上海市轨道交通12号线曲阜路站~天潼路站冻结施工组织设计120810

1、上海市轨道交通12号线曲阜路站天潼路站区间隧道旁通道及泵站工程施工组织设计中鼎国际工程有限责任公司2012年8月II目 录1 工程概况11.1 施工内容11.2 地层条件及地面环境11.3 施工工法与施工工序41.4 编制依据与技术要求42 地层冻结加固设计53 冻结施工方案63.1 工程特点及关键施工技术措施63.2 冻结施工流程83.3 施工准备93.4 冻结孔施工103.5 冻结系统设计153.6 积极冻结183.7 开挖条件判定193.8 维护冻结193.9 停冻、封孔与冻结系统拆除204 开挖与构筑施工方案214.1 施工流程214.2 施工准备214.3 隧道预应力支撑和防护门安装

2、224.4 开洞门234.5 土方开挖234.6 初期支护244.7 注浆管安装254.8 外防水施工254.9 二次衬砌施工264.10 钢格仓充填与防腐264.11 充填注浆和融沉注浆274.12 冻土分区274.13 注浆管预埋及编号284.14 自然解冻融沉注浆工艺294.15注浆结束标志345 临时用电设计355.1 供电方案355.2 供电系统施工及电气技术要求365.3 现场安全用电管理366 地层沉降及施工环境保护386.1 施工引起地层沉降及对周围环境的影响分析386.2 施工监测与地层沉降控制指标386.3 地层沉降防治施工技术措施386.4 地下管线保护措施396.5 其

3、它环境保护措施407 施工进度及资源配置计划417.1 施工进度计划417.2 劳动力配备计划417.3 水、电供应计划437.4 设备与材料供应计划438 施工平面布置469 施工监测设计489.1 监测内容489.2 监测方案489.3 监测技术依据529.4 报警值529.5 监测计划5210 质量安全技术措施与保证体系5310.1 质量与安全技术措施5310.2 工地治安与消防管理措施5610.3 文明施工措施5610.4 质量与安全施工保证体系5711 应急预案6211.1 施工突发事件的应急处理6211.2 组织机构与响应机制6712 附录：过程控制表、冻结图纸691 工程概况1.

4、1 施工内容上海市轨道交通12号线曲阜路站天潼路站区间隧道采用盾构法施工，隧道净直径5.5m，管片厚度0.35m，管片宽度1.2m。旁通道及泵站与上下行线隧道中心相交的里程为SK21+923.908m、XK21+924.508m上、下行线隧道中心标高分别为-22.531m、-22.448m。旁通道及泵站所在位置上、下行线隧道中心距为12.304m。据设计，旁通道及泵站由与上、下行线隧道管片相接的喇叭口、水平通道、集水井等三个部分组成(参见图1-1)。其中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，支护层厚度200mm。通道拱结构层厚度为400mm、墙和集水井结构层厚度为

5、450mm，通道底板垫层为200mm，结构厚度为700mm，通道与隧道连接处(喇叭口)结构层外扩厚度为300mm。在结构层与支护层之间设防水层。图1-1 旁通道及泵站结构示意图本项目施工内容为旁通道及泵站的土建工程，设计采用水平孔冻结法加固地层，矿山法暗挖构筑。1.2 地层条件及地面环境根据工程地质剖面图（参见图1.2），曲阜路站天潼路站区间旁通道及泵站地面标高为2.78米，旁通道及泵站施工范围内地层主要为1-1灰色粉质粘土层、1-2灰色粉质粘土层、3-1灰色粉质粘土层。图1.2 旁通道及泵站位置地质剖面图 该旁通道上方位置地下管线多，参见图1.3（图中五星标识为旁通道中心位置）。旁通道上方地

6、面靠近福建北路，在福建北路西边大约50米的天潼路中间，南北方向大约7米为23层低矮商铺，参见图1.4。图1.3曲阜路站天潼路站区间旁通道及泵站周边地下管线祥图图1.4曲阜路站天潼路站区间旁通道及泵站周边地面环境祥图1.3 施工工法与施工工序由于旁通道及泵站所处地层为承载力较低的软土，开挖后天然土体本身难以自稳。因此，在旁通道及泵站开挖前必须对施工影响范围内的土体进行稳妥、可靠的加固处理。此外，由于旁通道及泵站位于闹市区，地面道路交通繁忙，道路两侧有各种建、构筑物，地表浅层有各种市政管线，地层加固和旁通道及泵站开挖、构筑宜在隧道内进行。为此，旁通道及泵站设计采用水平冻结法加固地层、矿山法暗挖施工

7、的全隧道内施工方案，即：在隧道内采用水平冻结法加固地层，使旁通道及泵站外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻结壁，然后在冻结壁的保护下法进行旁通道及泵站开挖和结构施工。旁通道及泵站冻结加固和暗挖施工的工序为： 施工准备 施工冻结孔、安装冻结站 连接冻结盐水管路、安装监测系统 积极冻结、加固隧道管片、安装防护门 探孔试挖 打开旁通道及泵站洞门 开挖通道并临时支护、维护冻结 扩喇叭口 铺设通道防水层，拆除防护门 施工通道结构层 开挖集水井并临时支护 铺设集水井防水层 施工集水井结构层 停冻 拆除冻结系统、封冻结孔拆除隧道支撑 充填注浆与融沉注浆 收尾、撤场1.4 编制依据与技术要求本施工组织设计依

8、据项目工程勘察资料和旁通道及泵站结构设计施工图编制。施工执行国家和地方技术规范和标准。主要包括：上海市轨道交通12号线曲阜路站天潼路站区间旁通道及泵站及泵房构造图）；上海市轨道交通12号线曲阜路站天潼路站区间旁通道及泵站土层冻结加固设计图）；旁通道及泵站冻结法技术规程(上海市工程建设规程DG/TJ08-902-2006)；混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）；地下防水工程质量验收规范（GB50208-2002）；建筑变形测量规范（JGJ8-97）；矿山井巷工程施工及验收规范（GBJ213-90）。2 地层冻结加固设计旁通道及泵站冻结加固设计主要施工参数见表2.1。详见附图

