[发明专利]一种地铁暗挖车站竖井和横通道的冻结止水结构和方法

说明书

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。

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；