摘要：地铁的安全稳定规划设计非常重要。作为地铁总体设计规划的重要组成部分，上下行隧道间的联络通道的设计安全也受到越来越多的重视。针对地铁建设过程中容易受到周围地质条件限制的问题，现在普遍采用冻结加固融沉注浆技术，这是一种非常有效的方法，在我国的很多地区地铁联络隧道建设中都取得了成功。这里我们对该项技术的施工原理和施工流程进行了简单的介绍和分析。
关键词：地铁；联络通道；冻结加固；融沉注浆
Abstract: the safety and stability of the planning and design of metro is very important. As the overall design is an important part of the planning, has the contact between the channel tunnel design safety is more and more attention. According to the subway construction process vulnerable to geological conditions of the restrictions around, now widespread use of the frozen reinforcement thaw grouting technology, this is a very effective method, in our country in many parts of the subway tunnel construction in contact the success. Here we of the technology of construction principle and construction process are briefly introduced and analyzed.
Key words: the subway; Contact channel; Frozen reinforcement; Thaw grouting
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号
一、前言
随着我国城市地铁建设速度的加快，地铁的安全稳定规划设计就显得尤为重要。上下行隧道间的联络通道作为地铁总体设计规划的重要组成部分，也受到越来越多的重视。地铁建设过程中的联络通道施工，要考虑多方面的因素，例如自身地质结构影响、地面建筑物安全以及主隧道的安全稳定等，任何一个方面的疏忽都有可能造成难以挽回的巨大损失。现在比较普遍的一个突出问题就是周围地质条件的影响，因为地铁的特定功能限制，使它不能像其他隧道系统一样随意选择施工地点，联络通道的施工地点要根据地面交通的需要来确定。而一旦遇到地层透水性强或者承载力较低的软土层结构时，就必须采取应对措施加固工程地段土体，这样才能保证施工以及周围环境的安全。
对于上述问题的处理，我们一般采取冻结加固融沉注浆技术，这是一种非常有效的方法，在我国的很多地区地铁联络隧道建设中都取得了成功。这里我们对该项技术进行简单的介绍和分析。
二、地铁联络通道冻结加固融沉注浆工艺的基本原理
（一）冻土融沉简介
冻土融沉是冻结工程中一个很重要的问题。冻土融化后会引起地层的沉降，一方面，冻土融化后会因为冰变成水后体积减小而引起土体的沉降，另一方面，还会因为融化区受到一定压力后融土排水固结，造成土层压密沉降。因为融化沉降引起的沉降量和压力无关，所以用融沉系数来描述，而压密沉降的沉降量和正压力成正比，因此一般使用压缩系数来描述。因为土体融沉的过程过于复杂，一般使用融沉系数将土质分成五类。
（二）融沉注浆的基本原理
在隧道结构中，冻土融化后会造成周围形成很多空隙。而且，土体融沉和固结都会在结构的侧面形成负摩擦力，这会造成地下结构的不稳定。
融沉注浆主要就是在冻土融化以后进行及时的充填。冰在化成水后体积会一定程度的缩小，浆液则对土体进行适当挤压。浆液被注入到融土孔隙中后，取代其中的水和空气，并使土颗粒胶结，从而增强了融土强度和抗渗力。
融沉注浆属于地层表面的浅部注浆方式，在注浆进行之前，要首先考虑融土的介质能否进行浆液注入和浆液注入过程中的流动性变化。根据一般的岩土介质可注性理论，融土可注性取决于土体冻结时的体积含冰量和融土的塑性变形等因素。
三、地铁联络通道冻结加固融沉注浆施工过程
（一）融沉注浆的基本材料