9、：上海市轨道交通12号线曲阜路站天潼路站区间旁通道及泵站土层冻结加固设计图）；3 冻结施工方案3.1 工程特点及关键施工技术措施3.1.1 工程特点旁通道及泵站施工范围内地层为软土，含水量较高、孔隙比大、承载力低，在冻结壁解冻后容易压缩和液化，从而发生地层融沉。旁通道及泵站道上方地面交通道路，施工影响区内有较多建筑物和地下管线，所以工程的施工风险较大。此外，本工程为12号线地铁的节点工程，工期紧张。3.1.2 关键施工技术措施3.1.2.1 冻结孔施工（1）根据对穿孔对上下行隧道预留洞口相对位置的复核结果，调整冻结孔开孔位置与设计轨迹。冻结孔施工时预设向外（隧道外结构面法向）0.5º

10、1º偏角，以免冻结孔太靠近开挖面而影响冻结壁有效厚度。（2）采用强度高、密闭性容易保证的内衬管对焊冻结管接头，防止冻结管断裂、渗漏。（3）采用二次开孔工艺，防止钻透隧道管片时大量出泥、出水。混凝土管片上的孔口管采用植筋固定，防止钻孔时脱落。（4）用夯管法下冻结管，夯管时安装孔口止水装置。对于需要穿透对侧隧道管片的对穿冻结孔，用干钻法跟管钻进，杜绝冻结孔施工引起水土流失和地层沉降。（5）冻结管头部用钢板封堵成平头，消除不能循环盐水的盲端，以有利于侧隧道管片附近的地层冻结。这样也有利于提高夯管精度。（6）保证冻结管连接顺直，以提高冻结孔的偏斜精度。（7）下完冻结管后，对冻结管与孔口管的间

11、隙和孔口管附近地层进行注浆充填，防止孔口管漏水影响冻结壁形成和引起地层沉降。（8）对于对穿孔，冻结管与对侧隧道管片间隙用锥形环和水泥-水玻璃双液浆注浆封水，以防止冻结管因冷缩和两条隧道发生相对位移而断裂。（9）必要时采用补孔以保证冻结孔的终孔间距，以便按时形成满足设计要求的冻结壁。（10）如发现冻结孔施工过程中有水土流失或地层沉降，及时进行补偿注浆。（11）在第一条隧道施工完工，第二条隧道推进通过旁通道位置后开始施工冻结孔。3.1.2.2 冻结系统设计与安装（1）冻结站设在一条隧道内，利用对穿孔给对侧隧道冻结孔和冷冻排管供冷。（2）设计不少于20%的制冷量富余系数，以加快冻结速度；并安装不少于

12、50%的关键备用设备，避免因设备故障影响地层冻结。（3）采用带经济器的氟利昂螺杆盐水制冷机组并安装无功补偿设备，以提高制冷效率，节约用电。（4）采用双回路供电，确保在旁通道及泵站开挖时不会因为停电而停止冻结，威胁开挖安全。（5）旁通道及泵站每组冻结孔与盐水箱之间采用独立、开敞的盐水回管，以减小盐水管路阻力，增大盐水流量，并且可以直观检查各组冻结器盐水供给是否正常，防止冻结管断裂时盐水不会渗入地层。（6）检测确保每组冻结器头部结霜均匀，每组冻结孔均安装盐水控制阀门，控制各组冻结器盐水流量均匀。（7）在盐水箱中安装液位计，一旦发生冻结管盐水漏失，立即停止盐水循环下套管恢复冻结，以确保冻结壁不会被盐

13、水融化。（8）采取隧道内强制通风、增加冷却塔容量和不循环使用油冷却器冷却水等措施，解决隧道内炎热天气下散热困难影响冻结制冷的问题。3.1.2.3 积极冻结和维护冻结（1）经冻结器联合打压试漏，确认盐水循环管路耐压符合质量要求后再化盐水。（2）确认隧道管片、钻孔孔口管不漏水，并在焊接好钢管片接缝和进行隧道保温后进行积极冻结，避免隧道管片局部漏水影响冻结效果。（3）开冻前调试冻结制冷系统，确保制冷设备运转正常，检测每组冻结器的盐水流量符合设计要求，并确保测量准确可靠。（4）正式开冻后快速降低盐水温度至设计值，以加快冻结壁形成速度。（5）在冻结过程中，检测、分析冻结器的盐水温度变化。每天监测测温孔温

14、度，重点监测隧道管片和土层交界面附近的温度变化。发现问题及时完善冻结系统，调整冻结运转参数。（6）确保开冻前泄压孔水压与地层孔隙水压力接近。在冻结过程中每天测量泄压孔水压。在冻结壁交圈后如泄压孔水压超过地层原始孔隙水压0.100.20MPa，打开泄压阀门进行泄压。（7）根据测温孔温度监测结果，并结合理论计算方法，分析、预测冻结壁的形成状况，为确定开挖时间和开挖工艺参数提供依据。（8）在旁通道及泵站结构未施工完前，盐水温度保持在设计最低值。（9）冻结站和开挖平台布置在先完工的隧道内。在第二条隧道未完成推进前开始冻结以缩短总工期。3.1.2.4 开挖和构筑（1）确认满足设计开挖条件后进行开挖。（2

