郑州某地铁-联络通道冻结施工作业指导书

1、联络通道冷冻法施工作业指导书郑州市轨道交通2号线一期工程土建施工01工区经理部 邓胜1.适用范围2.技术要求2.1技术质量标准2.1.1冻结加固施工技术要求 2.1.2开挖构筑施工技术要求3.施工工艺3.1总体施工方案3.2施工工艺流程图3.3施工步骤及要求3.3.1冻结加固施工3.3.2开挖构筑施工3.3.3充填注浆与融沉注浆3.3.4施工监测1） 冻结孔监测包括冻结孔开孔位置监测、成孔偏斜监测、冻结孔耐压试验监测、冻结孔长度及供液管下放长度监测。2） 冻结系统监测(1)去、回路盐水温度监测：在去、回路盐水干管上安装精密水银温度计。测量频率为每天1次。(2)冻结器盐水温度监测：在每个冻结器回

2、路上设数字温度传感器测量冻结器盐水回路温度。测量频率为每天1次。(3)冻结器盐水流量检测：与集液圈并联盐水流量测量回路测量各冻结器的盐水流量。在开冻时检测，或在发生问题时检测。(4)测温孔温度监测：每个测温孔设35个测点，分别布置在冻结壁与隧道管片交界处、管片后1m、测温管中部和测温管尾部。温度量测用仪表为多点半导体测温仪，精度为0.5。测量频率每天1次。(5)在测定冻结壁与隧道管片界面温度时，应在界面内外两侧各布置1个测温点，通过差值方法确定界面处温度。(6)泄压孔压力变化监测：通过在泄压管口安装压力表测量压力变化。测量频率不少于每天1次。(7)冻结壁形成后的探孔监测：根据测温资料及测压孔资

3、料，计算冻结壁是否按设计要求形成，需要对联络通道内外侧进行探孔监测，即在推算的冻土内外边缘处开32的小孔。并下测温线监测其温度的变化，监测频率为每6小时1次。在监测中其数据与推算的相同（接近0）说明整个冻结壁已形成，要是不一致，再反推算出冻土壁的发展情况。根据探孔情况，断定联络通道是否安全开挖。(8)在盐水箱中安装液面监测、报警装置。(9)开挖工作面温度和变形量测：开挖时测量开挖工作面冻土或未冻土的表面温度及收敛值。测量频率为每个掘砌循环1次。(10)冻结制冷系统工况的常规监测：冻结站各参数要求值班人员每4小时观察一次，作好记录。3） 施工不良影响监测(1)监测内容及范围在施工期间监测地面及周

4、围管线沉降、隧道管片变形、建构筑物变形；监测范围为：不小于联络通道及泵站两侧隧道管片各20环，不小于联络通道及泵站正上方地面投影外侧20m以内。地面及周围管线沉降、隧道管片变形、建构筑物变形监测会同监测单位编制专项监测设计，并经有关方面批准后实施。以沈阳地铁工文区间联络通道施工位例，监测点布置如方式如下图所示： 图3.3-26 1号通道地面监测点布置 图3.3-27 2号通道地面监测点布置图3.3-28 隧道水平方向和垂直方向收敛点布置图 (2)监测频率及计划具体监测频率及时间安排计划如下：施工前3天进场布设监测点，施工前2天测量各监测点的原始值，施工前1天提交各项监测的原始数据；施工开始，按

5、方案进行常规监测，待结构施工结束后，跟踪监测待地层稳定后结束监测。施工期间一般为：钻孔期间每2天1次；冻结加固期间每3天1次；开挖构筑期间每天1次；养护期间每3天1次；融沉注浆前期同步监测，后期可根据监测数据变化情况适当调整。3.4特殊部位施工3.4.1 排水管、预埋件、预留洞施工3.4.2冻结孔封孔及钢管片处理3.5施工注意事项1) 施工地层含水量高，空隙比大，在冻结孔穿越该层时，受水头差的作用，易产生涌砂、涌水现象，这是施工中需要解决的问题。2) 施工过程中必须严格控制钻孔、开挖及冻胀融沉对地层造成的扰动和隧道变形，加强监测，跟踪注浆，以减轻对周围地面环境及地下管线的影响。3) 结构施工环

