联络通道(天津).doc

大直沽西路站至东兴路站盾构区间联络通道及泵房施工组织设计1概述1.1. 工程概况津滨轻轨西段工程SZn标段盾构区间隧道起讫里程为：DK5+727.40DK6+601.40，区间全长874m，区间隧道共有1454环管片（右线728环，左线726环），管片内径5500mm，外径6200mm,衬砌厚度350mm，管片环宽1.2米，采用单层衬砌，衬砌环全环由一块封顶块F、两块邻接块L和三块标准块B构成，拼装方式采用错缝拼装。管片强度等级为C50、抗渗等级为S10。区间位于R=2000的曲线上及直线上，线路最大坡度20，最小纵坡2。左右线盾构区间靠近联络通道一侧位置的衬砌环由特殊钢管片组成。根据防火要求，在盾构区间的中部设左、右线联络通道，里程为DK6+187.00，设在区间隧道最低点，通道长6.8m，并结合泵房合并建造。通道内净尺寸为2.02.1m，排水泵房有效容积不小于30m3。通道为直墙圆弧拱结构，集水井为矩形结构，通道和集水井均采用两次衬砌，结构衬砌为钢筋混凝土，地面高程为+2.87m，结构底部深约22m，设计加固地层体积约为2300m3。联络通道位于大直沽六号路与六纬路交口处，周围建筑物密集，再加上地质条件比较差，土层结构松散，承载力小，为了确保联络通道的施工安全和地面交通的顺畅改变原方案采用冷冻法支护、暗挖施工工艺。联络通道由与左、右线隧道正交的水平通道及通道中部的泵房组成，如图1所示：1.2. 工程地质及水文地质条件1.2.1工程地质情况根据天津市区至滨海新区快速轨道交通工程二期工程大直沽西路站至东兴路站区间段岩土工程详细勘察报告详勘情况，该段地质属海积冲积平原地貌单元，地形平坦，地层为第四系松散堆积层，主要由粘性土、粉土、砂土组成。联络通道位置主要的地层情况为：地面以下2.4m为杂填土层，2.4m10.5m主要为6粉土层（Q43Nal），10.5m15.4m为4粉土层（Q42m），15.4m19.4m主要为2粉质粘土层（Q41al），19.4m22.7m主要为1粉质粘土层（Q3eal），22.7m23.9m为3粉砂层（Q3eal）,23.9m27.3m主要为4粉质粘土层（Q3eal），27.3m以下主要为5粉砂层（Q6eal）。本标段特殊岩土主要为表层人工填土层，因填垫时间短，结构密实度不均，大部表现为相对松散，力学性质差，为欠固结，故工程地质条件差；新近沉积层为古河道冲积层的淤泥质土，土层变化大，结构松软，为欠固结，工程地质条件差。对隧道工程施工及土体稳定和安全影响较大。1.2.2 地下水水文特征根据本区段勘察报告，本区间段地表以下浅层地下水为孔隙潜水，主要含水层为粉土及粘性土，一般水位埋深为0.92.3m之间，水位高程为1.092.29m。地下水的补给主要以大气降水的补给为主，以附近地表水系补给为辅；其排泄以垂直蒸发为主，向附近地表水系迳排为辅，地下水位年平均变幅为1.0m左右。1.2.3腐蚀性分析评价1.2.3.1、水质类型及其对建筑材料的腐蚀性分析评价据区域水文地质资料分析，本区段地下水类型为HCO3- CI-K+Na+Ca2+型。地下水对砼无腐蚀性，对砼中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。1.2.3.2、土壤的腐蚀性据已有勘查资料，本区间段范围的土壤对砼无腐蚀性，对砼中的钢筋无腐蚀性，对钢结构无腐蚀性。2编制依据及编制原则2.1天津市地下铁道隧道联络通道及泵房结构施工图；2.2地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-1999）；2.3盾构法隧道工程施工及验收规范（DGJ08-233-1999）；2.4混凝土结构工程施工质量验收规范(GB50204-2002)；2.5地下防水工程施工及验收规范（GBJ208-83）；2.6建筑变形测量规范（JGJ8-97）；2.7煤矿井巷工程施工及验收规范（GBJ213-90）2.8根据地质水文条件以及现场调查的资料，我公司以往施工类似工程的施工经验。3冻结帷幕施工方案设计3.1 施工方案设计的基本原则3.1.1水平孔（斜孔）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。3.1.2冻结帷幕水平孔（斜孔）布设合理，满足施工及规范要求，在设计中应重点考虑联络通道顶部薄弱部位，冻结帷幕水平孔（斜孔）冻结方案应符合现场实际情况，具有施工可行性和良好的可操作性。3.1.3施工方案应在工程要求工期的条件下具备优化能力。3.1.4施工方案措施必须满足城市环保及节能要求。3.1.5减少冻胀与融沉的危害。3.2方案设计技术要点由于该联络通道所处地层主要为粉质粘土及粉土层，且含水量高，在施工中必须采取切实可靠的技术措施。为确保联络通道施工的安全并保证施工工期，提出以下技术要点：3.2.1防止冻胀和融沉对隧道及地面的影响，在冻结帷幕内布设泄压孔，冻结开始后根据监测数据进行泄压以防冻胀。