15、）开挖时，要求开挖区冻结壁表面温度在0以下，并让冻土进入开挖区，以利于施工旁通道及泵站初期支护，发挥初期支护的支撑作用。（3）进行放坡或分台阶开挖。洞口段采用导洞开挖。挖通整条连接通道后再刷大喇叭口。（4）快速开挖，缩短冻结壁暴露时间。在整个开挖过程中，严密监测冻结壁变形和温度变化。（5）旁通道及泵站混凝土浇筑顺序为：底板侧墙拱顶。拱顶混凝土用地泵打入，并采取分段浇筑的施工方式。（6）在喇叭口上方钢管片上开口浇筑混凝土，以提高喇叭口上部混凝土浇筑密实度。（7）施工完衬砌后37天内完成壁间和壁后充填注浆。（8）采取自然解冻，配合跟踪注浆防止隧道、旁通道及泵站和地面沉降。融沉注浆在停冻后10天开始

16、进行。（11）在对侧隧道采用不影响隧道施工的异形圆形支撑，旁通道开挖与对侧隧道推进平行施工。3.1.2.5 施工应急预案在旁通道及泵站冻结工程中，常见的施工安全问题与突发险情有：冻结钻孔漏水喷砂、冻结管断裂和盐水渗入地层融化冻结壁、开挖过程中意外停冻、开挖过程中冻结壁“开窗”漏水和由于地层沉降引起隧道严重变形等。针对这些问题制订应急处理预案详见本施工方案第11部分。3.2 冻结施工流程冻结施工流程见图3.1。施工准备施工机房、基础冻结孔钻进冻结站安装冻结器安装盐水系统安装、保温充R22、化Cacl2、试运转监测积极冻结探 孔设备保养维护冻结开挖构筑解冻、注浆收尾、撤场图3.1 冻结施工流程图3

17、.3 施工准备（1）要求提前供电到旁通道及泵站或泵站施工场地附近，并清理隧道及施工场地，保证施工通行顺畅。 （2）在工作井安装运货提升机。（3）在隧道内铺设两根3”水管至施工工作面，用于冻结孔打钻供水、排污和冻结时的供、排水。在施工工作面安装排污泵和排水泵各一台。在端头井中安装流量40m3/h潜水泵1台，在施工工作面安装流量40m3/h的排污泵1台。（4）在冻结站安装两台7.5kw的轴流风机，用于隧道通风。（5）安装冻结孔施工升降架。（6）用16#工字钢管搭建长约70m宽4.5m的钻孔和冻结施工平台，上铺厚5cm的木板。（7）施工设备进场。合理安排施工设备运抵安装地点的时间顺序。（8）移交施工

18、坐标点和冻结孔定位。3.4 冻结孔施工3.4.1 施工技术要求（1）根据旁通道及泵站处隧道钢管片上预留的冻结孔开孔位置开孔，冻结孔开孔位置误差不大于100mm，避开管片接缝、螺栓、主筋和钢管片肋板。（2）冻结孔最大允许偏斜1%。（3）水平通道周围冻结孔最大允许间距1.3m。（4）冻结孔有效深度（冻结管循环盐水段长度）不小于冻结孔设计深度。其中冻结管管头碰到冻结站对侧隧道管片的冻结孔，其不能循环盐水的管头长度不得大于150mm。（5）冻结管耐压不低于0.8MPa，并且不低于冻结作业面盐水压力的1.5倍。（6）冻结管接头抗拉强度不低于母管的80%。（7）施工冻结孔时的土体流失量不得大于冻结孔体积，

19、否则应及时进行注浆控制地层沉降。（8）打透孔复核上、下行隧道推进位置误差。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。3.4.2 冻结管、测温管、泄压管和供液管规格（1）冻结管管材为89×8mm低碳无缝钢管。单根管材长度1.02.0m，在施工场地允许的情况下以较长为宜。（2）冻结管采用内衬管对焊连接，单侧加工45º坡口。第一节冻结管头部用10mm钢板焊接密封。焊缝厚度管壁厚度，采用E43焊条。（3）深测温孔管材和连接方式同冻结管。浅测温管采用45×5无缝钢管，直接对焊联接，第一节管头部用5mm钢板焊接密封。（4）供

20、液管和冷冻排管采用1.5”焊接钢管，对焊连接。第一节管头部对称开两个长100mm，宽25mm的回水槽。3.4.3 钻孔和夯管施工设备（1）选用MKD-5水平孔钻机1台用于施工对穿孔，电机总功率为31.5kw。（2）选用KBY-50/70注浆泵1台用于注浆和钻对穿孔时循环洗井液，电机功率为11kw。（3）选用H190型夯管机1台；配备6m3/min空压机台，电机功率均为37kw。（4）选用开孔钻机2台，电机功率为3kw。（5）灯光测斜用经纬仪和自制激光定向装置各1台。3.4.4 钻孔测量放样（1）开孔孔位放样基准：以旁通道及泵站预留洞口中心钢管片的水平和竖直连接缝为基准十字线按设计进行冻结孔孔位

21、放样。（2）开孔孔位测量方法：按钻孔孔口与基准十字线的设计距离用钢卷尺丈量确定孔口孔位中心点，并用红油漆标出孔位中心十字线。（3）透孔复核和冻结孔设计方向调整：从上（下）行线隧道钻孔穿透下（上）行线隧道管片，通过透孔测量复核上、下行线隧道的推进误差。按测量复核的上、下行线旁通道及泵站预留洞口相对位置误差进行调整透孔钻进方位，即以测量提供的上、下行线旁通道及泵站预留洞口中心点的连线作为透孔钻进方向。用钢卷尺量出透孔与上、下行隧道的基准十字线的距离，计算出上、下行隧道的竖直偏差和轴线方向的水平偏差，用钢卷尺量出地层中穿孔长度，计算出上、下行隧道的间距偏差。根据上、下行隧道的水平偏差、竖直偏差和间距

