大桥。施工时用盾构作为区间主体, 先通过北岸的通风井 (兼联络通道) 再穿越黄河, 最后到达某站。下水径流方向为西南方向, 河水补给多来自地下水。

将风井地下连续墙围护外皮沿小里程方向向外加固8m, 沿大里程方向向外加固8m, 沿垂直线路方向向外加固各3m。设备会用到φ65mm×5mPVC袖阀管、双向皮碗式止水塞和φ25mm镀锌钢管, 这时需做成分段芯管, 并应用普通硅酸盐水泥单液浆进行注浆, 也可使用普通硅酸盐水泥与水玻璃双液浆。将钻孔按照1.2m×1.2m的比例做成等边三角形。浆液的扩散范围以0.8m为半径从中心向外扩散。其中, 用双液浆材料筑孔来加固, 而加固筑孔借助单液浆, 总共604根, 双液浆97根, 单液浆507根。

如果28d无侧压抗压强度<1.0～1.2MPa, 渗透能力>1.0×10^-6cm/s, 说明不符合标准要求, 需多次补充注浆。

为确保盾构井上覆土体>1D, 必须及时停止坑内的土方开挖作业。同时, 为了保证竖井的封底效果, 可采用袖阀管自上而下加固, 使加固深度达到要求。通过检测探孔发现井内注浆301根。袖阀管注浆孔平面布置方式如图1所示。

加固导墙基底时要借助φ10cmPVC管, 按照1.2m×1.2m的间距铺开, 共322根, 将导墙加宽3.6m, 加深6m。导墙加固范围纵向如图2所示。

如果承压水在基坑内外出现约20m水位差时, 可用回灌水平衡基坑内外水土的压力, 有效降低承压水施加给基坑的压力, 避免基坑出现连续渗漏及基坑周围的地面和管线产生大幅度沉降。施工初期, 为了解承压井整体数据, 对承压井进行抽水试验, 同时YP6观测井的水位也需进行抽水试验。承压井的回灌总量约11 000m³, 其静水位约-9.2m, 基坑回水高度为基坑中框架上约2m, 回灌水填满井后不再抽送YPl-5承压井的水。

基坑西侧如果出现渗水现象会导致地面出现16cm深的沉降, 所以做好施工前的浅层注浆工作十分必要, 可以避免由于空洞导致的较大面积地面沉降, 注浆时要采取水灰比为0.6的单液浆, 填充深度保持在地下2～12m, 总注浆量保持在320m³。

除了基坑出现渗漏水, 地下墙接缝也会出现此类问题, 这时冰冻后的固体可保证渗水封闭的效果, 只需借助垂直钻孔液氮降低地下墙接缝外侧土体的温度, 将其冰冻即可。

冻结孔施工难度过大, 可先处理液氮孔周围的冻结孔, 在每个冻结管之间设置800mm空隙, 深度为36m, 共6个, 同时安置1个测温孔, T1设置在离冻结孔600mm处位置。

只有严格按照每个孔的偏斜率施工, 才能保证冻结管的平面位置与垂直度所产生的误差在20mm以内, 可采用经纬仪和灯光测量每个冻结孔的偏斜率是否均保持在1%以内且不偏斜于盾尾处。

1) 制冷环节保证冷冻体达到1 150mm的标准厚度, 液氮冷冻体以10cm/d的速度运行7d。

要想保证液氮冷冻体满足要求, 就要控制好温度和压力, 控制压力时可借助液氮储藏罐上的散热板, 控制温度时可借助每组回路中的截止阀, 如当液氮储藏罐瓶口温度为-150～-170℃时, 压力值保持在0.10～0.15MPa, 要想压力值保持在0.05～0.10MPa, 就要借助液氮储藏罐上的散热板, 同时温度控制在-50～-70℃。