保证联络通道结构施工质量，尤其是外层临时支护背板后用水泥砂浆充填密实，利用隧道或联络通道内的注浆孔跟踪注浆加以补强，以防融沉。3.2.2由于混凝土和钢管片相对于土层要容易散热得多，会影响隧道管片附近土层的冻结速度，从而影响冻土帷幕的整体稳定性和封水性。为此，本方案设计采用在冷冻区域隧道管片铺设保温层，对面隧道管片加设冷冻板保温的措施，以确保冻土帷幕不存在影响安全的薄弱环节。3.2.3用金刚石取芯钻开孔，跟管钻进法下冻结管。冻结孔开孔前，在布孔范围内打小孔径探孔，探测地层稳定情况。每个探孔都设有孔口管，如发现砂层，需安装探孔密封装置，以防钻进时大量出泥、出水。冻结施工结束后，孔口管管口焊上钢板，以免工程结束后孔口漏水。3.2.4为了杜绝在局部粉土层中施工冻结孔时容易出现涌砂涌水的问题，采用夯锤钻进，实现无泥浆钻进。如发现钻孔泥水流失，及时进行封堵。3.2.5加强冻结过程检测。在冻土帷幕内布置测温孔和压力释放观测孔，以便正确测定冻土帷幕厚度和判断冻土帷幕是否形成交圈。对侧隧道管片附近土层的冻结情况将成为控制整个冻土帷幕安全的关键，为此，在对侧隧道管片上沿冻土帷幕四周最薄弱位置安装测温孔，并在开挖之前打设探孔，以全面监测冻土帷幕的形成过程以及冻结效果。3.2.6在开挖两侧隧道内均设预应力支撑，以防打开联络通道预留口管片时隧道变形和破坏。在联络通道衬砌中预埋注浆管，采用注浆方式以补偿土层融沉。注浆应配合冻土帷幕融化过程进行，开始可注粘土水泥浆。3.2.7由于冻土的蠕变性很强，冻土帷幕在破坏前必然有一个较大的蠕变过程，可以通过检查开挖过程中的冻土帷幕变形情况判断其安全性。为此，在开挖过程中必须及时进行冻土帷幕变形和温度观测，如遇冻土帷幕有明显变形，温度明显回升立即用预制格栅加背板支撑，调整开挖构筑工艺，并同时加强冻结。3.2.8由于联络通道的开挖和支护层施工时间很短，比冻土帷幕的化冻时间要短得多，由于偶然停冻对开挖安全不会产生大的影响。但是，为了进一步提高施工安全性，还将采取以下措施：选用可靠的冻结施工机械，关键机械设备备用一套；预备200Kwa柴油发电机；加强停冻时的冻土帷幕监测；另外在开管片侧安装安全应急门，必要时关闭开挖工作面。3.2.9在整个施工过程中，严密监测隧道变形，确保隧道安全。在冻土帷幕关键部位布置测温孔，监测冻土帷幕的形成过程和形成状况。3.3施工顺序该隧道区间是津滨轻轨西段工程的关键工程之一，其工期关系到整个津滨轻轨工程的总工期，因此具有工期要求紧的特点，为保证工期，采用交叉作业方式，以提前完成联络通道的施工。具体施工顺序如下：在左线隧道盾构掘进施工完成后，右线隧道掘进通过联络通道位置且隧道沉降稳定后，即可进场进行钻孔、插管施工，右线隧道贯通后即可进行冻结施工，这样可提前工期近1个月。但必须注意以下几点：（1）左线隧道要留出足够的施工场地和运输通道，右线隧道要确保冻冷板的安装，要做好交叉施工的协调工作。（2）钻孔施工的同时做好冻结站的安装及管路的连接工作。3.4冻结土体加固、矿山法暗挖构筑方案根据工程地质条件及其它施工条件，确定采用“隧道内钻孔冻结加固，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傾斜孔冻结加固地层，使联络通道及集水井外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻土帷幕。在冻土中采用矿山法进行联络通道及泵房的开挖构筑施工，地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行，其主要施工顺序为：施工准备冻结孔施工冻结站安装冻结器系统安装检测系统安装开挖、临时支护开挖与构筑准备防水层及结构层施工壁后注浆冷冻站系统拆除土层注浆充填冻结孔封堵帷幕设计及准备施工准备冻结孔钻进冻结器安装盐水系统安装、保温施工机房、基础冻结站安装充R22、化CaCl2试运转设备保养维护冻结开挖构筑封孔、注浆冷冻系统拆除积极冻结帷幕交圈积极冻结冻结施工工艺流程如下：3.5冻结帷幕厚度设计根据以往地铁联络通道冻结施工经验计算公式：t=A(r/E)，式中：r计算点到冻结管距离（m），E冻结帷幕外侧厚度（m），A经验参数取A=19.69,T计算点冻结帷幕温度（）。冻结帷幕内侧厚度E/=1.4E，冻结帷幕平均厚度为1.4m。设计冻土帷幕平均温度为10，则冻土帷幕厚度为：喇叭口1.6m，联络通道1.4m，泵房 1.2m。由于该联络通道结构复杂，土层条件差，为了确保施工过程万无一失，对该工程冻土帷幕进行强度验算。对冻土帷幕采用有限元分析软件ANSYS进行了应力场分布和位移场分布情况的三维有限元数值分析，并根据计算结果进行了强度验算。3.6冻结帷幕交圈计算冻结前，同一深度的地层具有相同的原始温度，冻结开始后，通过冻结管把冷量传给地层，在冻结管周围产生降温区，形成以冻结管为中心的冻结圆柱，并逐渐扩大至相邻的冻结圆柱连接形成封闭的冻结圆筒，即为冻结帷幕交圈。