22、偏差绘制上、下行隧道实测相对位置图。冻结孔设计方向调整：以按照实测上、下行隧道推进误差，调整冻结孔设计方向，确保形成冻结壁能满足设计要求。钻孔设计深度调整：按照上、下行隧道相对位置变化调整冻结孔深度。测温孔和泄压孔深度不作调整。（4）钻孔定向方法。按照实测上、下行隧道相对位置，用作图方法在背向旁通道及泵站洞口一测隧道管片上确定旁通道及泵站中心线和冻结孔的后视点，然后，采用拉线法（在孔口与后视点之间拉线）确定夯管或钻进方向。钻孔倾角设定用精密地质罗盘复核3.4.5 管片开孔在混凝土管片上采用二次开孔工艺开孔（参见图3.2），其工艺流程与技术要求如下：（1）按前述钻孔测量放样方法给出开孔孔位。（2

23、）12mm膨胀螺栓在管片上固定开孔钻机，用水平尺和精密地质罗盘确定钻进方位。（3）开孔取芯直径为120mm，取芯深度为250280mm。（4）在钻孔中安装孔口管，孔口管用121×5×420mm无缝钢管加工，孔口管头部车250mm长的鱼鳞扣，安装时在鱼鳞扣外面缠绕麻丝。孔口管插入管片深度230280mm。图3.2 钻孔开孔示意图（5）在孔口管周围安装固定用3个12mm的种植钢筋，并用12mm钢筋焊接孔口管与钢筋。（6）在孔口管上连接控制阀门（Dg100球阀），然后改用100mm取芯取芯钻头钻透隧道管片。（7）退出取芯钻机，关闭控制阀门。（8）如孔口管与混凝土之间渗水，用针眼法

24、注聚氨脂封堵。在钢管片上开孔按以下程序进行：（1）焊接钢管片接缝。焊接采用E43焊条，焊缝高度不小于10mm。（2）将孔口管插入钢格仓内至贴紧管片外侧钢板，然后用不少于3根16mm钢筋将孔口管与钢管片固定。（3）在冻结孔位置及周围钢格仓内填充微膨胀水泥或C20素混凝土（按旁通道及泵站结构施工图设计）。（4）在孔口管上连接控制阀门，用100mm取芯钻头钻透隧道管片外侧钢板。移走取芯钻机，关闭控制阀门。3.4.6 对穿孔钻进施工冻结孔施工顺序为：对穿孔冻结孔测温孔泄压孔。对穿孔采用钻进法施工，其施工工序及要求为：（1）对穿孔位置宜尽量位于不透水地层中。（2）对穿孔钻进的钻具组合为：89mm金刚石取

25、芯钻头+长度600800mm的89mm岩芯管+逆止阀+600800m长89 mm冻结管+锥形环+89 mm冻结管+73主动钻杆+分水器。岩芯管、冻结管采用螺纹连接并补焊，并采用地质扣接头。（3）在粘性土层钻进时采用清水作洗井液。在砂土层中用粘土或膨润土泥浆作洗井液，泥浆比重1.151.20。洗井液循环采用KBY-50/70注浆泵。（4）通过孔口管旁通循环洗井液，并要求控制旁通管阀门，使洗井液回液量与泵入量基本一致。尽量采取干钻法，即尽量减少洗井液，并关闭孔口管回水阀门。（5）开始钻进时，钻杆方向要上仰0.51°。（6）连接冻结管时和钻对侧隧道管片时，关闭孔口管旁通阀门。钻进对侧隧道管

26、片时，宜采取高转速小钻压钻进。（7）钻透对侧隧道管片后，推进冻结管，使冻结管上锥形环嵌入对侧隧道管片。（8）在对侧隧道内，用堵漏剂封堵冻结管与隧道管片的间隙。并用针眼法在钻杆与混凝土管片的间隙中注入聚氨脂堵漏。3.4.7 冻结孔夯管施工冻结孔、测温孔、泄压孔采用夯管法施工，参见图3.3。施工工序及技术要求为：（1）根据对穿孔施工复核的上、下行线隧道实际相对位置调整冻结孔设计方位。（2）在现场进行冻结管配管，记录各节管材长度并依次编号，累计长度以大于冻结孔深度0.50.8m为宜。前端的每节冻结管长度应尽量长，并且必需顺直。（3）安装夯管锤导轨和夯管锤。在孔口管上连接孔口止水装置，在孔口止水装置中

27、插入第一节冻结管并与夯管锤连接。（4）用拉线法调整冻结管和夯管锤方位，使冻结管和夯管锤在设计冻结孔轨迹上。并用精密地质罗盘复核冻结管倾角。（5）压紧孔口止水装置，打开控制阀门，开始夯管。夯进前1m冻结管时，要控制夯进速度（减小供风），反复校核冻结管方向，调整夯管锤位置，检查偏斜无问题后方可继续夯进。图3.3 夯管示意图（6）逐节夯入冻结管。焊接冻结管时用0.58m靠尺检查确保顺直，焊缝要饱满并用角磨机打磨与管壁齐平。（7）用测杆复核夯入冻结管达到设计深度。然后通过孔口管旁通进行压浆封水。注浆采用水泥-水玻璃浆液，水泥浆与水玻璃溶液体积比1：1，其中水泥浆水灰比0.6：0.8，水玻璃溶液采用B3

28、5B40水玻璃加12倍体积的水稀释，浆液初凝时间控制在12min左右。注浆压力不大于0.5MPa，每孔压浆量约为60100l。（8）移走夯管锤。待注浆浆液终凝合拆除孔口止水装置和控制阀，焊接孔口管与冻结管的间隙。（9）进行冻结管试漏，试漏压力控制在0.81.0MPa之间。压力稳定30分钟无变化者为试漏合格。（10）试漏合格后，在冻结管内下入供液管。记录每节供液管的长度，核对下入供液管长度与冻结管长度一致无误。（11）用同上夯管方法安装测温管。在泄压管位置安装孔口管，在管口安装量程为1.6MPa的水压表和阀门，然后在泄压孔内冲水确保泄压孔畅通。3.5 冻结系统设计3.5.1 冻结需冷量计算与冷冻

