联络通道专项施工方案 精品.doc

天津地铁5、6号线工程文化中心部分第三合同段下瓦房站围堤道站区间盾构工程联络通道施工方案1 工程概况1.1 工程概述左线推进方向右线推进方向天津地铁5号线下瓦房站围堤道站区间为单洞单线双线隧道，区间隧道起讫里程（计至车站端墙内缘）为DK22+754.266DK23+902.229，隧道右线全长1287.313m；隧道左线全长1268.434m。本段区间隧道全线敷设于地下，采用盾构法施工。区间在右DK23+480.000设联络通道一座（左线XXX环XXX环、右线XXX环XXX环）。其位置里程左线为DKXXX（右线为DKXXX），通道中心线间距19.236m，联络通道所在位置的隧道中心高程左线为XXX m（右线-XXXm），联络通道处地面标高约为XXXm。联络通道图1-1联络通道位置现场照片图1-2联络通道平面位置图1.2 水文、地质条件 图1-3联络通道处地质断面图根据设计图纸该联络通道位于第一承压含水层中，施工风险较高。1.3 地质特点及技术措施联络通道所穿越土层含水量大，强度低，稳定性差，具有微承压水，透水性强，设计采用隧道内水平冻结法加固土体、矿山暗挖法施工，以确保施工安全，同时减少对周围地面环境的影响。根据该位置工程地质及其他施工条件，施工中采取如下技术措施： 打钻过程中严格按照打钻程序进行，切实做好孔口密封，防止漏砂、突水现象发生。充分考虑微承压水的不利影响，制定打钻应急预案； 粉质粘土层为软塑状态，施工过程中风险最大，在冻结帷幕薄弱部位多布测温孔和开挖前多打探孔的方案，依据监测数据及时进行总结和分析； 为减少冻融产生的隧道及地面、周边环境的沉降，采取跟踪注浆措施。1.4 联络通道结构概况联络通道处左线、右线盾构隧道中心距19.236m，联络通道处左线隧道中心标高为XXXm，处右线隧道中心标高为XXXm，地面标高约XXXm。联络通道由与隧道钢管片相连的喇叭口和水平通道构成(见图1-2)。联络通道的水平通道为直墙、圆弧拱、水平底结构，通道采用的初次衬砌（格栅拱+钢筋网+喷射混凝土）厚度为300mm的C20喷射混凝土，二次衬砌厚度为400mm的C30-p8模筑防水钢筋混凝土，钢筋采用HPB235、HRB335钢。通道的开挖轮廓高约为5.1m，宽约为4.1m，开挖区标高范围为XXXm。图1-4 联络通道结构剖面图2 设计依据、原则2.1 采用的设计规范及技术标准2.1.1矿山井巷工程施工及验收规范（GBJ213-90）。2.1.2煤矿井巷工程质量检验评定标准（MT5009-94）。2.1.3混凝土结构设计规范 GB50010-20XX。 2.1.4钢结构设计规范GB50017-20XX。 2.1.5地基基础设计规范GB50007-20XX。 2.1.6建筑结构荷载规范GB50009-20XX。 2.1.7建筑抗震设计规范GB50011-20XX。 2.1.8地下铁道设计规范GB50157-20XX。2.1.9天津市暗挖技术规程20XX版。2.2 主要设计依据2.2.1 天津地铁5、6号线文化中心部分第三合同段（下瓦房站围堤道站区间）详细勘察阶段岩土工程勘察报告，铁道第三勘察设计院集团有限公司。2.2.2 天津地铁5、6号线文化中心部分第三合同段（下瓦房站围堤道站区间）联络通道结构总平面位置图，铁道第三勘察设计院集团有限公司。2.2.3 天津地铁5、6号线文化中心部分第三合同段（下瓦房站围堤道站区间）联络通道结构图，铁道第三勘察设计院集团有限公司。2.2.4 天津地铁5、6号线文化中心部分第三合同段（下瓦房站围堤道站区间）盾构隧道联络通道冻结法设计施工图，山西约翰芬雷华能设计工程有限公司。2.3设计的基本原则采用冻结法加固土体安全可靠，适应该区工程地质和水文地质条件。本施工方案设计的基本原则是：2.3.1水平孔冻结帷幕技术性能必须满足联络通道施工的安全和质量要求，加固土体的厚度和强度应达到设计要求。2.3.2 水平孔冻结方案应符合现场实际条件，具有可操作性。2.3.3 施工方案应在满足工程要求工期的前提下具备优化潜力。2.3.4 施工方案中考虑相关公共设施的位置及其安全保障，满足城市环境保护及节能要求。2.3.5 减小冻胀与融沉的危害，采取相应措施控制联络通道和管片变形在允许范围内。2.4 主要技术要点为控制冻结孔钻进、地层冻胀和融沉等对隧道及地面的影响，根据国内外最新研究成果和施工经验，提出以下冻结设计技术要点：2.4.1根据联络通道的结构采用近水平成孔或斜孔，每个钻孔都设孔口管，并安装孔口密封装置，以防钻进时大量泥水涌出。2.4.2冻土帷幕的厚度及强度应满足联络通道开挖的要求，尤其保证喇叭口处冻结帷幕的厚度，同时确保冻结帷幕与隧道管片的完全胶结。做好冻结和开挖的配合工作，并根据开挖后冻结帷幕变形情况及时调整开挖构筑工艺。