6、境差，空间小，联络通道及泵站拱顶部混凝土不易浇捣密实，要保证结构的抗渗要求。4) 由于工程施工风险较大，在施工中必须采取切实可靠的技术措施，以确保联络通道及泵站的施工安全并保证施工工期。5) 施工措施符合现场实际条件的施工可行性和良好的可操作性，满足安全施工、文明施工、环境保护及节能要求。6) 确保施工方案科学合理，施工计划安排合理完整，劳动力安排、施工机具设备配备充足合理。7) 联络通道及泵站施工必须严格按照设计图纸要求，优质高效的完成主体结构，同时将冻结加固和开挖构筑引起的不利因素控制在相关验收规范允许的范围内。8) 冻结孔施工、初期支护及永久结构施工为本工程的关键工序。冻结的温度检测、土

7、体变形监测、压力监测为特殊工序。4.质量控制4.1质量验收标准及方法4.1.1冻结孔及冻结器质量验收标准4.1.2冻结壁检测质量验收标准5.人员、机械、物资配置 5.2 水、电供应计划5.2.1供水计划打钻期间施工用水量不大于1m3/h，冻结运转期间新鲜冷却水补给量15m3/h。5.2.2供电计划1) 负荷统计冻结钻孔施工和冻结站安装期间用电量约为127kw，积极冻结时最大用电量约为200kw；开挖用电量约为80kw；施工最大用电量250kw。2) 供电系统如果联络通道及泵站离端头井较远，可以在隧道内工作面附近安装变压器一台，型号为S9-M-315/10-0.4，容量为400KVA，以满足冻结

8、钻孔、冻结制冷及开挖构筑供电；考虑冻结开挖期间，冷冻机不能因停电造成停机现象，供电高压系统采用双回路供电系统。如果联络通道离端头井距离较近，可以将冷冻站安装在车站中板上，可以采用低压供电或采用高压系统供电。施工区域用电设备均为0.4KV低压系统，三相五线制供电。采用电缆从箱式变配电间引至施工现场，系统为：箱式变配电间低压干线现场总配电箱支线漏电保护开关电箱用电设备电缆在端头井垂直铺设，用支架固定，每隔2-3m安装支架一个，在隧道内采用挂钩铺设。并在电缆上挂上“有电危险”警告牌。现场照明采用漏电开关保护接零。供电系统见图5.2-1。 图5.2-1 供电系统图5.3 设备与材料供应计划打钻和冻结施

9、工设备分别按各自计划工期提前到达施工现场。通用材料和设备易损配件准备齐全。施工专用材料提前5天准备到位。需特殊加工的专用设备器件提前加工以满足施工工期及质量的要求。设备及材料消耗见表5.3-1、表5.3-2、表5.3-3和表5.3-4。 冻结加固施工主要设备配备情况表（单个联络通道） 表5.3-1序号名称型号规格单位数量备注1钻机MD-60A台12泥浆泵BW200/50台13金刚石钻孔机BD-205台24电焊机BS-400台25试压泵台26经纬仪J2型台17精密罗盘台18空压机6m3/min台19冷冻机W-YSLGF300台2运行1台，备用1台10盐水泵IS150-125-315台2运行1台，

10、备用1台11冷却水泵IS125-100-250台2运行1台，备用1台12冷却塔NBL-50台213测温仪GDM8145台314流量计150mm台215真空泵台116潜水泵流量40m3/h台117排污泵流量40m3/h台218轴流风机7.5kw台319变压器S9-M-315/10-0.4台120配电箱BD600AI-3台121配电箱BD400AI-2台122配电箱BD200AI-6台123配电箱BD60A台224配电箱BD30A台2 冻结加固施工材料用量计划表（单个联络通道） 表5.3-2序号名 称型号规格单位数量备注1无缝钢管898mmm600冻结管2无缝钢管453mmm200测温管、冷排管、

11、泄压管3无缝钢管1595mmm1200盐水管路4无缝钢管1274mmm50清水管路5钢管1.5m1600供液管、脚手架管6钢管2m1500供水、排水管、注浆管7三翼钻头91mm个708合金钻头91mm个109金刚石钻头110mm个1010逆止丝堵个7011孔口密封装置120mm套7012氟里昂R22kg80013氯化钙t614冷冻机油N46kg60015高压橡胶管2m20016保温材料40mmm2300聚苯乙稀泡沫塑料17钢板4mmm250盐水箱和清水箱18角钢5050mmm50管架等19木板50mmm2200钻机及冻结站平台20工字钢架16#架20施工平台21阀门1.5个8022阀门2个62