29、机选型曲阜路站天潼路站区间旁通道及泵站设计一个冻结站。冻结站实际冻结需冷量计算考虑20%的损耗率。制冷设备选用YSLG16F型（或制冷量接近的TBSJ050.1型和YSLGF300型）冷冻机组，当盐水温度为-29，冷却水温度28时，每套机组的最大制冷量约为 8.6万kcal/h。每套冷冻机组的电机总功率为127 kw。见冷冻站安装示意图3.4。3.5.2 设备安装（1）冷冻机、水泵、冷却塔等设备应按照设备使用说明书的要求进行安装，并符合机械设备安装工程施工及验收通用规范（GB50231-98）和施工现场临时用电安全技术规范（JBJ46-2005）等规范的有关规定。（2）冷冻机、水泵直接安装在隧

30、道平台上，不设基础。设备地脚螺栓采用化学锚栓直接植入隧道路面，深度不小于200mm，不得穿透隧道管片。（3）冷冻机要水平安装，底盘要坐实，用楔铁找平。（4）冷冻机和水泵固定后要重点检查连轴器的间隙和同心度、轴封或盘根的松紧情况，确认满足设备安装技术要求。（5）清水箱直接安放在隧道施工平台上。冷却塔安装在清水箱内，高度以便于连接进水管为宜。如冷却塔原有脚架高度不够，可以用建筑管焊接加长。（6）冷却塔安装应重点检查布水器电机电缆接头绝缘是否作好、电机转动方向是否正确、布水器布水是否均匀。（7）冷却塔与电器设备应有足够距离，防止水溅到电器上引发机电事故。（8）盐水箱下垫100 ×100&#

31、215;1500mm方木，间距不大于800mm。方木之间充填100mm厚聚苯乙烯保温板。（9）按设备配电线路图要求连接供电电缆和控制电缆。要确保设备的保护接地良好。75图3.4 曲阜路站天潼路站区间旁通道及泵站冻结系统示意图3.5.3 冻结站管路和检测仪表安装（1）管路安装应符合工业金属管道工程施工及验收规范（GB50235-97）和现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范（GB50236-98）等规范的要求。（2）按照冻结站设计图铺设管路。应根据现场空间和设备位置适当调整管路布置，尽量缩短管路长度、减少管路弯头，并做到竖直横平、整齐美观。（3）在连接管路和安装阀门前要检查确认管内不留杂物。必

32、要时进行除锈和吹扫。（4）主要管路用200×200mm方木管架铺设在隧道地面上，分支管路用“T”字型钢管柱架空铺设，管架间距为46m。盐水干管坡度0.1%，在管路端头高处设1”放空气阀。（5）阀门、压力表和温度计安装要整齐，便于操作和读数。测温管采用3分钢管加工，埋设时管口向上，深度为水管直径的1/31/2。（6）流量计要水平安装在直管上，直管长度不小于管井的3倍。 （7）管路采用压水试漏，注意管内不留空气，水温与环境温度基本一致。（8）盐水管路经试漏后用50mm厚橡塑保温筒保温，在保温层外包扎塑料薄膜。在法兰和阀门处先包扎3050mm厚橡塑，再用塑料薄膜覆盖。盐水箱采用100mm厚

33、聚苯乙烯保温板保温。（9）裸露管路涂刷防锈底漆和统一色彩的面漆。3.5.4 冻结器连接（1）按每组冻结器串联长度3545m进行冻结器分组连接。对于在开挖过程需要割除的冻结器单独分组。（2）冻结器头部盖板采用6mm钢板，羊角管采用48×3.5mm建筑管加工。（2）羊角管与冻结管管壁焊接角度不大于45°，各冻结器的羊角管焊接角度和软管连接要整齐统一，避免管路出现硬弯增加盐水流动阻力。（3）冻结器和冷冻排管采用1.0MPa夹布胶管连接。（4）连接软管用30mm厚软质橡塑保温筒保温，在保温筒外缠裹塑料胶带。（5）冻结器位置与冷冻排管有冲突时，应先安装冷冻排管。（6）冷冻排管先焊接成

34、若干片后再安装到隧道管片上。每片之间用夹布胶管连接。（7）冷冻排管按设计紧贴固定到隧道管片上。如为钢管片，固定管夹可直接焊接到钢管片上。在冷冻排管与隧道管片之间填充湿粘土。（8）在冷冻排管高处安装DN15放空球阀。（9）安装完冻结器和冷冻排管后敷设保温层，厚度3050mm。保温材料应阻燃(自熄或难燃)。（10）连接冻结器和冷冻排管后进行打压试漏，压力为0.54MPa，检查管路接头不漏水为合格。3.5.5 冻结系统调试（1）按照设备使用说明书的要求进行冷冻机组充氟和加油。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。（2）先在盐水箱中灌满清水，开泵循环冲洗管路，排除管路中的脏

35、水。（3）在盐水箱内注入约1/4的清水，然后开泵循环并逐步加入固体氯化钙。盐水箱内的盐水不能灌得太满，以免高于盐水箱口的冻结管盐水回流时溢出盐水箱。（4）至盐水浓度达到1.15左右时开冷冻机。随着盐水温度降低再加入氯化钙，直至达到设计盐水浓度。（5）融化氯化钙时用筛网除去杂质，严禁将包装袋掉入盐水箱。（6）检查盐水水位报警器，确保其工作正常。（7）测量各冻结器的盐水流量，调节控制阀门，确保各冻结器盐水流量符合设计要求。（8）如发现个别冻结器或冷冻排管盐水流量随时间延长逐渐减小，表明管路有积空气的情况，应及时增设放空气阀。3.6 积极冻结（1）检查确认电路系统、冷却水循环系统、盐水循环系统运行参

