隧道联络通道冻结法施工及验收规范

隧道联络通道冻结法施工及验收规范 征求意 征求意见见稿 稿 2018 年 10 月 8 日 前 言 本规范是根据 国家能源局综合司关于印发 2017 年能源领域行 业标准制 修 订计划及英文版翻译出版计划的通知 国能综通 科技 2017 52 号 的要求 由中煤第五建设有限公司会同有关单 位组成编制组编制而成 编制过程中 遵照国家基本建设的有关方针和政策 认真总结 了近年来经实践证明有效和成熟的科技成果和技术工艺 以多种形 式征求了全国市政工程系统有关方面专家和单位的意见 经反复研 究 多次修改 最后经审查定稿 本规范共分 10 章和 3 个附录等 包括总则 术语 基础资料 施工准备 冻结及相关设计 冻结施工 开挖与支护 监测与监控 验收 安全与绿色施工等 本规范由国家能源局负责管理和对强制性条文的解释 由中国 煤炭建设协会负责日常管理 由中煤第五建设有限公司负责具体条 款内容的解释 在本规范执行工程中 如有新的建议或意见 请将 意见寄送中煤第五建设有限公司 地址 江苏省徐州市淮海西路 241 号 邮政编码 221006 邮箱 cc5c 以供今后 修订时参考 本规范主编制 参编单位 参加单位 主要起草人和主要审查 人 主编单位 中煤第五建设有限公司 中煤隧道工程有限公司 河南能源化工建设集团有限公司 参编单位 主要起草人 2 主要审查人 1 目 次 1 总 则 1 2 术语 2 3 基本规定 6 4 施工准备 7 4 1 一般规定 7 4 2 基础资料 8 4 3 现场准备 9 5 冻结及相关设计 10 5 1 一般规定 10 5 2 冻结壁设计 12 5 3 冻结孔设计 16 5 4 初衬设计 18 5 5 预应力支架设计 18 5 6 防护门设计 19 5 7 保温设计 19 5 8 冷冻站设计 20 5 9 供电系统 25 6 冻结施工 27 6 1 一般规定 27 2 6 2 冻结孔施工 27 6 3 冻结管安装 30 6 4 供液管安装 31 6 5 冷冻站安装 32 6 6 冷冻站运转 33 6 7 冻结壁检测与判定 34 6 8 冷冻站停冻与拆除 36 7 开挖与支护 37 7 1 一般规定 37 7 2 预应力支架及防护门安设 37 7 3 开挖准备及试挖 38 7 4 开挖 39 7 5 初衬施工 40 7 6 防水施工 42 7 7 永久结构施工 43 7 8 冻结孔充填与封堵 45 7 9 充填与融沉注浆 45 8 监测与监控 48 8 1 一般规定 48 3 8 2 监测内容 48 8 3 监控要求 48 9 验 收 52 9 1 一般规定 52 9 2 初期支护验收 52 9 3 防水层验收 53 9 4 永久结构 成品验收 53 10 安全与绿色施工 54 10 1 安全 54 10 2 绿色施工 54 附录 A 钻孔施工原始记录表 56 附录 B 钻孔打压原始记录表 57 附录 C 冷冻站运转记录表 58 本规范用词说明 59 引用标准名录 60 条 文 说 明 61 1 Contents 1 general rule 1 2 terms 2 3 basic provisions 6 4 construction preparation 7 4 1 General rule 7 4 2 basic data 8 4 3 site preparation 9 5 freezing and related design 10 5 1 general rule 10 5 2 freezing wall design 12 5 3 freezing hole design 16 5 4 primary lining design 18 5 5 design of prestressed support 18 5 6 protection door design 19 5 7 insulation design 19 5 8 freezing station design 20 5 9 power supply system 25 6 freezing construction 27 6 1 general rule 27 6 2 freezing hole construction 27 6 3 freezing pipe installation 30 6 4 installation of liquid supply pipe 31 6 5 freezing station installation 32 6 6 refrigerating station running 33 6 7 freezing wall detection and determination 34 6 8 freezing and dismantling of refrigerating station 36 7 excavation and support 37 2 7 1 general rule 37 7 2 prestressed support and protective door 37 7 3 excavation preparation and trial excavation 38 7 4 excavation 39 7 5 lining construction 