“轨道交通施工时,靠近河道的标段,通常都会存在重要风险源。地下水会源源不断地产生,采用传统降水施工工艺很难切断源头,同时也存在造成地面铁路、建筑物沉降的风险。”市轨道交通建管公司第四项目中心副总工程师赵元根说,地铁施工最怕有水,因此在明挖基坑和暗挖施工作业环节中,都要先“降水”再“冻土”,排干地下水,才能降低作业面的坍塌风险。
但靠近河道的施工现场,会出现水和砂两种同样会流动、同样不稳定的因素。在通州这一段,6号线二期处于地下水丰富的细中砂地层,如果出现意外,将有可能会破坏已贯通的行车隧道结构,甚至危及年底全线开通运营的目标。
什么手法,才能让水和砂都凝固住,不在施工区域中流动?中铁六局6号线二期14标项目书记张晓磊说,项目部决定“冻”。在北京市的地铁隧道施工史上,会留下这样一条记录——6号线二期首次试验了局部采用冷冻法施工工艺。
冷冻施工?
6号线二期大黄蜂列车驶过北运河东西两站时,偶有微亮,几条“岔路”如褪色胶片上残留的光影一闪而过。“那就是应急联络通道。整条地铁线最难啃的骨头,最需要冻住流水的地方,就在这里。”赵元根说。
6号线二期中的4条联络通道,成为了冷冻工艺试点的“局部”。今年1月份,从草房到物资学院路站一段就已经悄悄试点起这个工艺。施工人员在已经挖开的站点内装上了大型冷冻机,24小时不停地运转,用输送管道将零下28摄氏度的盐水分送到十几组管道中,再输送进早就已经在洞壁内暗藏的细钢管里。
“这就像是冬季供暖的过程,热力从主管道一层层输送到每户人家,再输送回来。只不过现在的施工更像是冰箱制冷。”施工方总工程师刘俊洋说。
这样一做就是小半年。室外是从冬到夏,在6号线二期20多米深的地下,已经四季归一。几条攻坚的隧洞中,“寒冬”停留在此。埋入作业面深层的细钢管持续不断地输送冷力,从贴近钢管的位置开始,砂层中的水凝固成冰,以肉眼看不见的速度缓缓蔓延,冻住了原本并不稳定的砂层;到了88天左右,冻土达到2米厚,形成了天然的支撑结构,施工人员才开始挖凿联络通道。
“只有到这一步,当水定住了砂,才能开凿。”7个月前,正是初夏,但站在6号线二期北运河东到北运河西站之间的1号联络通道内,能看到施工现场负责人刘遍红穿着厚夹克,口中泛出白雾。
冻土的温度达到了零下10摄氏度,为了让混凝土凝固,施工人员还需要在开挖区域喷上隔温材料,通过两次升温让混凝土在5摄氏度的环境中,慢慢凝固。
一直作业的冷冻机悄悄停下,施工人员开始回收盐水。
“地铁传统施工工艺要排走地下水,确实浪费;而这样直接利用地下水,通过控制局域温度使其凝结成冰,最后原地融化,对区域水资源的保护很有效果。”据施工方粗略计算,6号线二期4条联络通道,如果采用传统降水方法,每条联络通道都需要从地面打不少于30口的降水井,每口井一小时排水3.2立方米;24小时不间断的降水过程要持续3个月,浪费的地下水就达到20万立方米左右。改用冷冻法之后,共节省了约80万立方米的地下水。如果以一个三口之家每月用十余吨水计算,这样的水量大概够100个家庭用上66年。
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