2.4.3为减小冻胀对隧道的影响，采用小开孔距、较低盐水温度、较大盐水流量等措施，以加快冻结速度，并在适当部位布设卸压孔，在冻胀力达到一定值时进行手动卸压。2.4.4通过测温孔和卸压孔，监测冻土帷幕的形成过程和形成状况。重点监测冻土帷幕与对面隧道管片的胶结情况。2.5 施工方案根据工程地质条件及其它施工条件，确定采用“隧道内钻凿，布设水平孔、近水平孔冻结初期加固土体，矿山法暗挖构筑”的施工方案，即：在隧道内利用水平孔和部分倾斜孔冻结加固地层，使联络通道外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻土帷幕，然后根据“新奥法”的基本原理，在冻土中采用矿山法进行联络通道的开挖构筑施工，地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行，其主要施工工序见图2-1。冻结孔施工、冻结施工和联络通道开挖、构筑为本工程的关键工序；冻结孔偏斜和联络通道试挖为重要控制点；冻结温度检测、土体变形、压力监测及联络通道永久支护施工为特殊工序。3 冻结帷幕设计冻结帷幕设计主要有如下三个方面的内容。3.1 冻结帷幕3.1.1 冻土强度的设计指标为：单轴抗压3.6Mpa，抗折2 Mpa，抗剪1.5 Mpa（10）。3.1.2 积极冻结时，在冻结区附近200m范围内不得采取降水措施。在冻结区内土层中不得有集中水流。施工准备积极冻结割管、封孔融沉注浆监测维护冻结结构注浆施工机房、基础冻结站安装冻结器安装冻结孔钻进盐水系统安装、保温充R22、化Cacl2、试运转隧道支撑防水门安装探孔、试挖拆钢管片开挖、初期支护永久支护停止冻结图2-1 联络通道冻结加固工程主要施工工序3.1.3 在冻结帷幕附近隧道内侧敷设保温层，敷设范围至设计冻结壁边界处2m。保温层采用阻燃（或难燃）的软质塑料泡沫保温材料，厚度50mm。导热系数不大于0.04W/MK；塑料软板与管片之间用万能胶粘贴密实。3.1.4 设计积极冻结时间为45天。要求冻结孔单孔流量不小于5m3/h；积极冻结7天盐水温度降至20以下；积极冻结15天盐水温度降至24以下，去、回路盐水温差不大于2；开挖时盐水温度降至28以下。如盐水温度和盐水流量达不到设计要求，应延长积极冻结时间。每米冻结管（包括冷冻排管）的设计散热量不应小于100kcal/h。3.1.5 开挖区外围冻结孔布置圈上冻结壁与隧道管片交接面处温度不高于5。其它部位设计冻结壁平均温度为10。3.1.6 当施工中地层及环境条件与原设计依据资料有重大变化时，应及时与设计院联系修改冻结帷幕设计。3.1.7 冻结帷幕设计详见附图2。3.2 冻结孔联络通道冻结孔数58个（左线隧道内布置45个冻结孔，右线隧道内布置13个冻结孔）。具体冻结孔的布置见附图3、4；冻结孔特征见附表1。具体要求如下：3.2.1 冻结孔施工前必须在管片上对各冻结孔进行精确定位。冻结孔开孔位置误差不大于100mm，应避开管片接缝、螺栓、主筋和钢管片肋板。3.2.2 冻结孔最大允许偏斜150mm（冻结孔成孔轨迹与设计轨迹之间的距离）。联络通道冻结孔终孔最大允许间距为1300mm。3.2.3 冻结管采用20（Q235B）钢材的898mm的低碳无缝钢管。冻结管耐压不低于0.8Mpa，并且不低于冻结工作面盐水压力的1.5倍。3.2.4 冻结管接头抗压强度不低于母管的75。3.2.5 冻结孔有效深度（管片表面以下冻结管循环盐水段长度）不小于冻结孔设计深度。冻结管管头碰到冻结站对侧隧道管片的冻结孔，不能循环盐水的管头长度不得大于150mm。3.2.6施工冻结孔时的土体流失量不得大于冻结孔体积，否则应及时进行注浆控制地层沉降。3.2.7 设4个对穿孔用于冷冻排管供冷和冷冻站对侧冻结孔盐水循环。3.2.8 打透孔复核两隧道预留口位置。如两隧道预留口相对位置误差大于100mm，则应按保证冻结壁设计厚度的原则对冻结孔布置进行调整。3.2.9左线隧道上沿冻结孔外围敷设2排冷冻排管，右线隧道上沿通道外围冻结壁敷设6排冷冻排管，排管间距为450mm；冷冻排管采用455无缝钢管。排管敷设应密贴隧道管片。3.3 测温孔及卸压孔测温孔8个，分别布置在通道内外和两侧隧道内，其中右线隧道布置6个，深度2.0m4.5m；卸压孔布置4个，布置在冻结帷幕中间，左、右线各两个，深度为3m、4m。测温孔及卸压孔的布置详见附图3，详细特征情况见附表2。3.4 冻结主要设计参数冻结主要设计参数详见表3-1.