华苑站～王顶堤站区间隧道联络通道及泵站冻结加固工程施工组织设计70孔全

1、天津市地下铁道二期工程3号线华苑站王顶堤站区间隧道联络通道及泵站冻结加固工程施工组织设计编 号：编 制：审 核：批 准：1 工程概况41.1 工程概述41.2 地质条件41.3 地质特点及技术措施41.4 联络通道结构概况52 施工方案的选择52.1 采用的设计规范及技术标准52.2 设计基础资料62.3 其它资料62.4 施工方案设计的基本原则62.5 冻结加固方案设计的主要技术要点62.6 施工方案73 冻结帷幕设计73.1 冻结帷幕73.2 冻结孔83.3 测温孔及泄压孔83.4 冻结主要设计参数94 制冷系统设计94.1 冷冻机的选择94.2 冻结系统辅助设备104.3 其它105 冻

2、结施工105.1 施工准备105.2 冻结孔施工115.3 施工总体布置135.4 积极冻结136 开挖与构筑146.1施工方案146.2 施工准备156.3 开挖176.4 施工方法176.5 开挖及支护质量要求226.6 结构注浆226.7 冻胀、融沉控制措施226.8 防腐、钻孔补强等收尾工作247 信息化施工监测247.1监测内容257.2 监测方法、手段及说明268 冻结开挖施工进度及配套计划318.1施工进度计划318.2 劳动力配备计划328.3 设备与材料供应计划329 质量管理及环境保护措施399.1 冻结孔施工质量技术措施399.2 冻结运转质量技术措施409.3 开挖构筑

3、质量技术措施409.4 地面建筑、管线保护技术措施419.5环境设施保护措施4210 安全措施、文明施工及治安消防措施4210.1 安全及治安消防措施4210.2 文明施工措施4511 应急预案4611.1 总则4611.2 工程风险分析4611.3 冻结孔施工应急预案4711.4 冻结施工应急预案4811.5 开挖施工应急预案4811.6 应急预案操作程序4911.7 应急预案组织机构5011.8 应急材料及设备5012 施工用电设计与安装5112.1 概述5112.2 用电负荷计算5112.3 供电线路5113 附图5214 附表：611 工程概况1.1 工程概述华苑站王顶堤站区间是天津地

4、铁3号线工程的一个重要组成部分，本区间隧道工程起讫点里程为：右线DK4+214.974DK5+110.200，长895.226；左线DK4+214.974DK5+110.971(含短链0.565m)，长895.432m。本区间设联络通道及泵站1座，里程为DK4+771.5。本工程采用盾构法施工，衬砌采用预制钢筋混凝土管片，通缝拼装。管片内径：5500mm；管片外径：6200mm；管片厚度：350mm；管片宽度：1200mm；管片混凝土强度C55；抗渗等级S10。盾构先从华苑站右线出发，到王顶堤站西端头井处出洞。盾构机再从王顶堤站左线西端头井处进洞，前往华苑站，如图1所示。 图1 盾构推进方向图

5、根据地质资料，华苑站王顶堤站区间隧道联络通道从上至下依次为：1杂填土、1粉质黏土（灰色）、4粉质黏土（灰白色）、1粉质粘土（灰黄色）、2粉土（褐黄色）、1粉质粘土（褐黄色）、2粉砂（褐黄色）。联络通道主要穿越第四系全新统下组河床河漫滩相沉积层，所处土层为1粉质粘土（灰黄色）、2粉土（褐黄色）；泵站处于第四系上更新统五组河床河漫滩相沉积层，所处土层为1粉质粘土（褐黄色）、2粉砂（褐黄色）层。其中1、1层为流塑状态。由于联络通道所穿越土层含水量大，强度低，且上方为交通繁忙的道路，无地面施工条件，设计采用隧道内水平冻结加固土体、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