冻结帷幕交圈时间主要与冻结孔间距、盐水温度、土层性质、冻结管直径、地层原始温度、以及冻结器环形空间内盐水运动状态等因素有关。冻结帷幕交圈时间计算公式：T=L/2d式中：L冻结孔最大孔间距（mm），d冻土发展速度，结合盐水温度、土层性质、冻结管直径、以及冻结器环形空间内盐水运动状态得出经验值：粘土2530mm/天，砂、岩石3035mm/天。3.7冻结帷幕平均温度计算使用冻结施工成冰公式（建井工程手册）tc= tb（1.135-0.352-0.875+0.266）-0.466式中：tc冻结帷幕平均温度（）tb盐水温度（）l冻结孔间距，取0.81mE冻结帷幕有效厚度（m）4冻结孔布置及制冷设计4.1. 冻结孔的布置地层冻结加固范围确定首先须满足以下基本要求:一是围护开挖区，确保开挖和支护施工能安全顺利地进行，主要是要保证冻土帷幕有足够的强度，也就实际冻土帷幕的有效厚度要达到设计厚度；其次，还要便于隧道开挖和支护，降低施工费用，缩短施工工期。为此，确定在一条隧道施工冻结孔，根据冻结帷幕设计及联络通道的结构，冻结孔按上仰、近水平、下俯三种角度布置。开孔间距为0.5m1.0m，冻结孔数77个，利用水平孔和部分倾斜孔冻结加固地层，使联络通道及泵房外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻土帷幕，冻结孔的布置见附图1和附图2。在实际施工中，可根据钻机情况、管片配筋情况和联络通道拟开管片的实际位置，对钻孔孔位作少量调整，但最大间距不得大于1.0m。4.2. 制冷设计4.2.1. 冻结参数确定1）设计盐水温度为-28-30。2）冻结孔终孔间距Lmax1200mm，冻结帷幕交圈时间为25天，达到设计厚度时间为35天。3）积极冻结时间为35天，维护冻结时间为35 天。4）测温孔和卸压孔分别为8个和4个，具体位置视现场情况而定。测温孔一般定在终孔间距较大的位置。5）冻结管总长度为785m，冻结管采用898mm,20#低碳钢无缝钢管。4.2.2. 需冷量和冷冻机选型冻结需冷量计算：Q=1.2dHK式中：H冻结总长度（m）；d冻结管直径（m）；K冻结管散热系数（取249.87kcal/m2h）。将上述参数代入公式得：Q=1.2dHK =65813Kcal/h选用TBSJ055.1型螺杆机组一台套，设计低温制冷量为109716 Kcal/h，电机功率80.9KW。4.2.3. 冻结系统辅助设备盐水循环泵选用IS125-100-200型2台，流量200m3/h，电机功率45KW 。冷却水循环选用IS125-100-200C型2台，流量100m3/h，电机功率11KW。冷却塔选用NBL-50型二台，补充新鲜水15m3/h。4.2.4. 管路选择（1）冻结管选用898mm,20#低碳钢无缝钢管,丝扣连接,单根长度1m1.5m。（2）测温孔管选用324mm,无缝钢管。（3）供液管选用1.5钢管，采用焊接连接。（4）盐水干管和集配液圈选用1596mm无缝钢管。（5）冷却水管选用1334.5mm无缝钢管。4.2.5. 用电负荷 总用电负荷约200kw/h。4.2.6. 其它1）冷冻机油选用N46冷冻机油。2）制冷剂选用氟立昂R-22。3）冷媒剂选用氯化钙溶液。4.3. 测温孔、卸压孔的布设测温孔和卸压孔（压力观测孔）是监测冻土帷幕形成过程和形成状况的必要检查手段，为保证监测孔全面反映冻结状况，布设的冻土帷幕监测孔必须具有代表性：4.3.1在冻土帷幕的上、下、左、右四个方向各布置一个测温孔，深度1.03.0m；4.3.2在对面隧道的冻土帷幕处同样布置4个测温孔，深度1.02.0m；4.3.3在拟开挖未冻结区域的左右各布置一个卸压孔，深度分别为1.0m2.0m；4.3.4在对面隧道未冻区域上下各布置一个卸压孔,深度为1.02.0m；4.3.5测温孔根据钻孔偏斜情况布置在孔间距较大处。5冻结施工5.1. 施工准备5.1.1在隧道内敷设一条120mm2动力电缆，用于冻结钻孔施工及隧道内冻结系统安装供电。5.1.2利用隧道内清水和排污管道，用于冻结孔打钻和冻结站运转的供水和排污。5.1.3在联络通道施工工作面两端砌高约0.5m的泥浆挡墙，以免冻结孔钻进时泥浆四溢影响隧道内环境整洁。5.1.4用厚46cm的木板在联络通道处铺设冻结施工场地，按不同位置的冻结孔钻进要求，用48钢管搭建冻结孔施工脚手架。5.2. 冻结孔施工5.2.1. 冻结孔定位与管片开孔1）根据施工基准点，按冻结孔施工图进行冻结孔孔位放线，孔位布置首先要依据管片配筋图和钢管片加强筋的位置，在避开主筋的前提下可适当调整，一般不应大于100mm。详见开孔措施，其中包括4个穿孔。2）在正式开孔前，利用隧道管片上的补浆孔钻38mm小孔径探孔，检查地层稳定性，如发现砂层，先进行水泥-水玻璃双液壁后注浆，以提高孔口附近地层的稳定性，然后再钻进冻结管。冻结施工结束后，孔口管管口焊上钢板，以免工程结束后钻孔孔口漏水。