36、数正常后才开冷冻机。冷冻机先空转13h，观察空转正常后再供液制冷。（2）进行试运转，逐步调节能量、压力、温度和电机负荷等各状态参数，使机组在有关设备规程和运行要求的技术参数条件下运行。（3）在试运转正常后进行积极冻结，要根据冷却水温度和盐水温度，调节冷冻机的运行参数，以提高冷冻机的制冷效率。（4）开冻后巡回检查冻结器结霜，如发现结霜不均匀或有融化的情况，采取调节控制阀门和放空气等措施解决冻结器盐水流量不均匀的问题。（5）积极冻结一周后盐水温度降至-20以下，冻结15天盐水温度降至-24以下，开挖时盐水温度降到设计最低盐水温度要求。（6）根据测温孔温度和泄压孔压力监测结果，分析冻结壁的形成状况，

37、包括冻结壁的交圈情况、平均温度和扩展厚度等。如泄压孔压力超过地层原始孔隙水压力0.10.2MPa，打开泄压阀进行泄压。（7）根据冻结壁温度监测并结合理论计算，预测冻结壁的发展趋势。如冻结壁发展速度不能满足设计要求，采取延长积极冻结时间和增加冻结供冷等补救措施。（8）每天检测隧道的冻胀变形，必要时按设计调节隧道支撑的支撑力。检查隧道管片接缝是否漏水，如隧道管片漏水立即进行注浆封堵。（9）每隔2小时检查纪录冻结系统运行参数，并及时进行分析、处理。（10）积极冻结期间如发生停冻情况，按2倍于停冻时间延长积极冻结时间。3.7 开挖条件判定旁通道及泵站开挖时应该具备以下条件：（1）积极冻结时间达到设计值

38、，盐水温度达到设计最低盐水温度。（2）根据测温孔测温结果计算，冻结壁温度和厚度达到设计值。对发现冻结异常处应补打探孔进行测温检验。（3）泄压孔压力上涨超过7天，上涨后压力应比原始孔隙水压高0.10MPa以上。（4）检测确认冻结壁与隧道管片之间的界面冻结温度和冻结壁厚度达到设计值。探孔位置选在孔间距较大处或冻结有异常处。（5）打开泄压孔确认无连续泥、水涌出。（6）安装完成防护门和隧道预应力支撑。确认防护门启闭功能正常，接好供气管道。（7）预留钢管片的所有接缝应进行除锈，然后采用连续焊缝连接成整体，焊缝高度不小于10mm。（8）检查冻结设备（包括备用设备）完好。并准备好沙包、水泥、水玻璃、聚氨酯、

39、注浆泵等应急材料与设备。（9）作好开挖准备工作，相关安全技术措施及开挖报告已履行审批手续。3.8 维护冻结（1）从开挖到施工结构层前，盐水温度要保持在最低值-28以下。在开挖期间非设计允许不得提高盐水温度或减小盐水流量。（2）在集水井结构施工期间可进行维护冻结，但盐水温度不高于-25，单个冻结孔盐水流量不小于5m3/h。（3）维护冻结过程中，要与积极冻结时一样进行冻结施工监测，确保冻结系统运转正常，及时分析冻结壁的温度变化。（4）在开挖过程中，每天监测暴露冻结壁的表面温度和位移量，如发现局部冻结壁温度较高、变形较大，可用串接管道泵的方法加大对应位置的冻结孔流量。（5）在开挖过程中不得损坏旁通道

40、及泵站洞口附近的保温层。当暴露的冻结壁表面温度上升到0时，对其表面进行保温处理，保温材料采用30mm厚软质泡沫保温板。3.9 停冻、封孔与冻结系统拆除（1）浇筑完混凝土内衬后即可停止冻结。（2）停止冻结后立即进行冻结孔封堵。先割除孔口管和冻结管，深度要求进入管片不小于60mm，然后用压缩空气吹干管内盐水，在冻结管内充填长度不小于1.5m的M10水泥砂浆或混凝土。在钢管片上的孔口管上焊接10mm钢板封堵。（3）在冻结孔位置预埋注浆胶管以便渗水时进行注浆堵漏。（4）在停冻后7天你拆除冻结系统。4 开挖与构筑施工方案4.1 施工流程经确认符合开挖条件后进行开挖与构筑施工。开挖构筑施工从一条隧道内进行

41、。开挖构筑施工流程为：积极冻结运转同时进行开挖构筑施工准备 钢管片接缝焊接 隧道预应力支撑和防护门安装 探孔试挖，打开洞口钢管片 通道掘进与支护层施工 施工防水层 防护门拆除 通道钢筋混凝土结构层施工 集水井掘进与支护层施工 施工防水层 集水井钢筋混凝土结构层施工 跟踪注浆。4.2 施工准备4.2.1 水、电供应和施工场地（1）供水：采用冻结孔施工时的供水系统（主要用于喷射混凝土施工），水量1m3/h。（2）供电：空压机用电1个旁通道及泵站用电量约80kw； （3）道路：允许510t卡车进出施工场地，市内运输必要时办理通行证。（4）在两个端头井附近提供200m2左右场地，用于施工材料和渣土存放

42、。4.2.2 通风排水系统利用冻结通风与排水系统。4.2.3提升运输 在两端头井提升采用汽吊或小型电动桁车。隧道内运输采用小型翻斗车。4.2.4隧道内工作平台搭设按旁通道及泵站出口尺寸及施工需要，工作平台由上下两层平台和一个斜坡道构成。在旁通道及泵站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2m×4.5m=9 m2。在旁通道及泵站运输侧，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。在中间平台的另一侧搭设材料设备平台，平台面可低于中间平台0.3m，面积为4.5m×10 =