表3-1 下瓦房站围堤道站区间联络通道冻结主要技术参数表参数名称单位数量备注两隧道中心间距m14.000两隧道中心标高m-21.145 /-21.199左线隧道/右线隧道冻土墙设计厚度m2.0喇叭口处1.5m冻土墙平均温度-10冻土帷幕交圈时间d2023积极冻结时间d45冻结孔个数个58冻结孔成孔控制间距m1.3冻结孔允许偏斜mm150设计最低盐水温度-28-30冻结7天盐水温度达20以下维护冻结盐水温度-28单孔盐水流量m3/h57冻结管规格mm898低碳钢无缝钢管,丝扣连接测温孔个8浅孔455、深孔898测温管长度m20卸压孔个数个4材质同冻结管，453卸压管长度m14冻结管总长度m428.491冷冻排管长度m157.592材质同冻结管，453 冻结总需冷量104Kcal/h5.4工况条件JYSLGF300型冷冻机台21台备用施工工期d110打钻、冻结、掘砌4 制冷系统设计4.1 冷冻机的选择冻结需冷量的计算： Q=1.3.d.H.K式中：H冻结管总长度；d冻结管直径；K冻结管散热系数；经计算Q=54000 Kcal/h根据计算选用JYSLGF300型螺杆机组2台，其中1台备用。4.2 冻结系统辅助设备4.2.1 盐水泵选用IS200-150-315型2台，给冻结孔提供盐水，流量303m3/h，电机功率30kw，其中1台备用； 4.2.2 冷却水循环选用IS150-125-250型清水泵2台，流量240m3/h，电机功率11kw，其中1台备用。冷却塔选用NBL-100型2台。4.2.3 冻结管选用898mm，丝扣连接后焊接，焊条采用E43系列。冷冻排管选用455mm，20#低碳无缝钢管，6排布置，排管间距为450mm。4.2.4 测温孔管选用453mm，20#低碳无缝钢管。4.2.5 供液管选用453mm，20#低碳无缝钢管。4.2.6 盐水干管和集配液管选用1655.5mm有缝钢管。4.3 其它4.3.1 用电负荷：用电负荷约400kw/h。4.3.2 冷冻机油选用N46冷冻机油。4.3.3 制冷剂选用氟立昂R-22，冷媒剂选用氯化钙溶液。5 冻结施工5.1 施工准备5.1.1 加工件工期较长，需开工前进行加工并完成。具体加工件见表5-1。5.1.2 为适用工程需要，在盾构推进期间钻孔冻结施工，因此冻结站必需放在隧道外，拟放在两个端头井中间中板上，盐水干管沿隧道一侧安装，冻结管头部、配集液圈和隧道预应力支架，均应做特殊加工，满足电瓶车的通行。同时，在每道工顺的施工前，均要提前采购完所有材料和设备，并在施工场地以外提前加工完所有相关部件。在开钻之前，进入联络通道的水和电需到位，钻孔所需所有材料、设备均需到位，冻结站需完成安装，盐水干管、配集液圈、冻结管头部、隧道预应力支架需加工完成并到位，以便最大限度减少施工工期。5.1.3 若地面配电站离冻结站距离小于400m，可在敷设2条5芯VV-120mm2动力电缆；否则，应敷设1条动力电缆，同时冻结站附近安装SCB9-400KVA/10(6)/0.4，容量为400KVA的箱式变电站1台，满足冻结孔施工、冻结系统运转及开挖构筑施工供电。施工所需380V电源由总包方提供至施工现场。低压供电系统按照三相五线制的要求实施。5.1.4 在隧道内铺设2趟管路至施工工作面，用于冻结孔打钻及冻结运转供水和排污。5.1.5 用厚50mm的木板在联络通道处铺设施工场地，冻结孔施工时，按需要搭设施工脚手架。 表5-1 主要加工件一览表序号加工件名称单位数量备注1钻头组合套66含卸压孔4套2冻结管（兼作钻杆）m5811m、1.5m、2.0m钻杆3孔口管个664上堵头用接长杆m205堵头个666集配液管套17盐水干管m13008冻结管头部个66含4个透孔9清水箱个110盐水箱个111隧道预应力支架榀4使用型钢加工12联络通道防水门套1联络通道防水门13盐水干管托架个3005.2 冻结孔施工5.2.1 施工工序冻结孔施工工序为：定位、开孔孔口管安装孔口装置安装钻孔测斜封闭孔底部打压试验。具体为： 定位开孔及孔口管安装：根据设计在隧道内用经纬仪定好各孔位置。根据孔位在砼管片和钢管片上定位开孔，分述如下：1) 砼管片上：首先注意孔位应避开砼管片内受力主筋，然后用开孔器（配金刚石钻头取芯）按设计角度开孔，开孔直径130mm，当开到深度280mm时停止取芯钻进，安装孔口管，孔口管的安装方法为：首先将孔口处凿平，安好四个膨胀螺丝，然后在孔口管的鱼鳞扣上缠上麻丝或棉丝等密封物，将孔口管砸进去，用膨胀螺丝上紧，上紧后，再去掉螺母，装上DN125闸阀，再将闸阀打开，用开孔器从闸阀内二次开孔，开孔直径为108mm，一直将砼管片开穿，出现涌砂就及时关闭闸门。2) 钢管片上：在钢管片上焊好孔口管，在孔口管上安装闸阀和孔口装置，钻机接上金钢石钻头，通过孔口装置，切割钢管片钻进。 孔口装置安装：用螺丝将孔口装置装在闸阀上，注意加好密封垫片。详见图5-1。图5-1 孔口密封装置图 钻孔：按设计要求调整好钻机位置，并固定好，将钻头装入孔口装置内，在孔口装置上接上”阀门，并将盘根轻压在盘根盒内，首先采用干式钻进，当钻进费劲不进尺时，从钻机上进行注水钻进，同时打开小阀门，观察出水、出砂情况，利用阀门的开启度控制出浆量，保证地面安全，不出现沉降。钻机选用MD-50型锚杆钻机，钻机扭矩2000NM，推力17KN。 