12、3逆止阀DN150mm个224截止阀DN150mm个625截止阀DN125mm个826截止阀DN100mm个827橡胶接头DN150mm个828橡胶接头DN125mm个829橡胶接头DN100mm个8 开挖构筑施工主要设备配备情况表(单个联络通道) 表5.3-3序号名 称型号规格单位数量备注1混凝土搅拌机0.4m3台12插入式振捣器台53空压机0.9m3台44潜水泵2台25电焊机BS-400台26混凝土喷射机PZ-5台27双液注浆泵KBY台28风机台29风镐把610电锯台211水准仪LEICA NA2台112应变仪台213压力盒个2014手拉葫芦5T, 2T ,3T ,1.5T 个各115螺旋

13、式千斤顶50T个2816液压千斤顶32T个217自升式门架升降机SMZ150型台118手推车辆1019翻斗车FC-10台120配电箱30个8 开挖构筑施工材料用量计划表（单个联络通道） 表5.3-4序号名 称型号规格单位数量备注1混凝土C20m3302混凝土C40m3120商品混凝土3钢丝网6，100100m22004木板50mmm2400开挖施工平台、木背板5隧道预应力支架按设计图加工T124榀6工字钢架16#架10施工平台7防护门按设计图加工T31扇8型钢支架按设计图加工T139钢筋16、22T30HRB33510不锈钢管DN219mmm6OOCr17Ni14M02(316L)7.质量安全

14、保证措施7.1 施工质量安全保证体系严格按照ISO9002质量体系要求进行项目的施工与管理。在学习国家、行业、地区安全法规的基础上，制定针对项目的安全管理制度，并以此为依据对项目的安全施工进行经常的、制度化和规范化的管理，建立项目部的施工质量、安全管理组织体系及相应的责任制，对员工进行安全教育，提高安全施工意识，确保安全施工。1) 思想保证体系对职工进行质量、安全的思想教育和技术教育，尤其是要时刻重申本工程风险性大、安全性要求高的特点，树立安全第一、质量第一的思想，坚持贯彻本公司的质量方针与质量目标，坚持照章施工操作。对于特殊工种，进行专业培训考核，持证上岗。实行严明的奖惩制度，提高职工责任心

15、，杜绝事故隐患。2) 组织保证体系实行项目经理负责制，责任到人，从项目经理、班组长到生产工人层层落实。公司生产管理中心的技术领导小组，制定与监督实施有关安全与质量管理制度，收集合理化建议。建立完整的项目质量与安全管理组织体系。3) 过程保证体系严格按照程序文件、施工图纸、工艺规程和工程管理制度组织施工。抓好施工组织设计会审，施工措施编制、审批、贯彻，材料与设备管理，工序控制，质量检验把关，工程计量等各个环节，及时收集整理施工资料和听取有关方面意见，发现问题，立即处理。4) 检验保证体系由项目经理组织职工对工程的安全、质量进行自检和互检。由公司生产管理中心派人进行专门的安全、质量监督检查。施工各

16、分项工程应按质量技术标准进行验收评定和签证。7.2 冻结钻孔施工质量安全技术措施1) 在冻结孔开孔前，在布孔范围内打38mm小口径探孔，探测地层稳定情况，以判断地层是否稳定，是否喷水、涌泥砂，以便做好各方面的准备工作。如严重涌砂冒水，先进行水泥水玻璃双液壁后注浆后再施工冻结孔。2) 根据实测的左右线隧道联络通道及泵站处里程及标高，计算出各个冻结孔的相对坐标、方位和倾角及长度，并在工作面采用经纬仪、水平仪、量角器等精确定位，避开管片主筋时开孔偏差不超过100mm。3) 冻结孔分二次开孔，来控制泥浆涌出。一次开孔用金刚石取芯钻头，在安装孔口管及密封装置之前，管片留不小于50mm的厚度不能穿透。第二

17、次开孔在密封装置的保护下进行。对稳定地层或涌砂、涌水情况不严重的地层可一次穿透。4) 安装孔口管时，采用水平仪、量角器、罗盘等精确固定孔口管的方位和倾角，以保证开孔钻进时的精度。5) 首先施工一个透孔，根据对穿孔可验证左右线隧道联络通道及泵站处里程及标高，若有不同，则经甲方确认后报设计院修正各个冻结孔的坐标、上下水平倾角及长度，再次精确定位。然后根据设计孔位，采用由上向下的顺序进行施工，这样可防止因下层冻结孔施工引起上部地层的扰动，减小钻孔施工时的事故发生率。6) 透孔钻杆与管片间的密封：在钻杆(冻结管)上预焊环形钢楔，钻透对面砼管片时可堵住钻杆(冻结管)与管片的间隙，再把冻结管与管片的环形间