为了保证各液氮管向外释放均匀, 可将液氮管两孔衔接, 并且连接管路需采用不锈钢软管材料, 要想保护保温管路, 可借助泡沫板或棉花。如果液氮突然停止供应, 可提前准备好>20 000L容积的液氮容器为冻结期间的液氮做储备。

通过计算可得出具体需要的液氮量, 计算出冻土所占地体积为504m³, 冻土所需要的液氮是500kg/m³, 即整个冻土所需要的液氮是252 000kg。要保持冻结土体的稳定状态, 以24h为1组, 每2组约需400kg/h;要维持冻结状态, 需要的液氮量为9 600kg, 将冻结时间定为10d, 所需量为96t, 即所需要的总量为348t。

2) 液氮属于无色无味的气体, 使用液氮时一定要考虑安全问题, 否则工作人员会因吸入液氮而窒息, 所以液氮的储存位置条件一定要满足通风并远离生活区。

基坑的抽水和泥沙清理工作需在液氮实际冻结7d后, 并根据-100℃时的测温孔判断冻结壁厚度是否达到设计标准。

1) 处理基坑时要分成2个阶段, 不仅要处理基坑内的回灌水, 还要处理基坑底部的泥沙和回填水泥土袋。 (1) 第1阶段抽水时要借助大功率的潜水泵, 当抽到一定的标高时需停止并检查坑内的水位, 确认水位正常后, 才能继续进行。 (2) 第2阶段借助高压水枪的冲洗将底部泥沙和水泥土袋清理到地面, 抽净坑内的剩水后, 用小挖机将水泥土袋等运到地面。

2) 通过承压降水井控制水位为了避免出现抽基坑内的回灌水而导致坑底承压水位突然上升, 可采取分阶段开启原坑内承压降水井控制水位。

基坑清理干净后进行底板钢筋绑扎和浇筑混凝土的工作。如果混凝土强度达到规定的50%, 就不能再用液氮进行冻结, 需将液氮冻结管更换为盐水冻结管, 然后再按照施工步骤继续进行结构回筑。

由于基坑出现突涌情况时会对雨水管、地表、地下墙产生影响, 所以对三者的最大沉降及位移进行实时监测, 三者分别在基坑突涌的前后24h内出现最大沉降和位移, 雨水管沉降深度达6mm, 地表沉降深度达165mm, 地下墙位移距离达1.8mm。雨水管、地表也会在以后的施工中出现单次最大距离的沉降, 分别为1.2, 2.1mm, 地下墙单次位移距离最大值是0.5mm。

打设冻结管会对已经完成混凝土垫层的基坑产生影响, 而且开挖基坑和打设冰冻加固的冻结管同时进行, 在施工中应给予足够重视。

1) 地面帷幕注浆法为保证注浆达到应有的强度及有效避免沉降变形, 可在井筒外围较松散的地面组织大面积帷幕进行钻孔注浆, 不仅避免竖向应力的施工, 还可防止井壁出现缝隙。

2) 在正确的时间进行壁间注浆因塑料软板有滑动效果, 可减少内壁受到来自外壁的束缚, 以减少井壁缝隙的出现。所以, 冻结井内外壁的材料多为塑料软板。但塑料软板不能做到密封防水, 完工后的效果较差, 平铺后表面凸凹不均, 是因为夹层注浆的时机较难把握, 且注浆效果多种多样。不仅延误工期, 还导致一些井筒反复注浆。对井壁夹层最科学的注浆施工时间应在其还未解冻之前。

3) 加强冻结井井壁封水效果冻结井井壁因混凝土受到水化热和温度等因素影响出现水平裂隙。所以, 要避免井壁出现水平缝隙, 且封水质量高, 就要提高内井壁混凝土的强度、厚度, 还要提升施工工艺水平。

已经完工的风井结构顺利通过检验, 检验报告显示底板没有渗漏水现象, 但井壁侧墙仍有一些湿迹, 并且沉降也保持在规定范围之内, 说明该漏水处理有效, 值得参考。