封闭孔底部：用丝堵封闭好冻结孔底部，具体方法是，利用接长杆将丝堵上到孔的底部，利用反扣在卸扣的同时，将丝堵上紧。 打压试验：封闭好孔口，用手压泵打水到孔内，至压力达到0.8Mpa时，停止打压，关闭阀门，观测压力的变化，30分钟内压力下降不超过0.05MPa，再延续15分钟压力不变为合格。5.2.2 钻孔偏斜 冻结孔开孔位置误差不大于100mm，应避开管片接缝、螺栓、主筋和钢管片肋板。 冻结孔最大允许偏差150mm（冻结孔成孔轨迹与设计轨迹之间的距离）。5.2.3 冻结孔钻进与冻结管设置 使用MD-50钻机1台，利用冻结管作钻杆，冻结管采用丝扣连接后对接焊，确保其同心度和焊接强度，冻结管到达设计深度后密封头部。 钻进过程中严格监测孔斜情况，发现偏斜要及时纠偏。下好冻结管后，进行冻结管长度的复测，然后再用经纬仪进行测斜并绘制钻孔偏斜图。 冻结管安装完毕后，用堵漏材料密封冻结管与管片之间的间隙。 在冻结管内下供液管，然后焊接冻结管端盖和去、回路羊角。5.3 施工总体布置5.3.1 冻结站布置与设备安装冻结站占地面积约120m2，站内设备主要包括冷冻机、盐水箱、盐水泵以及箱式变电站、清水泵和冷却塔。设备安装按设备使用说明书的要求进行。冷冻站平面布置图见附图5。5.3.2 管路连接、保温与测试仪表管路用法兰连接，隧道内的盐水管用管架敷设在隧道管片斜坡上，以免影响隧道通行。管架用DN40架子管加工，管架加工见图5-2。左线隧道为冻结孔主孔区，盐水干管需安装在左线隧道内。目前，左线隧道左侧为人行走道，右侧为通风管道和水管。在通风管道和水管之间，有一排注浆孔。可打开注浆孔堵头，在注浆孔内先放入150mm深的水泥，等水泥凝固后，放入管架，去路和回路盐水管路放在管架上。盐水管路放置截面图见图5-3。图5-2 盐水干管托架加工图图5-3盐水管路放置截面图在盐水管路和冷却水循环管路上要设置伸缩接头、阀门和测温仪、压力表、流量计等测试元件。盐水管路经试漏、清洗后用橡塑材料保温，保温厚度为50mm，保温层的外面用塑料薄膜包扎。为了适用通轨道车的需要，配集液管加工成半圆弧状。配集液管安装图见图5-4。图5-4 配集液管安装图通用冻结器构造见图5-5，为了适用轨道车的通行，联络通道上部和下部的冻结管要通过弯头进行改进，改进后的冻结器结构见图5-6。冻结器改造后，冻结管头部安装所占用空间见图5-7。图5-5 通用冻结管头部示意图图5-6 改造后的冻结管头部示意图图5-7 改造后的冻结管头部安装所需空间示意图配集液管与冻结管的连接用高压胶管，每组冻结管的进出口各装阀门一个，以便控制流量。联络通道四周冻结管每两个串联成一组，其他冻结管每三个串联成一组，分别接入集配液管。考虑两侧隧道内管片的散热对冻结效果的影响，在冻结站侧和其对侧隧道管片内侧安装冷冻板，加强冻结。在冻结壁附近隧道管片内侧敷设保温层，敷设范围至设计冻结壁边界外2m。保温层采用橡塑保温材料，保温层厚度为50mm，导热系数不大于0.04w/mk，保温层应密贴管片不留空隙。5.3.3 溶解氯化钙和机组充氟加油盐水（氯化钙溶液）比重为1.26，将系统管道内充满清水，盐水箱充至一半清水，在盐水箱内（加过滤装置）溶解氯化钙，开启盐水泵，边循环边化盐直至盐水浓度达到设计要求。机组充氟和冷冻机加油按照设备使用说明书的要求进行。首先进行制冷系统的检漏和氮气冲洗，在确保系统无渗漏后，再抽真空，加油充氟。5.4 积极冻结盐水降温按预计降温曲线进行，严禁直接把盐水降到低温进行循环。设计积极冻结时间为45天。要求冻结孔单孔流量不小于5m3/h；积极冻结7天盐水温度降至20以下；积极冻结15天盐水温度降至24以下，去、回路盐水温差不大于2；开挖时盐水温度降至28。如盐水温度和盐水流量达不到设计要求，应延长积极冻结时间。预计盐水降温曲线如图5-8。图5-8 预计盐水降温曲线图在积极冻结过程中，要根据实测温度数据判断冻土帷幕是否形成、冻结壁是否达到设计厚度和强度。根据测得的温度场数据判断冻土帷幕已形成并达到设计厚度和强度后，确认冻土帷幕内土层基本无压力后再进行正式开挖。6 开挖与构筑6.1施工方案6.1.1 开挖方案联络通道开挖构筑施工占用一侧隧道，在联络通道开口处搭设工作平台，利用隧道作为排渣及材料运输通道。在做好施工准备并经探孔确认可以进行正式开挖后，打开钢管片，从冷冻站侧开口向对侧方向暗挖。工程作业采用风镐、铲及手镐相结合，人工出土，工作面排土用小型推土车，推到井口附近的专用排土箱内，用提升机吊至地面排出；工程用料，利用吊车吊至井下，用平板车及小型推土车运至工作面，砼原则上用商品混凝土，砼运输车运至井口通过溜灰管下至小型推土车送至工作面。6.1.2 支护方案采用两次支护方式。第一次支护为初期支护，采用钢支架加木背板。第二次支护为永久支护，采用现浇钢筋混凝土。