40 7 6 waterproof construction 42 7 7 permanent structure construction 43 7 8 freezing hole filling and plugging 45 7 9 filling and thawing grouting 45 8 monitoring and monitoring 48 8 1 general rule 48 8 2 monitoring content 48 8 3 monitoring requirements 48 9 acceptance 52 9 1 general rule 52 9 2 initial support check 52 9 3 waterproof layer acceptance 53 9 4 permanent structure finished product acceptance 53 10 safety and green construction 54 10 1 safety 54 10 2 green construction 54 Appendix A borehole construction record 56 Appendix B drill down original record 57 Appendix C operation chart of refrigerating station 58 The specification specifies 59 Quotation standard list 60 Clause 61 1 1 总 则 1 0 1 为加强隧道联络通道冻结法施工管理 统一隧道冻结法施工技术 及质量验收标准 确保施工过程的工程安全 环境安全和工程质量制定本规范 1 0 2 本规范适用于以氯化钙盐溶液 简称盐水 为冷媒剂制冷系统的 水平及近水平隧道联络通道冻结法施工及工程质量验收 1 0 3 隧道联络通道施工合同和工程技术文件对施工质量的要求应符合 本规范的规定 1 0 4 隧道联络通道的施工应推广应用成熟的新工艺 新技术 新设备 新材料 1 0 5 隧道联络通道冻结法施工除应符合本规范外 尚应符合国家有关 标准的规定 2 2 术语 2 0 1 联络通道 contact passage 隧道之间设置的横向逃生通道 通道及泵站因其紧急疏散和汇集 排放区 间积水的双重功能而被相辅应用 本规范中的联络通道是通道和泵站的统称 2 0 2 冻结法 ground freezing method 在施工地下构筑物之前 用人工冻结的方法 对构筑物周围含水地层进行 冻结 形成具有临时承载和隔水作用并满足工程施工安全需要的冻结壁 然后 在冻结壁的保护下进行构筑物掘砌作业的一种施工方法 2 0 3 清水系统 clean water system 冷却塔与清水泵 闸阀 管路组装在一起形成的清水循环 2 0 4 盐水系统 saltwater system 盐水箱与盐水泵 闸阀 管路组装在一起形成的盐水循环 2 0 5 制冷系统 refrigeration system 冷冻机与闸阀 管路组装在一起形成制冷系统 2 0 6 冻土圆柱 frozen soil column 冻结器与周围含水地层发生热交换并使周围含水地层冻结所形成的近似圆 形的冻土柱 2 0 7 冻结壁 frozen soil wall 用冻结技术在构筑物周围地层所形成的具有一定厚度和强度的连续冻结岩 土体 又称冻土帷幕或冻土墙 冻结壁由两两相交的冻土圆柱组成 相邻冻土 圆柱的交界面称冻结壁界面 2 0 8 冻结壁厚度 frozen soil wall thickness 冻结壁壁面上任一点与另一壁面之间的最小距离 设计冻结壁厚度系指在 拟建构筑物开挖面外侧冻结壁所要达到的最小厚度 有效冻结壁厚度为拟建构 筑物开挖面外侧冻结壁所达到的厚度 2 0 9 冻结壁平均温度 average temperature of frozen soil wall 3 设计冻结壁冻结范围内温度分布的平均值 2 0 10 冻结壁交圈时间 frozen soil wall closing time 从地层冻结开始至构筑物周围主要冻结器布置圈上所有相邻的冻结器所形 成的冻土圆柱按设计要求完全相交所需的时间 2 0 11 冻结壁形成期 period of frozen soil wall formation 从地层冻结开始至冻结壁达到设计要求所需的时间 也称积极冻结期 2 0 12 冻结壁维护期 maitainable period of frozen soil wall 冻结壁达到设计要求后 为了保证构筑物施工过程中的安全 继续向冻结 器输送冷量 以维持冻结壁满足设计要求的一段时间 也称维护冻结期 2 0 13 冻结孔 freeze hole 按设计要求布置在联络通道周围用于安装冻结器的钻孔 有水平孔 倾斜 孔之分 冻结孔一般沿围绕构筑物的环线布置 该环线称冻结孔布置圈 2 0 14 冻结孔间距 a space between two adjacent freeze holes 相邻两冻结孔之间的距离 冻结孔不同深度处的冻结孔间距一般也是不同 的 相邻冻结孔孔口之间的距离称冻结孔开孔间距 实际施工完成的冻结孔间 距称冻结孔成孔间距 2 0 15 