3）开孔选用J-200型金刚石钻机，配130mm金刚石取芯钻头进行钻孔，深度约300mm，以不钻穿管片控制。用钢楔楔断岩心、取出后，打入加工好的孔口管，并固定。5.2.2. 钻孔偏斜和终孔控制钻孔的偏斜应控制在1%以内，在确保冻土帷幕厚度的情况下，相邻终孔间距不得大于1.2m，否则应补孔。冻结孔钻进深度应比设计深度大0.3m（钻头碰到隧道管片者除外）。5.2.3. 冻结孔钻进与冻结管设置5.2.3.1钻孔设备使用MD-50钻机一台，配用BW250型泥浆泵，钻具利用898冻结管作钻杆；冻结管之间采用套管丝扣连接，接头螺纹紧固后再用手工电弧焊焊接，确保其同心度和焊接强度。5.2.3.2除对穿孔用钻机外，其它孔均用夯管锤施工。5.2.3.3对穿孔施工要采用专用钻头。钻头刚碰到对侧隧道管片时，要控制钻进压力。快钻透管片前，要减小泥浆循环并控制钻进速度。钻透管片后，要迅速密封冻结管与隧道管片的间隙。 5.2.3.4为了保证钻孔精度，开孔段钻进是关键。钻进前2m时，要反复校核钻杆方向，调整钻机位置，并用精密罗盘或经纬仪检测偏斜无问题后方可继续钻进。5.2.3.5冻结管安装完毕后，截去露出隧道管片的孔口管，并用堵漏材料密封冻结管的间隙。测温孔施工方法与冻结管相同。5.2.3.6正常情况下，钻进时安装简易钻头，如果钻进困难遇到砂层，为防止钻进中返砂，在钻头部位安装一个特制单向阀门。5.2.3.7冻结管到达设计深度后冲洗单向阀，并密封冻结管端部。5.2.3.8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，然后再用灯光测斜仪进行测斜并绘制钻孔偏斜图。冻结管长度和偏斜合格后再进行打压试漏，压力控制在0.8Mpa，稳定15分钟压力无变化者为试压合格。5.2.3.9在冻结管内下供液管, 供液管底端连接0.2m长的支架。然后焊接冻结管端盖和去、回路。5.2.4.钻孔质量控制程序图正常钻进搬迁、找正安 装钻场施工测量定孔位生产准备纠 偏测 斜调试安装单孔完成5.3. 冷冻站安装5.3.1. 冻结站布置与设备安装将冻结站设置在左线隧道内，靠近联络通道位置，占地面积约80平方米，见附图3，站内设备主要包括冷冻机、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及配电控制柜等。设备安装按设备使用说明书的要求进行。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。在盐水管路和冷却水循环管路上要设置阀门和测温仪、压力表等测试元件。盐水管路经试漏、清洗后用棉絮或橡胶套保温，保温厚度为50mm，保温层的外面用塑料薄膜包扎。集配液圈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。联络通道冻结孔每23个一串联。冷冻机组的蒸发器及低温管路用棉絮保温，盐水箱和盐水干管用50mm厚的保温板或棉絮保温。在安装系统时，尽量缩短冷冻管长度，使冻结能量尽量少损失。在系统安装完成后，先检查冻结管的密封情况，出现渗漏立即补救。由于混凝土和钢管片相对土层要容易散热的多，会严重影响隧道管片附近土层的冻结速度和冻结强度，从而影响冻土帷幕的整体稳定性和封水性。为此，设计及施工过程中，采用在对面隧道管片内侧敷设冷管和保温层等措施，以确保冻土帷幕不存在影响安全的薄弱环节。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1.26g/cm3，先在盐水箱内充满清水，溶解氯化钙，再送入盐水干管内，直至盐水系统充满为止，溶解氯化钙时要除去杂质。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，再充氟加油。5.4. 积极冻结与维护冻结5.4.1. 冻结系统试运转与积极冻结设备安装完毕后进行调试和试运转。在试运转时，要随时调节压力、温度等各状态参数，使机组在有关工艺规程和设备要求的技术参数条件下运行。在冻结过程中，定时检测盐水温度、测温孔温度和冻土帷幕扩展情况，必要时调整冻结系统运行参数。冻结系统运转正常后进入积极冻结。5.4.2. 试挖与维护冻结在积极冻结过程中，注意每天溶液温度变化和气温变化，要根据实测温度数据判断冻土帷幕是否交圈和达到设计厚度，同时要监测冻土帷幕与隧道的胶结情况，测温判断冻土帷幕交圈并达到设计厚度且与隧道完全胶结后再进行探孔试挖，一般前7天温度下降明显，由大气温度降至-20，在-20左右会有一段时间温度小幅波动，这时外侧土体已经开始冻结并慢慢扩散，以后温度每天下降0.51.5，到-30左右基本稳定，冻结到第45天后可进行开挖前的准备工作。打探孔确认冻土帷幕内土层基本无压力、冻层全部交圈后再进行试开挖。正式开挖后，根据冻土帷幕的稳定性，可适当提高盐水温度，进入维护冻结，但盐水温度不应高于-22。