联络通道开挖后，地层中原有的应力平衡受到破坏，引起通道周围地层中的应力重新分布，这种重新分布的应力不仅使上部地层产生位移，而且会形成新的附加荷载作用在已加固好的冻土帷幕上，当冻土帷幕墙所承受的压力超过冻土强度时，冻土帷幕及冻结管会产生蠕变，为控制这种变形的发展，冻土开挖后要及时对冻结帷幕进行及时的支护，所以联络通道的初期支护既作为维护地层稳定，确保施工安全的一项重要技术措施，又作为永久支护的一部分，是支护工艺最为关键的一步。初期支护采用I18。“I”字钢加工成直腿拱形支架和矩形支架。钢拱架为封闭形式用于喇叭口及通道内的初期支护，为增加支架的稳定性，每道支架中部加有一根横撑，拱形支架排间距为0.350.60m，相邻支架间加有纵向拉杆，以增加整个支护体系的整体性和稳定性。为了控制支架间冻结帷幕的变形，减少冻结帷幕冷量损失，所有钢支撑架后用木背板密背，背板必须同冻结壁紧贴，尽量减少支护间隙，木背板不能松动，当支护间隙较大时，可增加背板厚度和木橛子，以提高支护效果。永久支护为结构设计中的钢筋砼结构，为减少砼施工接缝，联络通道侧墙开挖及初期支护完成后，一次连续进行浇筑。由于这种结构的特殊性，通道顶板内的砼浇筑较为困难，为提高砼施工质量，可采取分段浇筑的施工方式。通道支护及结构层施工时，在背板和冻土之间及防水层和结构层之间预埋注浆管，作最后充填注浆用。6.2 施工准备6.2.1 三通一平 供水，将水管接送至施工场地，水量为20m3/h；排水，从联络通道到地铁车站区间利用排水管路，水泵设在联络通道口附近，形成排水系统； 供电，将电接送至施工场地。 道路，能允许510t卡车进出施工场地，市内运输，必要时应提供通行证。在已建工作井内安装载重2t的货运提升机，供井上、井下垂直运输用。工作井与联络通道之间采用推车或翻斗车做水平运输用。 通讯：隧道内和隧道外通讯联系使用内部专用电话。6.2.2 隧道内工作平台搭设按联络通道出口尺寸及施工需要，工作平台由上下两层平台和一斜坡道构成。在联络通道开口处的隧道支撑架底梁上表面搭设中间工作平台，主要作为通道材料运输和推土车换向之用，面积约为2m3.5m=7m2。在联络通道运输侧，搭设斜坡道与中间平台相连接，斜坡道高端宽约3m，坡长约18m，坡度以方便推土车运输为原则可以适当调整。在中间平台的另一侧搭设材料设备平台，为节省材料，平台面可低于中间平台0.3m，面积约6m2。平台可用16#槽钢，直接搭在砼管片上，台面用50mm厚木板铺盖而成。6.2.3 初期支护金属支撑架喇叭口、通道内为拱形金属支撑架结构，结构及分段加工尺寸详见设计图纸。6.2.4 金属管片接缝焊接将联络通道口部的金属管片之间（欲拉开的管片除外）接缝采用满焊的方式将每条拼装缝一一焊接好，以提高其整体性。焊接前应首先对拼装缝进行除锈除垢处理，避免虚焊。焊接时，划分区域，采取对称方式焊接，以防止应力集中，引起钢管片变形。焊接材料选E4303型结构钢焊条，用手工电弧焊焊接。6.2.5 预应力支架安装 预应力支架在冻结器头部安装期间安装。原设计结构见图6-1和图6-2，隧道预应力支架为环形，其内直径为3.275m，外直径为4.7m。每榀预应力支架与管片之间用6个QDL50螺旋千斤顶连接。轨道车2.2m宽，高约为2.6m。预应力支架内若要通行轨道车的话，轨面高度+轨道轮高度+轨道车高度2.2m。实际上轨道车无法从现有隧道预应力支架处通过。为了方便轨道车的通行，需要对隧道预应力支架重新设计，确保轨道车的通行。经改造后的结构见图6-3和图6-4。 原结构预应力支架共设4榀，安装方法：在区间隧道左、右线联络通道开口两侧各架两榀，两榀钢支架间距2m，并在联络通道两端沿隧道方向对称布置，预应力支架加工及制作详见设计图纸。施加预应力时每个千斤顶要同时慢慢平稳加压，每个千斤顶以压实支撑点为宜。改造后的预应力支架共设4榀，在区间隧道左、右线联络通道开口两侧各架两榀，两榀钢支架间距2m，每榀用3个螺旋千斤顶顶实。根据其结构特点，改造后的预应力支架抵御冻胀力的效果较环形预应力支架要差些。注意事项：架设时要有专人负责指挥，拼装时螺栓必须拧紧，高处千斤顶应固定在主架上，防止脱落。要定期检查千斤顶压力情况，发现松动等异常情况要及时处理。图6-1 通用双圆环预应力支架截面图图6-2 异形预应力支架平面布置图图6-3 异形预应力支架剖面布置图图6-4 异形预应力支架结构图 预应力支架安装偏离隧道管片环缝处截面不大于20mm。 安装好预应力支架后顶实千斤顶，但每个千斤顶的顶力不得大于100KN，且各个千斤顶的顶力要基本均匀。 根据实测隧道收敛变形子调整各个千斤顶的顶力，收敛大的部位要求千斤顶力大，不收敛的部位千斤顶不加力，隧道收敛达到报警值10mm时，千斤顶顶力达到设计最大值500KN。 如千斤顶顶力达到设计值最大值后隧道仍继续收敛，则应采取其它措施加强隧道支撑。6.2.6 排水系统从联络通道口到地铁车站区间布置一条排水管路，水泵设在联络通道口附近，形成排水系统，以备联络通道端口处集水、开挖构筑中产生的出水或涌水排放之用。