冻结器 freezing apparatus 安设在冻结孔内 用以循环冷媒剂并与地层进行热交换的装置 冻结器由 冻结管和置于冻结管内的供液管等组成 2 0 16 泄压孔 pressure release hole 用来观测和释放土层冻胀压力的孔 2 0 17 测温孔 temperature measurement hole 布置在冻结壁及冻结降温区内 用于安装温度传感器监测不同时期地层温 度分布状况的钻孔 测温数据用来计算冻结壁扩展速度 冻结壁厚度和冻结壁 平均温度等冻结壁形成特性参数 4 2 0 18 探孔 bore hole inspection 用以检查土体冻结效果的检验孔 2 0 19 测斜 deviational measurement 检查冻结孔 测温孔 泄压孔在不同深度上的偏斜值和偏斜方位的工作 2 0 20 测深 deepness measurement 检查冻结孔 测温孔 泄压孔的实际深度的工作 2 0 21 冷冻站 refrigeration plant 在拟建联络通道附近集中安设制冷设备和设施的场所 冷冻站主要由制冷 剂 氟利昂等 循环系统 冷媒 盐水等 循环系统 冷却水循环系统及供电 系统构成 2 0 22 自然解冻 of natural thawing 冻结法施工完成后 冻土在自然条件下缓慢解冻 2 0 23 强制解冻 forced thawing 冻结法施工完成后 利用人工致热的方法将原冻结壁强制快速解冻 2 0 24 空帮 Un supported Section 联络通道掘进后未初次支护的通道 2 0 25 孔口管 borehole orifice pipe 联络通道正常钻孔前 在钻孔位置埋设一段带有法兰的钢管 是安装其它 装置的基础这段钢管即为孔口管 2 0 26 孔口防喷装置 blowout prevent device 联络通道正常钻孔前 在孔口管上安装的用于防止钻进时泥水或砂喷涌的 控制装置 2 0 27 融沉 thawing settlement 冻土融化时的下沉现象 包括与外荷载无关的融化沉降和与外荷载直接有 关的压密沉降 5 2 0 28 冻胀 frost heave 人工冻结对地层土体产生的膨胀现象 2 0 29 防护门 protective door 用于通道开挖过程中防止涌水 涌沙的安全门 2 0 30 预应力支架 prestressed support 对隧道可施加预应力的一种被动支架 防止因冻胀 融沉对隧道产生 的变形 2 0 31 透孔 thru hole 打透两条隧道 向开挖面对侧供盐水的孔 并用来检查隧道线间距 里程及标高 2 0 32 充填注浆 filling grouting 对土体与初期支护 初期支护与二衬之间的裂隙用浆液进行充填的方 法 2 0 33 融沉注浆 thaw settlement grouting 对地层自然或强制解冻造成土体融沉的一种注浆控制方法 6 3 基本规定基本规定 3 1 盾构始发与接收冻结法施工应符合工程设计 施工组织设计 作业规程 及施工安全措施等技术文件的规定 要求技术文件编制应采用先进的技术工艺 提出明确的工程质量标准和要求 制定相应的质量保证措施 3 2 隧道联络通道冻结法施工现场质量管理应具有适用的施工技术标准 健 全的质量管理体系 3 3 隧道联络通道冻结工程施工质量控制应符合下列规定 3 3 1 主要材料 半成品 成品 构配件符合设计要求应进行现场验收 按 有关规定复验 并应经监理单位确认 3 3 2 施工材料 设备和构件 必须符合设计要求及有关规范和产品质量标准 并应具有合格证明 1 和 2 调整下顺序 3 3 3 各工序质量控制应符合施工技术标准 每道工序完成后应进行质量检 查并形成记录 3 3 4 质量合格指标应符合下列规定 1 主控项目的质量达到 100 应为合格 2 一般项目的质量达到 95 及以上 应为合格 3 应具有完整的施工质量验收依据和质量验收记录 3 3 5 工程施工中必须建立技术档案 并应做好各种检测记录 隐蔽工程记 录 质量检查记录等文件资料的收集 整理工作 工程竣工时应做好施工总结 竣工资料应真实 准确 齐全 7 4 施工准备施工准备 4 1 一般规定 4 1 1 冻结地层的勘察工作应根据工程规模 在前期隧道勘察资料的基础上 以及工程地质调查与测绘等工作的基础上确定 4 1 2 冻结地层的勘察应包括工程地质调查与测绘 勘探 取样 室内试验 以及冻结地层条件评价 4 1 3 通过踏勘 调查 搜集资料及测绘 对冻结施工中的地质条件和地质 问题作出评价 对设计 施工 防治处理及环境保护方案提出建议 4 1 4 勘探工作应充分结合工程特点 交通条件 机具设备等因素 防止对 地下管线 地下工程产生影响 必要时进行补勘 4 1 5 进行钻探时 应有专项措施 确保施工安全 钻孔完工后应进行充填 4 1 6 冻结施工前 应进一步查清联络通道处的详细地质资料 了解隧道施 工情况 同时应查清冻结施工影响范围内的地下管线 构筑物及建筑物分布 提出施工中的保护措施 4 1 7 建设单位组织完成设计交底 并进行图纸会审 4 1 8 由隧道施工单位提供联络通道位置的实际施工里程和标高 由专业施 工单位和监理单位进行复测和复核 4 1 9 编制施工组织设计或施工方案应由建设单位组织专家评审并进行安全 技术交底 4 1 