43、45m2。平台梁用长4.5m,间距为1m的16#槽钢,直接搭在混凝土管片上，台面用50mm厚木板铺盖。 4.2.5 金属管片接缝焊接将旁通道及泵站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采用钢丝刷进行除锈除垢处理，避免虚焊。4.3 隧道预应力支撑和防护门安装4.3.1 隧道预应力支架安装（1）隧道预应力支架委托专业钢结构厂按设计图纸进行加工。在开挖之前安装到位。（2）隧道预应力支架安装在旁通道及泵站两端接口处隧道内。在旁通道及泵站口两侧钢管片接缝处各架一榀，钢支架间距3.0 m，两条隧道共设钢支架4榀。（3）在管片顶部

44、的吊装螺栓上挂手拉葫芦吊装钢支架。要求钢支架安装垂直度偏差不大于20mm，所有螺栓必须拧紧。（4）每榀支架有8个支点，下部的3个支点用钢板垫实。上部的5个支点安装螺旋式千斤顶。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。高处千斤顶应系在主架上，防止脱落。（5）架设钢支架时要有专人负责指挥，防止支架倾覆，构件坠落伤人。（6）定期检查千斤顶压力情况，发现卸压或漏油等情况要及时纠正。4.3.2 防护门安装（1）防护门委托专业钢结构厂按设计图纸进行加工，出厂前应对门框尺寸和门板的平整度等进行验收。防护门在积极冻结期间安装到位。（2）清理钢管片表面并进行门框放样。（3） 在旁通

45、道及泵站洞门上方钢管片上焊接两个吊装环并悬挂3吨手拉葫芦。（4）用手拉葫芦提起门框按放样位置用点焊固定，然后采取满焊焊接。点焊位置要沿门框四周均匀布置，防止门框在焊接时变形。（5）将门板吊装到门框内，对好螺栓口，然后将铰支座焊接门框上。（6）开启防护门，按设计粘贴橡胶密封条。粘贴橡胶密封条时基面要清理干净，先用专用胶水均匀涂布在橡胶密封条上，待胶水稍干时再将其粘贴到门框上。（7）在防护门内的钢管片表面覆盖焊接4mm厚的薄钢板，钢板与管片要贴实。卸掉泄压孔上的压力表。（8）关闭防护门，上好螺栓。在洞门内灌满水。（9）连上压风管和压力表，开压风进行打压试漏。不停压风时防护门内压力能稳定到0.346

46、MPa为合格。4.3.3 探孔检验在开挖面内布置探孔2个，探孔施工完成后无泥水、泥沙涌出，说明冻结效果满足开挖要求。4.4 开洞门（1）确认已经满足开挖条件后即可打开预留洞口的钢管片。（2）卸掉预留洞口钢管片之间的连接螺栓。（3）在待顶出的楔形钢管片位置安装钢管片顶拔架（参见图4.1）。用1个2t葫芦从上方拉住楔形钢管片。图4.1 钢管片顶拔架结构示意图（4）在楔形钢管片肋板上穿钢丝绳并套在钢管片顶拔架横梁上，然后用千斤顶顶横梁，使楔形钢管片顶拉出原位。（5）用1个5t葫芦从水平方向拉出被顶出的楔形钢管片。（6）因管片锈蚀拉出困难时，用大锤锤振管片，以减小顶拔力。（7）在拉出钢管片时，应防止开

47、挖面未冻土突然坍塌涌出。（8）如无法拉出洞门钢管片，采取分块切割的方式卸下钢管片。4.5 土方开挖（1）采用全断面开挖，开挖间距按照设计要求，开挖完成后一次喷射混凝土。（2）用风镐开挖冻土。在冻土中掘进输风管路及风镐中的冷凝水容易结冰，可在压风中加入少量酒精防止结冰。旁通道及泵站每个班配备56把风镐，用23把风镐同时开挖。 （3）开挖时先留下300mm左右侧帮冻土，待开挖到需要支护步长后再刷帮到设计开挖断面。（4）每个开挖步长检测一次冻结壁温度。在开挖面周边4个角点和开挖面中点各布置一个温度测点。（5）如观察冻结壁有明显位移或片帮，应缩短开挖与支护步距。（6）及时测量复核旁通道及泵站中线，避免

48、旁通道及泵站开挖轴线偏离设计或超挖。（7）开挖出的渣土装编织袋后用手推车运至附近渣土存放点，然后用小型翻斗车运到端头井装土箱，用提升机吊运到地面。4.6 初期支护（1）设计采用两次支护方式。初期支护采用钢格栅+钢筋网+喷射混凝土。喷射混凝土强度等级C20，喷射混凝土厚度200mm。（2）开挖尺寸到位后安装钢支架和木背板。钢制作要放大断面50mm，以免因安装位置误差不能保证二次衬砌的设计厚度。（3）根据冻结壁稳定情况，一次施工初期支护长度最大可达到0.8m。（4）喷射混凝土施工一般情况下完成通道或集水井所有钢支架后一次喷射混凝土。如实测冻结壁收敛达到容许值，钢支架有明显变形，分段施工喷射混凝土。

49、喷射混凝土要分层喷护，每层喷护厚度以5080mm左右为宜。喷射混凝土施工采用湿喷工艺。选用TK-961型湿喷机，配6m3/min空压机。委托专业实验室进行喷射混凝土配合比试验。优先采用商品混凝土，在现场进行二次搅拌并加入速凝剂。喷射混凝土质量要求：混凝土初凝不应大于5min，终凝不应大于10min，塌落度815cm,水泥与砂、石之重量比宜为1.0：3.5：4.0，水灰比宜为0.420.50；宜采用P.O42.5以上硅酸盐水泥，中、粗砂细骨料，细度模数大于25砂，率率宜为5060，石子粒径515mm。检查喷射混凝土抗压强度所需的试块应在工程施工中抽样制取。试块数量为每喷射一次取一组，每组试块不少