6、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。充分考虑承压水的不利影响，制定打钻应急预案； 粘土层冻结发展速度较慢，采取多打探孔，在冻结帷幕薄弱部位多布测温孔的方案，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，采取按需注浆措施。联络通道处左线、右线盾构隧道中心距19.115m，联络通道处左线隧道中心标高为-14.627m，处右线隧道中心标高为-14.63m，地面标高约+3.236m。联络通道由与隧道钢管片相连的喇叭口、水平通道和泵房构成(见图2)。联络通道的水平通道为直墙圆弧拱结构，

7、通道采用的初次衬砌（钢支架喷射混凝土）厚度为250mm，二次衬砌厚度为400mm的C30-S8模筑防水钢筋混凝土，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-12.5m-18.7m。图2 联络通道结构示意图联络通道详细结构以设计院设计施工图为准，详见附图1。矿山井巷工程施工及验收规范（GBJ213-90）。煤矿井巷工程质量检验评定标准（MT5009-94）。混凝土结构设计规范 GB50010-2002。 钢结构设计规范GB50017-2003。 地基基础设计规范GB50007-2002。 建筑结构荷载规范GB50009-2008。 建筑抗震设计规范GB50011-2006。

8、 地下铁道设计规范GB50157-2003。圆隧道联络通道冻结法技术规程 上海地铁建设有限公司 2005年11月。设计基础资料2.2.1 天津市地下铁道二期工程3号线华苑站王顶堤站区间地质勘察报告（详勘），天津市地质工程勘察院 。 天津市地下铁道二期工程3号线华苑站王顶堤站区间盾构隧道联络通道平面位置图，天津市市政工程设计研究院。 天津市地下铁道二期工程3号线华苑站王顶堤站区间盾构隧道联络通道、泵站结构设计图，天津市市政工程设计研究院。2.2.4 天津市地下铁道二期工程3号线华苑站王顶堤站区间盾构隧道联络通道及泵站冻结工程冻结法设计施工图，中煤邯郸设计工程有限责任公司。 其它资料天津市地下铁道

9、二期工程3号线招标文件。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：在联络通道底板、两侧、顶部及集水井混凝土中预埋注浆孔2.5.6 为减小冻融的不利影响，实施按需注浆的方案，以控制地面的不均匀沉降。中煤邯郸设计工程有限责任公司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18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。 开挖区外围冻结孔布置

10、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。 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、445×53表1 华苑站王顶堤站区间联络通道冻结主要技术参数表序号参数名称单位数量备注1两隧道中心间距m19.1152两隧道中心标高m-14.627/-14.63左线隧道/右线隧道3冻土墙设计厚度m2.0喇叭口处1.5m4冻土墙平均温度-105冻土帷幕交圈时间d28326积极冻结时间d457冻结孔个数个668冻结孔成孔控制间距m1.3集水井处为1.4m9冻结孔允许偏斜mm15010

11、设计最低盐水温度-28-30冻结7天盐水温度达到18以下11单孔盐水流量m3/h512冻结管规格mm89×8低碳钢无缝钢管,丝扣连接13测温孔个7材质同冻结管，45×514测温孔深度m2.3、3.515泄压孔个数个4兼作冻胀孔16冻结管总长度m731.82317冷冻排管长度m157.592材质同冻结管，45×5 18泄压管长度m12材质同冻结管，89×819冻结总需冷量104Kcal/h16.07工况条件2021冻结需冷量的计算： Q=1.3.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=160722 Kcal/h根据计算选用型螺杆机组

12、2台，其中1台备用。冻结管选用89×8mm5 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）。 5.3.1 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。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18以下；积极冻结15天盐水温度降至24以下，去、回路盐水

13、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4。7 信息化施工监测华苑站王顶堤站表4 华苑站王顶堤站区间隧道联络通道及泵站施工进度表序号施工工序天数102030405060708090100110123456789×8无缝钢管45×311.2工程风险分析基于隧道联络通道的地质条件和结构特点，根据业主要求，采用冻结法施工，施工过程中存在如下工程风险：11.2.1 打钻施工过程中的特殊风险点 考虑到联络通道所处位置的工程地质状况，若冻结孔施工不当，易造成孔口出水、出泥，进而引起地面的沉降。 冻结孔施工质量直接