10 冻结施工所需的设备 仪器 材料应到达施工现场 主要包括钻机设 备 冷冻设备 制冷剂 冻结管等 4 1 11 应急预案已按程序上报并审批 应急物资准备齐全并摆放于施工现场 8 4 1 12 施工场地具备路通 水通 电通 三通一平 条件 4 2 基础资料 4 2 1 勘察资料 1 施工前应查明周边地面环境及地下管线情况 包括周边地面及地下的建 构 筑物结构 设备 管线特征及其特殊保护要求 与拟建联络通道的位置 关系等 2 联络通道的勘察工作应在隧道勘察资料的基础上 应做详勘并提供勘察 孔地质柱状图及相关描述 包括勘察孔全深范围内的土层分布图 土层名称 层顶标高 层厚 取样点位置 土体参数等 3 联络通道的勘察孔应满足下列要求 1 勘察孔应位于联络通道结构外侧 与联络通道结构边缘的距离应 为 3m 5m 2 每一个联络通道处应至少布置 2 个勘察孔 其中一个为取样孔 必要时增加一个静探孔 3 勘察孔深度应深入超过开挖深度至少 10m 以便了解联络通道结构 底部可能存在的不利地层情况 4 应查明受联络通道施工影响范围内的岩土分布 以及土体和冻土的强 度指标 并在勘察报告中说明 5 勘察孔资料还应说明含水层及地下水活动特征 应包括含水层埋深 厚度 渗透系数 地下水水位及其变化幅度 以及含水层与地表水体的水力联 系等 对于承压含水层 应详细分析其与联络通道结构或冻结钻孔的相对位置 及其对设计与施工的影响 6 当联络通道附近含水层地下水活动频繁 应提供该含水层的地下水流 向 流速等资料 冻结方案也应采取相应的技术措施 7 应对联络通道附近的水源井 降水井进行调查 收集水源井 降水井 9 的用途 数量 方位 距离 深度 抽水层位 抽水时间 日抽水量以及抽水 影响半径等资料 8 在联络通道附近透水砂层中 设计时应考虑周围降水对施工的影响 4 2 2 冻土试验资料 1 冻土试验资料应包含土层的热物理特性指标 包括原始地温 结冰温 度 导热系数 比热 冻胀率和融沉率 2 冻土试验资料应包含冻土的物理力学特性指标 包括弹性模量 泊松 比 抗压强度 剪切强度 抗折强度 蠕变参数等 3 人工冻土 热物理性 物理力学性能指标宜通过冻土试验获取资料 4 2 3 其他资料 1 联络通道结构施工图 2 其他与联络通道冻结法设计 施工有关资料 包括拟建联络通道隧道区 间平面图 剖面图 冷冻站安装位置及交叉施工情况 出土方向和位置 联络 通道中心线与设计的实际偏差 附近工程施工的有关情况 隧道附近的交通及 场地条件 地区气象资料等 4 3 现场准备 4 3 1 管理 施工人员准备到位 4 3 2 施工设备 材料准备到位 10 5 冻结及相关设计冻结及相关设计 5 1 一般规定 5 1 1 地层冻结加固设计应确保钻孔施工 土方开挖和结构施工的安全 并使周围环境和建 构 筑物不受损害 5 1 2 联络通道开挖后 冻结壁作为临时承载结构 并应设立初期支护 5 1 3 采用冻结法施工的联络通道 其二次衬砌结构应按承受全部外荷 载进行设计 5 1 4 地层冻结设计应包含以下内容 1 冻结壁设计 2 冻结孔 泄压孔 测温孔布置 冷排管 透孔设计 3 冻结制冷系统设计 4 对冻结壁的监测与保护要求 5 初期支护结构设计 6 应急防护门结构设计 7 隧道预应力支架设计 8 充填 融沉注浆工艺及要求 9 对周围环境和 构 筑物可能产生影响的分析 10 注浆工艺要求等 5 1 5 出现下列情况之一时 设计中应采取针对性措施 1 工程特征出现下列情况之一时 11 1 联络通道结构顶部覆土厚度小于 6m 或大于 25m 2 两隧道轴线间距大于 20m 或小于 9m 3 区间圆隧道直径大于 10m 4 侧式泵站 5 Z 型通道 6 叠加通道 7 江底 湖底等水体下通道 2 水文地质条件出现下列情况之一时 1 地下水流速大于 5m d 有集中水流或地下水水位有明显波动 2 土层结冰温度低于 2 C 或有地下热源可能影响土体冻结 3 土层含水量低 过饱和土层可能影响土体冻结强度 4 在含有承压水砂层中施工 5 存在沼气 暗浜 古河道等不良地质条件或因前期施工遗留的不 利因素 3 联络通道施工区域地面影响范围 影响半径为 1 倍中心埋深 竖 向投影区域内存在下列情况之一时 1 居民住宅 保护建筑 综合管廊及其他重要建 构 筑物或沉降 敏感区域等 2 城市主干道 城市高架桥或地下通道 3 给水 排水 供热 燃气 航油等压力总管或干管 市政排水总 管 合流总管 110KV 及以上高压电缆 军缆 通信等重要管线 4 铁路 高速公路 机场跑道 已运营或已建成的轨道交通设施或 大型越江隧道工程 5 江河湖泊 12 6 同步施工的其它地下工程 4 其它影响因素 1 联络通道施工与盾构推进或铺轨等施工交叉作业 2 土体中含有聚氨酯等隔热材料 且范围 分布难以确定 3 用其他施工方法扰动过的地层 4 在近 3 个月内进行过水泥系土体加固 5 1 6 当冻结壁表面直接与大气接触或通过导热物体与大气产生热交换 时 应在冻结壁或导热物体表面采取保温措施 5 1 7 在冻结壁形成期间 冻结壁外 200m 区域内的透水砂层中不宜采取 降水措施 必须降水施工时 冻结设计应考虑降水产生的不利影响 5 2 冻结壁设计 5 2 1 冻结壁类别及结构形式选择应符合下列规定 冻结壁的分类应符合表 5 2 1 的规定 