18、隙充填麻丝，采用快速水泥密封。7) 冻结孔开孔后必须立即钻进并安装冻结管，否则立即用软木塞堵塞牢固，或者安上孔口管端盖。8) 冻结管采用丝扣连接加焊接。要精细加工冻结管丝扣，在连接冻结管时，确保冻结管的同心度。9) 采用强力水平钻机，选择合适泥浆性能参数(试验与实践相结合)，合理选择钻具组合(实践检验)。在条件允许的情况下，优先采用无泥浆钻进。安装钻机时，按每个冻结孔的设计计算方位，调整好钻机主钻杆的方位。10) 钻孔过程中，严格控制水土流失不大于冻结管占用体积。如流失过多，可采用孔口装置及管片注浆孔进行补压浆，材料选用单液水泥浆(水灰比为0.8 ：1)。注浆设备： BW250型变速注浆泵。注

19、浆压力和注浆量应选用低压力、低流量形式，注浆压力为0.3 Mpa0.5Mpa，注浆量：应根据注浆压力的大小而定，注浆压力小时应多注一些，注浆压力大时，应少注一些。11) 钻进过程中加强监测，确保跨越对面隧道的冻结孔钻进精度，严格控制冻结管偏斜不大于150mm，超出时要打补孔。12) 准确丈量钻杆尺寸，控制钻进深度，钻进钻进2m时，测斜一次，如果偏斜不符合设计要求，立即采取调整钻孔角度及钻进参数等措施进行纠偏，如果钻孔仍然超出设计规定，则进行补孔。成孔后复测深度、偏斜，及时画出各孔的实际偏斜图。13) 选择优质冻结材料(合格证等齐全)。用优质焊接材料保证焊接质量，并责任到人，地面焊接和下管焊接由

20、一人操作，并做好焊接记录。管子下完后及时注入清水作水压试漏，不合格必须重下或下套管处理。14) 在冻结孔施工期间，现场要配备125mm、109mm等规格的木楔、2m3的砂袋和5T水泥(含少量速凝水泥)及注浆设备等抢险物资和设备。7.3 冻结制冷施工质量安全技术措施1) 选择性能完好的冻结施工设备(进行耐压试验)，按4倍左右制冷系数选配制冷设备，并有足够的备用，同时要加强对施工设备检查与养护。2) 冷冻站三大系统安装要严格执行矿山井巷工程施工及验收规范和设计要求，对压力容器和管路进行试压试漏，确保冻结站安装质量。3) 保证隧道对面管片内侧冷冻排管敷设质量和保温质量，以加快管片附近土层冻结，并在隧

21、道管片上设泄压孔，以减小冻胀对隧道的影响。4) 在每组冻结器进、出口安装阀门，合理分配流量。在冻结过程中，根据监测各组支路的盐水温差情况，通过阀门调节各组支路的盐水流量，控制各组支路的盐水温差不大于2，保证冻结壁均匀发展。5) 根据测温数据，准确分析冻结实况，对温度偏高的部位，对盐水流量予以调控，为组织开挖提供可靠依据。6) 在冻结盐水管路的高处设置放气阀，以免管路中积聚空气，影响盐水流动。7) 根据盐水管路压力情况，尽量加大冻结管内的盐水流量，以加快冻结管的热交换。检查盐水管路结霜情况，遇到结霜不均匀时，应查明原因，及时处理。8) 冻结过程中要加强盐水浓度的检测，要求其比重不小于1.26，一

22、旦浓度偏小，要及时补充氯化钙。9) 冻结过程中要加强盐水箱液面监测，认真检查盐水管路系统是否因温度应力造成开裂。一旦发现盐水泄漏，要及时对现场所有盐水管路进行检查处理。10) 冻结过程中要加强对泄压孔压力监测，当压力上涨超过初始压力0.2Mpa时，需及时打开泄压孔，释放因地层冻胀引起的冻胀力，减少对管自危害。同时在冻结壁交圈之前，安装好预应力支架，进一步控制管片的变形。11) 联络通道及泵站开挖期间，加强对冻结壁的变形和位移监控，当监测位移量超过设计规定值时，及时采取加大供冷量、降低盐水温度或增加坑内支撑等措施，确保冻结壁的稳定性。12) 冻结时要加强隧道通风，以免隧道湿气太大，影响视线与工作