在冻土帷幕内布置测温孔和泄压孔与观测孔，一边正确测定冻土帷幕厚度和判断冻土帷幕是否交圈，对侧隧道管片附近土层的冻结情况将成为控制整个冻土帷幕安全的关键，为此，在对侧隧道管片上沿冻土帷幕四周安装测温孔，以全面监测冻土帷幕的形成过程，当泄压孔波动较大，冻结温度停止在某个区域范围内，应加强检测，以确定帷幕是否交圈。附：主要地层冻结施工参数一览表序号参数名称单位数量备注1冻结帷幕设计最大厚度 m1.62冻结帷幕平均温度-10取冻土抗压强度为3.4mPa3冻结帷幕设计交圈时间天254冻结孔个数个775冻结孔设计间距m0.51.0联络通道周边孔6终孔最大间距m1.2联络通道周边孔7设计盐水温度-28-308冻结管规格mm89820#低碳钢无缝管9测温孔个数个813m10冻结孔深度m78511卸压孔（压力观测孔）个数个412m12最大总需冷量Kcal/h65813工况条件13LSLGF500冷冻机组台套114用电功率KW20015新鲜水量m3/h1016施工工期天100其中：施工准备、冻结孔施工、冷冻系统安装天20冻结准备天2积极冻结天35维护冻结、掘砌天40拆除天35.4.3 冻结质量控制程序图试压包扎充氟、试运转正常运转通道掘进拆 除冷却水供给冻结孔验收检 测生产准备基础施工安 装冻结器安装设备试压6开挖与构筑施工6.1.联络通道开挖应具备的基本条件6.1.1测温孔可根据测温孔实测数据，推算出冻土发展速度，算出交圈时间，进而算出在该冻结时间下的冻土发展半径，从而算出冻结帷幕厚度，再根据此厚度用公式法或作图法得出冻结帷幕平均温度，若各个层位、各个部位的冻结帷幕的厚度和平均温度均达到设计要求，实测冻土帷幕温度和厚度达到设计值后，打开泄压孔确认无泥水涌出，并安装好防水门后，方可打开通联络预留口的钢管片，进行开挖。6.1.2卸压孔在积极冻结过程中，卸压孔有两个作用，一是起到卸载冻胀压力的作用，另一方面它所显示的压力一定程度上可以作为判断冻结帷幕是否交圈的重要依据。一般说来，在冻结初期，卸压孔的压力是原始地层压力，随着冻土的逐渐扩展，水分不断迁移，交圈后冻土形成一个封闭的土体，冻胀压力得不到释放，而逐渐增加，它的外在表现即为卸压孔压力的剧增，而且打开卸压阀卸压再关闭后能逐渐回到原数值，卸压孔的数值交圈前后差别为0.10.2Mpa。6.1.3探孔正式开挖前应进行探孔检查，探孔应打在冻结帷幕薄弱处，检查冻土厚度及冻土强度，探孔处无涌沙突水现象（该处会有稀泥因冻胀压力的作用而缓慢流出，流量稳定，此为释放压力属正常现象），地层稳定冻结帷幕正常，测温效果良好，即可正式开挖。6.1.4盐水去回路温差由于交圈后冷耗较交圈前要少，因此交圈前盐水去、回路温差要比交圈后大，倘若某一时期盐水去、回路温差（其它冻结参数不变）突然变小，或盐水温度在某一阶段徘徊数天后突然下降，则很可能已经交圈，不过此现象仅作为判断交圈的参考，要确定开挖，还需要结合测温孔资料，卸压孔压力，探孔情况等方面综合考虑。6.2. 施工准备准备工作是整个工程施工进展顺利的前提和保证，具体工作内容如下：6.2.1. 三通一平1）供水：将水管接送至施工场地，水量为10m3/h；排水，从联络通道口到车站之间利用排水管路，水泵设在联络通道口附近，形成排水系统。2）供电：200kw电量从变压器接送至施工场地，现场备用一台200kw发电机。3）井上、井下通讯联系使用内部专用有线电话。4）道路：能允许510t卡车进出施工场地，必要时应提供市内运输通行证。6.2.2 隧道内工作平台搭设1）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。2）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手推车换向之用，面积约为2m3.5m=7m2。3）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，坡度以方便手推车运输为原则可以适当调整。4）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8m4.5m=36m2。平台梁可用长4.5m，间距为2m的槽钢，直接搭在砼管片上，台面用50mm厚木板铺盖而成。6.2.3. 抢险物资的堆放为了应付冻结孔施工及开挖构筑过程中可能出现的突发情况，除了制订切实可行的应急措施外，施工现场需要堆放一定数量的抢险物资：应急沙包（5m3）、木楔（若干）、水泥（3T）、麻丝、木背板（3m3），以保证联络通道施工的安全。应急抢险物资应堆放有序，并设立醒目的标识牌，抢险物资应专项专用，不得随便挪用，并设有专人看护、保管，定期检查，具体堆放位置见附图3。6.2.4.钢管片接缝焊接将联络通道口部的钢管片之间（欲拆除的管片除外）接缝采用满焊的方式将每条拼装缝一一焊接好，以提高其整体稳定性。注意事项：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，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.