冻结壁设计应根据冻结壁功 能要求 类别选择不同形式和安全性能的冻结壁 表 5 2 1 冻结壁功能分类表 类别功能与要求说明 I 仅用于止水而无承载要求如岩石裂隙和混凝土界面缝隙止水 II 仅用于承载而无止水要求如不透水粘性土层的加固 III 既要求承载又要求止水如含水砂土层的加固与止水 5 2 2 冻结壁结构形式选择应符合下列要求 1 冻结壁宜按受压结构设计 2 在含水砂性土层中应采用封闭的冻结壁结构形式 13 3 冻结壁结构形式选择应有利于控制土层冻胀与融沉对周围环境的影 响 5 2 3 联络通道部分可采用直墙圆拱冻结壁 集水井 侧向泵站可采 用满堂加固或采用 V 字形冻结壁冻结加固 5 2 4 开挖后冻结壁应设初期支护 冻结壁承载力设计应按承受全部荷载 计算 5 2 5 冻结壁设计基础参数应按照下列规定确定 1 冻结壁的外荷载计算应符合下列规定 1 冻结壁的荷载应包括土压力 水压力 水体压力 土方开挖影响 范围以内地表建 构 筑物荷载 地表超载及其它临时荷载 2 土压力和水压力对于地下水位以下的砂土 砂质粉土和碎石土宜 按水土分算的原则计算 对于地下水位以下的粘性土 粘质粉土宜按水土合算 的原则计算 3 垂直土压力按计算点以上覆土重量及地面超载计算 侧向土压力 按朗肯主动土压力计算 也可采用经验公式计算 基底土反力按静力平衡计算 侧向土压力计算的经验公式为 5 2 5 st PKP 式中 Ps 为侧向土压力 MPa Pt 为计算点的垂直土压力 MPa K 为侧压力系数 一般取K 0 35 0 7 2 冻结壁平均温度应根据冻结壁承受荷载大小 或开挖深度 盐水 温度 冻结孔间距 冻结壁厚度 冻结管直径 冻结时间综合确定 冻结壁平 均温度可采用成冰公式法 面积法或数值分析法进行计算 联络通道冻结壁平 14 均温度可按表 5 2 5 1 选取 冻结壁与隧道管片交界面平均温度不应高于 5 表 5 2 5 1 冻结壁平均温度设计参考值 3 盐水温度与盐水流量的确定应符合下列要求 1 盐水温度与盐水流量应满足在规定的时间内使冻结壁厚度和平均 温度达到设计值的需要 2 最低盐水温度应根据设计的冻结壁厚度 平均温度 地层环境及 气候条件确定 宜按表 5 2 5 2 选取 设计冻结壁平均温度低且地温高时宜取 较低的盐水温度 表 5 2 5 2 最低盐水温度设计参考值 冻结壁平均温度 Tp C 6 8 8 10 10 最低盐水温度 Ty C 25 26 26 28 28 30 3 积极冻结 7d 后盐水温度宜降至 18 以下 积极冻结 15d 后盐水温 度应降至 24 以下 开挖构筑时盐水温度应降至设计最低盐水温度以下 施 工初期支护后冻结盐水温度不宜高于 25 并确保冻结壁与隧道管片的交界 面不化冻 4 开挖时 去 回路盐水温差不宜高于 2 在保证冻结壁平均温度 和厚度达到设计要求且实测判定冻结壁安全的情况下 可适当提高盐水温度 但不宜高于 25 开挖深度Hj m 30 冻结壁平均温度Tp 6 8 8 10 10 15 5 冻结孔单孔盐水流量应根据冻结管散热要求 去回路盐水温差和 冻结管直径确定 冻结管内盐水流动状态宜处于层流与紊流之间 5 2 6 冻结壁厚度设计应符合下列规定 1 冻结壁厚度设计应根据联络通道的工程地质及水文地质条件 埋藏 深度 结构 几何特征 和可能达到的冻结壁平均温度等综合条件确定 II 类 和 III 类冻结壁应按承载力要求设计冻结壁厚度 2 冻结壁的计算方法应符合下列要求 1 冻结壁内力宜采用结构力学或数值计算方法计算 2 冻结壁的力学计算模型可按均质线弹性体简化 其力学特性参数宜取 设计冻结壁平均温度下的冻土力学特性指标 3 采用数值计算方法时 数值计算应建立合理的计算模型 对于隧道的 钢筋混凝土衬砌的弹性模量 泊松比 重度 未冻土的弹性模量和泊松比 重 度 冻土的弹性模量和泊松比 重度宜根据现场试验或者参考类似材料进行选 取 3 开挖后应及时进行初期支护 冻结壁的暴露时间不宜大于 24h 4 冻结壁可只进行抗压 抗折和抗剪强度验算 冻结壁的强度验算可按 式 5 2 4 进行 K R 5 2 6 式中 冻结壁应力 MPa R 冻土的强度指标 MPa K 安全系数 III 类冻结壁强度检验安全系数宜按表 5 2 4 选取 II 类冻结壁 强度检验安全系数宜取 III 类冻结壁的 0 9 倍 表 5 2 6 III 类冻结壁强度检验安全系数 项 目抗 压抗 折抗 剪 安全系数 3 03 02 0 5 有特殊要求的工程冻结壁设计时应验算冻结壁的变形 计算冻结壁 16 最大变形不应超过 30mm 6 联络通道与管片交界处的冻结壁设计厚度不应小于 1 0m 且平均温 度不高于 5 其他部位的冻结壁设计厚度不应小于 1 4m 5 2 7 冻结壁形成预计应符合下列要求 1 冻结壁有效厚度可按下式计算 5 2 7 1 2 yjdpqr Ev tE 式中 Eyj 设计冻结壁有效厚度 mm vdp 冻结壁单侧平均扩展速度 mm d Eqr 冻土侵入开挖面以内厚度 mm t 冻结时间 d 冻结壁单侧平均扩展速度可按表 5 2 5 选取或采用测温数据计算 表 5 2 7 单排孔冻结壁 或冻土圆柱 单侧扩展速度设计参考值 冻结时间t d 0 2021 3031 4041 5051 60 粘土冻结壁单侧 平均扩展速度 vdp mm d 34 