23、环境。13) 冻结站应采取消防安全措施，备不少于三个4KG以上灭火器。14) 认真作好冻结站的运转记录，严格执行各项规章制度和冻结站的岗位责任制。7.4 开挖构筑施工质量安全技术措施1) 隧道内钢管片的焊接：为增加钢管片的整体性，增加其承受不均匀荷载的能力，减少隧道变形，在打开钢管片前，须将两边的钢管片拼接缝进行焊接，焊缝高度以填满拼装缝为准。2) 安装预应力隧道支架：在隧道左右线联络通道及泵站两侧按设计要求安装预应力钢支架，每榀有46个支点，均匀地支撑在隧道管片上，施工中可根据观测到的隧道变形情况，调整各个支点的预应力大小，控制隧道变形。3) 安装防护门：联络通道及泵站开挖前，按照设计要求安

24、装通道防护门，一但发现险情关闭防护门，保护隧道之用。另外在开挖联络通道及泵站时开挖出的土方应留一部分在联络通道及泵站开口处的隧道内，并根据隧道内的应急物质(水泥黄砂等)的数量，留够足够可以回填通道开挖的空间的量，在出现险情时用来回填开挖面。4) 地表及隧道沉降控制：联络通道及泵站开挖构筑施工结束后，在冻土墙及结构外壁之间必然存在一定的间隙，这就为隧道及地表的移动提供了空间，为消除这种施工间隙，减少地面及隧道的沉降，在结构施工中预埋注浆管，在结构施工结束后，及时对这种施工间隙进行壁后注浆充填。5) 融沉补救措施：融沉冻胀是冻结法加固施工中不可避免的两种情况，如果融沉太大，对隧道将产生不利影响。为

25、减少融沉，可通过隧道及联络通道及泵站预留的注浆孔，采取跟踪注浆的形式，根据观测到的隧道及地层沉降情况，及时地对地层进行补偿注浆。6) 加强工程监测。工程监测作为该工程的一项重要施工内容。其目的就是根据量测结果，掌握地层及隧道的变形量及变形规律，以指导施工。其主要监测内容为：冻结状况监测、地表沉降监测、隧道位移监测、通道收敛变形监测。7) 钢管片打开之前，泄压孔已无泥沙和水流出，除根据测温孔温度情况外，还应在冻结可能存在的最薄弱部位打几个探孔，以确定冻土的强度，冻土强度达到设计值后，再打开管片。如果达不到开挖条件，应组织有关专家、技术人员等进行现场分析研究，找出原因合理延长冻结期，待冻结壁完全达

26、到设计厚度后方可正式开挖。8) 开挖施工过程中，如果加固强度不够，影响正常掘进时，除缩短开挖步距，增加支护强度外，还可以打超前板桩，进行超前支护。若出现流沙或涌泥，除采取措施积极封堵外，必要时为防止流沙或流泥涌入隧道，应封闭工作面，采取注浆或强制冻结的方式进行封堵。9) 喇叭口开挖施工措施：喇叭口是连接东西线隧道的桥梁，其施工质量的好坏是影响隧道变形的关键，为此在施工过程中应采用以下措施：开挖步距应不超过0.5m，如开挖过程发现冻结壁变形，应缩小开挖步距，立即进行初期支护。在浇筑砼前，将管片上冲洗干净，以保证喇叭口与隧道的连接质量。采用钢拱架加木背板进行初期支护，背板要紧贴冻结壁，不能有松动。10) 开挖施工过程中要做好开挖面轮廓线标示，规定挖掘量，严禁超挖。11) 冻结壁在暴露后应及时测量井帮温度，在同一水平各个方位所测的井帮温度误差应小于3，并及时进行初期支护。初期支护时要预埋注浆管，混凝土浇注后及时进行壁后注浆，务使壁后不留孔隙和空洞，以控制地面及隧道的沉降。12) 采用通讯系统和视频系统有效的监控施工现场，对施工中发现的问题及时汇报处理，为保证冻结开挖的正常顺利及出现问题后的及时反馈和处理。联络通道及泵站开挖期间项目管理人员采用二十四小时值班制，对施工的各个环节要起到及时的检查和督促作用，杜绝一切不安全的施工现象和违章的操作，