预应力支架及安全应急门安装开挖施工之前，需在通道开口处隧道管片开口环中的不开口部位均匀设置不小于8个支撑点隧道支架，予以预应力支撑（支撑能力不小于500KN/点）适当焊接钢管片的环、纵缝，以减轻联络通道开挖构筑施工对隧道产生不利的影响。根据结构施工图要求，设计预应力支架，单个钢支架由圆形（或中部矩形）封闭钢支架、6个预应力千斤顶、2个固定支撑及支撑保护板等部分组成。安装方法：在区间隧道上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，两榀支架间用6767mm等边角钢搭焊组合。每榀支架有8个支点，由6个50t螺旋式千斤顶提供预应力，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。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。安全应急门是考虑开挖构筑期间，帷幕发生大量砂、水涌出，或位移变形超值，其它措施抢救无效的情况下，为确保隧道安全而使用的。安装要牢固可靠，门扇启闭方便。附图4：安全应急门，附图5：预应力支架图6.3.开挖 6.3.1 开管片加固土体强度达到设计要求及准备工作就绪后开挖构筑工作就可正式开始，探孔检验合格后即可开管片。开管片前，首先准备2台5t千斤顶，5t和2t手拉葫芦各一个。（1）开管片方法将两台千斤顶架在被开管片两侧，中间用一根型钢横梁同钢管片直接相连接，通过千斤顶顶推横梁向外顶推钢管片。操作时，要认真观察管片受力及位移情况，消除局部受阻因素，防止管片变形。5t葫芦作为辅助拉拔管片用，一端挂住欲拆管片，一端系在对面隧道管片上，水平方向稍加力向外（隧道内）拉拔管片，要配合千斤顶操作。2t葫芦悬吊在欲拆管片的上方，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，如下图所示。（2）注意事项在用千斤顶及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。当拉拔困难时，应检查受阻原因并处理。如为管片锈蚀引起，则需用大锤锤振管片，以减少拉拔阻力。6.3.2 土方开挖经探孔确认可以进行正式开挖后，打开钢管片，然后根据采用矿山法进行暗挖施工。根据工程结构特点，联络通道开挖掘进采取分区分层方式进行，其施工顺序如下图。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0.3m或0.5m，通道、集水井开挖步距为0.5m。两端喇叭口处断面较大，为减轻开挖对隧道变形的影响，开挖步距控制为0.3m。另外，冻土强度高，韧性好，普通手镐无法施工，需采用风镐进行掘进。为了提高掘进效率，加快施工进度，缩短冻土暴露时间，风镐尖需做特殊处理。而且掘进环境温度在0以下，输风管路及风镐中的冷凝水容易结冰，需进行除湿处理，一方面把风管悬吊起来，另外每隔12小时向风管内注入酒精，防止冰屑的出现。并要求每个掘进班配备56把风镐，以避免不能正常工作而影响施工进度。在掘进施工中根据揭露土体的加固效果，以及监控监测信息，及时调整开挖步距和支护强度，确保安全施工。在开挖过程中，还要及时对暴露的冻土墙进行保温。 土方运输：挖出的土方装入渣土车，经轨道运到提升井后提至地面，再用汽车运出。6.4. 支护方式采用两次支护方式：第一次支护（临时支护）采用格栅及C20网喷支护，第二次支护（永久支护）采用防水钢筋混凝土。6.4.1 临时支护联络通道及泵房开挖后，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，所以联络通道的临时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。临时支护结构形式如图所示：临时支护采用22主筋和8箍筋连接，格栅内外保护层均为50mm，横通道格栅纵向间距500mm，泵房竖向格栅间距500mm。泵房封底格栅采用20100两排钢筋网片构成。格栅预制在开挖前28天完成，格栅制作严格按图纸要求进行。6.4.2 永久支护结构永久支护是采用C30现浇钢筋砼结构。为减少砼施工接缝，联络通道开挖及临时支护完成后，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，必要时可采用喷浆机对浇筑空隙进行充填。上部结构施工完成以后，开挖泵房，泵房集水井开挖到设计深度，首先对泵房底板进行封底浇筑，然后一次完成集水井的钢筋砼浇筑施工。注意事项：1）开挖及支架架设应按中轴线严格控制，防止支架偏移；2）在浇筑通道底部之前一定要把4根D300的铸铁排水管安置好。3）喷射混凝土配比（体积比）根据经验暂定为32.5R水泥：中粗砂：46碎石=1：2：1，由于冻土层温度在0以下，喷射混凝土中掺入防冻剂；在开挖和临时支护过程中，布设通道收敛变形测点，及时掌握冻结帷幕位移发展速度，通过调整开挖步距和支护强度来控制冻结帷幕的位移量，确保施工安全和施工进度。