2828 2424 2222 2020 18 沙土冻结壁单侧 平均扩展速度 vdp mm d 50 4040 3535 3030 2828 25 17 2 冻结壁交圈时间可按下式估算 4 2 7 2 max 2 jq dp S t v 式中 tjq 预计冻结壁交圈时间 d Smax 冻结孔成孔控制间距 m vdp 冻结壁单侧平均扩展速度 m d 3 在冻结壁形成期 预计冻结壁厚度不应小于设计要求值 同时预 计冻结壁平均温度不应高于设计要求值 5 3 冻结孔设计 5 3 1 冻结孔布置原则 1 冻结孔的布置必须满足能够形成有效的冻结壁厚度和平均温度的设 计要求 2 冻结孔布置参数应包括冻结孔孔位 冻结孔开孔间距 成孔间距 冻结孔深度和冻结孔偏斜精度要求等 冻结壁形成参数应包括冻结壁交圈时间 预计冻结壁扩展厚度和冻结壁平均温度等 3 对于线间距小于 20 m 的联络通道 可采用从一侧布置冻结孔 对于 线间距大于 20 m 的联络通道 宜采用从隧道两侧布置冻结孔 4 当单排冻结孔不能满足冻结壁设计要求时 可布置多排冻结孔 5 冻结孔布置设计时宜布置不少于 2 个的透孔 特殊情况可不打透 孔 但通道两侧预留门洞要进行闭合导线测量 用于验证隧道管片预留门洞位 置 线间距长度和对侧冻结管与冷冻排管供冷 透孔的数量根据流量计算是否 满足设计要求确定 5 3 2 冻结孔偏斜 18 1 冻结孔最大允许偏斜值即冻结孔成孔轨迹与设计轨迹之间的距离 冻结孔偏斜精度应符合表 5 3 2 1 规定 表 5 3 2 1 冻结孔偏斜精度要求表 冻结孔类型水平或倾斜冻结孔竖直冻结孔 冻结孔深度H m 10 10 3030 60 40 40 100 冻结孔最大偏斜值 mm 150 150 350350 600150 250250 400 2 冻结孔最大允许成孔间距指设计冻结壁厚度范围内冻结孔终孔位置 和相邻冻结孔的垂直距离 集水井位置开挖时冻结时间比通道正常段长 10 天 左右 冻结孔深度小于 10m 时允许终孔间距为 1400mm 单排冻结孔成孔控制间 距应符合表 5 3 2 2 规定 多排冻结孔密集布置时 内部冻结孔成孔的控制间 距可取边孔的 1 2 倍 表 5 3 2 2 单排冻结孔成孔间距设计值 冻结孔类型水平或倾斜冻结孔竖直冻结孔 冻结孔深度H m 10 10 3030 60 40 40 100 最大允许终孔间距 mm 1100 13001300 16001600 20001200 14001400 1800 5 4 初衬设计 5 4 1 初期支护应进行荷载力验算 初期支护应能承受 20 30 的冻结 壁承受的荷载 当出现以下情况之一时 初期支护宜按承受 50 冻结壁荷载设 计 1 通道位置有砂土层 2 通道长度大于 15m 或通道开挖时间需要 15d 以上 19 3 通道开挖区附近 3m 内有特殊变形控制要求的重要建 构 筑物 5 4 2 初期支护可采用钢筋格栅 钢筋网和喷射混凝土层组成的复合结构 形式 也可采用由喷射混凝土 型钢支架 木背板和砂浆充填层组成的结构形 式 2 集水井 喷射混 凝土 钢支架 木背板 充填层 1 通道 喷射混 凝土 钢支架 木背板 充填层 5 5 预应力支架设计 5 5 1 预应力支架可采用多边形支撑或环形支撑 5 5 2 在结构设计无明确规定时 预应力支架的设计应符合下列要求 1 隧道内每个联络通道预留口应设 2 榀预应力支架 应分别安装在洞 口两侧附近 2 每榀预应力支架应设不少于 7 个支撑点均匀地支撑隧道管片上 支 撑点与管片之间宜设置不小于 16mm 厚的钢垫板 每个支撑点提供的支撑力不 应小于 500kN 3 预应力支架框架宜用型钢制作 应满足现行国家标准 钢结构设计 规范 GB 50017 的要求 预应力支架之间应有效连接 确保其稳定性 5 6 防护门设计 5 6 1 防护门的承载能力应按安装位置处的水土压力设计 20 5 6 2 防护门宜安装在通道预留洞口隧道钢管片上 若安装在混凝土管 片上 应采取措施固定牢靠且密封完好 防护门结构设计和安装应符合现行国 家标准 钢结构设计规范 GB 50017 的规定 5 6 3 在防护门上应安装排气管 注浆管及控制阀门 并配备注浆泵为防 护门内供水 防护门安装后应进行水密性试验或气密试验 在不停泵时试验水 压或气压应能保持在设计试压值 5 6 4 在集水井位置有透水的砂性土层时 应设集水井井口防护门或盖板 开挖集水井时如发生透水冒砂事故 立即关上防护门 并向集水井内压水或注 入聚氨酯等注浆充填材料 防护门应能承受所在深度的地下水压 5 6 5 正常情况下通道挖通初期支护施工结束便可拆除防护门 利于二衬 的施工 特殊情况下 如开挖过程中断管 盐水泄露等影响开挖的情况 安全 门和对面管片不得拆除 待结构全部施工完后最后拆除并施工喇叭口结构 5 7 保温设计 5 7 1 在冻结壁附近隧道管片内侧应敷设保温层 保温层应与管片表面密 贴 粘结牢固 保温层敷设范围不得小于设计冻结壁边界外 1m 5 7 2 隧道管片保温层应采用导热系数和吸水率小 阻燃性好的保温材料 导热系数应不大于 0 04W mh 吸水率不应大于 2 可采用聚氨酯 橡塑 聚 苯乙烯和聚乙烯软质泡沫等保温材料 保温层厚度应不小于 30mm 5 7 2 隧道管片保温层应采用导热系数和吸水率小 阻燃性好的保温材料 