6.2.7 设备及材料的进场与验收设备及材料进场后，要向监理报验。设备进场要提供合格证和出厂质量保证书以及相应的检验报告；原材料进场按规范要求见证取样并进行试验。6.2.8 防护门的安装 通道防护门在积极冻结期间安装。防护门结构详见设计图纸。 在开挖侧隧道联络通道预留洞口上安装应急防护门。并配备风量不小于6m3/min的空压机给防护门供气。 防护门开关应便于人工操作，且不影响施工。紧固螺栓、风管及连接件、扳手等配件及操作工具应准备到位。 通道防护门耐压设计值为0.392Mpa，打压试验值不得超过0.38MPa。安装好防护门后进行气密性试验，先用水泵在防护门内注满水，再用空压机加压，要求在不停止空压机时，压力能保持0.28MPa为合格。 挖通水平通道后即可拆除通道防护门。6.3 开挖通过对测温孔、测压孔和卸压孔的实测数据分析，判定冻结帷幕达到设计的强度和厚度后，开始进行开挖。6.4 施工方法6.4.1 开挖顺序根据工程结构特点，拉开钢管片以后，联络通道开挖掘进采取分区分层方式进行，其施工顺序如图6-5所示。图6-5 联络通道开挖顺序图6.4.2 开管片在施工必需的准备工作做好后，根据冻结壁的厚度和强度及探孔情况，可先拆除一片钢管片，观测工作面情况，认为可行后，拆除剩余钢管片。具体方法：开管片时，准备2台32t千斤顶，5t、10t和2t手拉葫芦各一个。两台千斤顶架在被开管片两侧，中间用一根横梁同钢管片直接相连，通过顶推横梁向外推拉钢管片，5t、10t葫芦作为主拉拔管片用，一端钩住欲拆管片，一端套挂在对面隧道管片上，水平方向加力向外（隧道内）拉拔管片。2t葫芦悬吊在欲拆管片上方管片上，一端钩住欲拆管片，以防管片拉出时突然砸落在工作平台上。具体操作如图6-6所示：图 6-6 开钢管片示意图在用千斤顶及5t葫芦拉拔期间要注意观察管片外移情况，并随时注意调整2t葫芦拉紧程度和方向。因管片锈蚀而拉出困难时，应用大锤锤振管片，减轻拔出应力。拆除顺序如图6-7（先拉一号，接着拉二、三、四号，待通道贯通后再拉五、六号）。图6-7 钢管片拆除顺序图6.4.3通道施工 开挖钢管片拆除后即可正式开挖。由于土体采用冻结法加固，冻土强度较高，冻结帷幕承载能力大，因而开挖时（除喇叭口处侧墙和拱顶外）可以采用全断面一次开挖，开挖步距为450500mm，特殊情况下最大不超过800mm。两端喇叭口处断面较大，为减轻开挖对隧道变形的影响，开挖步距控制在350m。挖出的土方装入推土车，经隧道运到提升井后提至地面，再用汽车运出。在开挖过程中应及时进行收敛变形监测，以便及时调整支护方式和结构，并且注意冻结管的位置，以防风动工具打破冻结管。若发生打破冻结管，应及时通知冻结站人员，关闭阀门，补焊冻结管。 初期支护联络通道开挖后，地层中原有的应力平衡受到破坏，引起通道周围地层中的应力重新分布，这种重新分布的应力不仅使上部地层产生位移，而且会形成新的附加荷载作用在已加固好的冻土帷幕上，当冻土帷幕墙所承受的压力超过冻土强度时，冻土帷幕及冻结管会产生蠕变，为控制这种变形的发展，冻土开挖后就要及时对冻结帷幕进行及时的支护，所以联络通道的初期支护即作为维护地层稳定，确保施工安全的一项重要技术措施，又作为永久支护的一部分，是支护工艺最为关键的一步。初期支护采用型钢支架、木背板加喷射混凝土进行支护。支架间距为350600mm，为增加支架的稳定性，相临两排支架间必须用支撑杆相互连接。所有支架间冻土体全用木板背实背紧，少量空隙用水泥砂浆充填严实。通道初期支护见示意图6-4所示，结构详图见附图6-8。初期支护中预埋注浆管设42个，注浆管按1.7m间距布设。压浆管选用DN40的焊接管，顶端接管箍，并用丝堵封闭。图 6-8 通道初期支护结构示意图 喷射混凝土初期支架及木背板安装完毕后即可喷射砼。由于受喷面为木质结构，不利喷射物集结，因此在施工前用金属网挂焊于金属支架上。另在金属支架适当位置焊接若干短钢筋，控制喷射砼厚度。喷射混凝土强度等级为C20，厚度不小于150mm，喷射砼施工按锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086-20XX）要求进行。支护层厚度为200mm，一次不易成型分三次喷射。前两次喷射厚度分别为100mm，第三次喷射找平，应在前次喷射砼初凝后方可进行下一次次喷射。喷射时应注意风压、水压大小、喷射角度、喷嘴到受喷面的距离。喷射应先下部后上部。喷射物料中应按要求掺加速凝剂，喷射墙体部位金属支架后的木背板适当拆除几块，以便喷射物料进入木背板后面，便于支护层和通道周帮土层接触密实，以防冻土层解冻时，地层变形破坏通道。喷射员在工作前必须戴好防护及劳保用品，以防物料反弹伤人。密切注意混凝土表面是否有松动、开裂、下坠、滑移等现象，如果发生应及时铲除重喷，受喷空间要有足够的照明强度。锚喷面平整度为20mm，局部需要时应人工找平。 