临时支护中预埋压浆管：泵房设4个，通道底部、直墙下部约按2.0m间距布设。压浆管选用40的焊接管，顶端接管箍，并用丝堵封闭。6.4.2.1止水带施工喇叭口部位全部刷扩至设计尺寸，临时支护完成后，即可进行止水带施工。止水带是用粘接剂沿着临时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。6.4.2.2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。防水板采用无钉铺设，衬垫为梅花形布置，间距找顶0.70.7m，边墙1.01.0m。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）不允许在防水板上钉明钉，防水板接疑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100，焊接宽度为10mm。6.4.2.3钢筋绑扎钢筋间排距应严格按结构设计图纸进行绑扎，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%；在结构砼与钢管片接触部位应按规定焊接锚筋，且纵筋与钢管片搭接处应采用T形焊接。6.4.2.4立模板根据结构尺寸定制钢模板，立模采用16#槽钢制作的龙骨作为模板支撑，龙骨间距9001200mm，龙骨立设于已浇底板砼面上，龙骨底脚处加型钢横撑，以防浇砼时侧墙内移，龙骨脚底加垫一层厚20mm的木板防止骨腿下沉。龙骨按中线安设并做到牢固可靠。模板就位前，应在模板上均匀涂刷脱模剂，按结构特征顺序安装模板，即先按设两侧墙模板，浇完后再从一端向另一端安齐顶模。检查模板的垂直度、水平度、标高以及钢筋保护层的厚度，校正合格后，将模板固定。6.4.2.5浇灌混凝土结构层混凝土选用商品混凝土，确实需要自拌混凝土时应在有关部门同意下进行。按照设计混凝土强度要求，必须对混凝土进行配比试验(由于通道内温度较低，应在搅拌时按水泥用量的4%掺入防冻剂)。混凝土搅拌应严格按试验配比进行搅拌；搅拌好的砼由混凝土泵车输送到端头井下的运输上，然后，运至工作面。用人工法将砼送入支好的钢模内并用插入式振捣棒反复均匀振捣。搅拌的混凝土用试模制成标准试块，现场用于检测混凝土强度及抗渗性。浇灌混凝土时埋设注浆管。通道顶板内的混凝土浇筑采用分段浇筑的施工方式，必要时用气动输送泵输送混凝土，或采用外部振捣（即用附着式振动器震捣），以提高工作效率，确保砌筑质量。注意事项：1）砼浇筑尽量连续浇筑，如因特殊原因不能连续浇灌时，在接茬部位应凿成毛面，确保混凝土粘接性；2）在泵房上方通道墙部浇筑时，墙基应用木板制成斜坡，确保砼基础与通道成一整体结构；3）砼结构强度达到设计强度90%时方可拆模。4）砼振捣：采用斜向振捣，即振动棒与砼表面约成4045角，振捣要求做到“快插慢拔”。砼分层浇筑时，每层砼厚度不超过振动棒长度的1.5倍。在振捣上层时，应插入下层砼中50左右，且在下层砼初凝之前进行。震捣时布点均匀，震捣程度以下面四条标准控制：不出现气泡、砼不下沉、表面泛浆、表面形成水面。5、壁后注浆浆液为水泥水玻璃或聚胺脂。注浆时间应在壁问结冰前，浇灌混凝土7天后。注浆时应观察周围注浆孔或缝隙的冒浆情况，确保壁间充填密实。6.5. 开挖及支护质量要求6.5.1. 掘进1)通道净宽：中线两侧不小于设计尺寸，不大于设计尺寸100；2)通道净高：腰线上下不小于设计尺寸，不大于设计尺寸100。6.5.2 架棚1）通道净宽：中线两帮不小于设计尺寸，不大于设计尺寸50；2）通道净高：腰线上下不小于设计尺寸，不大于设计尺寸50；3）支架架设不得吊斜、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1）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）；2）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%；3）钢筋位置允许偏差：受力钢筋排距5，钢筋弯曲点为20，水平钢筋间距20，受力钢筋保护层3。6.5.4. 砼浇灌1）砼表面密实，蜂窝、麻面不超过0.5%，深度不超过10；2）衬砌厚度不小于设计，墙面平整度允许误差20；3）砼厚度达到设计强度90%方可拆模，拆模后应洒水养护，养护时间不得少于7天。生产准备开管片通道土方开挖临时支护喇叭口开挖喇叭口临时支护扎钢筋立通道模板通道砼结构施作集水井开挖临时支护集水井结构层施作安装防火门整理、收尾维护冻结预制格栅6.6 开挖与构筑质量控制程序图7地层跟踪注浆及其它7.1. 融沉控制地层跟踪注浆施工融沉是因被加固土体融化而引起的土体下沉，是冻结法施工需要处理的一个问题。所以，在联络通道结构完成以后冻土融化的过程中，要控制融沉，减少对隧道不利影响。