导热系数应不大于 0 04W mh 吸水率不应大于 2 可采用聚氨酯 橡塑 聚 苯乙烯和聚乙烯软质泡沫等保温材料 保温层厚度应不小于 30mm 5 7 3 保温层应采用阻燃型保温层 采用保温板时 应采用专用胶水将保 温板密贴在隧道管片上 板材之间不得有缝隙 5 7 4 在冻结孔未穿透管片一侧的隧道管片表面敷设冷冻排管用于冻结壁 补强和保温 冷冻排管的敷设范围不应小于冻结壁设计厚度 冷冻排管的冷量 21 一般由冷冻站低温盐水供应 冷冻排管的内径不应小于 30mm 管间距不应大于 500mm 冷冻排管与管片应密贴 5 8 冷冻站设计 5 8 1 制冷能力计算宜按照以下规定计算 1 冻结管吸热能力按式 5 4 1 1 计算 5 4 1 1 qAQg 式中 Qg 冻结管总吸热能力 kJ h q 冻结管吸热系数 kJ m2h 可取 1000kJ m2h 1200kJ m2h A 冻结管总表面积 m2 2 冷冻站所需制冷能力按式 5 4 1 2 计算 两站共用一个 5 4 1 2 gz mQQ 式中 Qz 需要制冷能力 kJ h m 冷量损失系数 可取 m 1 2 1 5 5 8 2 冷冻机选择应满足下列规定 1 制冷剂循环系统的冷凝温度应比冷却水循环系统的出水温度高 3 5 2 制冷剂循环系统的蒸发温度应比设计最低盐水温度低 5 7 3 冷冻机的型号与数量应根据计算工况制冷能力 制冷剂循环系统 的冷凝温度 蒸发温度实际工况制冷量与标准制冷量之间的换算系数确定 选 定冷冻机实际工况的总制冷能力不得小于计算制冷能力 并应考虑备用机 5 8 3 地层冻结盐水应符合下列规定 1 地层冻结用盐水 冷媒剂 宜采用氯化钙水溶液 2 氯化钙水溶液的凝固点应低于设计盐水温度 8 10 比重宜小于 1 27 千克 升 3 盐水中可掺加氢氧化钠或重铬酸钠以减轻盐水对金属的腐蚀 22 4 氯化钙水溶液应充满循环系统中所有的容器和管路 氯化钙用量可按 下式计算确定 5 4 3 2 1 321 VVVg G 式中 G 氯化钙用量 kg g 单位盐水体积固体氯化钙含量 kg m3 固体氯化钙纯度 V1 冻结器内盐水体积 m3 V2 干管及集 配集液圈内盐水体积 m3 V3 蒸发器和盐水箱内盐水体积 m3 5 8 4 盐水管路设计应符合下列规定 1 按盐水流速计算供液管 干管和配 集液管管径 盐水在冻结器环形空 间的流速宜为 0 1 m s 0 3m s 在供液管中的流速宜为 0 6 m s 1 5 m s 在 干管及配 集液管中的流速宜为 1 5 m s 2 0 m s 2 盐水干管及配 集液管可选用普通低碳钢无缝钢管 管壁厚度不宜小于 4 5mm 或其它满足使用要求的新型材料 供液管可选用钢管或聚乙烯增强塑料 管 供液管接头必须有足够强度以防断裂 3 在盐水干管中宜安装软接头以减小温度应力和制冷设备运转引起的震动 5 8 5 盐水泵设计应符合下列规定 1 盐水循环总流量应按下式计算 5 8 5 1 cT Q W Z 式中 W 盐水循环计算总流量 m h 3 QZ 计算制冷能力 kJ h 盐水密度 kg m 3 c 盐水比热 kJ kg 23 T 去回路盐水温差 一般取 T 1 2 2 盐水泵扬程应按下式计算 1 15 5 8 5 2 c H 7654321 hhhhhhh 式中 HC 盐水泵计算扬程 m h1 盐水干管和集配液管中的压头损失 m h2 供液管中的压头损失 m h3 冻结器环形空间的压头损失 m h4 盐水管路中弯头 三通 阀门等局部阻力 取值为 h1 h2 h3 的 20 m h5 盐水泵的压头损失 可取 3m 5m h6 封闭式循环系统中回路盐水管高出盐水泵的高度 宜取 3m 5m h7 蒸发器内的盐水压头损失 m 其中 5 8 5 3 gd L hhh 2 2 321 紊流 5 8 5 4 4 3164 0 e R 层流 5 8 5 5 e R 64 5 8 5 6 g d Re 式中 d 盐水干管的直径 m L 盐水管的长度 m 24 g 重力加速度 9 81m s2 盐水流速 m s 盐水流动阻力系数 Re 雷诺数 盐水动力粘度系数 Pa s 盐水密度 kg m 3 3 盐水泵电动机功率按下式确定 5 8 5 7 21 3600102 25 1 c HW N 式中 W 盐水循环计算总流量 m h 3 HC 盐水泵计算扬程 m 1 盐水泵的效率 取 0 75 2 电动机的效率 取 0 85 盐水密度 kg m 3 4 应按盐水循环计算总流量 盐水泵扬程和电机功率选择水泵型号和台 数 配备盐水泵在计算扬程下的总流量不得小于计算流量 并应设置满足设计 能力的备用泵 5 8 6 冷却水设计应符合下列规定 高底差 冷却塔 1 冷冻站冷却水总循环量按下式计算 W0 W1 W2 5 8 6 1 式中 W0 冷却水计算总循环量 m3 h W1 冷凝器冷却水用量 m3 h W2 冷冻机冷却水用量 m3 h 其中采用壳管式冷凝器时的冷却水用水为 5 8 6 2 T Q W Z 1000 25 式中 冷凝器的总负荷 kJ h zQ T 冷凝器进出水温差 取 T 3 5 采用蒸发式冷凝器时的冷却水用量和冷冻机的冷却水用量宜参照厂家提供 参数确定 2 不安装冷却塔时的补充水量宜按下式计算 5 8 6 3 021 3 20 W tt W tt 式中 W3 补充水量 