止水带施工喇叭口部位全部刷扩至设计尺寸，初期支护完成后，即可进行止水带施工。止水带是用粘接剂沿着初期支护断面内侧直接粘到隧道管片上，粘接前必须对管片进行清洗，止水带一定要粘牢，不能留有空隙。 防水层施工铺设防水层前必须对初期支护大致找平，拱墙补喷找平，底部砂浆找平，对外部的钢筋接头切除、磨平。铺设防水层时应注意以下问题：1) 防水层铺贴应平整、牢固。2) 防水板接缝采用自动热融机进行双焊缝焊接。3) 防水板接缝搭接长度应为7mm，焊接宽度为10mm。4) 防水板焊接后需做气密性试验，满足设计要求压力时，方可验收合格，否则重新进行焊接。 钢筋工程按设计和规范要求，进行钢筋加工、绑扎和焊接，接茬处均应留足钢筋搭接长度，和钢管片焊接时，应丁字型焊接。每个节点均应捆绑，不允许漏绑，绑扎时挂线绑扎，保证钢筋保护层厚25mm。 立模立模时净宽放大10mm，净高放大20mm以防下沉。严格按线立模，误差控制在3mm以内，不能小于设计，支架固定应牢靠，浇筑砼时应经常检查校核，以防位移走动。模板表面应刷脱模剂，模板接缝严密，接茬平整，并检查模板的垂直度、水平度、标高、钢筋保护层的厚度及结构内层尺寸。校正合格后将模板固定。 浇筑施工浇筑砼顺序：两端底板 侧墙 拱顶，混凝土采用抗渗商品砼，要有级配单、强度试验报告、抗渗实验报告、合格证。砼通过井口运至工作面，人工入模。分层浇筑，机械振捣，振厚控制在300mm左右，振捣器插入下层砼的深度应大于50mm，但不宜过深。振捣时要保证工作时间，振点间距不大于振捣器作用半径的1.5倍，同时在模外轻敲轻打，使壁面浆液饱满，消除蜂窝麻面，连续浇筑。浇筑喇叭口可在钢管片上割洞浇筑或喷浆，最后辅以砂浆合口。在浇筑混凝土之前，应予埋好各种管件，并固定牢靠，穿墙管安装防水止水板。6.5 开挖及支护质量要求6.5.1 掘进 通道净宽：中线两帮不小于设计尺寸，不大于设计尺寸10mm。 通道净高：腰线上下不小于设计尺寸，不大于设计尺寸10mm。6.5.2 架棚 通道净宽：中线两帮不小于设计尺寸，不大于设计尺寸50mm。 通道净高：腰线上下不小于设计尺寸，不大于设计尺寸50mm。 支架架设不得掉斜，前倾后仰，支架构件要齐全，支架与冻土之间要用木背板背实。6.5.3 钢筋 钢筋搭接部分长度应符合设计要求，且不低于35d（d为钢筋直径）。 受力钢筋之间绑扎接头应相互错开，从任一绑扎接头中心至搭接长度的1.3倍区段范围内，有绑扎接头的受力钢筋截面积占受力钢筋总面积的百分率不超过25%。 钢筋位置允许偏差：受力钢筋排距5mm，钢筋弯曲点为20mm，水平钢筋间距20mm，受力钢筋保护层3mm。6.5.4 砼浇灌 砼表面密实平整，蜂窝、麻面不超过0.5%，深度不超过10mm。 衬砌厚度不小于设计要求，墙面平整度允许误差20mm。 砼强度达到设计强度60%方可拆模，拆模后应洒水养护，养护时间不得少于7昼夜。6.6 结构注浆主体工程砌筑完成，底板砂浆找平之前，进行结构层注浆施工，注浆设备及材料置于通道开口附近的隧道内，施工时在予留注浆导管上安装孔口连接装置和控制阀。先试压观察畅通及连通情况，注浆时先内后外先下后上，最后顶部。充填注浆采用1：0.81单液水泥浆，通道地板处注浆压力不大于0.1MPa，通道处注浆压力不大于静水压力。6.7 冻胀、融沉控制措施6.7.1冻胀和融沉控制的基本措施为减小地层冻胀和融沉，根据研究结果及有关资料和工程经验，结合本工程的施工条件，提出以下冻胀和融沉防治措施 在冻土帷幕内未冻土中设4个卸压孔，通过卸压消散作用在管片上的冻结附加力。卸压孔采用45mm无缝钢管，在冻胀引起地层压缩时，从卸压孔排除部分土体。积极冻结时，如果孔内水压增加，打开孔口阀门卸压。 通过监测冻结过程中隧道管片的变形，预计冻结施工对隧道结构的最终影响，为调整、确定冻结施工参数提供可靠依据。通过调整盐水流量和盐水温度，控制冻土帷幕厚度保持在设计值附近。 冻土帷幕解冻时有少量收缩，从而使地层产生融沉。为了消除地层融沉可能联络通道产生的不良影响，在结构衬砌上预留注浆管注浆，在冻土帷幕化冻过程中进行注浆以补偿冻土帷幕融沉。 停止冻结后，可采取强制解冻融沉注浆，控制地面及隧道不均匀沉降。6.7.2 控制地层融沉的注浆措施1 融沉补偿注浆 注浆管布置在结构施工时预留注浆管。侧墙和底板注水泥浆液。侧墙和底板的注浆管规格为焊接钢管。注浆孔到达初衬（初期支护）与冻土墙之间，深度约为0.651.6m；注浆孔沿通道轴线方向间距布置。共布置42个注浆孔，注浆管布置详见附图8。2 注浆材料：注浆材料采用水泥水玻璃双液浆。水泥水玻璃双液浆比为：水泥浆与水玻璃溶液体积比为1：1，其中水泥浆水灰比为1：1。 注浆顺序注浆的顺序是先底板后侧墙。底板注浆时，先从通道中部的注浆孔开始注浆，然后依次向两端的注浆孔灌注。 注浆原则及方法注浆遵循多次少量均匀的原则。单孔一次注浆量为0.5 m3，最大不超过m3。