地铁隧道盾构进出洞冻结加固的研究

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　　摘要：城市地铁网络线的日益增加，对地铁隧道构进加固的要求也日趋严格和精细。由于地铁线路的复杂化，地铁建设环境的恶劣化，对地铁隧道构进出洞加固的需求和强度增加也日益增强。本文通过对地铁隧道构进出洞冻结加固的研究，保障了地铁构进的稳定性和构进结构的安全性，确保了整个地铁项目的经济效益和工作人员的安全，切实提高了地铁线路建造的合理性和建设效率，有利于我国铁道行业的发展和进步。
　　关键词：地铁隧道构进加固;冻结加固;合理性;建设效率
　　前言
　　随着现代城市的建设速率加快，地铁成为评判一座城市是否具有经济发展强劲动力的重要评判标准，越来越多的城市加入城市地铁建设中。地铁的出现使得人们的出行效率得到质的提升，客观上促进了城市的经济发展。但是，地铁建设的难易程度与地下结构有关，建设难易程度。不同每个城市的地下结构千姿百态，结构层次的分明导致地铁构进方法选择不同。人工冻结法是利用布置的冷冻管对土壤中的矿物质液体进行冷凝的方法，在海底隧道和地铁中有着相当的使用情况。
　　由于济南南部山区以溶岩为主，溶岩较为容易被水侵蚀。本文考虑大明湖段的地铁隧道建造，由此一般的施工方法无法保证安全性。因此以济南地铁大明湖段为例，介绍地铁隧道构进出洞冻结加固方法，提高隧道结构的稳定性。
　　一.工程概况
　　本文以工程为实例，选取济南大明湖段到历山北路段来说明此方法的优越性。该区间段以大明湖为起点，向东经过明湖东路，向北转入历山北路。东线里程2.0km，北线里程5.5km。在此区间内，建筑物密集，人员流动较大，地下断层渗水较为丰富。同时本区间段起点位于大明湖，地层土壤中水含量较高，终点结束于历山北路，位于小清河东段。隧道建设中主要出现的问题为水汽含量较多，地层渗水严重，严重威胁了隧道建设中人员、机器的安全性。
　　二.地铁隧道构进出洞冻结加固技术的分析和研究
　　对于地铁隧道的加固方法一般有地铁盾构隧道加固技术和地铁隧道构进出洞冻结加固技术等方法，相对于不同作业环境可以选择不同方法进行操作为了保障管片的洁净度和干燥度，需要对断层渗水进行清理和排除工作，在实际操作过程中需要引入大型抽水机等，会导致实际构进工作强度减小，工程缓慢，一定程度的减缓了人们的出行速度。现阶段可以采用地铁隧道构进出洞冻结技术进行断层渗水的处理工作，一般采用液氮等进行速冻降温，一方面可以加固了隧道土壤，使得地铁建设环境有了安全保障。
　　（一）对安全性进行分析
　　由于对温度场的忽略，对于不同管片材料在矿物质液体下的耐受能力，決定了地铁隧道的寿命。在通过液氮处理后，管片环外侧与盐冰面有直接接触，可能会有相应的电化学腐蚀。所以在对管片环外侧要以温度分层进行适应周围环境的基础，通过对盐水矿物质的分析，计算冻结工程中盐冰的变化曲线，来设计管片。在实际过程中，由于盐冰温度变化造成的温差对施工安全的影响可以忽略不计。
　　（二）速冻剂的选择
　　由于矿物质溶液凝固点较低，不能使用普通盐冰降温。速冻剂开始使用液化气体，包括液态氨气，液态氮气等。由于液态氨气等生产成本较高，且不具有保护气体的惰性，故选择生产成本较低且为惰性气体的氮气。由于液氮的温度一般为-196℃，远低于矿物质溶液的凝固点。由于隧道洞内需要一个稳固的环境，通过使用液氮处理后可以使隧道内渗水大范围消除，并形成稳定结构。
　　（三）对比分析
　　岩溶土质很容易遭受水的侵蚀，形成矿物质溶液。同时岩溶土质较为容易吸收和储藏水分，在地铁隧道作业过程中十分危险。由于济南南部具有较多的岩溶山地地貌，本文通过实验用等量的原状土和岩溶类岩石土壤进行分析，得到相应的结论。
　　所选用原状土和岩溶土颗粒尺寸、目相相同，试验样品制作严格要求重塑土的制作要求进行重塑，对水进行雾化，将气雾通过两组岩石。在等同时间之后计算二者含水率，作为对比，岩溶土颗粒的含水率较高。也就意味着，在冻结过程中，岩溶土颗粒更容易形成冻土结构，因此更具有稳定性和可塑性。
　　通过建立熔岩土冻土层融解模型，解决冻土层的融解导致外管片发生电化学腐蚀问题。
　　三.结语
　　综上所述，对于地下具有断层结构而且具有渗水现象的出现的话，需要通过地铁隧道构进出洞冻结加固技术进行加固工作。济南大明湖段到历山北路段含有较多含量的岩溶土，作为最佳的施工方法，该段地铁隧道冻结技术的使用就显得十分明确。对于施工过程中液氮的作用和适用范围来说，由于液氮的廉价和广泛使用性，速冻剂仍然选择液氮而不选择其他液化气体。同时加固效果相较于其他液化气体更强，可以作为地铁隧道构进出洞冻结技术的加固材料，增加了整体地铁隧道结构的合理性，提高了整体隧道的建设效率，加大隧道施工的整体性能。
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