融沉注浆的基本材料主要分为粒状和化学浆材。粒状浆材主要包括：纯水泥浆、粘土水泥浆和水泥砂浆。在主要的施工过程中主要采用纯水泥浆。因为虽然水泥浆材的结石强度比较高，而且造价低廉、操作简单，但是普通水泥的颗粒较大，无法注入直径较大的孔隙和裂缝当中。
（二）融沉注浆的基本流程
根据多年的经验分析，融沉注浆主要是对冻土的融化空隙进行填充，并挤压融土，从而产生劈裂的过程。
1、对冻土的融化空隙进行填充
首先对冻土的加固体进行强制解冻，此时由于冰变成水后体积变小，解冻孔周围会产生很多较大的孔洞。融沉注浆首先要对这些孔洞进行填充，这个阶段的注浆压力一般较小，而吃浆量则取决于冻土中的含冰量，含冰量计算表达式为：
其中：为冻土容重(kg/m3)；为冰的比重，(kg/m3)；为冻土总含水量；为未冻含水量。
2、浆体压密
富冰冻土如粘土等地质结构在冰融化后会转变成稀释体，稀释体孔隙率较大，无法承受较大负荷，渗透性较差。此时，需要进行融沉注浆过程中的压密阶段。因为融土承载力较低，在地层的底部注浆会逐渐变成持力层。在此过程当中，我们要假设浆体的周围融土只可能发生径向的弹塑性变形过程，这样就可以按照传统岩土力学以及弹塑性力学实施计算。如果我们将圆柱浆体看作是承受内压的厚壁圆筒模型，则需要按照弹性理论来对平面的应变问题进行径向位移的求解。
3、劈裂阶段
随着注浆的逐渐注入，浆液的体积会不断的膨胀，浆液体内压力也会随之不断上升。当浆体施加到融土的压力到达一定值之后，就会超过土体本身的启裂压力，这样的话，浆液就会沿着地层中最小主应力面产生劈裂流动。这时，水平方向上的压密就会转变成水平浆脉施加到土体的竖向压密，使得融土竖向应力超过水平应力而变成最大主应力，这就会造成地面隆起现象。土体在经过一系列的冻融循环之后，承受的承载力就会明显降低。融沉注浆产生的劈裂作用就会对土层进行进一步的扰动，从而引起融土强度大大降低。伴随着孔隙的压力逐渐降低，就会大大提高后天产生的网状浆脉骨架和浆液以及融土的强度和刚度。
（三）融沉注浆的施工工艺
融沉注浆过程中采用正确的注浆参数和注浆方法是取得较好效果的保证。
1、注浆压力的确定
注浆压力是浆液在地层中扩散的动力，能够直接影响融沉注浆的加固效果。融沉注浆时，注浆压力在不影响地下结构稳定的前提下，只能够维持在0.2～0.5Mpa。当注浆压力增大时，地面会出现抬升趋势，因此需要适当控制注浆压力。
2、浆液扩散半径的确定
浆液的扩散半径会随着融土的劈裂程度、注浆压力和注入时间的增大而增大。扩散半径不是越大越好，要符合设计的基本要求。融沉注浆中涉及的因素很多，因此需要根据工程试验进行确定。
3、注浆方法
融沉注浆一般采用钻杆注浆和花管注浆。因为采用花管注浆时喷出的断面积较钻孔注浆明显增大，因此可大大减小压力急剧上升和浆液涌到地表层的可能性。
根据现场施工环境的不同，融沉注浆可选择在解冻孔周围插入的注浆管，或在解冻完成区域将冻结管拔出，放入注浆管进行注浆。注浆管口需进行封堵。浆体在填充冻土融化的体积减小量之后压密和劈裂融土，在注浆邻近区存在大的塑性变形带，通过形成的浆脉挤压融土。实际施工中，在冻土尚未解冻完全时，要进行多次补浆。
融沉注浆施工在对冻结土体进行强制解冻过程中进行。为了对融土及时注浆，以采用少量多次的注浆方式。因为浆液扩散半径无法测量，所以只有在解冻区域强制解冻完成后，观测注浆孔地表开始上抬的时间，才能得到每个深度确切的注浆量。
四、结论
地铁建设过程中的联络通道施工过程中周围地质条件的影响一直是一个比较突出的问题。由于地铁的特定功能限制，使它不能像其他隧道系统一样随意选择施工地点，联络通道的施工地点要根据地面交通的需要来确定。因此，针对地层透水性强以及承载力较低的软土层结构时采取冻结加固融沉注浆技术就显得尤为重要，这是一种非常有效的方法，该施工工艺是一项安全性高、可靠性好的含水软土层加固技术，并且能够有效控制冻胀融沉。该方法也在我国很多地区的地铁联络隧道建设中得到了推广。对我国地铁建设的快速发展具有重要的意义。参考文献：
[1]周晓敏,苏立凡,贺长俊等.北京地铁隧道水平冻结法施工[J].岩土工程学报,1999(3).
[2]高树峰.天津地铁过子牙河段采用水平冻结方案的探讨[J].地下空间,2001 (3).
[3]张水宾,李文勇,朱学银等.冻结加固技术在上海地铁联络通道施工中的运用[J].岩土工程界,2006(2).
[4]李磊,陈有亮,杨太华.上海市复兴东路隧道联络通道冻结法施工温度场分析[J].工业建筑,2006年.
[5]靳巍巍,陈亮,李磊.隧道联络通道冻结法施工三维有限元温度场分析[J].上海大学学报(自然科学版),2008年.