14、影响到下一步的冻土帷幕质量，给开挖和结构构筑带来风险。 冻结管连接强度不够，造成开挖过程中冻结管断裂。11.2.2 冻结施工过程中的风险点 冻胀对隧道结构的影响：由于冻结工法特点，冻胀会对隧道结构造成一定的影响，使隧道产生冻胀变形，严重时可能造成管片的破坏及较大的冻胀变形，还可能会造成联络通道结构的渗漏，所以在运转过程中，采取控制冻结技术，控制冻结产生的冻胀。 冻结设备损坏，维修不及时造成冻土融化风险。 冻土结构和隧道两侧管片胶结强度不够造成接触面漏水。11.2.3 开挖和结构施工过程中的风险点 冻结帷幕质量不好。 冻结帷幕变形过大。 施工过程中的停电、机器发生故障使冻结机组停止运转超过规定时

15、限，冻结过程中断。 开挖过程由于冻结帷幕局部薄弱漏水、漏砂。 排水管敷设中的突发涌砂涌水现象。11.311.3.1 涌砂冒水应急措施 正式开孔前，施工现场准备足够的水泥等注浆材料和注浆设备。应急材料准备好后再用38mm小孔径钻孔检查地层稳定性，如有严重涌砂冒水现象，采取注浆堵漏措施。 在取芯开孔后，安装带填料密封盒的孔口管，通过管侧的40mm旁路阀门，防止孔口喷砂。若出现大量涌砂，也可通过此旁路阀门对地层注浆，必要时用木塞封堵钻杆管口。 为防止开孔及钻进期间涌水、涌砂现象的发生，采取加大钻机推力，强行顶入套管等措施，必要时采取压紧孔口管密封装置，封闭该孔。11.3.2 冻结管渗漏或断裂应急措施

16、11.3.3 人员安全事故处理措施11.4冻结施工应急预案11.4.1 准备冲孔的必需设备，保持卸压孔的畅通。11.5 安装视频系统11.5.2 应急液氮及应急防护门11.5.3 涌水、涌砂应急措施11.5.4 停水、停电应急措施 在积极冻结期间突然停电，冻结帷幕不会很快融化，对冻结效果影响也不大；如停电时间较长，应增加积极冻结时间，直到冻结帷幕完全交圈为止。如在开挖期间突然停电，立即停止掘进，把暴露的土体用保温材料完全覆盖，进行保温。 冻结补充水每天补充一次，断水24小时一般不影响冻结；冻结时保证清水箱充满水，另外在停水后，可以从别处运水补充至清水箱或在车站端头井蓄水，紧急时抽水至清水箱，保

17、证冻结系统的正常运转。11.5.5 冻结管破裂应急措施施工人员在开挖至冻结管附近时，由冻结值班人员向其标识冻结管的具体位置。如出现打破冻结管的情况，停止开挖，并通知冻结维护人员关闭盐水阀门，防止盐水外流融化冻土。11.5.6 开挖工作面化冻应急措施掘进施工人员如果发现已开挖的暴露面不断有土块掉下，且影响面积较大，而且周围土体有松动现象，立即通知冻结施工人员，由冻结施工人员根据判断情况，加强冷冻，同时做好开挖面的保温工作。11.5.7 承压水不良作用及应急措施应按不利原则分别考虑高、低水位。微承压含水层呈带状不连续分布。因此制定本应急措施： 冻结过程中，针对不安全部位多布置测温孔加强温度监测，及时对所测数据分析和统计，对冻结帷幕的发展状况做出相应的预计。 开挖前对开挖条件严格把关，一旦发现有不合格条件，及时进行分析和排查，确实是冻结问题，采取加大局部冻结孔的流量，增加冻结时间，以提高局部冻结质量，直至满足所有开挖条件才可开挖。 开挖过程中，派专人对开挖工作面的冻土质量及温度进行监测，一旦发现问题及时上报给项目经理，经核查后启动涌水应急措施。11.5.8 排水管预留洞口处应急措施敷设排水管时，预留洞口处已失去通道防护门的保护，如出现突发的涌水、涌砂现象，除关闭通道防护门外，洞口处也要封闭。具体的操作方法如下：可采用与通