注浆压力按设计要求为静水压力的1.5倍，压力小于0.5MPa。一天地层沉降大于0.5mm，或累计地层沉降大于1mm时应进行融沉补偿注浆；地层隆起达到2mm时应暂停注浆。具体要根据地面变形监测情况做适当调整。注浆前，将待注浆的注浆管和其相邻的注浆管阀门全部打开，注浆过程中，当相邻孔连续出浆时关闭邻孔阀门，定量压入后即可停止本孔注浆，关闭阀门，然后接着对邻孔注浆。遇到注浆管内窜浆固结而引起堵管时，需用加长冲击钻头通管。2 注浆施工过程的监测控制地面沉降变形是注浆的目的。因此，解冻过程中，要加强地面变形监测、冻土温度监测、冻结壁后水土压力监测。另外，注浆施工过程中，浆液的压力可以通过在相邻注浆孔安装压力表来反映。以上综合监测数据是注浆参数调整的依据。3 融沉注浆结束条件融沉注浆的结束是以地面沉降变形稳定为依据。若冻结壁已全部融化，且不注浆的情况下，当连续半个月地面日沉降量保持在0.3mm以内，累计沉降量小于1mm，可以结束融沉注浆。6.8 防腐、钻孔补强等收尾工作联络通道结构完成后，要做好现场拆除和收尾工作。工作量大，工序交叉多，工作要精心组织，协调施工。6.8.1 冻结孔管补强：冻结站拆除，回收供液管，放出CaCl2盐水后，割去露出隧道管片的孔口管和冻结管，混凝土隧道管片上割除孔口管或冻结管深度要求进入管片不得小于60mm。混凝土管片上割除孔口管或冻结管后留下的孔口采用厚度10mm的钢板焊接密封，并立即用速凝堵漏剂封堵，并预埋注浆管进行注浆堵漏。钢管片上的孔口焊接厚10mm钢板，然后按设计用混凝土填满钢管片格仓。6.8.2通道混凝土结构达到设计强度后，拆除隧道内的预应力支架，并再次对称拧紧特殊衬砌环内的所有连接螺栓。6.8.3 按甲方要求及时撤除冻结设备及其管路。6.8.4 用砼浇筑钢管片内格栅，并将外露钢构件表面刷涂红丹二度、调和漆二道以防锈蚀。6.8.5 整理、修整、清理联络通道施工现场，并用清水进行冲洗，通道内不得有泥浆、油污和上道工序留下的施工设备。7 信息化施工监测应用人工制冷技术冻结加固联络通道周围的土体，使之发展为封闭的冻土结构，为联络通道的正常施工创造一个可靠的维护结构。在整个施工过程中，包括从冻结开始到掘进以及永久支护结构形成的整个时期，冻结土体的热力学性质经历了剧烈的变化，并由此对施工环境产生影响。若干重要参数的现场监测，为适时掌握和控制施工过程提供了依据，是工程安全的重要保证。7.1监测内容7.1.1 钻孔施工监测内容： 钻孔长度 铺设冻结管长度 冻结管偏斜 冻结器打压值及稳压时间 供液管铺设长度7.1.2 冻结系统监测内容： 冻结器去回路盐水温度 冷却循环水进出水温度 冷冻机吸排气温度 盐水泵工作压力 冷冻机吸排气压力 制冷系统冷凝压力 制冷系统汽化压力7.1.3 冻结壁监测内容： 冻结帷幕内外侧测温孔温度 冻结帷幕断面内卸压孔内温度变化 开挖后冻结帷幕温度 冻胀压力监测 冻土的发展速度及冻结帷幕的平均温度 冻土向内、外扩展范围7.1.4 支护结构及构筑物变形的监测7.1.5 隧道变形监测7.1.6 地面变形监测 7.2 监测方法、手段及说明7.2.1 冻结孔监测 监测目的监测冻结孔深度、偏斜和冻结器试压试漏情况，确保冻结孔深度、偏斜率、最大孔间距、冻结器试压试漏结果符合设计要求。 监测内容对每个冻结孔钻孔深度、偏斜进行监测，相邻两冻结孔孔间距监测，对每个冻结器试压试漏。 监测方法钻孔深度根据钻进时冻结管长度进行实际计算。由专人监测冻结孔偏斜，冻结孔偏斜监测分为指导钻进偏斜监测和成孔偏斜监测，指导钻进偏斜监测每3m测斜一次，成孔偏斜每孔必测。相邻两孔施工完后，根据测斜成果绘出偏斜图，再找出最大孔间距。对于以上监测内容发现超过规定值者应纠偏。冻结管耐压试验压力为0.8Mpa，试压时间30分钟,按规范要求试压。 监测仪器冻结孔偏斜的监测使用水准仪、经纬仪进行。冻结器密封性能的监测采用管内注水，手动试压泵加压的方法试漏，试漏程序及指标符合冻结管设计要求，每孔监测一次。 监测记录单孔测斜成果单，测斜成果总平面图；冻结管试压试漏记录等。7.2.2 冻结制冷系统运转指标监测 监测目的监测氟系统、盐水系统、清水系统的温度、压力、电流等运转参数，分析冻结制冷系统运转情况，确保其安全、高效运行。 监测内容盐水温度、压力；蒸发温度、压力；冷凝温度、压力；盐水去回路温度、压力；清水去回路温度、压力；设备的运转电流、吸排气温度、压力、油压、油温；盐水水位等。 监测方法安装期间在管路适当位置安装测温元件、压力计等，实现运转监测。 监测仪器温度计、压力表、电流表等，运转开始后每天24小时监测，直至停机。 监测记录冻结站各种运转日志，绘制盐水降温曲线等。7.2.3 温度监测 测点布置1) 测温孔布置为了及时掌握冻结帷幕的发展状况，在冻结帷幕的内部和周围布置8个测温孔，每孔内隔13m布置1个测温点，测温孔的位置见附图3。具体施工时根据现场情况，作适当调整。2) 其它温