在冻结帷幕内设泄压孔，冻结开始后根据检测数据进行泄压以减小土层冻胀及其对隧道的影响，保证联络通道结构施工质量，并在联络通道结构中预埋注浆管，利用隧道或联络通道内的注浆孔跟踪注浆加以补强，以补偿土层蠕沉，控制地表变形，防止冻胀和蠕沉对隧道及地面的影响。其主要措施是根据监测反馈的信息，进行地层跟踪注浆压密加固土体，具体分为二个部分：1）利用管片压浆孔对隧道管片底部、喇叭口部位进行补压浆；2）通过联络通道衬砌中的注浆管进行跟踪注浆，以补偿融沉。7.1.1. 地层注浆应配合冻土帷幕融化过程进行联络通道施工完成后拟采用自然解冻，一方面控制融沉量，另一方面可以及时进行跟踪注浆。7.1.2. 实行信息化施工地层注浆应根据监测反馈的信息（其沉降报警值设定为-30+10），迅速组织注浆，并依此控制注浆量。7.1.3. 注浆孔布设1）隧道底部和喇叭口处利用管片压浆孔，必要时再补设注浆孔；2）联络通道衬砌中预埋注浆管：泵房设4个，通道底部、直墙下部约按2.0m间距布设，两端喇叭口各布置1个注浆断面。3）预埋管结构：选用40mm的焊接管，顶端接带螺纹的管箍，并用丝堵封闭。7.1.4. 注浆材料为增加压浆的可注性，开始时可注粘土水泥浆；二次补浆选用单液水泥浆或1：1水泥-水玻璃浆液，水泥采用P.032.5普通硅酸盐水泥，水泥浆液水灰比为0.6，水玻璃浆液波美度为35。7.1.5注浆设备注浆选用BW250型变速注浆泵。7.1.6. 注浆压力为防止隧道管片及联络通道结构受到影响，拟选用小压力、多注次的方式；充填注浆压力一般为0.1MPa，融沉注浆压力为0.5 MPa以内。7.1.7. 注浆顺序管片底部喇叭口处通道及集水井。每一注浆段中遵循先下部、后上部的原则，使加固的浆液逐渐向上扩展，避免死角，改善隧道和联络通道底部土体，提高充填效果。7.1.8. 注浆结束标准注浆是否结束根据沉降监测反馈的信息、注浆量和最大注浆压力控制；注浆结束后，要再注入双液浆封堵注浆管，并由人工修整管口，既保证结构强度，又美观、整齐。7.2. 防腐、钻孔补强等收尾工作7.2.1待联络通道钢筋混凝土浇筑完成后，要做好现场拆除和收尾工作。其工作量大，工序交叉多，工作要善始善终，精心组织，协调施工。7.2.2浇筑完泵房砼结构层即可停冻，进行施工设备的拆除工作，并清理、整理现场，按要求跟踪注浆。7.2.3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，并在孔口管管口焊接10厚的封口板封闭管口。7.2.4待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。7.2.5按设计要求安装防火门。7.2.6用砼浇筑钢管片内格栅，并将外露钢构件表面刷涂环氧沥青漆二度。7.2.7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。8监测监控设计为了确保水平孔冻结暗挖隧道施工安全优质地按时完成，须对冻结系统、地层和支护结构进行必要的监测，使监测的资料得以及时反馈，指导施工，以便调整施工工艺并采取措施。8.1. 监测内容8.1.1. 水平孔施工监测内容1）钻孔长度； 2）铺设冻结管长度；3）冻结管偏斜；4）冻结器密封性能；5）供液管铺设长度。8.1.2. 冻结系统监测内容 1）冻结器去回路盐水温度； 2）冷却循环水进出水温度； 3）冷冻机吸排气温度； 4）盐水泵工作压力； 5）冷冻机吸排气压力； 6）制冷系统冷凝压力 ；7）制冷系统汽化压力。8.1.3. 冻结帷幕监测内容1）冻结帷幕温度场；2）开挖后冻结帷幕暴露时间内冻结帷幕表面位移；3）开挖后冻结帷幕表面温度。8.1.4. 周围环境和隧道土体进行变形监测内容1）隧道变形监测；2）隧道的沉降位移监测；3）隧道的水平及垂直方向的收敛变形监测；8.2. 监测方法、手段及说明8.2.1. 冻结孔偏斜冻结器密封性能监测水平冻结孔偏斜的监测使用全站仪结合灯光进行。冻结器密封性能的监测采用管内注水，试压泵加压的方法试漏，试漏程序及指标符合水平孔冻结器设计要求，每孔测量一次。8.2.2. 盐水温度与盐水流量在去、回路盐水干管上安装精密水银温度计和数字温度传感器测量去、回路盐水温度。在回路盐水干管上安装电磁流量计测量总盐水流量。与集液图并联盐水流量测量回路测量各冻结器的盐水流量。在关键冻结器口设测温口，安装数字温度传感器测量盐水回路温度。冻结器流量在开冻时量测，其它温度与流量测量每班12次。在盐水箱中安装液面监测、报警装置。另外，需要进行冻结制冷系统工况的常规监测。盐水系统和冻结帷幕温度监测，使用测温仪。制冷系统和冷却水循环以及冻结帷幕帮壁温度使用测温仪并结合精密水银温度计测量，监测频率每天13次，必要时每2小时一次。8.2.3. 压力监测制冷系统和盐水系统的工作压力安装氨用压力表和通用压力表量测，制冷高压系统选用02.5Mpa压力表，中低系统选用01.6Mpa压力表，监测频率，每2小时一次。8.2.4.