50、于三个。在现场搅拌混凝土时，要严格控制水灰比，外加剂和水的计量必须准确，投料顺序与搅拌时间为：粗、细骨料+水泥+外加剂（搅拌90S）+水（搅拌12Os）。根据速凝剂性能试验，确定混凝土搅拌后的停留时间和分层复喷时间，以减少回弹或引起已施工的喷射混凝土坍塌。喷射应分段、分部、分块，按先底后墙再拱、自下而上进行喷射。喷嘴需对受喷壁面作均匀的顺时针方向的螺旋转动，一圈压半圈的横向移动，螺旋直径约为2030cm，或采用S形往返向上移动。喷嘴和壁面的距离保持在lm左右，喷嘴与受喷面垂直，并稍微偏向刚喷射的部位（倾斜角约80）。在喷H型钢两侧的“U”形空间时，喷嘴应对向肋板。喷层厚度应与H型钢支撑平齐。平

51、整度要求：墙面DL16，拱顶DL18。在喷射混凝土终凝1h后进行洒水养护，保持喷射面湿润。（5）监测初期支护收敛。如发现有变形破坏现象，可在冻结壁表面铺设厚度20mm的聚苯乙烯硬质泡沫板进行保温与缓压。并应增加钢支撑进行支护。4.7 注浆管安装（1）通道和集水井在开挖和刚支架安装结束后一次施工喷射混凝土，在施工喷射混凝土前安装注浆管。如随开挖、支护分段施工喷射混凝土，在通道或集水井完成喷射混凝土后再安装注浆管。（2）注浆管应按设计焊接止水钢板。止水钢板位置应避开钢筋和便于外防水施工，以距离衬砌内表面200mm左右为宜。（3）注浆管口部安装管箍与丝堵，丝堵头部以距离模板30mm为宜，在丝堵与模板

52、之间衬垫100mm见方的海绵，海绵用铁丝绑扎在注浆管上。（4）安装注浆管前用开孔钻机钻透喷射混凝土层和木背板。注浆管安装深度应穿过木背板。（5）注浆管按设计位置就近点焊固定在钢支架上。4.8 外防水施工（1）开挖和初期支护完成后施工外防水。（2）清理喷射混凝土支护层表面，确保防水层基面平整无尖锐突出物，然后铺设土工布。土工布用水泥钉固定，钉帽不能突出基面。（3）铺设防水卷材。防水卷材用水泥钉固定，钉钉处焊接防水卷材进行修补。防水卷材搭接宽度不小于100mm，采用双缝焊接。（4）防水卷材与隧道钢管片采用专用止水胶粘结，并在防水卷材内侧钢管片上按设计涂布水胀性止水胶水，铺设可复注性注浆管。粘接前必

53、须对管片采用特殊溶剂进行清洗。4.9 二次衬砌施工4.9.1 绑扎钢筋与立模（1）严格按结构设计图纸要求的钢筋间距进行绑扎。（2）钢筋之间主要采用搭接方式，搭接长度严格按设计要求，搭接部分调直理顺，绑扎牢固。纵筋与钢管片连接采用T形焊接，混凝土与钢管片接触部位应按规定焊接锚筋。（3）绑扎外层钢筋时安装好垫块以确保保护层厚度。（4）外层钢筋绑扎完成后绑扎内层钢筋，最后绑扎拉结筋。（5）混凝土浇筑采用大块竹胶板或钢模板。旁通道及泵站与隧道管片接头位置采用木模板。（6）按混凝土浇筑顺序安装模板。模板之间用螺栓连接。模板用建筑管支撑，支撑点间距不大于0.8m。4.9.2 混凝土浇筑（1）旁通道及泵站混

54、凝土浇筑顺序为：底板侧墙拱顶。拱顶用地泵打入混凝土，并采取分段浇筑的施工方式，每段长度为2m。施工缝按设计要求安装止水钢板。集水井混凝土浇筑顺序为：底板侧墙。（2）采用商品混凝土，混凝土塌落度不小于200mm，石子直径520mm。（3）用人工浇筑混凝土。墙体每层浇筑厚度为0.2m。用插入式振捣棒振捣，振捣点应均匀分布，用力不应过猛。振捣宜由下而上进行，使模板接缝溢出水泥浆液。（4）通道拱顶混凝土分段用地泵打入，段长2m,要求混凝土塌落度控制在8cm左右。（5）在旁通道及泵站洞门上方钢管片上开0.2×0.3m的混凝土浇筑口，用于旁通道及泵站与隧道管片接头处的混凝土浇筑。4.10 钢格仓

55、充填与防腐（1）在完成冻结孔封孔后进行钢格仓充填与防腐。（2）清理掉钢管片格仓内积水与杂物，确保格仓无结冰和杂物。（3）在所有钢管片格仓内充填素混凝土，混凝土等级与旁通道及泵站衬砌相同。充填钢格仓时要及时清理掉粘到钢管片表面的混凝土。（4）用M10防水砂浆找平充填混凝土表面。（5）对于渗水的格仓混凝土，采用针眼法注浆堵漏。（6）用钢丝刷打磨钢管片外露表面，清除铁锈和水泥等粘结物。（7）用气割火焰烤干钢管片表面，冷却后立即涂刷环氧防水涂料二度。4.11 充填注浆和融沉注浆注浆分充填补偿注浆和融沉注浆，充填注浆管分别主要预埋在木背板与冻土之间和 拱顶部的支护层与结构层之间，预埋注浆管以充填顶部的空隙。融沉注浆利用预埋在木背板与冻土之间的注浆