m3 h t2 冷凝器出水温度 t1 冷凝器进水温度 t0 补充水温度 3 安装冷却塔时的补充水量宜按下式计算 5 8 6 4 式中 W3 补充水量 m3 h W 冷却塔循环水量 m3 h 冷却塔进出水温差 冷却塔的飞溅损失水量 m3 h 取 0 01 0 02 W 其他排放水量 m3 h 4 宜采用不结垢的冷却水 水温宜低于 28 5 应按冷却水计算总循环量选择冷却水循环泵型号和台数 水泵扬程宜为 12 40m 冷冻站和冷却塔不在同一水平的要计算高差 并应设置满足设计能 力的备用泵 5 8 7 低温容器及管路保温设计应符合下列规定 1 制冷剂循环系统的中压 低压容器和管路 盐水箱 盐水干管和配集液 26 管等低温容器和管路必须保温 2 保温层敷设宜使其外表面温度比环境露点温度高 2 以上 保温层不宜 产生凝结水 使冷量损失在允许范围内 3 保温层应采用阻燃型保温层 采用保温板材时 应采用专用胶水将保温 板密贴在隧道管片上 板材之间不得有缝隙 4 低温容器 管路的保温层均应铺设防潮层 5 同时应符合现行国家标准 工业设备及管道绝热工程设计规范 GB 50264 的有关规定 5 9 供电 5 9 1 建筑施工现场临时用电工程专用的电源中性点直接接地的 220 380V 三相 四线制低压电力系统 必须符合下列规定 1 采用三级配电系统 2 采用 TN S 接零保护系统 3 采用二级漏电保护系统 5 9 2 施工现场临时用电设备在 5 台及以上或设备总容量在 50kW 及以上者 应 编制用电组织设计 施工现场临时用电组织设计应包括下列内容 1 现场勘测 2 确定电源进线 变电所或配电室 配电装置 用电设备位置及线路走向 3 进行负荷计算 负荷计算的依据是用电设备的容量 类别 分组 运行规 律等 可采用需用系数法 4 选择变压器 5 设计配电系统 1 设计配电线路 选择导线或电缆 2 设计配电装置 选择电器 27 3 设计接地装置 4 绘制临时用电工程图纸 主要包括用电工程总平面图 配电装置布置图 配电系统接线图 接地装置设计图 6 设计防雷装置 7 确定防护措施 8 制定安全用电措施和电气防火措施 5 9 3 在施工现场专用变压器的供电的 TN S 接零保护系统中 电气设备的金属 外壳必须与保护零线连接 保护零线应由工作接地线 配电室 总配电箱 电 源侧零线或总漏电保护器电源侧零线处引出 5 9 4 当施工现场与外电线路共用同一供电系统时 电气设备的接地 接零保护 应与原系统保持一致 不得一部分设备做保护接零 另一部分设备做保护接地 采用 TN 系统做保护接零时 工作零线 N 线 必须通过总漏电保护器 保护零线 PE 线 必由电源进线零线重复接地处或总漏电保护器电源侧零线处 引出形成局部 TN S 接零保护系统 5 9 5 PE 线所用材质与相线 工作零线 N 线 相同时 其最小截面积应符合 相线芯线截面 S 16mm 时 PE 线最小截面为 S 相线芯线截面 16 S 35mm 时 PE 线最小截面为 16mm 相线芯线截面 S 35mm 时 PE 线最小截面为 S 2 5 9 6 电磁式断路器 漏电保护器的额定电流温度修正系数 环境温度 30 时 取 1 0 环境温度 40 时取 0 94 环境温度 50 时取 0 9 28 6 冻结施工冻结施工 6 1 一般规定 6 1 1 采用冻结法施工的联络通道 其开口位置两侧各 10m 管片与交接面 应进行注浆加固 保证管片与土体交接面的密实 6 1 2 有集水井的通道管片上宜预留排水口 并做好保护措施 6 1 3 孔口管的定位要符合设计参数要求 6 1 4 在冻结壁质量达到设计要求 且开挖准备工作验收合格的条件下方 可转入开挖工序 6 1 5 土方开挖采用矿山法短段掘砌的方式 随挖随支 严格控制冻结壁 温度升高和变形 6 1 6 施工中应对地表及其构筑物 管线 隧道及支护结构进行动态监测 并及时反馈信息 6 2 冻结孔施工 6 2 1 钻机平台搭设应牢固平整 并有利于冻结孔成孔设备移位和固定 采用建筑钢管扣件搭设施工平台 应符合现行行业标准 建筑施工扣件式钢管 29 脚手架安全技术规程 JGJ130 的规定 脚手架应与隧道或墙体在水平方向固定 牢固 采用自制升降施工平台时 应进行承载力验算 并应设置防止升降平台 掉落的保险装置 6 2 2 冻结孔成孔方法可采用跟管钻进法 夯管法 顶管法等施工方法 在地层沉降控制要求高的地层中应采用钻进法时 宜实施保压钻进 6 2 3 冻结孔开孔位置偏差应符合设计要求 并不宜大于 100mm 冻结孔 开孔间距误差不得大于 150mm 冻结孔孔口应避开隧道管片接缝 螺栓孔并宜 避开钢管片肋板 混凝土管片主筋 偏斜值 成孔间距及深度应符合设计要求 6 2 4 在隧道管片上施工冻结孔时 应采取二次开孔工艺 即先安装孔口 管和阀门后再开透隧道管片 孔口管安装应符合下列要求 1 孔口管宜采用低碳钢无缝钢管 孔口管内径宜大于冻结管外径 10mm 20mm 管壁厚度宜为 5 7mm 孔口管管端应加工长度不小于 200mm 的鱼 鳞扣 2 在混凝土管片上安装孔口管时 应先用取芯钻钻进深 250mm 300mm 至少留 50mm 不打透管片 直径大于孔口管管径 2mm 4mm 的 钻孔 鱼鳞扣缠上麻丝或者棉布条 插入深度不宜小于 200mm 并用不少于 3 根直